行业动态 | 环境友好、阻燃且可回收的碳纤维复合材料

2020-10-19 19:02:31 电子信息产业

一种阻燃碳纤维增强复合材料已被开发出来。

韩国科学技术院(简称KIST)宣布,其先进复合材料研究所的一个研究小组在Yong chae Jung博士的领导下,采用源自植物的鞣酸开发了一种阻燃碳纤维增强塑料(CFRP),同时还提出了一种环保的回收方法。

碳纤维复合材料(CFRP)要比钢轻约4倍,但强度却是钢的10倍,因而被广泛地应用于航空航天、汽车、造船和体育设备等行业。

从结构上讲,CFRP由碳纤维和环氧树脂构成,它们各自在复合材料中所提供的功能,类似于钢筋和水泥在混凝土结构中发挥的作用。

为了达到力学刚度,碳纤维与环氧树脂在CFRP中的结合必须牢固。

此外,CFRP必须防火,因为其应用领域通常与日常生活密切相关,比如,用作建筑材料。

为了在CFRP中产生这种特性,有时需要使用添加剂。

由于具有热敏性,通常需要添加卤素阻燃剂来使CFRP防火。

然而,全球已禁止在CFRP中使用卤素,因为它在焚烧回收时会产生有毒物质。

因此,当务之急是使用一种无毒、安全的材料来使CFRP阻燃。

作为KIST的先进复合材料研究所的首席研究员,Jung Yong-chae博士寻求采用鞣酸(一种环保物质)来提高CFRP的力学刚性和阻燃性。

鞣酸具有与碳纤维结合紧密的特点,燃烧时会变成木炭,烧焦的鞣酸起到阻挡外界氧气流入的屏障作用。

通过用鞣酸来制备环氧树脂并与碳纤维共混,KIST的研究团队设法开发出了一种坚固且阻燃的CFRP。

与容易受热的传统环氧树脂不同,由鞣酸制备的环氧树脂具有阻燃性且无需添加剂,这意味着在焚烧回收CFRP时产生的有毒物质将不再是个问题。

此外,由于传统的CFRP在燃烧时会降低其中环氧树脂的性能,且不能完全回收,因此该研究小组想出了一种新的回收方法。

以超临界流体状态将CFRP溶解在水中,也就是说,温度和压力要超过设定的水平,这样,CFRP的回收率就能达到99%以上且不降低碳纤维的性能。

同时还发现,环氧树脂在溶解时产生了一种所谓“碳点”的物质,它可被用作一种电子材料(光电、传感和生物成像等)。

与焚化回收的方法不同,这种方法是焚烧环氧树脂,仅剩下不完整的碳纤维有待回收。

总之,这种新的回收方法可以回收复合材料中的所有组成部分。

来源:PT现代塑料

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