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废弃环氧树脂及其复合材料的高效全回收

时间:2025/04/08 15:45:16   作者:   来源:    浏览:  

近期,我室在《Angewandte Chemie International Edition》上发表题为“Full Recovery of Epoxy Resin Wastes into Bisphenol A and Epoxy Monomers via Lewis Acid”的研究论文(Angew. Chem. Int Edit., 2025, e202422472.)。四川大学为论文唯一署名单位,我室2021博士研究生李晓辉为论文第一作者,吴刚教授和刘雪辉副研究员为通讯作者。


【研究背景】

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ABPA)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。


【主要内容】

我室长期从事高分子材料循环利用工作,在热固性树脂,如不饱和聚酯树脂、环氧树脂等方面取得了较多的成果。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EPBPA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%的质量回收率,其中BPA的产率和纯度分别达到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或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的同时,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。

                       

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1. 通过路易斯酸将EP全回收为BPA和环氧单体


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2. EP的全回收过程及产物表征


该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。已公开发明专利CN117866285A


原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202422472



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