2020年9月1日新的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》正式實施，對產(chǎn)廢者、固廢全過程監(jiān)管等執(zhí)行新規(guī)定。2021年，中央財經(jīng)委員會將“雙碳”納入生態(tài)文明建設整體布局?！丁笆奈濉毖h(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》指出推進廢塑料分類利用和集中處理，鼓勵建設區(qū)域性再生資源加工利用基地。這一系列國家規(guī)定和政策的實施，促使復合材料全行業(yè)尋求廢棄熱固性樹脂復合材料綠色、經(jīng)濟的回收方法。酸酐固化環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)異的物理化學性能，常與碳纖維、玻璃纖維復合制備環(huán)氧樹脂拉擠材料，廣泛應用于風電、航空航天、交通運輸、運動器材、橋梁建筑等領域。復合材料中熱固性樹脂約占到三成，碳纖維、玻璃纖維等材料占比約七成，兩者結合，使得材料既具有較輕的重量，也有高強度、耐腐蝕、抗疲勞等性能。由于酸酐固化環(huán)氧樹脂特殊的三維網(wǎng)絡結構，導致其無法在自然環(huán)境中降解。目前，全國僅風電碳梁用碳纖維增強酸酐固化環(huán)氧樹脂產(chǎn)量為2~3萬噸/年。制造過程中產(chǎn)生的下腳料、測試材料以及達到使用壽命的材料，都面臨回收難題。從風電機組服役年限來看，到2025年，我國將迎來一大波風電葉片報廢潮；到2030年，我國將有超過3萬臺風電機組面臨換新，而到2035年，這一數(shù)字將超過9萬臺。而復合材料中碳纖維價格昂貴，被稱為“黑色黃金”。這些難以回收的廢棄復合材料，通過填埋、焚燒、熱解等方法進行處理，不僅會釋放芳烴物質和有毒氣體，造成陸地和空氣污染問題；而且是一種資源的嚴重浪費，造成巨大的經(jīng)濟損失。
傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂復合材料的回收方法包括機械回收和高溫熱解。機械回收方法是將復合材料通過物理粉碎，與其他樹脂、粉末混合后擠壓制成板材，該方法碳纖維、玻璃纖維被破壞，產(chǎn)品附加值低，而且無法從根本上解決熱固性環(huán)氧樹脂的回收問題。高溫熱解方法是目前唯一工業(yè)化應用的化學回收方法，通過將復合材料置于450 ℃以上的高溫環(huán)境下進行熱解，熱解后，復合材料中纖維可進行回收再利用，纖維強度達到原纖維的85%左右；樹脂分解成小分子的熱解氣、熱解油等有機燃料用于系統(tǒng)供熱。但是該方法能耗高、產(chǎn)品附加值低、并且有小分子污染物排放，污染環(huán)境。
中國科學院山西煤炭化學研究所侯相林、鄧天昇研究團隊，在溫和條件下選擇性斷裂酸酐固化環(huán)氧樹脂中的酯鍵，回收降解產(chǎn)物雙酚A二甘油醚、甲基四氫鄰苯二甲酸，以及復合材料中的碳纖維或玻璃纖維等，實現(xiàn)酸酐固化環(huán)氧樹脂基復合材料的全組分回收，該技術已申請系列國家發(fā)明專利，其中已授權一項（一種催化酸酐固化的環(huán)氧樹脂降解的方法，ZL202010652768.2，一種降解酸酐固化環(huán)氧樹脂材料制芳香多元醇的方法，發(fā)明專利申請?zhí)?02111093677.0，一種微波降解環(huán)氧樹脂的方法，發(fā)明專利申請?zhí)?02011446491.4）。其中降解產(chǎn)物雙酚A二甘油醚為一種芳香多元醇，可作為多元醇原料重新用于聚氨酯合成，制備聚氨酯彈性體、聚氨酯硬泡、軟泡、聚氨酯防水材料等（一種新型聚氨酯材料及其制備方法，發(fā)明專利申請?zhí)?02111262805.X）；另一種降解產(chǎn)物甲基四氫鄰苯二甲酸可作為制備固化劑甲基四氫苯酐的原料，再次用于環(huán)氧樹脂的固化過程；回收碳纖維或玻璃纖維，強度損失小，可制成纖維短切絲，與其它熱塑性或熱固性樹脂再次復合。整個過程樹脂降解率大于99%，回收率大于95%，纖維回收率大于96%，纖維強度損失小于5%；另外控制酸酐固化環(huán)氧樹脂解聚程度還可制備多孔材料（一種由酸酐固化環(huán)氧樹脂制備多孔材料及化學品的方法，發(fā)明專利申請?zhí)?02210154022.8）。與傳統(tǒng)高溫熱解方法相比，該酸酐固化環(huán)氧樹脂化學解聚系列技術具有解聚條件溫和，能耗低，反應選擇性好，降解體系可循環(huán)使用，纖維損傷小，產(chǎn)品附加值高，市場需求大，生產(chǎn)過程無小分子廢氣排放等優(yōu)點。
來源：山西煤化所官網(wǎng)
