中科院實現(xiàn)碳纖維增強環(huán)氧樹脂高效降解及循環(huán)利用

　　日前，中科院山西煤化所侯相林研究團隊實現(xiàn)了熱固性樹脂基復(fù)合材料的高效降解和全成份回收。
　　據(jù)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(xué)鍵，實現(xiàn)了熱固性樹脂基復(fù)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(huán)氧樹脂的碳氮鍵，實現(xiàn)了碳纖維增強環(huán)氧樹脂的高效降解及循環(huán)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(xiàn)了玻璃纖維增強不飽和基質(zhì)樹脂(俗稱玻璃鋼)的降解回收(GreenChem.,2015,DOI:10.1039/C5GC01048A)。
　　相關(guān)工作同時申報三項國家發(fā)明專利，其中一項已獲得授權(quán)(ZL201310163799.1，201410562107.5，201510056492.0)。
　　熱固性樹脂由于其不溶不熔的三維立體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其回收利用十分困難。經(jīng)濟綠色地打開熱固性樹脂中穩(wěn)固的C-N鍵以及C-O鍵是目前催化及環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點。選擇性斷鍵的挑戰(zhàn)在于選擇性地活化反應(yīng)活性位，配位不飽和或者弱配位金屬離子具有強烈絡(luò)合傾向，容易與樹脂中雜原子發(fā)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(xué)鍵使得基體降解產(chǎn)物組成單一，有利于再次利用;同時，該研究通過調(diào)控金屬離子配位狀態(tài)選擇性活化并斷裂C-N鍵或C-O鍵，具有重要的科學(xué)價值。
　　纖維增強熱固性樹脂復(fù)合材料的回收方式主要包括機械回收、熱回收和化學(xué)回收，其中化學(xué)回收是最具開發(fā)前景的回收手段。目前，化學(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)，得到小分子降解產(chǎn)物和增強纖維，其降解產(chǎn)物成份復(fù)雜，難以循環(huán)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(fù)合材料的回收具有重大價值。