回收碳纤维/聚丙烯纤维复合材料的制备与热防护性能研究OA

面向“碳中和”背景下废弃碳纤维复合材料的循环利用与动力电池热管理需求,研究回收碳纤维/聚丙烯纤维复合材料的制备与热防护性能。采用经热解回收后的碳纤维边角料(CF)与聚丙烯(PP)纤维以40∶60质量比混和,通过非织造工艺(开松、梳理、交叉铺网与针刺)制成纤维毡并模压成型,制备了2层、3层、4层和6层共4种CF/PP复合材料。系统研究了不同复合层数对CF/PP复合材料湿热稳定性、非接触隔热、抗热冲击及热失控防护性能的影响。结果表明:湿热老化后CF/PP复合材料尺寸变化率小于1%,力学性能保留率超90%,稳定性优良;在热失控等极端高温条件下CF/PP复合材料仍保持了完整的碳纤维骨架结构,表现出良好的结构完整性;随着复合层数增加,隔热性能显著提升,6层结构表现突出,非接触隔热温差为30.8℃,较2层降低56.3%;抗热冲击温差为200.61℃,较2层降低22.8%;热失控防护温差降至115.1℃,较2层降低66.1%。认为:较低复合层数的CF/PP复合材料适于轻量化短期场景;6层复合结构的CF/PP复合材料具备优异长效热防护能力,可满足动力电池系统对隔热材料的苛刻要求。