碳纤维增强树脂基复合材料由于其优异的力学性能和轻质高强的特点,被广泛应用于航空航天、海洋船舶、汽车制造、运动器材等诸多领域。随着碳纤维复合材料的大量使用,碳纤维复合材料废弃物也随之逐步增多。这些废弃物的后续处理成为了亟待解决的问题。所以,研究者们希望能够降解复合材料中的树脂基体,回收其中有着较高价值的碳纤维。由于碳纤维增强树脂基复合材料的树脂基体一般使用环氧树脂,这种热固性树脂在经过固化交联反应后,形成了不溶不熔的三维网状体型结构,化学性质较为稳定,这给降解过程带来了较大的困难。目前已有的降解回收方法还均有其不足之处。本实验对复合材料中树脂基体的催化降解和碳纤维的回收、再应用进行了一系列的研究。在制备得到T700型碳纤维增强二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺(TGDDM)/二氨基二苯砜(DDS)树脂体系复合材料后,将复合材料浸泡在350℃的熔融KCl/ZnClO2中,经过90min的反应时间,成功将树脂基体完全降解,并回收得到复合材料中的碳纤维。在树脂基体降解过程中,熔融盐中的Zn2+离子上的空电子轨道与树脂基体中的氮原子上的孤对电子发生络合反应,使得氮原子与邻碳的共用电子对发生偏移,减弱了碳氮键的键能,从而降低反应温度,减短反应时间。回收得到的碳纤维表面含有少量残炭,在TiO2的催化下可在500℃、10 min内被去除,同时碳纤维得到了较好的保护。与商业碳纤维相比,回收的碳纤维表面氧元素含量减少,略呈惰性;石墨化程度基本没有发生变化;回收碳纤维的拉伸强度达到了 4702.3 MPa,保留了商业碳纤维的95.7%。此外,还将复合材料浸泡在250℃的Zn3(PO4)2/H3PO4溶液中,经过60min的反应时间,树脂基体被完全降解。树脂的降解机理与熔盐法类似。回收得到的碳纤维表面洁净,无树脂基体残留;纤维表面元素组成和石墨化程度与商业碳纤维相近;回收碳纤维的拉伸强度达到了 4521.2 MPa,为商业碳纤维的92.0%。在回收研究的基础上,对回收碳纤维的应用进行了一系列探究。使用上浆处理后的回收碳纤维制备单向双酚A型缩水甘油醚(DGEBA)环氧树脂复合材料,所得复合材料的弯曲强度和弯曲模量均接近商业碳纤维增强样品的性能水平。同时,回收的T700碳纤维/DGEBA环氧复合材料在ILSS中的保留率超过85%。在回收碳纤维增强热塑性树脂的实验中发现,短切回收碳纤维对PP和PA6树脂基体均有良好的增强作用,制得的复合材料有较高的拉伸、弯曲、冲击性能;回收碳纤维的加入对基体的加工性能和热稳定性几乎没有影响,树脂基体的结晶度因添加的碳纤维的不同而略有变化。