Ny strategi til fremme af genbrug af kulfiberforstærket plast

Epoxyharpiks er en type termohærdende harpiks, der almindeligvis anvendes i lim, maling og kompositmaterialer. NIMS og ISMA har udviklet et nyt termohærdende plastgenbrugssystem, der nemt kan nedbryde epoxyharpikser i en vandig opløsning af et naturligt afledt peptid. Brugen af ​​dette system kan fremme genbrug og genanvendelse af plast, inklusive kulfiberforstærket plast (CFRP) - kulfibre kombineret med en epoxyharpiksmatrix - fra en lang række industrier.

Miljøforurening forårsaget af plastik - især i havmiljøet - har rejst global bekymring for et presserende behov for at fremme genanvendelse af plastaffald. Nogle genbrugsmetoder er allerede blevet udviklet til at nedbryde termoplastiske harpikser, der anvendes i beholdere og emballager gennem termiske og kemiske processer, og der arbejdes på at tage genbrugsanlæg i praktisk brug. På den anden side, en metode til genbrug af termohærdende harpikser, inklusive epoxyharpikser, er endnu ikke udviklet på grund af deres dårlige termiske nedbrydelighed og lave opløselighed i tilgængelige opløsningsmidler.

Dette forskerhold har for nylig udviklet en metode til genbrug af epoxyharpiks, der er i stand til let at nedbryde epoxyharpikser i en vandig opløsning af glutathion - et naturligt afledt peptid. Glutathion har evnen til at fjerne giftige stoffer fra menneskekroppen. Inspireret af denne afgiftningsreaktion, holdet ændrede strukturen af ​​epoxyharpiks ved at inkorporere disulfidgrupper (-S-S-) i det, gør harpiksmolekylerne spaltelige af thiolgruppen (-SH) i glutathion). I dette system, epoxyharpikser nedsænket i en vandig opløsning af glutathion blev bekræftet til at opløses fuldstændigt uden at efterlade nogen faste rester. Nedbrudt epoxyrest genvindes derefter og omdannes til epoxyharpikser igen. Opbevaringsmodulet (en stivhedsindikator) for de genbrugte harpikser var praktisk talt det samme som for de originale harpikser, og deres ydeevne blev kun lidt påvirket af gentagen genanvendelse. Fordi glutathion sjældent forekommer uden for levende organismer, der er ingen risiko for, at den ved et uheld nedbryder epoxyharpikser, der stadig er i brug under normale forhold.

Der er ingen andre etablerede genbrugsteknikker, der er i stand til at separere stort set ubrændbart CFRP i kulfibre og harpikser og genvinde disse materialer. Brugen af ​​dette genbrugssystem kan fremme CFRP-genbrug. I øvrigt, dette system er anvendeligt til genanvendelse af andre typer harpikser og kompositter ud over epoxyharpikser. I fremtidige undersøgelser, holdet planlægger at anvende dette system til genanvendelse af en lang række almindeligt anvendte plastmaterialer, derved fremme udviklingen af ​​en cirkulær plastikøkonomi.

Denne forskning blev offentliggjort i Videnskab og teknologi af avancerede materialer den 16. juli, 2021.