T700碳纖維-環(huán)氧樹脂復合材料的催化熱降解研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展與進步，具有高強高模、質(zhì)輕、耐腐蝕等優(yōu)良性能的碳纖維樹脂基復合材料（CFRP），在航空航天、汽車生產(chǎn)、體育器材等領域的應用越來越廣泛。與此同時，在CFRP制造和使用的過程中，CFRP廢棄物的產(chǎn)生也會迅速增長。由于CFRP中的碳纖維具有較高經(jīng)濟價值，如將廢棄物進行簡單處理，既造成資源嚴重浪費，又會對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。因此，對CFRP廢棄物中碳纖維的回收和再利用已成為一個亟需研究的課題。
　　本論文在分析當前國內(nèi)外CFR

2、P廢棄物的回收方法基礎上，選定最易于實現(xiàn)工業(yè)化應用的熱降解技術進行相關研究。首先對T700碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的熱降解動力學、熱降解產(chǎn)物與機理進行了研究，結(jié)果表明纖維的存在以及不同的降解氣氛和溫度都會對環(huán)氧樹脂基體的降解動力學產(chǎn)生影響，并導致不同的降解產(chǎn)物。將CFRP置于熱反應器中，研究了溫度、時間、氣氛對熱降解效果以及碳纖維性能的影響。通過分析在空氣氣氛中500℃進行30min的一步法熱降解，以及在氮氣中600℃處理10min后，

3、再在空氣中450℃處理30min的兩步法熱降解，這兩種方法回收的碳纖維表面幾乎都沒有樹脂殘留。XPS、和Raman光譜分析表明，在不同熱降解工藝下，回收的碳纖維表面含氧官能團有所變化，但碳原子的晶格結(jié)構(gòu)沒有受到明顯影響。在碳纖維力學性能方面，兩步法熱降解回收的纖維單絲拉伸強度保留率達到90％，遠高于一步法熱降解回收樣品80％的保留率?；厥绽w維的層間剪切強度保留率只有75％，說明其與樹脂的界面結(jié)合效果有較大程度的降低。
　　在上述研

4、究工作基礎上，為降低環(huán)氧樹脂基體降解溫度或時間，選取幾種室溫固態(tài)催化劑，研究在催化劑存在下，樹脂基體催化降解動力學以及降解產(chǎn)物的差異，以及催化劑對降解溫度與時間的改善效果。研究表明，在氯化鋅催化劑作用下，可促進樹脂基體中氮與苯環(huán)之間的化學鍵斷鏈，使樹脂基體降解活化能降低，同時降解產(chǎn)物產(chǎn)生較大差異。在熱降解溫度減至400℃，時間為30min時，纖維表面不會殘留樹脂。XPS、Raman分析表明，催化降解回收的碳纖維表面含氧官能團有所變化，但