胺類(lèi)固化環(huán)氧樹(shù)脂的解聚機(jī)理及CFRP回收技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）具有高模量、耐熱性能優(yōu)良、質(zhì)量輕、高強(qiáng)度等優(yōu)異的性能，在航空航天、汽車(chē)、造船、體育休閑等制品中的應(yīng)用日益廣泛。隨著需求量的增加，其廢棄物也逐年增加，給環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。環(huán)氧樹(shù)脂是CFRP制品中應(yīng)用最多的基體，由于其固化后形成交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用常規(guī)化學(xué)溶劑無(wú)法將其溶解或加熱熔融，因此，采用合理的處理方法對(duì)CFRP制品廢棄物進(jìn)行回收已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題。
　　本文在充分歸納目前國(guó)內(nèi)外對(duì)CF

2、RP制品廢棄物回收的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，制定了以硝酸為介質(zhì)，采用常壓溶劑法解聚胺類(lèi)固化環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料的研究方案。研究了不同解聚條件（反應(yīng)溫度、硝酸濃度、反應(yīng)時(shí)間）對(duì)解聚效果的影響，并以解聚率和回收碳纖維的強(qiáng)度保留率為指標(biāo)，確定了最佳的解聚條件；對(duì)解聚產(chǎn)物進(jìn)行紅外和SEM分析，揭示了解聚反應(yīng)的機(jī)理；根據(jù)反應(yīng)速率的測(cè)定方法，對(duì)其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，建立了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。
　　研究結(jié)果表明，樹(shù)脂的解聚率隨著反應(yīng)溫度、硝酸濃度和反

3、應(yīng)時(shí)間的增加而增大，其中硝酸濃度是最重要的影響因素。在95℃8mol/L硝酸分解液的作用下，23h后復(fù)合材料中樹(shù)脂的解聚率達(dá)99.18％，熱重分析和掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果均表明回收碳纖維的表面附著的樹(shù)脂很少、有輕微的氧化刻蝕；回收碳纖維的單絲強(qiáng)度有一定的損失，但是其保留率仍可達(dá)到80%以上，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行回收和再利用。
　　測(cè)定了胺類(lèi)固化環(huán)氧樹(shù)脂在硝酸介質(zhì)中的宏觀反應(yīng)速率和反應(yīng)的活化能，建立了其反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)恒定硝酸濃度法可