科學導報訊 記者耿倩 5月7日,記者從山西煤化所獲悉,該所侯相林、鄧天昇研究團隊在廢棄酸酐固化環(huán)氧樹脂基復合材料(風電碳梁等)化學降解與資源化回收利用技術研究方面取得新進展,實現(xiàn)酸酐固化環(huán)氧樹脂基復合材料的全組分回收,且因解聚條件溫和,大大提高了復合材料的回收循環(huán)使用率,還在降耗防污領域邁進了一大步。
酸酐固化環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)異的物理化學性能,常與碳纖維、玻璃纖維復合制備環(huán)氧樹脂拉擠材料,廣泛應用于風電、航空航天、交通運輸、運動器材、橋梁建筑等領域。復合材料中熱固性樹脂約占到三成,碳纖維、玻璃纖維等材料占比約七成,兩者結合,使得材料既具有較輕的重量,也有高強度、耐腐蝕、抗疲勞等性能。但由于酸酐固化環(huán)氧樹脂特殊的三維網(wǎng)絡結構,導致其無法在自然環(huán)境中降解。且復合材料中碳纖維價格昂貴,被稱為“黑色黃金”,也因回收效率低,使得資源嚴重浪費。
傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂復合材料的回收方法包括機械回收和高溫熱解。機械回收方法是將復合材料通過物理粉碎,與其他樹脂、粉末混合后擠壓制成板材,該方法碳纖維、玻璃纖維被破壞,產(chǎn)品附加值低,而且無法從根本上解決熱固性環(huán)氧樹脂的回收問題。
高溫熱解方法是目前唯一工業(yè)化應用的化學回收方法,但熱解回收的復合材料中纖維強度只能達到原纖維的85%左右,且能耗高、有小分子污染物排放,污染環(huán)境。
山西煤炭化學研究所研究團隊經(jīng)過多年研究,實現(xiàn)酸酐固化環(huán)氧樹脂基復合材料在溫和條件下解聚且全組分回收。該技術已申請系列國家發(fā)明專利,其中已授權一項。據(jù)了解,與傳統(tǒng)高溫熱解方法相比,該系列技術能耗低,反應選擇性好,降解體系可循環(huán)使用,纖維損傷小,產(chǎn)品附加值高,且生產(chǎn)過程無小分子廢氣排放等優(yōu)點。