纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料，特別是碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料及玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、船舶、電路板、風(fēng)電等領(lǐng)域。熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的回收方式主要包括機(jī)械回收、熱回收和化學(xué)回收，其中化學(xué)回收是最具開(kāi)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(qiáng)氧化劑非選擇性地破壞樹(shù)脂基體的化學(xué)結(jié)構(gòu)，得到小分子降解產(chǎn)物和增強(qiáng)纖維，其降解產(chǎn)物成分復(fù)雜，難以循環(huán)利用，而且對(duì)纖維損傷嚴(yán)重。

    中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員侯相林帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，提出選擇性斷鍵降解回收熱固性樹(shù)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?cái)嗔褬?shù)脂化學(xué)鍵，實(shí)現(xiàn)了熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的高效降解和全成分回收。利用水相體系配位不飽和的鋅離子選擇性地?cái)嗔循h(huán)氧樹(shù)脂的碳氮鍵，實(shí)現(xiàn)了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)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(shí)現(xiàn)了玻璃纖維增強(qiáng)不飽和基質(zhì)樹(shù)脂（俗稱玻璃鋼）的降解回收（GreenChem.,2015,DOI:10.1039/C5GC01048A）。相關(guān)工作同時(shí)申報(bào)三項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，其中一項(xiàng)已獲得授權(quán)（ZL201310163799.1，201410562107.5，201510056492.0）。
 

    圖1. 選擇性斷裂碳氮鍵降解回收碳纖/環(huán)氧復(fù)合材料
 

    圖2. 選擇性斷裂酯鍵降解回收玻纖/不飽和聚酯復(fù)合材料

    熱固性樹(shù)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(jì)綠色地打開(kāi)熱固性樹(shù)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(diǎn)。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(qiáng)烈絡(luò)合傾向，容易與樹(shù)脂中雜原子發(fā)生相互作用，弱化碳雜原子鍵，進(jìn)而催化其選擇性斷裂。該項(xiàng)研究對(duì)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(shí)，該研究通過(guò)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(jià)值。

責(zé)任編輯：李玲珊

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