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四川大学王玉忠院士团队 Angew:废弃环氧树脂及其复合材料的高效全回收

高分子科技  · 公众号  · 化学  · 2025-03-02 08:00

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稳定的三维交联结构赋予了环氧树脂 EP 优异的机械性能和化学稳定性,但其不溶、不熔的特性使其回收利用十分困难。 通过 热解、 氧化等方式 EP 转化为 小分子化学品、低聚物或者新 材料 但是回收产物 组成复杂,再利用领域有限 。通过选择性 且完全 断裂 EP 某类 化学键回收 组成简单的 小分子化合物是一种很有前景的回收方法。目前 ,虽然已有 少数 工作 Nature , 2023 , 617, 730-738 J. Am. Chem. Soc. 2023 , 145, 11151 - 11160 ACS Sustainable Chem. Eng. 2023 , 11, 16946 - 16954 J. Am. Chem. Soc. 2024 , 146, 2419 - 2425 Green Chem. 2024 , 26, 815 - 82 )报道,可以通过选择性断裂 EP 中的 C(sp 3 )-O 回收双酚 A BPA ), 但还面临 催化剂 昂贵 分离工艺复杂、 BPA 产率较低以及树脂中 BPA 之外部分尚未有效利用 挑战 问题。

1. 通过路易斯酸将 EP 全回收为 BP A 和环氧单体


近期, 四川大学王玉忠院士团队 开发了一种简单、温和、高效且普适性好的全回收策略,即使用市售的廉价路易斯酸 在温和条件下对 EP 中的 C(sp 3 )-O 键进行选择性断裂高效回收 BPA ,同时通过 C(sp 3 )-N 键的重构及羟基环化将 EP BPA 之外的部分回收为多官能度环氧树脂单体( AG80 )。通过 质量衡算, EP 的质量回收率高达 91% ,其中 BPA 产率最高为 96% ,纯度为 99% AG80 等多官能度环氧树脂单体的产率最高为 96% ,环氧值为 0.43 。该回 收方法不仅适用于不同胺类、酸酐固化的纯环氧树脂,还可推广至废弃的风电叶片用玻璃 / 碳纤维增强环氧树脂复合材料与高压互感器用灌注树脂,在高效回收 BPA 同时,还可无损回收复合材料中的玻璃纤维、碳纤维、硅微粉等填料。该全回收策略无二次污染,其反应过程所用溶剂可循环使用,所产生副产物均可以回收,这为废弃环氧树脂及其复合材料的资源化利用提供了新途径。 该工作以 “Full Recovery of Epoxy Resin Wastes into Bisphenol A and Epoxy Monomers via Lewis Acid” 为题发表在《 Angewandte Chemie International Edition 》上。第一作者为四川大学环保型高分子材料国家地方联合工程实验室的博士研究生 李晓辉 通讯作者为 刘雪辉副研究员 吴刚教授 。该研究得到国家自然科学基金委的支持。


2. EP 全回收过程及产物表征


3. 从不同固化剂固化的 EP 中回收 BPA


4. 废弃结构胶、高压互感器用灌装树脂、玻璃 / 碳纤维增强环氧树脂 复合材料的回收


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202422472


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