据外媒报道,中国四川大学(Sichuan University)的研究人员研发了一种新型环氧树脂。该材料不仅具有更优越的阻燃性能,而且能够被回收利用和降解,是多个行业中高性能胶粘剂的理想选择。
阻燃性更优且环保的新型环氧树脂(图片来源:《化学科学与工程前沿》期刊)
迄今为止,可持续性的热固性聚合物及其复合材料已经问世,旨在解决可回收性的问题。不过,让此类聚合物温和地降解往往会影响其综合特性,如阻燃性和玻璃化转变温度(Tg)。此外,如何有效再利用降解产品以实现升级再造仍然是一个重大挑战。不过,该项创新成果解决了市场上热固性聚合物回收性方面的关键空白,不仅使得此类聚合物易于回收,而且确保了其安全性和性能不受损害。
该项研究由Li Chen教授领导,将一种含磷酸酐引入到了环氧树脂成分中。此种酸酐通过酸酐-环氧固化平衡反应,并利用三乙醇胺作为酯交换改性剂进行固化处理。
该工艺制成了具备可塑性、可再加工性以及易于水热降解特性的环氧玻璃体和碳纤维增强型环氧树脂复合材料(CFREC)。目前,相关研究成果已经发表于《化学科学与工程前沿》(Frontiers of Chemical Science and Engineering)期刊。
新款环氧树脂因具备卓越的阻燃性而在众多材料中脱颖而出,其玻璃化转变温度达192摄氏度,这一特性对于航空航天、汽车和风力发电等应用至关重要,因为此类应用的材料必须具备耐高温的特性。此外,该款树脂无需使用外部催化剂,就能够在200摄氏度的水中降解,这标志着在环保回收工艺方面迈出了重大一步。
该项研究的一个重要亮点在于,无需损坏,就能从该复合材料中成功回收碳纤维,这一难题在传统CFREC回收方面长期未能得到解决。此外,回收而来的碳纤维保留了结构的完整性,被降解的产物则用于开发一种可回收的胶粘剂,该胶粘剂的剥离强度可达3.5 MPa,表明了其在环氧树脂使用中的循环经济潜力。
该项研究具有深远的社会与环境影响。随着全球塑料垃圾问题已达到危机水平,开发可持续性的热固性聚合物变得尤为迫切。该款环氧树脂提供了一种解决方案,不仅可以减少污染,还可以通过回收利用降解产品来节约资源。
该项研究的创新处在于其在材料开发方面采取了多维度的方法。研究人员将防火安全、可回收性以及高性能集成于单一材料中,为依赖环氧树脂的行业带来了革命性的变革。该材料的潜在应用领域十分广泛,涵盖建筑、交通、电子和可再生能源等行业。
总而言之,四川大学研究团队研发的环氧树脂是材料科学领域内的一大突破,为热固性聚合物的回收挑战提供了一种可持续性的解决方案,同时展现出卓越的性能特点。随着全球向更加可持续性的方向迈进,此种创新成果为开发新一代功能强大且环保的材料发展铺平了道路。
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