关于通过直接墨水书写法制备的回收碳纤维增强热固性复合材料的固化动力学研究

《Polymer Composites》：Investigation on Curing Kinetics of Recycled Carbon Fiber Reinforced Thermoset Composites Manufactured by Direct Ink Writing

回收碳纤维（rCF）通过热活化氧化物半导体工艺制备，并利用直接墨水书写（DIW）技术研究其成型回收碳纤维增强聚合物（rCFRP）的工艺参数与性能关系。通过流变分析和差示扫描量热法（DSC）考察温度、固化度及rCF质量分数对材料性能的影响，建立rCFRP固化动力学方程（R2≈0.992），优化工艺条件下20wt% rCF可使拉伸强度提升116.15%、弯曲强度提升65.99%，为DIW参数预测及rCF高值利用提供方法基础。

　　

摘要

通过热活化氧化物半导体工艺制备出了性能优异的再生碳纤维（rCF）。通过流变分析和差示扫描量热法（DSC）研究了温度和固化程度对直接墨水书写（DIW）法制备的再生碳纤维增强聚合物（rCFRP）的影响。在此基础上，利用现象学动力学模型建立了rCFRP的固化动力学方程。此外，还分析了在不同rCF质量分数下，rCFRP在最佳工艺条件下的力学性能。结果表明，所建立的固化动力学方程的相关系数R²约为0.992，能够准确描述固化过程。当DIW工艺温度保持在99.21°C时，该墨水在固化程度为4.82%、粘度为41.985?Pa·s时表现出优异的形态保持能力。与环氧树脂相比，含有20?wt% rCF的rCFRP的拉伸强度和弯曲强度分别提高了116.15%和65.99%。本研究结果为预测DIW工艺参数奠定了理论和方法基础，并为rCF的高价值再利用提供了技术途径。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。