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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

访问量:发布时间:2025-03-19

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、氧化等方式可将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。通过选择性完全断裂EP中特定化学键获得组成简单的小分子化合物是一种很有前景的回收方法。虽然已有少数工作报道了通过选择性断裂EP中的C(sp3)-O键回收双酚A(BPA)的方法,但由于催化剂昂贵、分离工艺复杂、BPA产率较低以及BPA之外产物未得到利用等问题限制了这些方法的推广应用。

我院王玉忠院士团队在废弃高分子材料回收催化剂设计与制备、回收方法及工艺、回收产品高值化利用等方面有近30年的研究经验并取得了一系列研究成果。近期,该团队开发了一种简单、温和、高效且普适性好的EP全回收策略,该策略使用市售的硼路易斯酸在温和条件下对EP中的C(sp3)-O键进行高效选择性断裂回收BPA,同时通过C(sp3)-N键的重构及羟基环化将EP中BPA之外的部分回收为多官能度环氧树脂单体。基于上述策略EP实现了高达91%质量回收率,其中BPA产率纯度分别达到96%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、酸酐固化的环氧树脂,还可推广至废弃风电叶片用玻璃碳纤维增强环氧树脂复合材料以及高压互感器用灌注树脂复合物,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。此外,反应过程所用溶剂可循环使用所产生副产物均可回收无二次污染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。文章第一作者为四川大学化学学院博士研究生李晓辉通讯作者为刘雪辉副研究员吴刚教授以上工作得到国家自然科学基金、四川省自然科学基金、中国博士后科学基金中央高校基础研究和111引智计划的经费支持。

1. EP全回收过程及产物表征

2. 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

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202422472

 

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