可回收碳纤维材料时代到来：环氧树脂专为可回收性而设计，使碳纤维更便宜且环保-pg电子竞技平台

2022-06-01 18:08:00  信息编号：k40825  浏览次数：5355

nrel 研究人员表明，使用生物基环氧树脂和酸酐硬化剂制造碳纤维复合材料，通过引入更容易降解的连接，使材料完全可回收。

事实上，这个回收过程称为甲醇分解，可以在室温下选择性地触发，而不会降低纤维的质量或取向。这可能代表着朝着可回收材料迈出了坚实的一步，这种材料可以使碳纤维在多种物体中使用时更便宜、更环保。

环氧树脂专为可回收性而设计

nrel 科学家 nicholas rorrer 和他的队友开始试验生物质化学，以了解它是否可以实现为可回收性设计的新环氧树脂。与石油中的碳氢化合物相比，生物质含有更高水平的氧和氮，提供了不同的化学可能性。

“我们基本上重新设计了环氧胺树脂——今天的碳纤维热固性树脂——用生物质合成的环氧树脂和酸酐，主要来自糖的生物和化学转化，”rorrer 解释说。“我们已经证明，重新配制的树脂可以保持和/或超过当今环氧胺树脂的所有相同性能，而且还可以通过设计使它们在室温下可回收。”

回收碳丝

使用一种特殊的催化剂，nrel 团队能够在室温下分解生物基树脂，这一过程被称为“解聚”。这使他们能够恢复碳丝，同时保持其质量和排列。

“我们实际上可以在至少三个材料生命周期内保持纤维质量，”rorrer 说。“因此，我们不仅能够回收它；我们能够在不损害性能的情况下回收它。我们根本没有对材料进行降级循环利用。”

结合 nrel 对低成本、生物基丙烯腈作为碳纤维前体的研究（该研究在 2018 年获得了 r&d 100 奖），环氧树脂的突破可能会大大有助于提高碳纤维复合材料的成本效益和环境友好性。

大众市场电动汽车的经济材料

能够提取和回收碳纤维可以使这种材料对大众市场的电动汽车更加经济，从而为电池腾出重量和空间。它还将材料的温室气体排放量降低 20%–40%。更好的是，它可以在不增加制造成本的情况下实现所有这些，因为 rorrer 估计 nrel 的环氧树脂可以以与当今石油基环氧胺树脂大致相同的价格生产。

“通过使用生物基原料而不是石化原料，我们不必使用额外的能源来大幅改造他们的化学成分，”rorrer 补充道。“这使我们能够更精确、更便宜、更有效地设计出具有性能和环境优势的先进材料。”