本發明涉及樹脂基復合材料廢棄物處理及回收利用領域，尤其是一種環氧復合材料及其分解回收方法。

背景技術：

復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。復合材料的組分材料雖然保持其相對獨立性，但復合材料的性能卻不是組分材料性能的簡單加和，而是有著重要的改進。在復合材料中，通常有一相為連續相，稱為基體;另一相為分散相，稱為增強相(增強材料)。分散相是以獨立的形態分布在整個連續相中的，兩相之間存在著相界面。分散相可以是增強纖維，也可以是顆粒狀或彌散的填料。環氧基復合材料以環氧樹脂或環改性氧樹脂為基體，以碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維等纖維為增強材料，而組成。

環氧復合材料廣泛應用于電子線路板、體育休閑、造船、汽車、風力發電、航空、航天領域。航空、航天是采有環氧基復合材最多的行業，當前絕大多數戰斗機環氧基基復合材料重量比已超過50%、波音夢幻客機787重量比已達53%。

工業材料的回收再利用有助于整個工業進程的可持續發展。碳纖維等增強材料及環氧樹脂回收利用及處理技術非常成熟，但增強材料與環氧樹脂強強聯合性能互補后，強度提高，很難回收利用與處理，增強材料與環氧樹脂分離是環氧復合材料廢棄物回收利用及處理的關鍵。

目前，歐美日等發達國家處理環氧復合材料廢棄物的方法不盡相同，總的來說，可以分為下面三類方法:化學回收、能量回收和物理回收，但無論那種方法都需將廢棄物進行粉碎。目前，我國對復合材料廢棄物主要處理方法:先通過收集復合材料廢棄物，采取集中填埋和焚燒的方法。填埋原則上通常選擇在山溝或荒地，也有些單位采取就近掩埋。這種方法造成土壤的破壞和大量土地的浪費。焚燒一般采用直接燃燒，這種方法比較簡單，不會造成土地浪費，但由于燃燒中產生大量毒氣，造成環境污染。近幾年來，隨著社會對環保意識的增強，我國已開始著手對復合材料廢棄物回收再利用進行研究分析。北京玻璃鋼研究設計院承擔了國家科技部“熱固性樹脂基復合材料綜合處理與再生技術研究項目”的研究工作，并研制生產了SCP -640型玻璃鋼專用破碎機中，在對以環氧復合材料為代表的樹脂基復合材料粉碎的基礎上，通過與水泥、電廠聯合采用焚燒的方式處理廢棄物，一定程度緩解了環氧復合材料對環境的污染。

因為碳纖維價值高昂，對于以碳纖維為增強材料的環氧復合材料，國內外的研究重點是，將環氧樹脂分解，使其中的碳纖維被分離出來，從而實現碳纖維回收的方法。

中國國家知識產權局專利分析普及推廣項目碳纖維復合材料課題組選取了碳纖維增強環氧樹脂復合材料的三種主要回收工藝：溶劑法、化學分解法、超臨界/亞超臨界法進行了國內外相關專利申請技術的研究分析。溶劑法是在加熱的條件下，利用溶劑的化學特性對聚合物解聚的方法。溶劑法回收過程中使用大量的有機溶劑，可能對環境產生污染;使用后的溶劑分離過程復雜，導致回收導致成本高較高;并且該方法中對碳纖維增強樹脂復合材料基體樹脂的種類、甚至固化劑的種類有選擇性，并非適合所有的基體樹脂。由于環氧樹脂等多種基礎樹脂不耐酸，化學分解法利用用硝酸等強腐蝕性酸降解樹脂，可回收得到表面干凈的碳纖維，化學分解法發展始于二十一世紀初，從專利申請中能查到的是西門子公司首先開始申請相關專利進行保護。其相關專利申請DE19839083A1中公開了用部分氫化的芳香烴加熱降解碳纖維增強復合材料，在之后的發展過程中，各國的研究機構不斷研究能有效分解碳纖維增強復合材料的化學試劑，例如日立化成工業株式會社2003年提出用有機溶劑和堿金屬的鹽混合使用，加熱分解碳纖維復合材料，然后回收碳纖維。該方法也開啟了多種不同處理方法結合使用回收碳纖維復合材料的先河。化學分解法是在我國研究比較多的回收方法之一，也是我國研究碳纖維復合材料回收工藝起步較早的技術，哈爾濱工業大學早在2003年就提出了關于化學分解碳纖維復合材料的專利申請CN1483754A，具體是將復合材料放入２ｍｏl/L~８ｍｏl/L的硝酸溶液中，加熱使環氧樹脂在常壓下分解，液相是環氧樹脂的降解產物，固相是不溶的纖維，分離出不溶的纖維進行清洗和烘干。但是硝酸等強酸由于腐蝕性強，對反應設備的要求較高，且對操作的安全系數要求較高，反應后處理較難。超臨界水處理方法雖然具有清潔無污染的特點，但由于超臨界法要求流體要處于超臨界狀態，需要在高壓的反應條件下進行，對反應設備的要求較高，且降解后的產物與水混合在一起，不易分離；而超臨界醇類等流體雖然反應條件較超臨界水溫和，但仍然屬于高溫高壓反應。這些方法目前還處于實驗室階段或者中試階段離真正工業化還有一段距離。日本在該方法的研究方面一直處于領先地位。如果是CO2超臨界處理，超臨界法壓力基本在5-15MPa范圍內，優選8-12MPa，如果是超臨界流體，處理溫度和壓力根據所用溶劑不同而有所區別，例如使用水為超臨界流體時，374.3℃，22.1MPa；甲醇為超臨界流體時，239℃，8.1MPa；乙醇為超臨界流體時，243℃，6.14MPa（參見JP2005336331A）。我國合肥工業大學一直關注超臨界/亞超臨界法的研究，2013年提交的申請CN103333360A中提出CO2超臨界強化處理時，可以加入夾帶劑水、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、丙酮、苯酚、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一種或任意兩種組合。

