碳纤维增强复合材料因其优异的性能近年来引起了越来越多的关注并在多个领域得到应用。然而,传统碳纤维复合材料的树脂基体来源于石化资源,具有不可再生性,同时污染环境,限制了碳纤维复合材料的可持续发展。另一方面,碳纤维复合材料的后处理问题随其产量与应用领域的扩大愈加严峻。合理地处理报废的碳纤维复合材料,无损回收有价值的碳纤维既存在巨大的商业价值,也符合可持续发展战略。为了解决这两个问题,做了以下工作:(1)通过生物基来源的香草醛(木质素衍生物)与甘油的无溶剂缩醛反应合成了一种生物基可降解中间单体,能用来制备生物基可降解热固性树脂。采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振光谱(NMR)、飞行时间质谱(TOF)、计算机模拟等手段对其化学结构、降解机理与细胞毒性进行详细表征。单体被证实的可降解性、低毒性与化学结构,为生物基可降解树脂的制备与表征提供理论基础。(2)上述单体与商用胺类固化剂反应得到生物基可降解树脂。以商用双酚A环氧(DER-331)的固化物作对照组。用差示扫描量热测试(DSC)、热重分析测试(TGA)、拉伸测试、正电子湮没等研究了树脂的玻璃化转变温度(T_g)、热稳定性、力学性能、自由体积等基础性能。研究证明,材料的各项性能均可媲美甚至优于对照组,说明单体具有替代双酚A的潜力。降解与稳定性实验证明,材料虽然在特定的酸性溶液中能快速降解,但其化学稳定性与耐湿热老化性均能与对照组媲美。这为易回收碳纤维复合材料制备与回收提供了基础。(3)将上述单体与三官能度异氰酸酯反应,得到了交联聚氨酯树脂。将其与双酚A基聚氨酯对照,并制备了聚氨酯基碳纤维复合材料;差示扫描量热测试(DSC)、热重分析测试(TGA)、拉伸测试等实验证明,实验组与对照组的热学、力学性能基本相同,再次证实此单体可以替代双酚A。在降解与回收实验中,成功实现碳纤维的无损回收;回收的碳纤维保留了原始碳纤维的织态结构、微观形貌、化学结构与机械性能,且纤维表面基本无树脂残留。本文制备的生物基可降解单体具有巨大的应用潜力,能作为石油来源的芳香族化学品(例如用于高性能塑料的双酚A)的替代品,解决碳纤维复合材料的来源及回收问题。