环氧树脂及其复合材料的化学分解和机理研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士论文摘要环氧树脂及其复合材料以其独特的性能广泛应用于许多领域中。然而，作为交联热固性树脂，废弃的环氧树脂及其复合材料不能熔化、不能溶于普通的溶剂中、也不能被微生物分解，使用后废旧材料的处理成为一个非常棘手的难题。本文采用化学法分解环氧树脂，以特制的分解液为主要分解介质，成功实现了热固性环氧树脂的分解。利用正交实验法对分解条件进行优化，以分解时间、分解液消耗量、溶解质量为考查指标，得到分解实验的优化条件:温度为900C、分解液浓度为8mo1/1、试样质量为6g、试样大小为3cmX3cmo

2、环氧树脂化学分解后可得到结晶物、残余物和可溶物三种组分。实验测定了这三种组分生成量随分解时间的变化曲线。对结晶物、残余物的红外光谱进行了比较分析。采用凝胶色谱、液相色谱一质谱分析了结晶物的化学组成，得出了结晶物主要成分的化学结构式。用气相色谱一质谱法分析了可溶物的化学组成及分子结构，分析发现，可溶物主要成分是含有苯环的硝基化合物。综合红外光谱、气相色谱一质谱、液相色谱一质谱、凝胶色谱的分析结果，提出了环氧树脂的分解反应机理。分解机理包括交联键一C一的断裂机理和醚键的断裂机理。研究了玻璃纤维/环氧复合材料、碳

3、纤维/环氧复合材料在分解液中的分解情况。研究表明在90℃的8mo1/1分解液作用下，浸泡12h就可以将复合材料中的环氧树脂基体完全分解。SEM分析表明回收的纤维外观清洁，表面没有损伤。纤维的单丝拉伸测定表明玻璃纤维单丝强度损失了5.2%碳纤维单丝强度损失了7.9%.实验证明，这种分解环氧树脂及其复合材料的化学回收法，具有分解条件简单可行、分解效率高、分解后的纤维可以被重复回收利用等优点.关键词环氧树脂;环氧复合材料;化学分解哈尔滨工业大学工学硕士论文AbstractEpoxyresinandepoxycom

4、positesarewidelyusedinmanyfieldsbecauseoftheirspecialproperties.However,curedepoxyresiniscross-linkedandthermoseting.Scrapofcuredepoxyresinandepoxycompositescan'tbemeltedordissolvedingeneralsolventsandcan'tbedecomposedbymicrobes,soitisaverydificultproblemt

5、odealwithepoxymaterialsthathavebeenoutofdate.Inthispaper,achemicalmethodwasselectedtodecomposeepoxyresin.Aspecialdecomposingsolutionisusedasmajordecompositionmedium.Thedecompositionofthermosetingepoxyresinwasrealized.Aftertheperpendicularexperiments,thecon

6、ditionsofdecomposingreactionwereoptimized.Decomposingtime,consumptionofdecomposingsolutionanddissolvedmasswereusedascriterions.Afterintegrativeanalysis,theoptimizedconditionsweregainedasfollows:ThetemperatureisAI=900C,concentrationofdecomposingsolutionisBI

7、=8mo1/l,massofsamplesisC1=6gandsizeofsamplesisD3=3cmX3cm.Crystal,residueanddissolublesubstancewereobtainedaftercuredepoxyresinwasdecomposed.Theyieldcurvesofthethreekindsofproductsweremeasured.Infraredspectrumsofcuredepoxyresin,crystalandresiduewerecompared

8、anddeeplyanalyzed.ChemicalcomponentsofcrystalwereanalyzedwithGelPermeationChromatographyandLiquidChromatography.Themolecularformulaofmaincomponentofcrystalwasobtained.DissolublesubstancewasanalyzedwithGasChro