專利名稱：一種降解環(huán)氧樹脂碳纖維復(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)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料由于其物化性質(zhì)穩(wěn)定、質(zhì)輕、高強等優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電力、交通運輸?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率超過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)計將達到70000噸。然而隨著碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的不斷生產(chǎn)和應(yīng)用，廢舊材料也日益增多，帶來了沉重的環(huán)境壓力。將碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在相對溫和的條件下降解，回收碳纖維保證其強度盡可能小的損失，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)濟意義。目前處理熱固性樹脂復(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)氧樹脂用機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，而且高溫過程對材料化學(xué)鍵的破壞不具有選擇性，生成的小分子產(chǎn)物復(fù)雜，對環(huán)境污染嚴重?；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環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法”(CN102181071A)通過超臨界CO2有機溶劑混合體系利用強酸降解樹脂復(fù)合材料，在100 250°C、7.5 25.0MPa下反應(yīng)I 24小時，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，實現(xiàn)環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解；發(fā)明專利“一種催化分解碳纖維增強熱固性·環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法”(CN201010274001.7) S042-/Mx0y型固體超強酸為催化劑，過氧化氫為氧化劑與碳纖維增強熱固性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料發(fā)生反應(yīng)，使熱固性環(huán)氧樹脂氧化分解為苯或苯酚的同系物后溶于有機溶劑中，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)氧樹脂殘余物；發(fā)明專利“回收碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(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；要么使用強氧化性物質(zhì)，將熱固性樹脂通過氧化降解的方法分解，這不但造成氧化降解后的樹脂單體不能重復(fù)利用與樹脂材料的合成，而且強的氧化性物質(zhì)會對碳纖維表面的缺陷點進行腐蝕和破壞，影響碳纖維的強度；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單，條件溫和，低成本和對碳纖維強度低損傷的降解環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的方法。熱固性環(huán)氧樹脂材料中富含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，這就要求所選擇的催化活性中心具有較強的與O或N結(jié)合的能力。二價或三價的L酸具有較強的絡(luò)合能力，所以我們選擇金屬鹽作為催化活性中心，活化樹脂材料內(nèi)的C-O或者C-N鍵，使其選擇性的斷開，從而回收碳纖維和小分子樹脂片段。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，實現(xiàn)環(huán)氧樹脂碳纖維復(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)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料浸潰在反應(yīng)溶液中，在160-240°C進行降解1-20小時；
(3)分離回收金屬鹽，并得到環(huán)氧樹脂降解產(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)濟等的優(yōu)點，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料降解后能得到無損、潔凈的纖維(回收得到的纖維，纖維強度為原始纖維的90%以上，且表面無殘留，可與環(huán)氧樹脂再次復(fù)合)，而且降解溫度不超過240°C，降解產(chǎn)物易分離。降解后的環(huán)氧樹脂、復(fù)合纖維和催化劑體系都可回收，實現(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)氧樹脂及其復(fù)合材料對環(huán)境的污染問題。過程容易控制，副產(chǎn)物少，因此本發(fā)明方法極易實現(xiàn)工業(yè)化運作。
具體實施例方式實施例1:
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹脂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)過浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無緯布按60 X 40mm的長寬大小進行裁剪，并將裁好的無緯布單向疊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左右進行預(yù)固化，時間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進行后固化，時間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料。
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分數(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)氧樹脂碳纖維復(fù)合樹脂放入釜中，密封反應(yīng)釜，210°c反應(yīng)lh。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.22GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例2:
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹脂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)過浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無緯布按60 X 40mm的長寬大小進行裁剪，并將裁好的無緯布單向疊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左右進行預(yù)固化，時間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進行后固化，時間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為7.16GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過_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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例3:
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹脂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)過浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無緯 布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無緯布按60 X 40mm的長寬大小進行裁剪，并將裁好的無緯布單向疊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左右進行預(yù)固化，時間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進行后固化，時間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分數(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將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為8.0lGPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例4:
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹脂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)過浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無緯布按60 X 40mm的長寬大小進行裁剪，并將裁好的無緯布單向疊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左右進行預(yù)固化，時間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進行后固化，時間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料。
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分數(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將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系過濾分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.16GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例5:
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹脂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)過浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無緯布按60 X 40mm的長寬大小進行裁剪，并將裁好的無緯布單向疊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左右進行預(yù)固化，時間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進行后固化，時間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解:將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為
3.36GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例6:
環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備:首先將環(huán)氧樹脂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)過浸膠槽，浸潰該溶液10s，制成單向無緯布后置于室溫下12h，將膠液中的丙酮完全揮發(fā)掉。把無緯布按60 X 40mm的長寬大小進行裁剪，并將裁好的無緯布單向疊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左右進行預(yù)固化，時間25min (并在90°C左右緩慢通入空氣加壓至7MPa);在196°C進行后固化，時間2h，釜內(nèi)壓力6_8Mpa，得到環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的降解:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.22GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過-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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。以下實施例7-20環(huán)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料的制備方法同實施例1.實施例7:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.40GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。
實施例8:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.38GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過-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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例9:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.26GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例10:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.20GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例11:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.1SGPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例12:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.36GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例13:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.42GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例14:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.30GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例15:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.26GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過(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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例16:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.1SGPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例17:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.43GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過-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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。

實施例18:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.20GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過-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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。實施例19:
將100毫升質(zhì)量分數(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。將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.37GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過-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)檢測降解反應(yīng)溶液中含有極少量的降解產(chǎn)物。

實施例20:
將100毫升質(zhì)量分數(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.將碳纖維等增強材料從反應(yīng)體系離心分離，洗滌回收，經(jīng)過檢測回收后的碳纖維強度為3.16GPa ;分離碳纖維后的降解反應(yīng)液經(jīng)過-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)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料浸潰在反應(yīng)溶液中，在160-240°C進行降解1-20小時； (3)分離回收金屬鹽，并得到環(huán)氧樹脂降解產(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)氧樹脂碳纖維復(fù)合材料浸漬在反應(yīng)溶液中，在160-240℃進行降解1-20小時；分離回收金屬鹽，并得到環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物和碳纖維。本發(fā)明具有工藝簡單，條件溫和，低成本和對碳纖維強度低損傷的優(yōu)點。
文檔編號C08J11/16GK103232615SQ201310163799
公開日2013年8月7日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所