專利名稱：一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料由于其物化性質(zhì)穩(wěn)定、質(zhì)輕、高強(qiáng)等優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電力、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域，其需求量快速上升，全球碳纖維的年需求增長(zhǎng)率超過(guò)12%，2008年全球碳纖維的需求量約為35000噸，而到2014年全球碳纖維的需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到70000噸。然而隨著碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的不斷生產(chǎn)和應(yīng)用，廢舊材料也日益增多，帶來(lái)了沉重的環(huán)境壓力。將碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料在相對(duì)溫和的條件下降解，回收碳纖維保證其強(qiáng)度盡可能小的損失，不但可以緩解環(huán)境壓力，減少行業(yè)污染，而且可以降低產(chǎn)品成本，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。目前處理熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料的方法主要有物理粉碎法、熱化學(xué)降解法和化學(xué)降解法。物理粉碎法即將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂用機(jī)械力粉碎后作為其他材料的填料循環(huán)使用，此方法所需的能量很高，而且得到的產(chǎn)品附加值比低，產(chǎn)品中的碳纖維并沒(méi)有得到有效的回收和利用。熱化學(xué)降解法是在熱的作用下將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂降解為各種小分子物質(zhì)，將物化惰性的碳纖維回收利用的一種方法，但是該方法所需的能量很高，而且高溫過(guò)程對(duì)材料化學(xué)鍵的破壞不具有選擇性，生成的小分子產(chǎn)物復(fù)雜，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重?；瘜W(xué)降解法是在一定的溶劑體系中，使復(fù)合材料中樹(shù)脂的部分化學(xué)鍵在催化劑的作用下有選擇性的斷裂，反應(yīng)過(guò)程生成的產(chǎn)物類型可控，方便回收利用，能耗較低，而且碳纖維的損傷較小，是一種回收處理熱固性樹(shù)脂/復(fù)合材料的新型方法。發(fā)明專利“一種回收碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的方法”(CN102181071A)通過(guò)超臨界CO2有機(jī)溶劑混合體系利用強(qiáng)酸降解樹(shù)脂復(fù)合材料，在100 250°C、7.5 25.0MPa下反應(yīng)I 24小時(shí)，然后洗滌干燥等工藝得到碳纖維；發(fā)明專利“熱固性環(huán)氧樹(shù)脂或其復(fù)合材料的回收方法”(CN201110346114.8)在離子液體中加熱降解環(huán)氧樹(shù)脂；發(fā)明專利“一種熱固性環(huán)氧復(fù)合材料的化學(xué)回收方法”(CN03132542.4)利用硝酸水溶液作為催化降解體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解；發(fā)明專利“一種催化分解碳纖維增強(qiáng)熱固性·環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的方法”(CN201010274001.7) S042-/Mx0y型固體超強(qiáng)酸為催化劑，過(guò)氧化氫為氧化劑與碳纖維增強(qiáng)熱固性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料發(fā)生反應(yīng)，使熱固性環(huán)氧樹(shù)脂氧化分解為苯或苯酚的同系物后溶于有機(jī)溶劑中，然后冷卻、固液分離，將得到的固體洗滌、干燥后分離出碳纖維和S042-/Mx0y型固體超強(qiáng)酸，將得到的液體減壓蒸餾后得到分解后的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂殘余物；發(fā)明專利“回收碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的方法”(CN201110257706.2)將預(yù)處理后的碳纖維復(fù)合材料加入有機(jī)溶劑和氧化齊U，加熱催化氧化降解回收碳纖維。上述方法要么條件苛刻，溫度壓力很高，影響工藝技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化；要么使用強(qiáng)氧化性物質(zhì)，將熱固性樹(shù)脂通過(guò)氧化降解的方法分解，這不但造成氧化降解后的樹(shù)脂單體不能重復(fù)利用與樹(shù)脂材料的合成，而且強(qiáng)的氧化性物質(zhì)會(huì)對(duì)碳纖維表面的缺陷點(diǎn)進(jìn)行腐蝕和破壞，影響碳纖維的強(qiáng)度；要么使用大量離子液體，而離子液體這種昂貴的化學(xué)物質(zhì)又會(huì)造成較大的成本壓力，限制其在產(chǎn)業(yè)化方面的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，低成本和對(duì)碳纖維強(qiáng)度低損傷的降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法。熱固性環(huán)氧樹(shù)脂材料中富含N，O等雜原子，這些雜原子以C-O或者C-N鍵的形式將單體小分子連接在一起形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子。選擇性催化降解的關(guān)鍵是將材料內(nèi)部的C-O或者C-N鍵部分或者全部打開(kāi)，這就要求所選擇的催化活性中心具有較強(qiáng)的與O或N結(jié)合的能力。二價(jià)或三價(jià)的L酸具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，所以我們選擇金屬鹽作為催化活性中心，活化樹(shù)脂材料內(nèi)的C-O或者C-N鍵，使其選擇性的斷開(kāi)，從而回收碳纖維和小分子樹(shù)脂片段。本發(fā)明是在水、甲醇、乙醇或丙醇中，以金屬離子為催化中心，實(shí)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解。本發(fā)明方法的具體操作步驟如下:
(1)以水、甲醇、乙醇或者丙醇為溶劑，加入金屬鹽，配制成反應(yīng)溶液；
(2)將環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料浸潰在反應(yīng)溶液中，在160-240°C進(jìn)行降解1-20小時(shí)；
(3)分離回收金屬鹽，并得到環(huán)氧樹(shù)脂降解產(chǎn)物和碳纖維。步驟(I)所述的反應(yīng)溶液是指濃度為8_80wt%的鹽溶液；
步驟(I)中所述的金屬鹽是陽(yáng)離子為Al3+、Zn2+、Cu2+、Ni3+、Co2+、Fe3+、Cr、Mn2+等，陰離子為鹵素離子、硫酸根離子組成的鹽。步驟(2)所述的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的質(zhì)量與反應(yīng)溶液的體積比為l_20g:1OOmlo 步驟(3)所述的分離回收指的是過(guò)濾或者離心，將碳纖維從反應(yīng)體系分離，洗滌回收；將反應(yīng)液冷凍降溫至o°c到-10°C除去降解后的樹(shù)脂碎片分子組成的黏稠液體；剩余的反應(yīng)液可以繼續(xù)循環(huán)使用。本發(fā)明方法具有高效、綠色、經(jīng)濟(jì)等的優(yōu)點(diǎn)，環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料降解后能得到無(wú)損、潔凈的纖維(回收得到的纖維，纖維強(qiáng)度為原始纖維的90%以上，且表面無(wú)殘留，可與環(huán)氧樹(shù)脂再次復(fù)合)，而且降解溫度不超過(guò)240°C，降解產(chǎn)物易分離。降解后的環(huán)氧樹(shù)脂、復(fù)合纖維和催化劑體系都可回收，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，從而在很大程度上解決了廢棄的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。過(guò)程容易控制，副產(chǎn)物少，因此本發(fā)明方法極易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化運(yùn)作。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹(shù)脂AG-80/DDS固化劑/丙酮以重量比200:66.6:300均勻混合成基體溶液；將3.45GPa的T300碳纖維經(jīng)過(guò)浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無(wú)緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無(wú)緯布按60 X 40mm的長(zhǎng)寬大小進(jìn)行裁剪，并將裁好的無(wú)緯布單向疊8_12層，使復(fù)材板厚保持在2mm，然后將樣品放入模具，并把模具放入熱壓釜中；在147°C左右進(jìn)行預(yù)固化，時(shí)間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進(jìn)行后固化，時(shí)間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料。
