碳纖維增強聚合物基復合材料因其質輕、高強度高模量、尺寸穩定性好等特性,廣泛用于飛機、汽車工業和體育用品等領域。然而,其復雜的多相結構和共價交聯的聚合物基質使得復合材料的回收再生極具挑戰。傳統的物理機械回收和熱化學回收方法不可避免地會破壞聚合物基體并有損碳纖維性能。
在交聯聚合物基質中引入動態共價鍵,可以使其在特定條件下發生降解,進而分離回收復合材料中的碳纖維。然而,聚合物基質降解后通常得到低聚物的混合物,而非可以用于聚合的純凈單體,限制了復合材料循環再生的途徑。如何實現碳纖維增強聚合物基復合材料的閉環回收,以獲得純凈的單體和碳纖維,仍然是一個難題。
圖1. 基于可逆酰胺化反應構筑可閉環回收的碳纖維增強聚合物基復合材料示意圖
圖2. (a)碳纖維增強聚合物基復合材料的閉環化學回收流程;(b)馬來酸酐交聯劑和(c)聚乙烯亞胺大分子單體在聚合前和回收后的核磁譜圖
綜上所述,基于馬來酸叔酰胺鍵的可逆酰胺化學,成功實現了碳纖維增強聚合物基復合材料的閉環化學回收。這一研究為設計構筑可閉環回收的高性能復合材料提供了新的思路,有助于推動聚合物循環經濟的發展(本文來源:Carbontech)