正文
20
毫升冰醋酸中加载约
250
毫克该模型热固性材料,本文筛选了
200-300
℃(
30 bar
氮气压力下
3
小时)的温度范围。
240
℃以下反应均未检测到分子产物,
200
和
220
℃反应
3
小时后仍可见树脂块体(图
1b
)。
240
℃时热固性材料部分解体,
3
小时后仅存小碎片,产生
10
摩尔
%BPA
及其乙酰化衍生物(
MABPA
和
DABPA
),但未检测到
IPDA
的二乙酰化产物
DAIPDA
(图
1d
)。
260-300
℃反应
3
小时后无固体残留,
BPA
衍生物产率达
40-69
摩尔
%
,
DAIPDA
产率在
50-95
摩尔
%
之间波动,证实乙酰解能同时断裂
C-O
醚键和
C-N
键,使胺类以相应乙酰胺形式回收。
2.
动力学实验显示:
280
℃下脂肪胺固化树脂在
0.5-1
小时内完全溶解(图
1c,e,f
)。液相凝胶渗透色谱(
GPC
)分析表明,短时反应生成的低聚物随时间递减,说明可溶性低聚物快速转化为单体(图
1f
)。可溶性低聚物减少与
DAIPDA
产率提升同步,
4
小时后实现定量产出。
BPA
衍生物产率在
3
小时达到峰值(受高温不稳定性影响),其降解产物(苯酚、乙酸苯酯
PA
和
4-
异丙基乙酸苯酯
4-IPPA
)在
260-300
℃及最佳温度下延长反应时间时增加(图
1d,e
)。对照实验证实
BPA
及其乙酰化形式在
280
℃均会发生类似解离反应,这与
BPA
的热诱导自由基裂解机制一致。
图
2|
脂肪族与芳香族环氧
-
胺
CFRP
材料的乙酰解反应
要点:
1.
本文采用冰乙酸在
280
℃、
30bar
氮气压力下处理脂肪胺交联
CFRP
(反应时间可调),获得了优异的
BPA
和胺类产物收率(图
2
)。扫描电镜(
SEM
)显示
1
小时后纤维表面已无树脂残留且无可见缺陷。热重分析(
TGA
)证实树脂去除率达
99.9%
(残留量平均
0.05wt%
),
4
小时后结果相似。约
0.8%
的质量损失缺失表明回收碳纤维(
rCF
)表面的上浆剂已被剥离。
2.
芳香胺固化
CFRP
的处理同样成效显著(图
2g-l
),