[发明专利]一种在温和条件下无损回收废弃含羰基的热固性树脂中增强体的方法

说明书

一种在温和条件下无损回收废弃含羰基的热固性树脂中增强体的方法，属于高分子复合材料降解技术领域，具体方案包括以下步骤：步骤一、将废弃含羰基的热固性树脂与碱性溶液混合并加热，得到液相产物和凝胶态的固相产物；步骤二、通过调控凝胶态的固相产物在不同溶剂中的溶胀，使其具有粘性，干燥后采用物理分离的方式去除增强体表面的树脂得到增强体的前驱体；步骤三、采用高级氧化技术对增强体的前驱体进一步降解，回收得到增强体，本发明反应溶剂绿色，降解温度温和，减少了能源的消耗；降解过程快速高效，树脂移除率高达100％，能够实现碳纤维的无损回收，使高附加值碳纤维资源得到了循环利用，有着十分重要的工业化前景。

技术领域

本发明属于高分子复合材料降解技术领域，具体涉及一种在温和条件下无损回收废弃含羰基的热固性树脂中增强体的方法。

背景技术

以不饱和聚酯树脂为代表的含羰基的热固性树脂是我国用量最大的热固性树脂，具有比强度高、价格低廉以及固化条件温和的特点，在诸多应用领域具有不可替代的作用，例如，航天航空、船舶工业、风电能源、压力容器等领域。不饱和聚酯复合材料中含有大量稳定的碳碳键交联网络结构，这种结构使其较热塑性树脂而言更难以降解。近年来，随着不饱和聚酯复合材料用量的不断提高，产生的废弃物也严重威胁着生态环境，如土壤和海洋污染。此外，不饱和聚酯复合材料的大量废弃也造成高价值纤维等增强体资源的严重浪费。因此，开发出一种从不饱和聚酯复合材料中回收增强体的方法就显得十分必要。

过去，人们尝试用流化床的方法回收不饱和聚酯复合材料中的增强体，但是，回收的纤维等增强体弯曲和拉伸强度均下降了50％。液相化学法可以在较温和的条件下(200℃)实现不饱和聚酯的降解，并且能够最大限度的保留纤维等增强体的结构性能。因此，科学家尝试以醇、胺、水、离子液体和乙酸等作为溶剂，在超临界/亚临界的条件下降解废弃不饱和聚酯复合材料。然而，回收得到的纤维等增强体的力学性能和编织结构损伤严重，限制其应用价值。近年来，有文献采用多胺和氢氧化钠作为催化剂，在100℃对不饱和聚酯进行了水解，不过，由于凝胶状降解产物中存在大量稳定的碳碳键，导致其无法继续降解，不能实现纤维等增强体的回收过程。

Fenton反应能够产生强氧化能力的自由基，可以降解水中大部分的污染物，因此能够切断稳定的碳碳键。于是，人们用其降解不溶的大分子离子交换树脂，降解率约为70％。但是，由于热固性树脂中存在大量的交联网络结构，其巨大的空间位阻和复杂的电子效应极大限制了自由基的氧化效率，导致无法直接使用Fenton反应降解不饱和聚酯及复合材料。此外，在Fenton反应降解聚合物过程中，会不可避免的产生金属离子溶出现象，使得溶出的金属离子与聚合物表面分子之间发生配位效应，从而形成一层金属有机化合物“壳”，阻碍了自由基进一步进攻内部的聚合物分子，降低降解效率，影响增强体纤维的回收效果。

综上，目前回收含羰基的热固性树脂中增强体的方法都存在着降解条件苛刻，对设备要求高，成本高昂，降解效率低，纤维损伤严重，应用价值低的问题。因此，迫切需要开发出一种在温和条件下高效、无损的回收含羰基的热固性树脂中碳纤维等增强体的技术，以实现高附加值增强体资源的再利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中含羰基的热固性树脂废弃物回收条件苛刻、效率低的问题，提供一种在温和条件下无损回收含羰基的热固性树脂中增强体的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种在温和条件下无损回收废弃含羰基的热固性树脂中增强体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将废弃含羰基的热固性树脂与碱性溶液混合并加热，得到液相产物和凝胶态的固相产物；

步骤二、通过调控凝胶态的固相产物在不同溶剂中的溶胀，使其具有粘性，干燥后采用物理分离的方式去除增强体表面的树脂，得到增强体的前驱体；

步骤三、采用高级氧化技术对增强体的前驱体进一步降解，回收得到增强体。