[发明专利]一种基于螺旋环缩醛环氧树脂的易回收碳纤维复合材料

说明书

本发明涉及高分子及复合材料领域，具体公开了一种基于螺旋环缩醛环氧树脂的易回收碳纤维复合材料。以质量份计，所述复合材料是由100份螺旋环缩醛环氧树脂、5～100份固化剂、0～6份固化促进剂、0～30份环氧活性稀释剂、0～300份有机溶剂以及20～500份碳纤维制备得到。所述的基于螺旋环缩醛环氧树脂的易回收碳纤维复合材料与传统环氧树脂/碳纤维复合材料相比，可以在十分温和的条件下去除粘接碳纤维的基体树脂，使得碳纤维能够被很好地回收，并能使回收后的碳纤维保持原有的优异性能。

技术领域

本发明涉及高分子及复合材料领域，具体涉及一种基于螺旋环缩醛环氧树脂的易回收碳纤维复合材料。

背景技术

碳纤维增强高分子复合材料，具有质轻、高模、高强等优点，在航天航空、风力发电、轻量化汽车、体育器材等领域具有广泛的应用。未来中国四大产业——大飞机项目、海上风力发电、汽车轻量化发展及高速铁路，无疑还将带动碳纤维需求的强势增长，然而飞机制件一般寿命为25-28年，风机叶片为20-25年，汽车制件为10-15年，这些产品寿命终结后，其回收再利用将成为非常重要的问题。

碳纤维复合材料回收方法可分为填埋、焚烧、粉碎、分离四种，目前虽然填埋是最便宜的处理选择，但由于碳纤维复合材料不能生物降解，填埋会对环境产生负面影响，因此最终将会被禁止使用，欧盟多数成员国2004年都颁布了法律，禁止复合材料的填埋处理；焚烧作为过去常用的处理方法，其回收方法及设备简单，投入成本少，通过焚烧可以获得能量，但焚烧过程中会释放有毒气体，造成二次污染；粉碎会破坏碳纤维的长度，影响二次使用；分离主要是把复合材料中的树脂与碳纤维分离，当前主要有高温裂解、微波热分解、亚超临界流体、电化学方法等，除了高温裂解方法已有工业化利用之外，其他都处理研究阶段，同时高温裂解的方法本身也需要大的能耗，同时碳纤维表面还会残留树脂或残碳，表面结构会被部分破坏。

现在的目标就是找到一种温和的处理方式，能够将价值比较高的碳纤维回收，不破坏其原有的优异性能。碳纤维复合材料难回收的主要原因是它使用的基体树脂是热固性高分子，在成型固化后，很难溶解或重新加工。赋予热固性树脂可降解性被认为是解决碳纤维复合材料回收问题的一条重要途径，因为树脂的可降解性，使碳纤维复合材料在相对比较温和的条件下就可以去除热固性基体树脂，从而使碳纤维得到回收，品质也能够得到保持。

当前报道用于可回收碳纤维复合材料的可降解热固性树脂主要有二硫醚键、缩醛结构、希夫碱结构等，然而这些可降解基团都存在稳定性差或柔性的问题，导致制得的复合材料的热稳定性、机械性能等不能跟传统热固性树脂基复合材料。

近年，IBM公司以及华南理工大学利用易酸解的六氢均三嗪结构得到了一类高化学交联度(高玻璃化转变温度T_g和模量)又可降解的热固性树脂，可制备高性能的可回收碳纤维复合材料，然而这些树脂固化会脱去小分子(固化收缩率大)、同时需使用高沸点溶剂(固化温度高)。如何获得可快速降解同时又具有优异综合性能的可降解热固性树脂从而实现碳纤维复合材料在温和条件下的回收是碳纤维复合材料的一个发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于螺旋环缩醛环氧树脂的易回收碳纤维复合材料，不仅可以在温和条件下回收碳纤维，还能保持碳纤维原有的优异性能。

一种基于螺旋环缩醛环氧树脂的可回收碳纤维复合材料，其特征在于，按质量份数计，由以下组分组成：

所述的螺旋环缩醛环氧树脂的结构式为：

其中R为H或甲氧基，n为0～10。