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日本開發(fā)出新系統(tǒng)，可對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料回收再利用

更新時(shí)間：2021-08-31 10:37:13 編輯：秘書處 瀏覽：6375

日本開發(fā)出新系統(tǒng)，可對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料回收再利用
圖1：在多肽水溶液中分解環(huán)氧樹脂的回收系統(tǒng)。資料來源:日本國(guó)家材料科學(xué)研究所
 
環(huán)氧樹脂是一種熱固性樹脂，常用在膠水、涂料和復(fù)合材料中。日前，日本國(guó)家材料科學(xué)研究所（NIMS）和新結(jié)構(gòu)材料技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)（ISMA）開發(fā)出一種新的，能夠在自然衍生的多肽水溶液中輕松分解環(huán)氧樹脂。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以促進(jìn)塑料的再利用和再循環(huán)，包括碳纖維與環(huán)氧樹脂基體相結(jié)合的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，目前在工業(yè)制品中廣泛使用。

塑料造成的環(huán)境污染，特別是對(duì)海洋環(huán)境造成的污染，已引起全球的關(guān)注，人類迫切需要對(duì)塑料垃圾進(jìn)行回收的方法。目前，有些國(guó)家已經(jīng)開發(fā)出了通過熱解和化學(xué)分解將用于容器和包裝的熱塑性樹脂進(jìn)行回收的方法，并正在嘗試將回收工廠投入實(shí)際應(yīng)用。另一方面，包括環(huán)氧樹脂在內(nèi)的熱固性樹脂，由于其熱降解性差，在可用溶劑中的溶解度低，回收方法尚未開發(fā)出來。

該研究團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)出了一種環(huán)氧樹脂回收方法，該方法可以在天然生成的肽谷胱甘肽水溶液中輕松分解環(huán)氧樹脂。谷胱甘肽具有清除人體有毒物質(zhì)的能力。受這個(gè)解毒反應(yīng)的啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)通過在環(huán)氧樹脂中加入二硫基來修改環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)，使樹脂分子可被谷胱甘肽的硫醇基。在該體系中，環(huán)氧樹脂浸泡在谷胱甘肽水溶液中完全溶解，不留下任何固體殘留物。分解后的環(huán)氧樹脂殘留物被回收并再次轉(zhuǎn)化為環(huán)氧樹脂。回收樹脂的存儲(chǔ)模量(剛度指標(biāo))與原始樹脂幾乎相同，其性能僅受到重復(fù)回收的輕微影響。因?yàn)楣入赘孰暮苌侔l(fā)生在生物體之外，所以在正常情況下，它不會(huì)意外分解仍在使用的環(huán)氧樹脂。
 
日本開發(fā)出新系統(tǒng)，可對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料回收再利用
圖2：碳纖維布回收系統(tǒng)。資料來源:日本國(guó)家材料科學(xué)研究所
 
目前還沒有其他成熟的回收技術(shù)能夠?qū)⒑艽蟪潭壬喜蝗嫉奶祭w維增強(qiáng)復(fù)合材料分離成碳纖維和樹脂，并回收這些材料。使用該回收系統(tǒng)可以促進(jìn)碳纖維布的回收利用。此外，該系統(tǒng)適用于除環(huán)氧樹脂外的其他類型樹脂和復(fù)合材料的回收。未來，該研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將該系統(tǒng)應(yīng)用于各種常用塑料材料的回收利用，從而促進(jìn)循環(huán)塑料經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

該研究成果發(fā)表在了2021年7月16日出版的《先進(jìn)材料科學(xué)與技術(shù)》期刊上。

本文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)編譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)。

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