专栏名称: 高分子科学前沿
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一瓶醋酸,回收碳纤维复合材料,登上Nature正刊!

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2025-06-05 08:04

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BADGE(双酚A二缩水甘油醚)和IPDA( 异佛尔酮二 胺)形成的脂肪族环氧树脂作为代表性体系 。反应条件为:280°C,30bar氮气保护,冰醋酸气氛。在压力反应器中,针对20mL溶剂中250mg大小的固化树脂小块(1×1×0.2cm)进行了优化。 1a概述了乙酰解构机理: 醚键和胺键断裂,释放出BPA、DAIPDA、MABPA、DABPA、苯酚、苯乙酸酯(PA)和4-异丙基苯乙酸酯(4-IPPA)等产 物。 温度筛选结果表明,随着温度升高,单体产量迅速增加。图 1d 表明,BPA 的产率在 280-300°C 时达到峰值,约为 99mol%,而 DAIPDA(IPDA 的乙酰化形式)在 280°C 时达到 100mol%。 时间过程分析(图 1e)表明,BPA 衍生物的产率在 3 小时内达到最大值,但随着进一步加热而下降,这可能是由于热降解所致。然而,DAIPDA 的产率稳步上升,并在 4 小时后实现定量回收。GPC(凝胶渗透色谱)分析(图 1f)证实了可溶性低聚物的消失以及 BPA 衍生单体的增加,从而证实了有效的解聚。 作者 证明了 脂肪族环氧热固性材料的完全化学解构是可行的,并且在相对温和且可扩展的条件下可以实现选择性和可量化的单体回收。
1 . 脂肪族环氧 胺热固性材料的乙酰分解
模型复合材料的解构
接下来,作者测试了 采用上述环氧配方制成的碳纤维增强聚合物 (CFRP) 复合材料 。他们使用 BADGE-IPDA(脂肪族)和 BADGE-MDA(芳香族)树脂以及层状碳纤维织物制备了复合材料。 2a 和 g 展示了复合材料乙酸分解前后的照片。该过程在 20 mL 乙酸、280°C、30bar N 条件下以 500 mg 基质规模重复进行。图 2b 和 h 详细揭示了单体产率随时间的变化: 脂肪族 CFRP:BPA 含量达到峰值 96mol%,DAIPDA 含量达到峰值 59mol%。 芳香族 CFRP:BPA 衍生物含量达到约 57-59mol%,其中乙酰化 MDA 产物(MAMDA、DAMDA)含量显著增加。SEM 图像(图 2c-e、 i -k)对比了回收的碳纤维 (






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