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的氯化鋅水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合樹(shù)脂放入釜中，密封反應(yīng)釜，210°c反應(yīng)lh。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.22GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)0°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例2:
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹(shù)脂AG-80/DDS固化劑/丙酮以重量比200:66.6:300均勻混合成基體溶液；將7.34GPa的T700碳纖維經(jīng)過(guò)浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無(wú)緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無(wú)緯布按60 X 40mm的長(zhǎng)寬大小進(jìn)行裁剪，并將裁好的無(wú)緯布單向疊8_12層，使復(fù)材板厚保持在2mm，然后將樣品放入模具，并把模具放入熱壓釜中；在147°C左右進(jìn)行預(yù)固化，時(shí)間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進(jìn)行后固化，時(shí)間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氯化鋁甲醇溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)10h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為7.16GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)_5°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例3:
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹(shù)脂AG-80/DDS固化劑/丙酮以重量比200:66.6:300均勻混合成基體溶液；將8.26GPa的T800碳纖維經(jīng)過(guò)浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無(wú)緯 布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無(wú)緯布按60 X 40mm的長(zhǎng)寬大小進(jìn)行裁剪，并將裁好的無(wú)緯布單向疊8_12層，使復(fù)材板厚保持在2mm，然后將樣品放入模具，并把模具放入熱壓釜中；在147°C左右進(jìn)行預(yù)固化，時(shí)間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進(jìn)行后固化，時(shí)間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氯化鋅水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，210°c反應(yīng)IOh0將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為8.0lGPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)0°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例4:
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹(shù)脂AG-80/DDS固化劑/丙酮以重量比200:66.6:300均勻混合成基體溶液；將3.45GPa的T300碳纖維經(jīng)過(guò)浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無(wú)緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無(wú)緯布按60 X 40mm的長(zhǎng)寬大小進(jìn)行裁剪，并將裁好的無(wú)緯布單向疊8_12層，使復(fù)材板厚保持在2mm，然后將樣品放入模具，并把模具放入熱壓釜中；在147°C左右進(jìn)行預(yù)固化，時(shí)間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進(jìn)行后固化，時(shí)間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料。
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的氯化鋅水溶液加入反應(yīng)釜中，將2克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，160°C反應(yīng)IOh0將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系過(guò)濾分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.16GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)0°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例5:
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹(shù)脂TGDDM/DDS固化劑/丙酮以重量比200:100:300均勻混合成基體溶液；將3.45GPa的T300碳纖維經(jīng)過(guò)浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無(wú)緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無(wú)緯布按60 X 40mm的長(zhǎng)寬大小進(jìn)行裁剪，并將裁好的無(wú)緯布單向疊8_12層，使復(fù)材板厚保持在2mm，然后將樣品放入模具，并把模具放入熱壓釜中；在147°C左右進(jìn)行預(yù)固化，時(shí)間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進(jìn)行后固化，時(shí)間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的氯化鋅水溶液加入反應(yīng)釜中，將5克制備 好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，210°C反應(yīng)5h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為
3.36GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)0°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例6:
環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹(shù)脂E-51/三乙烯四胺固化劑/丙酮以重量比200:10:30均勻混合成基體溶液；將3.45GPa的T300碳纖維經(jīng)過(guò)浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無(wú)緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無(wú)緯布按60 X 40mm的長(zhǎng)寬大小進(jìn)行裁剪，并將裁好的無(wú)緯布單向疊8_12層，使復(fù)材板厚保持在2mm，然后將樣品放入模具，并把模具放入熱壓釜中；在147°C左右進(jìn)行預(yù)固化，時(shí)間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進(jìn)行后固化，時(shí)間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的降解:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的氯化鋅乙醇溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)5h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.22GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)-10°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。以下實(shí)施例7-20環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的制備方法同實(shí)施例1.實(shí)施例7:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的氯化鋅水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)5h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.40GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。
