基于超臨界水-正丁醇的碳纖維制品再資源化研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的回收與再利用是先進復合材料可持續(xù)應用的關鍵舉措，從廢舊CFRP中回收高性能的碳纖維具有巨大的經濟意義和環(huán)境意義。論文在綜述國內外研究現狀的基礎上，從試驗方面提出并深入研究了廢舊CFRP的回收方法、工藝及再利用的相關問題，并從理論方面進行了廢舊CFRP回收工藝的環(huán)境影響分析。
　　主要研究內容包括以下四個方面:
　　(1)設計

2、并進行了超臨界水、超臨界醇、超臨界水/醇混合流體降解樹脂基體的實驗，對比分析了超臨界水、超臨界醇以及超臨界水/醇混合流體對樹脂基體的降解能力，結果如下:超臨界水/正丁醇＞超臨界水/正丙醇＞超臨界水/乙醇＞超臨界水/甲醇。
　　(2)采用超臨界水/正丁醇混合流體降解廢舊碳纖維制品，分析了工藝參數對樹脂基體降解率的影響，揭示了工藝參數與回收纖維的力學性能間的一般規(guī)律。結果表明:反應時間、反應溫度、催化劑濃度及水/醇體積比例對回收纖維的

3、力學性能影響不大，回收纖維的拉伸強度和拉伸模量保持率分別達到93％和91％以上，較優(yōu)的回收工藝為:反應溫度為340～350℃、反應時間為30～40min、催化劑濃度為0.010～0.020mol/L、水/醇體積比例為30％～50％，此時樹脂基體的降解率達到92％以上。
　　(3)進行回收碳纖維增強熱塑性復合材料的力學性能研究，分析了回收碳纖維的長度、含量對增強復合材料的力學性能影響;并通過拉伸強度、SEM等測試手段分析了回收碳纖維

4、與基體材料之間的界面性能。當纖維長度為6mm，纖維含量為10％時，與PP相比，原碳纖維和回收纖維增強復合材料的拉伸強度分別提高了74.40％和29.96％，彎曲強度分別提高了88.12％和53.94％，沖擊強度分別提高了269.10％和125.69％。
　　(4)采用LCA方法進行廢舊CFRP回收工藝的環(huán)境影響分析，CF生產、廢舊CFRP的回收是產生環(huán)境影響主要原因，其中關鍵因素為電能消耗，產生的環(huán)境影響類型主要為全球變暖、燃料消