[发明专利]一种可回收阻燃碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，公开一种可回收阻燃碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法，按质量含量包括原料：含醛基的环氧化合物15～30％、含氨基的环三磷腈化合物固化剂15～30％、碳纤维40～70％；本发明中采用含醛基的环氧化合物和含氨基的环三磷腈化合物为固化剂，两者结合形成含有席夫碱结构的环氧树脂，由于环三磷腈与席夫碱结构都有阻燃特性，席夫碱结构又易降解，最终使得复合材料兼具阻燃和可降解的性能，力学性能也较为优异。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种可回收阻燃碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料具有质量轻，比强度和比模量高的特性，已被广泛应用于航空航天、交通运输和电子电器等领域。环氧树脂是应用最为广泛和成熟的热固性树脂基体之一，但环氧树脂一旦固化成型后形成了不溶、不熔的交联网络结构，难以对其复合材料进行回收再利用；另外，环氧树脂也具有容易燃烧的缺点。因此，提高其阻燃性能，扩大其应用领域具有重要意义。随着人们环保意识和可持续发展理念的逐渐增强，如何高效回收再利用废弃的高性能碳纤维复合材料已成为研究热点。

为了提高碳纤维/环氧树脂复合材料的阻燃性能，常采用的方法是在环氧树脂体系中添加阻燃剂，但由于阻燃剂添加量较大且与树脂基体相容性不好，会导致材料的力学性能降低。对于碳纤维复合材料的回收，目前开发的方法有机械粉碎法、热解法和溶剂回收法。

机械粉碎法虽然简单，但破坏了纤维尺寸，常用作填料进行二次利用，大大降低了碳纤维的价值；热解法能够回收得到连续的碳纤维，但高温氧化的条件下会对碳纤维造成一定的损伤，回收碳纤维的性能有所下降；超临界流体法也能够回收得到连续的碳纤维，但对设备要求很高，回收成本高。

如CN110857341A公开了一种碳纤维树脂基复合材料的降解溶剂及一种碳纤维树脂基复合材料催化热解回收碳纤维的方法，其采用的为热解法进行回收碳纤维，将碳纤维复合材料与降解溶剂混合加入到反应釜中；加热反应釜至150～300℃，保温30～120min；从反应釜中取出降解产物，在水中超声清洗10min，烘干后得到回收的碳纤维。

CN115505240A公开了一种可回收碳纤维/环氧树脂预浸料、复合材料、制备方法与应用，其通过氨基酸潜伏型固化剂与缩水甘油酯型环氧树脂之间的反应来制备环氧树脂基体材料，利用所获环氧网络中可以水解的酯键从而实现环氧树脂基体材料的降解，进而实现碳纤维的无损回收。但含酯键的环氧树脂表现出较低的玻璃化转变温度及力学强度。

但获得兼具优异阻燃性能和可降解性能的碳纤维/环氧树脂复合材料仍然需要进一步研究。

发明内容

本发明针对现有环氧树脂基碳纤维复合材料难回收和容易燃烧的缺点，提供一种可回收阻燃碳纤维/环氧树脂复合材料，采用含醛基的环氧化合物与含氨基的环三磷腈化合物为固化剂，两者结合形成含有席夫碱结构的环氧树脂，实现兼得阻燃和可降解的性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可回收阻燃碳纤维/环氧树脂复合材料，按质量含量包括原料：含醛基的环氧化合物15～30％、含氨基的环三磷腈化合物固化剂15～30％、碳纤维40～70％；

所述含醛基的环氧化合物包括具有如下任一种结构的化合物：

所述含氨基的环三磷腈化合物固化剂包括具有如下任一种结构的化合物：