中科院實現碳纖維增強環氧樹脂高效降解及循環利用

　　日前，中科院山西煤化所侯相林研究團隊實現了熱固性樹脂基復合材料的高效降解和全成份回收。
　　據了解，該團隊提出選擇性斷鍵降解回收熱固性樹脂的新思路，并利用配位不飽和或弱配位的金屬離子選擇性地斷裂樹脂化學鍵，實現了熱固性樹脂基復合材料的高效降解和全成份回收。利用水相體系配位不飽和的鋅離子選擇性地斷裂環氧樹脂的碳氮鍵，實現了碳纖維增強環氧樹脂的高效降解及循環利用(GreenChem.,2015,17,2141-2145);利用弱配位的鋁離子選擇性斷裂酯鍵，實現了玻璃纖維增強不飽和基質樹脂(俗稱玻璃鋼)的降解回收(GreenChem.,2015,DOI:10.1039/C5GC01048A)。
　　相關工作同時申報三項國家發明專利，其中一項已獲得授權(ZL201310163799.1，201410562107.5，201510056492.0)。
　　熱固性樹脂由于其不溶不熔的三維立體結構，導致其回收利用十分困難。經濟綠色地打開熱固性樹脂中穩固的C-N鍵以及C-O鍵是目前催化及環境領域的研究熱點。選擇性斷鍵的挑戰在于選擇性地活化反應活性位，配位不飽和或者弱配位金屬離子具有強烈絡合傾向，容易與樹脂中雜原子發生相互作用，弱化碳雜原子鍵，進而催化其選擇性斷裂。
　　本項研究對回收纖維的損傷小，選擇性的斷裂化學鍵使得基體降解產物組成單一，有利于再次利用;同時，該研究通過調控金屬離子配位狀態選擇性活化并斷裂C-N鍵或C-O鍵，具有重要的科學價值。
　　纖維增強熱固性樹脂復合材料的回收方式主要包括機械回收、熱回收和化學回收，其中化學回收是最具開發前景的回收手段。目前，化學回收主要是利用高溫或強氧化劑非選擇性地破壞樹脂基體的化學結構，得到小分子降解產物和增強纖維，其降解產物成份復雜，難以循環利用，而且對纖維損傷嚴重。
　　侯相林研究團隊提出的選擇性斷鍵降解回收熱固性樹脂的新思路，對于纖維增強熱固性樹脂復合材料的回收具有重大價值。