环氧复合材料压力法降解及其纤维的回收利用

研究了压力法组合溶剂法一步降解环氧碳纤维复合材料的工艺,测试了降解产物成分与特性并探索了回收碳纤维再利用的可能性。利用红外光谱分析确定了其断键形式主要为醚键断裂,利用气相色谱-质谱联用分析确定了降解产物主要是丙烷和2-戊酮。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了纤维表面树脂粘附少,再制备复合材料的界面结合良好。纤维力学性能测试确定了所回收的碳纤维仍具有良好的力学性能。复合材料力学性能测试确定了其性能损失小。研究表明,使用该方法降解效率高,回收纤维单丝拉伸强度保留率高,具有很好的运用前景。     

机械力化学法制备GMA改性二氧化硅及其性能研究

文章通过机械力化学法,在有GMA存在的体系中球磨二氧化硅,制备GMA改性二氧化硅杂化粒子。结果表明:制备的杂化粒子甲醇值能达到59.28,具有很好的疏水性;在TEM电镜观察下,经过改性的SiO_2表面包覆了一层有机物,通过红外光谱分析可知在球磨过程中GMA酯键断裂生成甲基丙烯酸,而拉曼光谱显示杂化粒子中存在Si-C键,这表明在机械力作用下,甲基丙烯酸成功接枝到二氧化硅表面,通过热重分析测得接枝率为1.7%。     

低粘度酚醛-硼酚醛体系的固化动力学及热性能

通过溶液共混法得到低粘度酚醛树脂(LVPF)改性硼酚醛(BPF)混合树脂并制得预浸料,通过剥离与铺放性测试对LVPF改性预浸料的性能作了分析,采用示差扫描量热法和热重分析研究了混合树脂的固化动力学、固化特性及其热性能。结果表明,LVPF的加入显著改善了BPF预浸料的表面粘性与铺放性,LVPF添加质量分数50%的预浸料的粘性与铺放性最佳,此时体系的表观活化能为124.3 kJ/mol,反应级数为0.945 5,固化程序为125℃/1 h+180℃/2 h+220℃/3 h。增加主固化温度和保温时间对该体系失重5%时的温度、最大失重速率对应温度及1 000℃下的残炭率提升较大。保温时间长于120 min时热性能趋于稳定。     

2.5D石英纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料的制备与烧蚀性能

通过预浸料模压工艺制备了2.5D石英纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料,采用TG测试、马弗炉静态烧蚀测试、力学测试、氧-乙炔试验、场发射扫描电镜等方法对2.5D纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料的热稳定性、力学性能、耐烧蚀性能进行分析测试,并与2D纤维增强硼酚醛树脂可陶瓷化复合材料进行对比。结果表明,陶瓷填料对复合材料的热性能有显著改善,失重第一阶段温度和残碳率明显增加;马弗炉热解后2D结构样品缺陷多,层间出现破坏,弯曲强度为14~20 MPa,2.5D结构样品热解后保持了良好的整体结构,弯曲强度为16~24 MPa;通过氧乙炔烧蚀试验,2.5D结构样品烧蚀30 s质量烧蚀率为0.0413 g/s,线烧蚀率为0.032 mm/s,烧蚀60 s质量烧蚀率为0.0218 g/s,线烧蚀率为0.023 mm/s,测试结果均优于与之对比的2D结构样品,通过SEM和EDS分析,2.5D结构样品优异的抗热应力分层性能和纤维表面结构对复相陶瓷的稳定性是其低烧蚀率的主要原因。      

石英纤维增强可瓷化硼酚醛耐烧蚀复合材料研究

以硼酚醛树脂为基体,石英纤维为增强体,氧化硅、石墨及云母为陶瓷填料制备了可瓷化复合材料。通过1 400℃下烧结前后材料的力学性能测试、氧-乙炔焰(2 100℃)烧蚀性能测试,扫描电镜、热重分析及X射线衍射分析研究了不同含量陶瓷填料对石英纤维增强可瓷化硼酚醛树脂复合材料性能的影响。结果表明,常温下石英纤维增强可瓷化硼酚醛树脂复合材料的弯曲强度随着陶瓷填料含量的增加呈先升高后降低的趋势,最高可达到220.62 MPa,经过1 400℃马弗炉烧蚀后,弯曲强度最高可达19.10 MPa。随着陶瓷填料含量的增加,复合材料的耐烧蚀性能提高,质量烧蚀率和线烧蚀率最低可分别达到0.050 g/s和0.0187 mm/s。陶瓷填料经1 400℃高温处理后在一定程度下可生成SiC,使材料转变为含碳化硅的陶瓷基复合材料,提高了复合材料的弯曲强度、耐烧蚀性和耐高温性。与通常碳化硅陶瓷复合材料相比,该制备工艺简单,可大规模生产,实现了陶瓷基复合材料的低成本化。     

压力法回收废旧碳纤维/环氧树脂复合材料

采用醋酸水溶液对碳纤维/环氧树脂复合材料进行初步处理,然后以过氧化氢水溶液和丙酮混合溶液再次处理得到可分离的碳纤维和降解液。采用扫描电镜、热重分析、力学性能测试,红外及气相色谱-质谱联用分析研究了压力法降解废旧碳纤维/环氧树脂复合材料的反应条件和机理。结果表明,环氧树脂分解的主要机理为酯键断裂,以体积分数70%的醋酸水溶液180℃下浸泡2 h,再用过氧化氢和丙酮混合溶液在120℃,1.2 MPa下加热2 h,碳纤维/环氧树脂的降解效率高,回收的碳纤维表面没有明显缺陷并仍具有良好的力学性能。