[发明专利]微波条件下热固性环氧树脂及其复合材料在离子液体中的降解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波条件下热固性环氧树脂及其复合材料在离子液体中的降解方法，属于微波辐照技术及废旧树脂材料的再生利用、工业废弃物的处理及资源化技术领域。

背景技术

合成树脂具有质轻、加工方便、耐用、绝缘等优点，其使用领域已远远超过钢材、木材、水泥等传统材料。在人们享受合成树脂大量使用带来的便利的同时，废弃塑料产品也使环境面临着巨大的压力，印刷线路板是一类典型的热固性树脂复合材料，其组成以热固性环氧树脂为主。目前，国内每年需要处理的废弃线路板达50万吨以上。印刷线路板包含的金属材料部分具有很高的经济价值，目前主流的处理方案是：废弃印刷线路板经破碎后，以湿法或干法回收金属材料，然后将非金属部分进行填埋处理。填埋法无需预处理，成本较低，但树脂长期留在土壤内不易分解，塑料中的有害物质容易造成二次污染，填埋法不但对土地造成污染，而且浪费了大量的可回收资源，所以合理回收利用废旧印刷线路板既可以减少日益恶化的环境问题，也是缓解资源紧缺问题的重要举措。

化学法回收技术是近年来研究的热点，主要是通过各种方法使聚合物降解成低分子产物，可作为化工原料重新利用。依据化学回收法的思路，废弃的热固性环氧树脂可以通过各种方法裂解为苯酚、烷基酚等单体。这些单体可以作为化工原料重新回收利用，进入所谓的“化学循环”，这是当前“节能减排”工作的一个热点。目前我国正在建设资源节约型、环境友好型社会，废弃环氧树脂材料既是“垃圾”，同时也是“资源”，如果采用适当的处理技术进行回收，则可以实现节约资源和减轻环境污染的双重目的，对促进可持续发展具有十分重要的意义。

微波是一种超高频振荡波，它在化学体系中的应用引起学者的极大关注。微波对于有机物碳链结构能进行整体的穿透，因此能量可以迅速到达反应物的各官能团上，这种特点尤其适用于体型结构的高分子裂解反应。基于微波加热的特点，国内外研究者将微波加热应用到聚合物降解领域，并进行了大量研究，研究显示微波热解具有明显的优越性，是替代常规热解的很好选择。微波还被应用于多种合成大分子的降解中，为废弃的聚合物制品的回收利用提供新的思路。

离子液体具有不挥发、不易燃、催化等特性，研究表明离子液体有望代替传统的重污染介质并能广泛改变传统的化学工艺。微波辅助离子液体的方法结合了微波加热和离子液体的优点，具有操作简便、速度快、产率高、绿色环保等特点。一方面离子液体的不挥发性避免了介质对环境的污染；另一方面离子液体对微波吸收的优良能力，大大加快了反应的速度；同时离子液体又有一定的催化功能，由此，为“化学循环”提供了一种全新的手段。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种微波条件下热固性环氧树脂及其复合材料在离子液体中的降解方法。采用本方法能够提高热效率，降低能耗，祛除结炭，使生产设备所需要的压力大大下降，为固废聚合物“节能减排”产业化进程提供帮助。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微波条件下热固性环氧树脂及其复合材料在离子液体中的降解方法，具有以下的过程和步骤：

a.首先将热固性环氧树脂或其复合材料粉碎成一定大小尺寸的片料或颗粒料，清洗干净，放入烘箱中60℃干燥，放入干燥器中保存；将一定量的热固性环氧树脂或其复合材料片料或颗粒料和离子液体混合放于烧瓶中，并使环氧树脂材料完全浸没在离子液体中；所述的离子液体为：咪唑盐类、吡啶盐类、哌啶盐类或季铵盐类离子液体；热固性环氧树脂或其复合材料与离子液体加入的重量比为1∶2~1∶10；

b.开启微波装置反应10~60分钟后取出烧瓶于通风处迅速冷却；然后将降解所得的混合物用甲醇溶解，并收集洗涤液，最终得到液相产物的甲醇溶液；

c.将液相产物的甲醇溶液进行减压蒸馏提纯，真空度保持0.1MPa，将220℃以上的馏分全部蒸出，蒸馏得到环氧树脂降解产物，剩余液体为离子液体；离子液体可反复回用。

本方法反应时间和温度是影响热固性环氧树脂降解的重要因素。时间越长，温度越高，降解率越大，相应地，苯酚、对异丙基苯酚和双酚A的产率也就越高，但当时间过长或温度过高时，双酚A的产率会下降。

与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著地进步：