熱固性樹脂及其復(fù)合材料是一類綜合性能優(yōu)異的材料,廣泛應(yīng)用于航天、航空、工業(yè)、民用等領(lǐng)域。但是由于熱固性樹脂固化之后形成不溶不熔的三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),使其處理和再循環(huán)利用非常困難。近年來,隨著我國大飛機、新能源、軌道交通等新興行業(yè)的發(fā)展,熱固性樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,其回收問題也越來越突出。國內(nèi)外許多研究機構(gòu)已紛紛提出了相關(guān)的課題,對其回收問題進行研究。目前報道的方法往往需要苛刻的條件,而且每種方法都有其缺陷,沒有哪一種方法能適用所有復(fù)合材料的回收,因此必須尋找新的解決方案。
針對這一現(xiàn)狀,中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所高分子與復(fù)合材料事業(yè)部在2010年從綠色環(huán)保的角度出發(fā),提出了對該問題進行研究,并獲得了所長基金的支持。經(jīng)過兩年多的努力,成功找到一種低溫低壓自加速回收法,在低毒低腐蝕的復(fù)合溶液中,通過兩步法實現(xiàn)碳纖維/環(huán)氧樹脂(CF/EP)復(fù)合材料的高效分解和回收。最近,通過深入研究,在其加速分解機理方面取得了新的進展。該法主要通過反應(yīng)體系中的兩種組分反應(yīng)生成第三種中間體,該中間體在反應(yīng)條件下分解產(chǎn)生能催化反應(yīng)快速進行的組分,巧妙地實現(xiàn)反應(yīng)的加速。通過控制條件可以在反應(yīng)溫度70℃,反應(yīng)時間0.5h,實現(xiàn)環(huán)氧樹脂90%以上降解,回收纖維的強度可以保持在原始纖維的90%以上。
這一工作已經(jīng)在業(yè)內(nèi)權(quán)威刊物Green Chem發(fā)表論文一篇(2012,14, 3260-3263 IF=6.32),申請專利三項(ZL 2010 1 0274001.7;201110102003.2;201110257706.2)。下一步將進一步改進反應(yīng)條件來調(diào)控分解產(chǎn)物,為復(fù)合材料的回收提供可行的解決方案。
復(fù)合材料的自加速分解機理
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