环氧树脂回收效率接近100%，上海交大团队开发“胺剪刀”新技术

环氧树脂因其优异的性能被广泛应用于航空航天、电子器件等领域，但其固化后难以回收的问题长期困扰着行业。近日，上海交通大学材料科学与工程学院翁国明副教授课题组在《Chemical Engineering Journal》发表重磅研究成果，提出一种基于“胺剪刀”协同效应的双溶剂降解技术，成功实现固化环氧树脂近100%的高效降解，为环氧树脂循环经济开辟全新路径！该项工作的第一作者是上海交通大学材料科学与工程学院在读博士研究生谢富荣。

图1. 双溶剂系统、降解机制和回收再利用的闭环循环展示

研究背景环氧树脂的“回收困境”

环氧树脂固化后形成致密的三维交联网络，传统机械回收只能得到低附加值粉末，化学降解则面临效率低、能耗高、条件苛刻等难题。据统计，到2050年全球废弃环氧树脂复合材料（如风电叶片）将达7000万吨，若不突破回收技术瓶颈，将造成巨大的环境与资源压力。

技术突破“胺剪刀”的协同威力

研究团队创新性地提出双溶剂反应系统（二氯甲烷+二亚乙基三胺），通过溶剂间原位生成的多种胺类化合物形成“胺剪刀”，在温和条件（≤150℃）下精准剪断环氧树脂中的酯键，实现高效降解：

1 降解效率接近100%：对8种环氧树脂（含商用产品）均适用，无需精细粉碎即可处理大块材料。

2 速度领先行业：降解速率达119.99%/h，远超传统催化方法（如路易斯酸法仅0-20%/h）。

3 绿色升级：采用低毒溶剂（如1-氯丙烷）后仍保持86%/h的高效降解，减少环境负担。

为何称为“协同效应”？

传统单一溶剂难以破坏环氧树脂交联结构，而双溶剂系统通过霍夫曼烷基化反应生成多种胺类化合物，这些“胺剪刀”凭借不同的亲核性与碱性，形成互补协作：

1 强碱性胺削弱酯键稳定性，高亲核性胺精准攻击酯键碳原子，实现“团队作战”。

2 降解产物可直接作为原料，重新合成高性能环氧树脂，形成闭环循环。

应用前景：从实验室到产业

该技术尤其适用于含酯键的环氧树脂基复合材料（如风电叶片、碳纤维增强材料），可高效回收玻璃纤维等高价值组分。研究团队已验证：

1 无需预浸泡：直接处理大块材料，简化工业流程。

2 溶剂可循环：回收的胺类溶液可重复用于降解，降低成本。

3 兼容多种树脂：包括商用E51、E44等，具备广泛适用性。

团队声音

论文研究团队表示：“这项研究不仅为环氧树脂回收提供了高效解决方案，更为设计可循环高分子材料提供了新思路。未来我们将进一步优化系统，推动技术规模化应用，助力‘双碳’目标实现。”

结语

从“顽固”废弃物到再生资源，上海交大团队的“胺剪刀”技术为环氧树脂产业注入绿色动能。这项突破不仅是材料科学的进步，更是向循环经济迈出的重要一步！

Furong Xie, et al. Synergetic “amine scissors” break down cured epoxy resins with nearly 100% degradation efficiency. Chemical Engineering Journal, 509 (2025) 161175.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161175

本项研究得到了国家重点研发计划“循环经济关键技术与装备”重点专项(2022YFC3900700)、上海市氢科学重点实验室、上海交通大学氢科学中心以及上海市高水平海外人才计划等资助。