熱固性樹脂及其復合材料是一類綜合性能優異的材料,廣泛應用于航天、航空、工業、民用等領域。但是由于熱固性樹脂固化之后形成不溶不熔的三維網狀交聯結構,使其處理和再循環利用非常困難。近年來,隨著我國大飛機、新能源、軌道交通等新興行業的發展,熱固性樹脂基復合材料的應用領域不斷拓展,其回收問題也越來越突出。國內外許多研究機構已紛紛提出了相關的課題,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合材料的回收,因此必須尋找新的解決方案。
針對這一現狀,中科院寧波材料技術與工程研究所高分子與復合材料事業部在2010年從綠色環保的角度出發,提出了對該問題進行研究,并獲得了所長基金的支持。經過兩年多的努力,成功找到一種低溫低壓自加速回收法,在低毒低腐蝕的復合溶液中,通過兩步法實現碳纖維/環氧樹脂(CF/EP)復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。該法主要通過反應體系中的兩種組分反應生成第三種中間體,該中間體在反應條件下分解產生能催化反應快速進行的組分,巧妙地實現反應的加速。通過控制條件可以在反應溫度70℃,反應時間0.5h,實現環氧樹脂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。
這一工作已經在業內刊物Green Chem發表論文一篇(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條件來調控分解產物,為復合材料的回收提供可行的解決方案。
復合材料的自加速分解機理