Page 217 - 《精细化工》2022年第12期
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第 12 期 冯浩洋，等: 生物基胺固化的可降解、可再加工环氧树脂的合成及性能 ·2583·
材料进行降解实验，如图 8b 所示，DGECA-DAPVD/
CF 复合材料浸没在降解液中 50 ℃下降解 48 h，得
到回收碳纤维。通常降解过程会破坏碳纤维表面的
改性基团，从而降低基体树脂与碳纤维界面结合强
[5]
度 ，为验证本文中的降解过程对碳纤维表面形貌
的影响，使用拉曼光谱表征降解前后碳纤维的结构
变化，如图 9 所示。对比降解前后的碳纤维拉曼光
谱，发现碳纤维的结构峰没有发生明显变化，这表
明降解过程保留了碳纤维的初始表面形貌，DGECA-
DAPVD 作为基体树脂可以有效促进碳纤维的回收。
图 10 环氧试样的 TGA（a）和 DTG（b）曲线
Fig. 10 TGA (a) and DTG (b) curves of epoxy samples
上述结果表明，DAPVD 作为固化剂得到的环
氧树脂在热稳定性上较商用固化剂 DDM 略有降低，
图 9 初始碳纤维和回收碳纤维的拉曼谱图 但保留了较高的残炭率。
Fig. 9 Raman spectra of original CF and recycled CF
2.7 环氧树脂 DGECA-DAPVD 的热稳定性 3 结论
通过热重分析仪对环氧树脂 DGECA-DAPVD
的热稳定性进行分析，图 10 是 DGECA-DAPVD 和 （1）通过对生物基 DEPVD 的胺解得到生物基
DGECA-DDM 的 TGA 和 DTG 曲线。由 TGA 曲线 胺 DAPVD，DAPVD 与 DGECA 固化得到生物基可
可以看出，DAPVD 作为固化剂一定程度上降低了 降解环氧树脂 DGECA-DAPVD。
树脂的耐热性能，即质量损失 5%对应的温度（T d5% ） （2）DMA、拉伸测试机、TGA 的测试结果表
降低，这可能是由于 DAPVD 含有的醚类长链降低 明，DGECA-DAPVD 具有较好的热机械性能、力学
了 DGECA-DAPVD 的交联密度，并且醚类长链在 性能及热稳定性，其玻璃化转变温度为 91 ℃，拉
200 ℃左右发生热分解反应导致 T d5% 的显著降低 伸强度为(72.6±5.1) MPa，杨氏 模量 为 (2493±58)
（表 1）。由 DTG 曲线可以看出，DGECA-DAPVD MPa，T d5% 为 288 ℃，R 600 为 18.9%。
的热降解过程大致可以分为两个温度区间：240~480 （3）再加工和降解实验结果表明，DGECA-
和 500~550 ℃, 相应地，DGECA-DDM 的热降解过 DAPVD 具有优异的再加工性能和降解性能，再加工
程也可以 分为两个 温度区间 ： 250~450 ℃和 后可保留 75%的拉伸强度（190 ℃、10 MPa 下热压
450~550 ℃。可以看出，DGECA-DAPVD 热降解过 1 h），DGECA-DAPVD 及其碳纤维复合材料均可以
+
程第一阶段的起始温度较低，并且热降解过程明显 在 H 浓度为 0.1 mol/L 的乙醇溶液中完全降解（处
宽于 DGECA-DDM，这可能是 DAPVD 中醚类长链 理温度 50 ℃，时间 48 h），回收得到的碳纤维表面
发生较早的热分解反应所致。DGECA-DAPVD 热降 形貌几乎没有受损。
解过程的第二阶段质量损失明显少于 DGECA- （4）DGECA-DAPVD 具有生物基原料来源、机
DDM，这是由于螺环缩醛结构在此温度下能够促进 械性能优异、热稳定性良好的特点，同时还表现出
碳骨架形成稳定的炭层，从而减少碳骨架分解造成 可再加工和可降解的功能，在复合材料领域具有极
的质量损失。从两组试样的 R 600 对比可知， 大的应用潜力，课题组将继续深耕生物基可降解环
DGECA-DAPVD 的 R 600 略高于 DGECA-DDM（表 氧树脂及其复合材料的研究与应用，为生物基树脂
1），这可能与螺缩醛结构易形成炭层的特性有关 [21] 。 的产业化发展提供理论依据。