實(shí)施例8:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸鋅水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)9h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.38GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)-5°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例9:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氯化錳水溶液加入反應(yīng)釜中，，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，160°C反應(yīng)5h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.26GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例10:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氯化銅水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入 釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.20GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例11:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的氯化鐵水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.1SGPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例12:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%的氯化鈷水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，20(TC反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.36GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例13:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%的硫酸銅水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.42GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例14:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%的硫酸鐵水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.30GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例15:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氯化鎳水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.26GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)(TC冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例16:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氯化鉻水溶液加入反應(yīng)釜中，將I克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，220°C反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.1SGPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)0°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例17:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的氯化鋅乙醇溶液加入反應(yīng)釜中，將20克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，180°C反應(yīng)20h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.43GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)-10°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。

實(shí)施例18:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的氯化鋅甲醇溶液加入反應(yīng)釜中，將15克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，20(TC反應(yīng)15h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.20GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)-5°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實(shí)施例19:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的溴化鋅正丙醇溶液加入反應(yīng)釜中，將10克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，20(TC反應(yīng)8h。將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.37GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)-10°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。

實(shí)施例20:
將100毫升質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的硫酸鋁異丙醇溶液加入反應(yīng)釜中，將3克制備好的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料放入釜中，密封反應(yīng)釜，240°C反應(yīng)5h.將碳纖維等增強(qiáng)材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過(guò)檢測(cè)回收后的碳纖維強(qiáng)度為3.16GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(guò)-10°C冷卻后將降解液離心，得到略帶淡黃色降解反應(yīng)溶液和棕色黏稠的降解產(chǎn)物，經(jīng)檢測(cè)降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)以水、甲醇、乙醇或者丙醇為溶劑，加入金屬鹽，配制成反應(yīng)溶液； (2)將環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料浸潰在反應(yīng)溶液中，在160-240°C進(jìn)行降解1-20小時(shí)； (3)分離回收金屬鹽，并得到環(huán)氧樹(shù)脂降解產(chǎn)物和碳纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟(I)所述的反應(yīng)溶液是濃度為8-80wt%的鹽溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟(1)中所述的金屬鹽是陽(yáng)離子為Al3+、Zn2+、Cu2+、Ni3+、Co2+、Fe3+、Cr或Mn2+，陰離子為鹵素離子或硫酸根離子組成的鹽。
4.如權(quán) 利要求1所述的一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟(2)所述的環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的質(zhì)量與反應(yīng)溶液的體積比為l_20g:1OOml0
5.如權(quán)利要求1所述的一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法，其特征在于步驟(3)所述的分離回收是過(guò)濾或者離心，將碳纖維從反應(yīng)體系分離，洗滌回收；將反應(yīng)液冷凍降溫至0°C到-10°C除去降解后的樹(shù)脂碎片分子組成的黏稠液體；剩余的反應(yīng)液可以繼續(xù)循環(huán)使用。
全文摘要
一種降解環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料的方法是以水、甲醇、乙醇或者丙醇為溶劑，加入金屬鹽，配制成反應(yīng)溶液；將環(huán)氧樹(shù)脂碳纖維復(fù)合材料浸漬在反應(yīng)溶液中，在160-240℃進(jìn)行降解1-20小時(shí)；分離回收金屬鹽，并得到環(huán)氧樹(shù)脂降解產(chǎn)物和碳纖維。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，低成本和對(duì)碳纖維強(qiáng)度低損傷的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08J11/16GK103232615SQ201310163799
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者侯相林, 劉影, 鄧天昇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所