近臨界水分解碳纖維-環(huán)氧復(fù)合材料層合板的實驗研究.pdf

1、碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航天、體育、醫(yī)療等領(lǐng)域，由于其不能在高溫熔融也不能在溶劑中溶解，因此對其廢棄物進(jìn)行分解回收成為一個非常棘手的問題。
　　本實驗利用近臨界水成功對碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料層合板進(jìn)行了分解，回收得到碳纖維。首先探討了不同反應(yīng)條件對層合板分解特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高和時間的延長，環(huán)氧樹脂的分解率增加；而投料比對環(huán)氧樹脂的分解率影響較??；隨溶劑量增加，環(huán)氧樹脂的分解率會先增加后減少；在水中加入硫酸、氫氧

2、化鉀后，環(huán)氧樹脂的分解率增加，氫氧化鉀的催化效果要好于硫酸的催化效果；增加層合板層數(shù)會使環(huán)氧樹脂的分解率下降。
　　利用掃描電鏡、金相顯微鏡、單絲拉伸和氣質(zhì)聯(lián)用等測試手段，對層合板的固相和液相分解產(chǎn)物進(jìn)行了表征。掃描電鏡觀察表明在較高分解率下可以得到表面清潔的碳纖維；單絲拉伸測試表明回收碳纖維的拉伸強度為原纖維的98％，纖維損傷很??；氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)測試表明，液相分解產(chǎn)物主要為 n-羥基苯甲亞氨酸甲酯、苯酚、對異丙基苯酚和對

3、異丙烯基苯酚。隨著溫度的增加、時間的延長以及催化劑濃度的增加，這四種物質(zhì)所占比例也隨之增加。
　　使用回收碳纖維制備再生環(huán)氧復(fù)合材料，并對其力學(xué)性能進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)再生復(fù)合材料的拉伸強度為原生復(fù)合材料的92.85%、彎曲強度為原生復(fù)合材料的96.47%，說明使用近臨界水回收得到的碳纖維完全可以再次使用。
　　最后利用ANSYS軟件對近臨界水中碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料層合板的應(yīng)力和應(yīng)變進(jìn)行了分析。結(jié)果表明外界溫度和壓力對層合板的X