Empa开发新型环氧树脂 具有阻燃性且可回收

  盖世汽车讯 据外国媒体报道，瑞士联邦材料科学与技术研究所（Empa）的研究人员开发出一种可以修复和回收的环氧树脂，而且具有阻燃性和机械强度。

  环氧树脂是坚韧且用途广泛的聚合物，可与玻璃纤维或碳纤维结合用来制造飞机、汽车、火车、船舶和风力涡轮机的部件。由此形成的环氧基纤维增强聚合物具备优秀能力的机械和热性能，并且比金属轻得多，但是这些材料不可回收（至少目前还不能）。

  现在，由Empa高级纤维实验室Sabyasachi Gaan负责的研究团队开发出了一种基于环氧树脂的塑料。该塑料完全可回收、可修复且具有阻燃性，同时保留了环氧树脂良好的热机械性能。

  回收环氧树脂绝非易事，因为在这些热固性塑料聚合物中，聚合物链紧密交联，使材料难以熔化。一旦塑料硬化，就无法再塑形。但对于PET聚酯或聚烯烃等热塑性塑料来说，情况并非如此。它们的聚合物链紧靠在一起，但彼此之间没有化学连接。加热时，这些聚合物可以熔化并形成新的形状。然而，由于缺乏交联，它们在高温下的机械性能通常比不上热固性材料。

  从技术上讲，此次研究人员开发的独特的环氧树脂是一种热固性树脂。但是，与其他热固性树脂不同，新材料可以像热塑性塑料一样重塑，其关键是研究人员在新的树脂基体中加入了一种非常特殊的膦酸酯类功能分子。Empa研究人员Wenyu Wu Klingler表示：“最初合成这种分子是为了阻燃。但是，这种分子与环氧树脂的高分子链形成的键是动态的，在一定条件下可以断裂，从而使聚合物链的交联度变得松散，因此这些材料可以熔化和重塑。”

  这种材料也被称为玻璃体（被发现大约仅有十年），被视为富有前景的材料。Wu Klingler表示：“目前，纤维增强复合材料完全不可回收，除非是在非常恶劣的条件下，而这会破坏回收的纤维。一旦达到常规使用的寿命，它们就会被焚烧或填埋。受益于这种塑料，纤维增强复合材料首次有可能重新投入循环使用。”

  该团队负责人Sabyasachi Gaan表示：“研究人员的未来愿景是实现一种复合材料，其中纤维和塑料基体都可以完全分离并重复使用。”其中碳纤维增强塑料尤其被看好，因为这些材料通常用来制造飞机、火车、船只、汽车和自行车等。“生产碳纤维需要耗费大量能源，并释放大量的二氧化碳。若能够对其进行回收，不仅有助于降低碳排放，还能够降低价格。”此外，有可能回收有价值的元素，如连接到基质聚合物的磷。

  除了纤维增强复合材料，这种新聚合物还能够适用于其他用途，如可用于涂覆木地板。Gaan表示：“这项研究并没有开发一种适合特定用途的材料。除了阻燃性、可回收性和可修复性等给定性能，研究人能根据预期用途优化所有其他性能，例如对生产纤维增强塑料尤其重要的流动性。”

  总的来说，这种改性环氧聚合物成本低，而且易于制造。为了将这样一种材料投入应用，研究人员正在寻找工业合作伙伴。