本文關鍵詞：CFRP在超臨界流體中的降解實驗及動力學研究　出處：《合肥工業(yè)大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：碳纖維增強復合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics, CFRP)因其強度高、質量輕、耐久性好和耐腐蝕等優(yōu)點,在航空航天、汽車工業(yè)、新能源工業(yè)等領域得到廣泛應用。但碳纖維昂貴的價格限制了CFRP的廣泛使用。在其生產過程中產生的邊角料、殘次品,使用過程中破壞的結構件及超過使用期的報廢品中含有大量高性能的碳纖維材料。因此,廢舊CFRP的回收與再生利用是實現碳纖維廣泛應用的關鍵。 論文以自制CFRP為研究對象,結合研發(fā)的CFRP超臨界流體回收裝置,開展了如下研究工作： (1)研究了CFRP在超臨界CO2流體環(huán)境中的降解行為。分別考察了不同醇溶劑作為夾帶劑時,超臨界CO2和醇溶劑對CFRP中樹脂基體降解的協(xié)同促進效應。結果表明：無夾帶劑時,超臨界C02對CFRP的降解效果不明顯；以醇類溶劑作為夾帶劑時,超臨界CO2和醇類夾帶劑協(xié)同作用,可有效促進CFRP中環(huán)氧樹脂的降解,并且保溫時間、反應溫度和夾帶劑含量與CFRP中的環(huán)氧樹脂降解率正相關；反應壓力對環(huán)氧樹脂的降解率作用不明顯；酸性催化劑和H202的加入能大幅提高環(huán)氧樹脂的降解率。 (2)研究了超臨界甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇流體對CFRP中環(huán)氧樹脂的降解能力。通過單絲拉伸測試,并結合Weibull分析方法,計算了回收碳纖維的力學性能,并采用SEM、AFM、XPS等測試手段分析了回收碳纖維的微觀形貌和表面化學成分變化。結果表明：超臨界正丁醇對CFRP中的環(huán)氧樹脂有很好的降解能力,其次是超臨界正丙醇,超臨界甲醇不適于降解CFRP。不同超臨界流體對CFRP的降解能力排序為：甲醇乙醇正丙醇正丁醇。在溫度為360℃、保溫時間為60min、溶劑含量為350mL時,與碳纖維原絲相比,超臨界正丙醇和超臨界正丁醇回收碳纖維的強度保持率在98%以上,回收的碳纖維表面幾乎無樹脂殘留,微觀形貌與碳纖維原絲保持一致。 (3)研究了CFRP在超臨界醇溶劑中的降解動力學。首先建立了降解反應的動力學模型；依據CFRP在超臨界醇流體中不同反應溫度和時間條件下的降解實驗,綜合考慮最佳擬合和條件擬合曲線的相對位置,確定超臨界醇類降解CFRP的反應級數n為2級,并分別計算了不同溫度下的反應速率常數k,求解得到CFRP超臨界降解反應的活化能E和指前因子k0,并最終建立了CFRP在不同超臨界醇下的降解動力學方程。
[Abstract]:Carbon Fiber Reinforced Plastics ( CFRP ) has been widely used in aerospace , automotive industry and new energy industry because of its high strength , light weight , good durability and corrosion resistance . In this paper , using self - made CFRP as the research object , combined with the research and development of the CFRP supercritical fluid recovery device , the following research work has been carried out : ( 1 ) The degradation behavior of CFRP in supercritical CO2 fluid environment was studied . The synergistic effect of supercritical CO2 and alcohol solvent on the degradation of resin matrix in CFRP was investigated . The results showed that supercritical CO2 and alcohol solvent had no obvious effect on the degradation of epoxy resin . ( 2 ) The degradation of epoxy resin in CFRP was studied by means of single - wire tensile test . The mechanical properties of recycled carbon fiber were calculated by means of SEM , AFM and XPS . The results showed that supercritical n - butyl alcohol was not suitable for the degradation of CFRP in CFRP . The results showed that the recovery of carbon fiber was more than 98 % when the temperature was 360 鈩，

本文編號：1412428