瑞士科学家研发可回收环氧树脂 或可用于汽车零部件

盖世汽车讯 据外媒报道，瑞士联邦材料科学与技术研究所（Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology，Empa）的研究团队最近研发出了一种可回收的环氧树脂，可以大幅减少飞机、汽车和风力涡轮机等行业塑料的使用量。此前，这些塑料几乎不可能被回收利用。

图片来源：Empa

该研究团队由Empa下属的位于圣加仑的先进纤维（Advanced Fibers）实验室的研究员Arvindh Sekar博士领导，致力于开发在不损害其强度的前提下回收环氧基热固性材料的方法。

环氧树脂是一种透明、坚固的聚合物，广泛用于涂料和粘合剂，同时也被用于与碳纤维或玻璃纤维结合制成的纤维增强材料，这些材料常用于飞机、汽车零部件、体育器材和风力涡轮机等领域。

虽然PET、HDPE和PVC等许多塑料在一定程度上可以回收利用，但环氧树脂却不能。它属于一类被称为热固性聚合物的物质，这类聚合物的长分子链相互交联，这意味着它们在初次固化后无法重新熔化或重塑。Arvindh Sekar博士表示：“目前，我们处理环氧树脂只有两种选择：焚烧或填埋。”

为了克服这些局限性，研究人员成功研制出一种磷基可回收环氧树脂。Arvindh Sekar博士说：“磷基添加剂常被用作阻燃剂，通常情况下，它们只是以粉末的形式混入环氧树脂中。”研究团队在环氧树脂固化前，将含磷聚合物直接掺入其中，制成了一种阻燃、可再加工且可化学回收的树脂。磷元素发挥着双重作用：它不仅能提高耐火性能，还能使聚合物内部的交联结构在受热时发生位移。

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这意味着固化后的环氧树脂可以研磨成粉末，并通过热机械回收工艺，利用加热和加压多次重塑成型。Arvindh Sekar博士指出：“我们已经进行了十次这样的回收循环，在此过程中，环氧树脂的机械强度没有任何明显的损失。”

同时，在碳纤维飞机部件和风力涡轮机叶片等纤维增强复合材料中，环氧树脂可以溶解，从而能够以几乎无损的方式回收纤维。Arvindh Sekar博士表示：“除了纤维之外，我们还可以回收超过90%的环氧树脂和磷。”

图片来源：Empa

虽然化学回收耗能高且需要使用溶剂，但科学家强调，只有在无法进行热机械回收的情况下才应使用化学回收。然而，对于纤维复合材料而言，迄今为止还没有可行的替代方案。对此，Arvindh Sekar博士表示：“化学回收应该始终是最后的选择。只要条件允许，热机械回收都是更可取的。”科学家们花费了数年时间改进这种材料，如今已优化了生产工艺，使其能够进行工业规模化生产。

相关研究成果已在《化学工程期刊（Chemical Engineering Journal）》上发表。