Page 216 - 《精细化工》2022年第12期

·2582· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

含量的影响，之前报道的酯交换反应活化能的范围 具有良好的重塑性能。
[7]
为 80~150 kJ/mol 。如图 5c 所示，将试样在不同温
度下的松弛时间绘制得到散点图，对散点图进行拟
合，得到拟合直线的斜率为 15.25，代入公式（2）
中，计算得到试样发生酯交换反应的活化能为（E a ）
为 126.7 kJ/mol，这与报道的酯交换反应活化能相吻
合 [7] 。上述计 算结果表 明，不添 加催化剂 的
DGECA-DAPVD 环氧树脂也具有较高的酯交换活
性。本文的酯交换反应原理如下所示，在加热条件
下，叔胺基团能够促进邻位的羟基与酯结构发生交
换反应，从而引起宏观上交联网络发生应力松弛的

现象。 图 7 DGECA-DAPVD 重塑前后的应力-应变曲线
Fig. 7 Stress-strain curves of DGECA-DAPVD

2.6 碳纤维复合材料的回收
碳纤维复合材料作为一种先进复合材料，被广
泛应用于交通运输、航空航天和高端制造等领域 [5,20] 。

玻璃体材料具有优异的自修复和可焊接功能，被认
2.5 环氧树脂的自修复和重塑性能 为是碳纤维复合材料的候选基体材料，使用可降解
[5]
通过涂层修复实验对 DGECA-DAPVD 的自修 的树脂材料作为基体可以有效回收利用碳纤维 。
复性能进行表征，结果见图 6。如图 6a 所示，被划 之前的工作表明，螺缩醛结构具有优异的酸响
有 33.6 μm 宽划痕的涂层材料在 190 ℃下加热，划 应特性，能够有效促进树脂在酸性条件下的降解 [18] 。
痕宽度逐渐变窄，经过 30 min 后划痕基本被修复完 为验证 DGECA-DAPVD 作为基体树脂制备可回收
全，这表明环氧树脂 DGECA-DAPVD 涂层在动态 碳纤维复 合材料的 可行性， 制备了 DGECA-
酯交换的作用下，可以通过热处理有效修复损伤， DAPVD/CF 复合材料。为了尽量减少降解液对碳纤维
[9]
但由于加热对划伤处产生的热应力影响 ，涂层上残留 质量的影响，使用 H 浓度为 0.1 mol/L 的乙醇溶液作
+
了 0.5 μm 的微痕。同时，为研究 DGECA-DAPVD 的 为降解液，分别对环氧树脂 DGECA-DAPVD 和碳纤
可重塑性能，将树脂剪碎为小碎片后，在 190 ℃、10 维复合材料的降解性能进行了测试，结果见图 8。
MPa 下热压 1 h，可以重新得到样品（如图 6b 所示），
说明材料内部发生的酯交换反应使试样可以被加工
重塑。

图 6 DGECA-DAPVD 涂层通过热处理修复损伤的过程
（a）；DGECA-DAPVD 的热压重塑过程（b） 图 8 基体树脂降解过程（a）；碳纤维增强复合材料的回
Fig. 6 Self-repairing process of DGECA-DAPVD coatings 收（b）
(a); Hot pressing process of DGECA-DAPVD (b) Fig. 8 Degradation of epoxy resins (a); Recycle of DGECA-
DAPVD/CF (b)
通过对比重塑前后样品的拉伸性能验证重塑效
果，结果如图 7 所示。可以看出，重塑后的样品拉 如图 8a 所示，树脂样条浸没在 50 ℃的降解液
伸强度为 54.6 MPa，保留了原始样品 75%的力学性 中 24 h 后，树脂体积显著减小，降解液变为浅黄色，
能，表明重塑过程发生的酯交换反应很好地修复了 降解 48 h 后，树脂完全溶于降解液中，表明树脂完
交联网络之间存在的缺陷，表明 DGECA-DAPVD 全降解。在此基础上，对 DGECA-DAPVD/CF 复合