真空辅助树脂传递模塑、湿铺层和树脂传递模塑工艺制备高取向回收碳纤维复合材料的力学性能评估

摘要整理

碳纤维增强复合材料（CFRP）的回收利用对可持续材料应用至关重要，特别是在航空航天领域，其中产生大量预浸料废料。本研究采用真空辅助树脂传递模塑（VaRTM）、湿铺层和传统树脂传递模塑（RTM）三种工艺，制备高取向回收碳纤维复合材料（rCFRP），并系统评估其力学性能。通过溶剂解和热解两种回收工艺获得回收碳纤维（rCF），经梳理工艺加工成非织造预成型体以确保纤维取向。采用拉伸试验、纤维体积分数（Vf）分析和扫描电子显微镜观察，研究了成型工艺、纤维回收技术和纤维取向对力学性能的影响。结果表明，溶剂解回收的rCF与树脂具有更优的界面粘结性，拉伸强度和刚度更高，特别是在RTM工艺中获得了较高的纤维体积分数。湿铺层成型通过高压釜固化有效降低孔隙含量，即使使用热解rCF也能保持性能稳定。VaRTM虽然实现了真空辅助树脂浸润，但孔隙含量较高，限制了力学性能的提升。研究表明，根据性能需求选择合适的成型工艺至关重要，如通过RTM工艺提高纤维体积分数来增强刚度潜力，或通过湿铺层工艺改善纤维-基体界面粘结来提升拉伸强度，这对优化回收CFRP性能、推进可持续CFRP回收和高性能材料设计具有重要指导意义。

相关论文