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(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的回收與再利用是先進(jìn)復(fù)合材料可持續(xù)應(yīng)用的關(guān)鍵舉措，從廢舊CFRP中回收高性能的碳纖維具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義和環(huán)境意義。論文在綜述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從試驗(yàn)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(guān)問題，并從理論方面進(jìn)行了廢舊CFRP回收工藝的環(huán)境影響分析。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)方面:
　　(1)設(shè)計(jì)

2、并進(jìn)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(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析了超臨界水、超臨界醇以及超臨界水/醇混合流體對(duì)樹脂基體的降解能力，結(jié)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(shù)對(duì)樹脂基體降解率的影響，揭示了工藝參數(shù)與回收纖維的力學(xué)性能間的一般規(guī)律。結(jié)果表明:反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑濃度及水/醇體積比例對(duì)回收纖維的

3、力學(xué)性能影響不大，回收纖維的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量保持率分別達(dá)到93％和91％以上，較優(yōu)的回收工藝為:反應(yīng)溫度為340～350℃、反應(yīng)時(shí)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(shí)樹脂基體的降解率達(dá)到92％以上。
　　(3)進(jìn)行回收碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的力學(xué)性能研究，分析了回收碳纖維的長(zhǎng)度、含量對(duì)增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響;并通過拉伸強(qiáng)度、SEM等測(cè)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(dāng)纖維長(zhǎng)度為6mm，纖維含量為10％時(shí)，與PP相比，原碳纖維和回收纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分別提高了74.40％和29.96％，彎曲強(qiáng)度分別提高了88.12％和53.94％，沖擊強(qiáng)度分別提高了269.10％和125.69％。
　　(4)采用LCA方法進(jìn)行廢舊CFRP回收工藝的環(huán)境影響分析，CF生產(chǎn)、廢舊CFRP的回收是產(chǎn)生環(huán)境影響主要原因，其中關(guān)鍵因素為電能消耗，產(chǎn)生的環(huán)境影響類型主要為全球變暖、燃料消