环氧树脂及其复合材料的可控分解与再利用研究

针对热固性环氧树脂难溶难熔、难以分解的现状，本项目在近临界条件下，以水为分解液，对不同交联网络结构的环氧树脂进行分解。采用FT-IR、GC/MS、NMR、GPC等测试技术研究环氧树脂分解过程中聚集态结构演化规律和分子链的断裂机理，分析分解产物的化学组成和分子结构，建立树脂网络分解动力学方程，揭示环氧树脂的分解规律；并采用模型化合物进行验证，找出决定分解速率的关键步骤，阐明环氧树脂分解机理。建立分解产物的产量、组成和分布与分解工艺参数、环氧树脂交联结构的映射关系，实现环氧树脂的可控分解，对分解产物进行分离与提纯，为分解产物的循环利用提供依据。分解纤维/环氧复合材料层合板，研究其破坏模式，并对回收纤维进行再利用，为最终实现热固性环氧复合材料低成本、低污染回收奠定研究基础。

作为交联的热固性树脂，环氧树脂不能熔融也不能溶于普通的溶剂中，而且不能被微生物分解，使用后废旧材料的处理成为一个非常棘手的问题。经过 3年的研究，本项目以水为分解液，在近临界水条件下，成功实现了热固性环氧树脂及其复合材料的可控分解。针对几种不同交联结构的环氧树脂，研究了反应温度、反应时间、投料比、反应压力、颗粒大小、催化剂对其分解特性的影响规律，建立了分解工艺参数、环氧树脂交联网络结构与分解产物种类和组成分布的映射关系，并对分解产物进行了分离提纯；采用模型化合物进行验证，提出了环氧树脂的分解机理，建立了环氧树脂分解动力学方程，为环氧树脂的可控分解和分解产物的循环利用奠定理论基础。研究了近临界水中环氧复合材料层板的分解破坏规律，实现了增强纤维的回收再利用。较好地完成了预定的研究内容。在此基金的资助下，申请2项国家发明专利，发表学术论文 13 篇，其中 SCI 收录 6 篇，培养硕士6 名，1人入选教育部新世纪优秀人才支持计划。