水热碳作为反应性填料制备可持续生物基复合材料与芳香族生物基环氧树脂

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本研究开发了以芳香族生物基环氧树脂为基体、天然多孔材料（水热碳，HC）为增强体的可持续生物复合材料。水热碳由云杉树皮废料经水热分解制得。制备了7种配方进行测试，以评估水热碳作为增强材料对复合材料性能的影响。采用木质生物质衍生的芳香族环氧单体作为聚合物基体，填料浓度从0到30 wt%变化。研究了这些配方的反应性以及生物基树脂和生物复合材料的结构、热学和力学性能。差示扫描量热法（DSC）反应性研究表明，水热碳对聚合反应有显著影响，导致反应焓值显著增加，温度范围降低。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）确认了树脂与水热碳之间存在化学键合。动态力学分析（DMA）显示生物复合材料的交联密度和储能模量均高于纯生物基树脂。热重分析（TGA）表明，与纯间苯二酚二缩水甘油醚（RDGE）基树脂相比（T₅%=337°C），添加水热碳使生物复合材料的热稳定性提高约2-7°C。值得注意的是，含15-20 wt%水热碳的生物复合材料相比纯环氧树脂表现出更高的刚度值（92SD vs. 82SD）。

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