Page 53 - 《橡塑智造与节能环保》2023年7期

车用制品技术与应用

环氧树脂复合材料回收工艺新突破

轻质、高度耐用的纤维增强环氧复合材料由嵌入 Troels Skrydstrup 是奥胡斯大学化学系和跨学科纳
聚合物基体中的玻璃纤维或碳纤维组成，是对制造汽 米科学中心 (iNANO) 的教授。该研究得到了CETEC项
车、船舶、飞机和风力涡轮机叶片至关重要的高性能 目（热固性环氧树脂复合材料循环经济）的支持，该
材料。 项目是维斯塔斯、奥林公司、丹麦技术研究所和奥胡
到2025年，每年将由大约25000t的风电叶片到达 斯大学之间的合作伙伴关系。
其运营期限。传统上，由于环氧树脂的化学特性，风 本篇研究中，研究人员使用了一种Ru催化的脱
力涡轮机叶片很难回收，因为环氧树脂是一种弹性物 氢/键断裂/还原串联反应，来断裂聚合物中最常见的
质，且被认为是一种不可能分解成可重复使用的成 C(烷基)-O键，可以用于断开与 BPA 基体相邻的 C（烷
分。环氧树脂不可生物降解，焚烧时会释放有毒气 基）-O 单键。研究者展示了这种方法在未经修改的胺
体，最终导致填埋成为处理它们的主要途径。 固化环氧树脂以及商业复合材料中的应用，包括风能
由于效率低下和不可持续，风力涡轮机叶片的填 涡轮叶片的外壳。研究者的结果表明，对热固性环氧
埋已被多个欧洲国家禁止，预计以后还会有更多国家 树脂和复合材料进行化学回收是可行的。
实施。因此，对环氧树脂及其复合材料可行的回收策 对于环氧树脂的催化解构实验证明，催化反应4
略的需求迫切。 天时间，可将回收81%的 BPA 量。
目前新发现的工艺是回收策略的概念验证，可以 通过可用于胺固化环氧树脂分子分解的通用方
应用于绝大多数现有的风力涡轮机叶片和目前正在生 法，研究者转向研究该协议对纤维增强环氧复合材料
产的叶片，以及其他环氧树脂基材料。 的解构的适用性，除聚合物基体外，该复合材料还含
具体来说，研究人员表明，通过使用钌基催化剂 有高重量百分比的纤维。在不做任何预处理的情况
和溶剂异丙醇和甲苯，他们可以分离环氧树脂基质并 下，3 天后，复合材料明显分离成松散的纤维。倾析
释放环氧聚合物的原始结构单元之一，双酚A和完整的 反应混合物；洗涤后，回收了57wt% 的碳纤维，并且
玻璃纤维一个单一的过程。 从溶液中分离出了13wt% 的BPA。
然而，该方法还不能立即扩展，因为催化系统的 后续测试了一块最先进的退役风力涡轮机叶片的
效率不足以进行工业实施——而且钌是一种稀有且昂 外壳。这种商用复合材料样品经过催化后彻底分解，
贵的金属。因此，奥胡斯大学的科学家们正在继续改 得到50wt% 的玻璃纤维和19wt% 的BPA。
进这种方法。 总之，对于从报废复合材料中回收的组分，可以
“尽管如此，我们认为这是开发耐用技术的重大 考虑实现循环经济。从回收得到的高纯度的双酚A理
突破，可以为环氧基材料创造循环经济。这是化学过 论上可以在环氧树脂、聚碳酸酯或聚酯等已有生产链
程的首次发表，可以选择性地分解环氧树脂复合材料 中再次使用，替代从石油原料生产的原始BPA。研究
并分离出最重要的材料之一。该研究的主要作者之一 者的催化过程可以被视为一个概念验证，证明对这些
Troels Skrydstrup 说：“环氧聚合物以及玻璃或碳纤维 有价值且相关的材料实现循环经济是可行的。
的重要组成部分，不会在此过程中损坏后者。” 摘编自“环氧树脂交流与交易”

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