随着科技的发展与进步,具有高强高模、质轻、耐腐蚀等优良性能的碳纤维树脂基复合材料(CFRP),在航空航天、汽车生产、体育器材等领域的应用越来越广泛。与此同时,在CFRP制造和使用的过程中,CFRP废弃物的产生也会迅速增长。由于CFRP中的碳纤维具有较高经济价值,如将废弃物进行简单处理,既造成资源严重浪费,又会对环境产生不良影响。因此,对CFRP废弃物中碳纤维的回收和再利用已成为一个亟需研究的课题。本论文在分析当前国内外CFRP废弃物的回收方法基础上,选定最易于实现工业化应用的热降解技术进行相关研究。首先对T700碳纤维/环氧树脂复合材料的热降解动力学、热降解产物与机理进行了研究,结果表明纤维的存在以及不同的降解气氛和温度都会对环氧树脂基体的降解动力学产生影响,并导致不同的降解产物。将CFRP置于热反应器中,研究了温度、时间、气氛对热降解效果以及碳纤维性能的影响。通过分析在空气气氛中500℃进行30min的一步法热降解,以及在氮气中600℃处理10min后,再在空气中450℃处理30min的两步法热降解,这两种方法回收的碳纤维表面几乎都没有树脂残留。XPS、和Raman光谱分析表明,在不同热降解工艺下,回收的碳纤维表面含氧官能团有所变化,但碳原子的晶格结构没有受到明显影响。在碳纤维力学性能方面,两步法热降解回收的纤维单丝拉伸强度保留率达到90%,远高于一步法热降解回收样品80%的保留率。回收纤维的层间剪切强度保留率只有75%,说明其与树脂的界面结合效果有较大程度的降低。在上述研究工作基础上,为降低环氧树脂基体降解温度或时间,选取几种室温固态催化剂,研究在催化剂存在下,树脂基体催化降解动力学以及降解产物的差异,以及催化剂对降解温度与时间的改善效果。研究表明,在氯化锌催化剂作用下,可促进树脂基体中氮与苯环之间的化学键断链,使树脂基体降解活化能降低,同时降解产物产生较大差异。在热降解温度减至400℃,时间为30min时,纤维表面不会残留树脂。XPS、Raman分析表明,催化降解回收的碳纤维表面含氧官能团有所变化,但碳原子的晶格结构没有受到明显影响。催化降解回收的纤维单丝拉伸强度保留率高达94%,与环氧树脂制备成单向复合材料,其层间剪切强度保留率达到81%。