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可回收碳纤维增强复合材料的未来

图片来源:Kriengsak tarasri/Shutterstock.com

传统的碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料由于热固性聚合物永久交联网络而既不是可回收的也不可修续。欧洲杯足球竞彩坚固耐用,如热固性塑料,又可模塑和可回收的热塑性对应物,玻璃体提供令人兴奋的机会来回收热固性和CFR复合材料。

从航空航天和汽车工业到建筑和体育用品制造业,CFRP复合材料的应用正在不断扩大,因为这种材料具有优异的机械性能、减轻重量和更好的长期耐用性。

CFRP复合材料市场的迅速增长引起了人们对这些材料是否具有成本效益的废物管理和处理方法的严重关注。欧洲杯足球竞彩由于热固性聚合物基体固有的不均匀性和增强纤维的存在,CFRP复合材料的循环性能较差。

降低碳纤维增强复合材料对环境的影响

目前,这些材料通常是向下循环作为发欧洲杯足球竞彩电燃料,很少回收有价值的材料,如增强碳纤维。

从采取的采取处理方法往往走向更可持续的经济模型,这些经济模型将允许保持原材料尽可能长,需要开发创新的可回收CFRP复合材料。欧洲杯足球竞彩

复合材料由至少两种不欧洲杯足球竞彩同的组成成分组成,因此可以通过组合每个单独成分的特性来获益。

这些材料通常欧洲杯足球竞彩由增强材料(通常是碳或玻璃纤维)和基质相组成,基质相作为胶水将整个结构粘合在一起。还可以添加能增强复合材料性能的组件,如防火性或导电性。

在常规的CFRP复合材料中,粘合剂(基质)组分通常是热固性聚合物,例如环氧树脂。由于其优异的欧洲杯足球竞彩热和耐化学性,这些材料是优选的。在固化时,热固性聚合物形成不可逆交联的网络,导致刚性和稳健的结构,其有助于增加CFPR复合材料的强度和电阻。

然而,回收这些材料极为困难并且构成了重大挑战。额外的困难是从剥离并将聚合物与嵌入的碳纤维分开的额外困难。

玻璃纤维素环氧树脂为创新复合材料提供了新的可能性欧洲杯足球竞彩

美国华盛顿州立大学机械与材料工程学院张金文教授领导的一个研究小组,开发了一种可回收碳纤维增强复合材料,可以直接替代传统的不可回收碳纤维增强复合材料,进入现有欧洲杯足球竞彩的制造工艺。

华盛顿州立大学的研究人员使用了一种全新的基质聚合物材料,称为环氧玻璃,它可以更容易地回收或再利用。

术语玻璃体指的是材料的玻璃状热行为。在高温下,材料的粘度降低,并使应力松弛和可塑的机械性能。冷却后,材料的行为就像一个弹性热固体(或弹性体)。

这允许使用常规的热塑性加工技术,例如注射和压缩成型和挤出来重新加工virtimer热固性塑料。重要的是,与热塑性塑料不同,viTimers即使在升高的温度下也通过密集的交联网络保持稳定的分子间连通性。

玻璃化物由共价有机网络组成,通过可逆交换反应重新排列其拓扑结构,保持网络键的总数量(或交联密度)及其分子结构。

自愈高强度复合材料欧洲杯足球竞彩

张教授的团队合成的玻璃体环氧树脂固化反应不需要外部催化剂。相反,它依赖于前驱体丰富的羟基引发的内部催化反应,羟基作为催化物种促进交联反应和随后的交换反应。

与传统的环氧树脂材料的永久交联网络不同,玻璃体的聚合物链之间欧洲杯足球竞彩的动态交换反应能够在保留交联网络的同时,释放与外部应力相关的内部应力。

因此,在高温(超过150°C)下,材料表现出快速应力松弛和良好的自愈性能。为了展示新材料优异的力学性能,研究人员制备了三层碳纤维织物和玻璃环氧树脂为粘结基体的CFRP复合材料。

新的CFRP复合材料表现出356MPa的拉伸强度,与常规CFRP材料相当。欧洲杯足球竞彩与玻璃纤维剂(> 200℃)的玻璃化转变温度高于时,与热固性CFRP复合材料不同,复合材料展示了显着的形状变化能力。

可回收玻璃钢复合材料的未来应用

更重要的是,复合材料的玻璃体基体在160°C以上的温度下(在加压容器中)在纯水中有效水解和降解,而不需要催化剂。由于内部的叔胺,方便的无催化剂水热降解发生,使交联网络很容易在高温下水解。

水解反应产物不溶于水,使玻璃体前驱体和增强碳纤维易于完全回收和回收。由于降解条件温和,再生碳纤维的拉伸强度与原始碳纤维相近。

据张教授介绍,新的乙三极基层只需要对所建立的制造过程进行微小的变化来容纳环氧virimer而不是传统的环氧树脂。这可以通过为未来的工业应用提供具有稳健的机械性能,为不可再循环的复合材料废物提供可持续的可持续解决方案。

参考和进一步阅读

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S. Kumar和S. Krishnan(2020)通过化学回收来回收碳纤维的环氧复合材料,未来的观点:综述。化学。Pap。74年,3785 - 3807。可以在:https://doi.org/10.1007/s11696-020-01198-y

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写道

Cvetelin Vasilev.

Cvetelin Vasilev拥有物理学学位和博士学位,目前在谢菲尔德大学(University of Sheffield)从事生物物理学工作。作为一名有20多年研究经验的科学家,他是应用先进显微镜和光谱学技术更好地理解“软”复杂系统组织的专家。Cvetelin在聚合物科学、生物物理学、纳米制造和纳米生物光子学等领域的同行评议期刊上发表了40多篇论文(h指数为17)。欧洲杯线上买球

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    Vasilev Cvetelin。(2021年2月19日)。可回收碳纤维增强复合材料的未来。AZoM。于2021年8月6日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20111检索。

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    Vasilev Cvetelin。2021。可回收碳纤维增强复合材料的未来.viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20111。

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