【美国】美国得州大学验证钌催化热固性复合材料回收技术
要点
- 得州大学奥斯汀分校与桑迪亚国家实验室联合开发钌催化解聚工艺，成功分解聚双环戊二烯热固性塑料。
- 在60摄氏度、72小时条件下，该工艺可回收超过80%质量分数的可溶性聚合物片段，且无需惰性气氛。
- 将最高20%质量分数的回收片段加入新鲜树脂，制得的热机械性能与原生pDCPD相近的再生材料。
- 研究验证了从碳纤维和玻璃纤维增强复合材料中回收完整纤维，且回收纤维保持了机械完整性。
- 技术经济分析指出，实际成本受钌催化剂价格、回收效率及循环使用次数影响，目前尚未建立商业化生产线。
美国得克萨斯大学奥斯汀分校发布新型热固性复合材料化学回收研究成果。该校与桑迪亚国家实验室联合开发钌催化解聚工艺，成功分解聚双环戊二烯（pDCPD）热固性塑料，并从碳纤维和玻璃纤维增强复合材料中回收完整纤维。研究成果发表于《Science Advances》，针对传统方法难以重新熔融加工的交联热固性材料开展化学循环利用验证。
研究团队采用钌基催化剂与环戊基甲醚（CPME）溶剂，通过烯烃复分解反应破坏pDCPD聚合物网络。在优化实验条件下，催化剂用量为0.67摩尔百分比，反应温度60摄氏度，处理时间72小时，可实现接近完全解聚，并回收超过80%质量分数的可溶性聚合物片段。
回收材料再利用实验显示，将最高20%质量分数的回收聚合物片段加入新鲜双环戊二烯树脂，可制得热机械性能与原生pDCPD相近的再生材料。研究团队还在实验室制备及商业化碳纤维、玻璃纤维增强复合材料上验证了该工艺，回收纤维保持了机械完整性。
该方法的实验验证无需惰性气氛，并可采用较传统芳香烃溶剂环境负担更低的环戊基甲醚。研究中的生命周期评价和技术经济分析表明，该技术具有减少废弃物处理环境负担的潜力，但实际成本仍受到钌催化剂价格、回收效率和循环使用次数影响。
研究团队已就相关技术提交美国专利申请，并继续研究催化剂回收、厚壁复合材料中的反应扩散限制及工艺放大。现阶段成果属于化学回收工艺实验验证，尚未建立商业化回收生产线。
编辑观点
该研究验证了热固性复合材料化学回收的可行性，为高价值纤维回收提供了新路径。后续需关注钌催化剂成本优化及厚壁复合材料反应扩散限制等工艺放大难题。
常见问题
得州大学开发的钌催化工艺能回收哪些纤维？
该工艺可从碳纤维和玻璃纤维增强复合材料中回收完整纤维。研究团队在实验室制备及商业化复合材料上验证了该工艺，回收后的纤维保持了机械完整性，未发生断裂或性能显著衰减。
钌催化解聚pDCPD的具体反应条件是什么？
反应采用钌基催化剂与环戊基甲醚溶剂，催化剂用量为0.67摩尔百分比，温度60摄氏度，处理时间72小时。在此条件下可实现接近完全解聚，并回收超过80%质量分数的可溶性聚合物片段。
回收的pDCPD片段能用于制备什么再生材料？
将最高20%质量分数的回收片段加入新鲜双环戊二烯树脂，可制得热机械性能与原生pDCPD相近的再生材料。该验证表明回收片段具备重新聚合或共混加工的价值，但尚未建立商业化生产线。