高性能生物基可降解聚氨酯热固性树脂及其在易回收碳纤维复合材料中的应用

摘要整理

碳纤维（CF）增强聚氨酯（PU）复合材料近年来受到广泛关注。CF增强复合材料的回收仍是挑战，尤其是从PU基体中回收CF的报道极少。本研究首次基于生物基缩醛二醇2-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-1,3-二噁烷-5-醇（HMDO）制备了易回收的CF增强PU复合材料。该缩醛二醇由木质素衍生物香草醛合成，与六亚甲基二异氰酸酯三聚体反应制备PU热固性树脂（PU-HMDO）。由于含有可裂解的缩醛基团，PU-HMDO在低浓度酸性溶液中可在40 min内完全分解。缩醛和异氰脲酸酯的杂环结构赋予PU-HMDO优异的力学和热性能：拉伸强度68 MPa，断裂伸长率7.9%，玻璃化转变温度（Tg）130 °C，与商用双酚A（BPA）二醇制备的PU热固性树脂（PU-BPA）相当。PU-HMDO的热稳定性甚至优于PU-BPA。基于PU-HMDO的CF复合材料表现出与PU-BPA基复合材料相似的力学性能，且在温和酸性条件下可回收CF，并保持其微观形貌、化学结构和力学性能。本研究为开发易回收PU基CF复合材料奠定基础。

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