自愈型环氧/氧化石墨烯活性酯及其可回收玻纤增强复合材料

摘要整理

玻纤增强聚合物（GFRP）由热固性聚合物制成，已广泛应用于各个工业领域。然而，这些复合材料存在显著缺陷，包括纤维与基体间界面粘合力差，以及由于回收、再加工和再利用困难而产生的大量废弃物和环境污染。本研究首先在活性酯基体中掺入氧化石墨烯（GO），制备具有改善的界面相互作用、高热稳定性、低介电常数、快速应力松弛和快速自愈能力的可回收活性酯纳米复合材料。含0.2 wt% GO的纳米复合材料通过动态二硫键交换机制实现了优异的重塑性能（弯曲强度保留率89%）和自愈性能（48 μm划痕60 min内愈合）。进一步采用真空辅助树脂注入成型工艺（VARIM）将环氧/GO基体用于开发玻纤增强复合材料。所制备的复合材料具有优异的力学强度（250 MPa）、形状记忆性、可焊接性和可降解性。环氧活性酯在温和条件下在硫醇（2-巯基乙醇和1-辛硫醇）中可快速化学降解，通过硫醇-二硫化物交换反应促进，玻璃纤维可被有效回收。回收玻璃纤维的性能与原始纤维相当，具有几乎相同的织物结构和力学性能。回收玻璃纤维单根纤维的拉伸强度可达原始玻璃纤维的85%（1-辛硫醇）和72%（2-巯基乙醇），因此玻璃纤维的回收对实现可持续发展目标具有重要优势。

相关论文