[发明专利]可回收碳纤维/环氧树脂预浸料、复合材料、制备方法与应用

说明书

本发明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。所述可回收碳纤维/环氧树脂预浸料包括按重量份数计算的如下组分：缩水甘油酯型环氧树脂100份、氨基酸潜伏型固化剂5～150份、碳纤维10～300份、固化反应促进剂0～10份、环氧活性稀释剂0～50份、增塑剂0～30份和溶剂0～500份。本发明还提供了由所述可回收碳纤维/环氧树脂预浸料固化形成的可回收碳纤维/环氧树脂复合材料。本发明所获可回收碳纤维/环氧树脂预浸料具有较长的储存期，后固化后获得的复合材料具有优异的热机械性能，并且可以在温和的条件下降解实现碳纤维回收。

技术领域

本发明涉及一种碳纤维/环氧树脂预浸料及其复合材料的制备方法，特别涉及一种简单高效的制备可回收碳纤维/环氧树脂预浸料及其复合材料的方法及应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

碳纤维增强高分子复合材料具有轻质、高强度、高耐热性等优点，被广泛的应用于航空航天、轨道交通、土木工程、体育用品等领域。碳纤维增强高分子复合材料是用短切或连续纤维及其织物，增强热固性或热塑性树脂基体，经过复合工艺而成。热固性树脂在成型前具有良好的流动性，能够较容易浸渍纤维增强体，且工艺过程容易控制，因此这类复合材料是当前的主要品种。热固性树脂基体在严格控制的条件下浸润纤维，获得增强纤维与树脂基体的组合物即为预浸料。预浸料在室温条件下需要具有一定的适用期，因此固化体系需要使用潜伏型固化剂，即在一般条件与环氧树脂混合后能够长时间储存，而在一定的条件下(如热、光、湿或压力等)能够与环氧树脂迅速交联固化，潜伏型固化剂的使用有利于预浸料在常温下的储存。

由于热固性树脂在成型后形成的永久交联网络，使得碳纤维复合材料难以回收利用，这会造成巨大的经济损失和环境危害。目前，碳纤维增强复合材料的回收利用主要通过机械粉碎、热处理和溶剂分解等，然而这些传统的回收方法会对碳纤维造成破坏，无法用于回收前的应用场景，从而造成一定的经济损失。在热固性网络中引入动态键，通过弱键的水解反应，在温和的条件下回收得到无损碳纤维，是解决复合材料回收问题的一条重要途径。

CN109320918A报道了一种可回收碳纤维增强环氧树脂复合材料，通过含醛单官能度环氧胺类固化剂预固化，并浸渍碳纤维，通过复合工艺最终获得碳纤维复合材料，由于树脂基体网络结构中富含希夫键，因此复合材料在酸性条件下降解实现碳纤维的回收；CN109385043A报道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，该复合材料在酸性条件也可进行降解从而实现碳纤维回收。

但目前报道的可回收碳纤维/环氧树脂预浸料固化活性高，不能长时间储存，因此进一步开发储存性能良好的碳纤维/环氧树脂预浸料与可回收碳纤维/环氧树脂复合材料是一个重要的研究技术方向。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可回收碳纤维/环氧树脂预浸料及其复合材料，预浸料在成型前具有良好储存稳定性，成型后获得的复合材料能够在温和条件下回收碳纤维，以克服现有现有技术的不足与问题。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种可回收碳纤维/环氧树脂预浸料，其包括按重量份数计算的如下组分：缩水甘油酯型环氧树脂100份、氨基酸潜伏型固化剂5～150份、碳纤维10～300份、固化反应促进剂0～10份、环氧活性稀释剂0～50份、增塑剂0～30份和溶剂0～500份。

在一些实施例中，所述氨基酸潜伏型固化剂的结构如(I)所示：