摘　要：Adesso公司的Cleavamine^®化劑為解決復合材料回收利用提供新的途徑，它適用于液態和預浸料樹脂體系。Cleavamine^®體系正在進行進一步優化來滿足特定的配方和性能要求。

　　在所有的交通運輸形式中，為提高效率，通過應用材料如先進復合材料來努力減輕結構重量。波音787大量碳纖維／環氧的使用創造了商業航空航天工業的階段性提升，今后商用飛機結構件重量將包含35％到50％的先進復合材料。在汽車行業，這些材料的使用從針對特定客戶群的汽車、豪華車或高性能車轉變到量產車。在船舶行業，復合材料的應用時間較長，更多先進材料如環氧樹脂和碳纖維的應用在不斷增加。
　　耐久性是復合材料的優點之一，也是回收利用的缺點之一。回收利用因為一些原因是很重要的，包括與傳統材料相比相對高的原材料成本，以及大多數復合材料是以非可再生資源為基礎這一事實。這些因素使得廢棄材料再利用非常有必要。

1　回收利用工藝

　　大量回收利用工藝已被提出和證明。但是，大部分廢棄材料仍然運往填埋場或焚燒。例如，流化床回收工藝――回收碳纖維增強復合材料的唯一工業化工藝，包括預破碎和高溫(約550℃)熱解。再生材料一般是短纖維，其力學性能顯著降低。另一種超臨界溶劑化工藝，據稱回收的碳纖維保留其原有強度和剛度的較高比例(某種情況下高達99％)，為保證溶劑處于超臨界狀態，需要在高壓(高達22MPa)高溫(200~450℃)下操作。因此，尋找一個在二次污染小化的溫和條件下回收廢棄復合材料的可行性方法仍然是復合材料行業中的挑戰。本文描述了Adesso公司設計降解型固化劑的新方法，用于制備下一代可回收復合材料。

2　降解型環氧

　　與目前現存纖維增強復合材料的回收利用研究成果比較，Adesso先進材料公司開發了一種完全不同的方法，通過從原材料開始設計降解型環氧。以新型Cleavamine^®降解型固化劑化學為基礎，公司研制了適用于液體和預浸料工藝的降解型環氧。用這種降解型胺類固化劑制成的固化環氧樹脂和復合材料，可以在特定、相對溫和且環境友好的過程中發生分解。與日前的回收利用技術相比，這種工藝預期將產生環境效益和經濟效益，并提高回收材料的比例和價值。雖然當前重點是碳纖維復合材料，但該技術同樣適用于玻璃纖維復合材料。

3　手機殼

　　圖1是一個真實案例，闡述廢棄手機殼的回收和再利用，該手機殼是用一種碳纖維織物和Adesso公司專利的Recycloset^®環氧產品中的一種制成。環氧在特定溶液中降解后，可重新獲得三塊碳纖維織物，并且可再利用。去除溶劑和試劑后，也可獲得白色固態降解環氧聚合物，可作為膠粘劑和模塑料中的熱塑性添加劑。

4　設計理念

　　復合材料部件回收利用工藝的設計理念如圖2所示。例如，碳纖維復合材料制成的汽車廢棄后，拆卸并將零部件放入回收池中回收。在120~160℃大氣壓下加熱4~6小時，樹脂基體在溶液中完全溶解，從而分離出碳纖維回收物。中和剩下的溶液，沉淀析出白色固態再生樹脂。

　　Adesso公司正在進行第二代Cleavamine^®固化劑的研發工作，利用代產品ACV-1001進行舉例說明。
　　Cleavamine^®ACV-1001是一種低粘度脂肪二胺固化劑，用于液體工藝，如樹脂灌注、拉擠和纏繞，在Adesso實驗室中制備，物理陛能如表1所示。

　　典型的Recycloset^®環氧樹脂配方AFV-1001的性能如表2所示。Adesso研發典型環氧樹脂128的配方，并在兩種不同固化制度下固化。

　　利用樹脂灌注工藝制備AFV-1001層壓板，恒神纖維材料有限公司開發和制備雙組份樹脂配方體系和6K碳纖維織物。樣品在25℃固化12h后，50℃固化16h。AFV-1001 CFRP的力學性能如表3所示。

5　降解型固化劑

　　為了充分驗證該技術，Adesso的實驗室對用降解型固化劑ACV-1001固化的樹脂和層壓板進行了降解研究。首先，兩塊用ACV-1001固化的樹脂被放入有機和水溶劑混合物中含有酸性催化劑的回收池中。選擇一種乙二醇和水的混合物作為佳溶劑體系，10％氯化氫溶液作為酸性催化劑。固化樹脂塊在125℃攪拌4h后完全溶解，如圖3所示。為予以驗證，實驗室用手糊成型制備AFV-1001層壓板，4層12K碳纖維織物。層壓板在50℃固化2h，然后125℃后固化2h。層壓板放入回收池，并加熱到125℃，4h后，可以觀察到碳纖維和樹脂基體完全分離。回收纖維仍保留纖維網狀和幾乎全部的力學性能，如圖4所示。中和后通過沉淀可以獲得再生樹脂。
　　對回收碳纖維降解產物和再生樹脂混合物進行了初步檢驗。雖然進一步檢驗仍在進行，但可以看出再生樹脂的T_g仍然約在62~93℃。樹脂的紅外光譜和分子量分布如圖5所示。

6　結　論

　　Adesso公司開發Cleavamine^®降解型固化劑，適用于環氧預浸料和液態樹脂，樹脂和纖維均可回收和再利用。回收利用工藝簡單，不需要高溫或超臨界液體去除樹脂。這些體系的復合材料性能與常規非降解型樹脂的復合材料性能相差無幾。再生樹脂可用于膠粘劑和模塑料的配方中。回收纖維保留其幾乎全部的力學性能，并可再用于結構領域。

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