Исследовательская группа WSU впервые разработала многообещающий способ переработки популярного пластика из углеродного волокна, который используется во всем, от современных самолетов и спортивных товаров до ветроэнергетики.
Работа, о которой сообщается в журнале Polymer Degradation and Stability, предлагает эффективный способ повторного использования дорогого углеродного волокна и других материалов, из которых состоят композиты.
Самолеты, ветряки, много товаров
Пластмассы, армированные углеродным волокном, становятся все более популярными во многих отраслях, особенно в авиации, поскольку они легкие и прочные. Однако их очень трудно разобрать или переработать, и их утилизация становится все более серьезной проблемой. В то время как термопласты, тип пластика, используемый в молочных бутылках, можно расплавить и легко использовать повторно, большинство композитов, используемых в самолетах, являются термореактивными. Эти типы пластика отверждаются, и их нельзя легко отменить и вернуть в исходное состояние.
Каустические химикаты исключены
Чтобы переработать их, исследователи в основном пытались измельчить их механически или расщепить с помощью очень высоких температур или агрессивных химикатов, чтобы восстановить дорогое углеродное волокно. Однако часто углеродное волокно повреждается в процессе. Используемые едкие химикаты опасны и их трудно утилизировать. Они также разрушают матричные полимерные материалы в композитах, создавая беспорядочную смесь химических веществ и дополнительную проблему отходов.
Мягкие химикаты, низкие температуры
В своем проекте Цзиньвэнь Чжан, профессор Школы машиностроения и материаловедения, и его команда разработали новый метод химической переработки, в котором мягкие кислоты использовались в качестве катализаторов в жидком этаноле при относительно низкой температуре для разрушения термореактивные. В частности, комбинация химических веществ оказалась эффективной, сказал Чжан, имеющий опыт работы в области химии. Чтобы эффективно разрушить отвержденные материалы, исследователи подняли температуру материала, чтобы жидкость, содержащая катализатор, могла проникнуть в композит и разрушить сложную структуру. Чжан использовал этанол, чтобы смолы расширились, и хлорид цинка, чтобы разрушить критически важные связи углерод-азот.
«Очень важно разработать эффективные каталитические системы, способные проникать в отвержденные смолы и разрушать химические связи отвержденных смол», - сказал он.
Сохранение волокон для повторного использования
Исследователи смогли сохранить углеродные волокна, а также полимерный материал в полезной форме, которую можно было бы легко использовать повторно. Они подали заявку на патент и работают над коммерциализацией своих методов.