艾達索高新材料無錫有限公司在CN201310136121.4等系列專利中通過對環氧固化劑及環氧樹脂改性，引入對在酸性環境等特定環境中下易于降解及溶解的官能團，實現環氧樹脂固化體系在酸性環境等特定環境下的降解及溶解，從而實現環氧樹脂固化物與碳纖維的分離，從而完成環氧復合材料廢棄物的處理及碳纖維等增強材料的回收利用。

以上這些處理方法不但需要大量的化學試劑，并且往往伴隨著高溫與高壓，處理成本高、存在二次污染風險。

技術實現要素：

本發明的目的在于，解決現有環氧復合材料回收利用處理成本高、存在二次污染風險的問題，提供一種低成本無污染的環氧復合材料及其分解回收方法。

本發明公開了一種環氧復合材料，這種由環氧樹脂、環氧固化劑、增強材料的組成環氧復合材料，還含有分離劑。分離劑達到敏感溫度時，發生膨脹，膨脹之后體積為膨脹之前體積的2倍以上；分離劑敏感溫度較環氧復合材料最高工藝溫度及最高工作溫度兩者中最高溫度高15℃以上；分離劑包括但不限于發泡微膠囊及發泡劑；分離劑質量為環氧樹脂與環氧固化劑質量之和的0.5%—100%。分解本發明環氧復合材料的方法如下：

(1)加熱環氧復合材料至分離劑敏感溫度以上；

(2)分離劑體積膨脹，以膨脹之力導致環氧復合材料強度下降；

(3) 環氧復合材料降至室溫后分解回收。

具體實施方式

下面結合具休實施事例，進一步闡述本發明。應理解為，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明做出的各種改動或修改，這些等價形式仍屬于本發明申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1

將100克環氧E51樹脂、25克593環氧固化劑、4克F-30發泡微膠囊混合均勻，通過手糊成型法滲透3層碳纖維布（3K）,室溫下固化24小時，制備成碳纖維復合材料試樣。

將碳纖維復合材料試樣，放入烘箱中于110℃下烘烤2小時，F-30可膨脹微膠囊膨脹，以膨脹之力破壞環氧固化物，導致碳纖維布與環氧固化物分離，實現碳纖維布的回收。

實施例2

將100克環氧DER431樹脂、30克縮胺105環氧固化劑、15克AC發泡劑混合均勻，制成環氧膠備用。通過真空灌注方法將配好環氧膠滲透3層碳纖維布（3K）,室溫下固化24小時，制備成碳纖維復合材料試樣。

將碳纖維復合材料試樣，放入烘箱中于180℃下烘烤2小時，AC發泡劑發泡膨脹，以膨脹之力破壞環氧固化物，導致碳纖維布與環氧固化物分離，實現碳纖維布的回收。

實施例3

室溫下，將50克雙(4一二氨基苯基)甲烷、120克828環氧樹脂、180克E20環氧樹脂、30克DU980發泡微膠囊機械攪拌混合均勻，制成環氧膠備用。通過手糊成型法將制成環氧膠備用滲透3層玻璃纖維布，于125℃烘箱中加熱3小時，達到完全固化，制備成玻璃纖維復合材料試樣。

將玻璃纖維復合材料試樣，放入烘箱中于200℃下烘烤3小時，DU980發泡微膠囊發泡膨脹，以膨脹之力破壞環氧固化物，導致玻璃纖維布與環氧固化物分離，實現玻璃纖維布的回收。