供氢溶剂与催化剂组合促进碳纤维增强胺固化环氧树脂复合材料分解的机理研究

如何有效调控环氧树脂的化学降解反应和回收碳纤维的力学性能及表面特性是回收碳纤维增强环氧树脂（CFRE）复合材料过程中面临的主要问题，解决此问题的关键是反应体系的选择。本项目依据供氢溶剂与催化剂在胺固化环氧树脂降解反应中可以起到酸碱双功能催化的作用，设计不同的供氢溶剂与催化剂组合，进行胺固化环氧树脂及其模型化合物在反应体系中的降解实验，采用多种手段综合分析环氧树脂降解产物的化学组成，探讨供氢溶剂与催化剂促进环氧树脂降解反应及其化学键断裂的机理。研究碳纤维/环氧树脂基体界面层在反应体系中的去除过程，明确影响回收碳纤维力学性能和表面特性的主要因素。通过以上两方面的研究，阐明供氢溶剂和催化剂在CFRE分解中的协同作用，为发展低成本/绿色化回收废旧CFRE新反应体系、新方法提供理论指导。

随着碳纤维增强环氧树脂复合材料（CFRE）使用量的增加，其废弃物的回收再利用也逐渐引起了人们关注。如何有效调控环氧树脂的化学降解反应和回收碳纤维的力学性能及表面特性是回收CFRE过程中面临的主要问题，解决此问题的关键是反应体系的选择。本项目重点研究了供氢溶剂与催化剂组合对环氧树脂降解反应的影响规律，阐明了影响回收碳纤维力学性能和表面特性的主要因素，取得了预期的结果。本项目首先研究了亚临界水介质中苯酚和KOH对碳纤维增强4, 4’-二氨基二苯甲烷固化的双酚A环氧树脂复合材料的协同分解效应，开发了分解CFRE复合材料的熔融KOH新型反应体系，探讨了环氧树脂在这两类反应体系中的降解机理，同时发现钾离子在一定条件下也可以起到供氢溶剂的作用。在此基础上，将供氢溶剂与催化剂协同催化分解胺固化环氧树脂的思想拓展到酸酐固化环氧树脂的分解反应中，研究了酸酐固化环氧树脂在亚临界甲醇/KOH中的分解行为和降解机理。该项目对于发展低成本/绿色化回收废弃CFRE新反应体系、新方法具有重要意义。项目执行以来，共发表论文4篇，其中SCI收录3篇，申请发明专利4项，其中3项获得授权，撰写国内专著1个章节。