芳纶纤维增强酚醛树脂复合材料的降解及回收利用
芳纶纤维因其分子链排列规整和酰胺基的氢键而具有优异的力学性能、化学稳定性及其它多种功能性，成为优良的复合材料增强体，广泛应用于诸多领域。随着芳纶纤维增强复合材料用量的逐年递增，其废弃物数量也不断增加。芳纶纤维增强热固性树脂基复合材料废弃物降解十分困难，简单地填埋或焚烧废弃物不仅会造成严重的资源浪费，同时还会对环境产生不良影响，本文从热降解法和溶剂法入手，通过调整降解工艺参数，探索适合芳纶纤维增强酚醛树脂复合材料(AFRPF)的降解方法，并进行了回收芳纶纤维的再利用研究。 本文首先尝试使用热降解法和溶剂法对芳纶纤维增强酚醛树脂复合材料进行了降解，结果表明复合酸溶剂在170℃和180℃下与复合材料反应8h可以有效降解其中的酚醛树脂基体，并可保留芳纶纤维70％以上的拉伸强度。通过对降解产物的固相组成部分和液相组成部分进行分析，发现以对对位亚甲基键结构为主的酚醛树脂主要断键部位为苯环之间的亚甲基键和羟甲基烷基化部分，而对对位、邻邻位亚甲基数量相当的酚醛树脂主要断键部位为羟甲基烷基化部分。 对回收芳纶纤维的微观结构进行分析，发现优选条件下回收芳纶纤维取向度有所下降，但结晶度和晶粒尺寸略有提高，聚合物晶型在在回收过程中未发生转变，芳纶纤维在回收过程中受损的位置主要发生在无定形区。 将回收纤维制成芳纶浆粕，分别与聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和三元乙丙橡胶(EPDM)制备成复合材料，研究其再利用价值。实验发现回收芳纶纤维制备的芳纶浆粕对分子链中含有极性酯基和苯环，分子结构上与芳纶纤维分子链更为相似的PBT增强效果较好，回收芳纶纤维制备的芳纶浆粕增强PBT的拉伸模量、弯曲模量、弯曲强度和冲击强度可达到商业芳纶浆粕的90％以上。回收芳纶纤维制备的芳纶浆粕增强EPDM拥有更快的硫化速度，其撕裂强度和储能模量与商业芳纶浆粕复合样品基本相当。
芳纶纤维;降解工艺;微观结构;资源回收
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
仲伟虹
2020
中文
TQ342.72;TQ340.68
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）