A closed-loop recycling process for carbon fiber reinforced vinyl ester resin composite

材料科学 降级(电信) 环氧树脂 复合材料 复合数 高压灭菌器 热固性聚合物 抗弯强度 碳纤维 X射线光电子能谱 纤维 聚合物 化学工程 电信 工程类 计算机科学 冶金
作者
Zhixiong Huang,Zongyi Deng,Chuang Dong,Jiamin Fan,Yilin Ren
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:446: 137254-137254 被引量:42
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.137254
摘要

Carbon fiber reinforced thermosetting polymer composites have been widely used in industrial fields, such as wind blades, aerospace and automobiles. However, it is extremely hard to degrade their waste due to the insoluble and infusible crosslinked networks. A solvothermal method is proposed to degrade carbon fiber reinforced vinyl ester resin composite (CF/VER) in this paper. The degradation reaction was conducted in a teflon-lined autoclave at 160 ℃ to 240 ℃ for 60 min to 180 min using isopropanol and acetone as solvents. NaOH or KOH were added to efficiently accelerate degradation process. Degradation ratio up to 99.96% was achieved. Furthermore, a multi-step degradation mechanism was put forward based on FT-IR and GC/MS analysis of degradation products. SEM, FT-IR, and XPS analysis of recycled carbon fibers (RFs) revealed that resin was nearly completely removed. Furthermore, contact angle measurement showed surface wettability of RFs was enhanced. XRD and Raman spectra further verified microstructure of RFs was not damaged drastically. Besides, reusing of degradation products and RFs was explored. Epoxy resin cured with degradation products exhibited excellent performances. Meanwhile, flexural strength tests and SEM images of fracture surfaces showed RFs reinforced epoxy resin composites had superior mechanical strength due to stronger interfaces between fibers and resin. Therefore, an efficient and closed-loop recycling process demonstrated in this manuscript provides a new pathway for degradation and reuse of CF/VER.
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