可回收玄武岩纤维增强复合材料的制备及性能

传统纤维增强复合材料的基体树脂固化后形成的交联网络难溶解、难熔融,导致退役后的纤维增强复合材料难以处理。为此以1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯为催化剂合成了基于酯交换的类玻璃化环氧树脂(vitrimers),制备了可回收玄武岩纤维增强复合材料(vitrimers-based basalt fiber-reinforced polymer,VBFRP),对比了传统树脂基复合材料(epoxy-based basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)和VBFRP的机械性能、电气性能和热性能,并利用乙二醇溶液实现了玄武岩纤维的高效回收。结果表明:VBFRP具有不逊色于BFRP的力学性能,且表现出更高的断裂伸长率。催化剂含量的增加使得VBFRP拥有更强的力学性能,但是过量的催化剂会导致VBFRP的界面结合强度下降;与BFRP相比,所有VBFRP的电气性能均有所下降。且VBFRP的电气性能受催化剂含量的影响,适当的催化剂含量能够提高VBFRP的电气性能。VBFRP-2的电气性能下降程度较低,其击穿强度、泄漏电流和介质损耗因数分别为29.29 kV/mm、29.88μA和1.66%;VBFRP具有更高的玻璃化温度,但是其初始分解温度随着催化剂含量的增加而降低,热稳定性下降;经过28 d热老化后,VBFRP-2的泄漏电流和介质损耗因数分别增加了83.94%和48.19%,耐热老化程度低于BFRP;回收后的玄武岩纤维表面整洁,几乎无树脂残留,且化学结构并未改变,其单丝拉断强度保留率达到90.85%。