研究背景：

近年来，不饱和聚酯树脂（UPRs）及其复合材料的广泛应用导致环境问题日益严重，有必要寻找一种简单有效的回收方法，特别是对于高价值的增强纤维。化学回收策略最近因其回收有价值衍生物和减少强化物损伤的前景而引起越来越多的关注，在高交联树脂中设计和引入可切割结构单元也是充分回收利用热固性废弃物的有效途径。

研究内容：

哈尔滨工业大学的Yue Yao等人对功能单体(BUP)的结构进行了优化，制备了在碱/肼二元体系中具有较好热稳定性、弯曲性能和降解效率的自聚不饱和聚酯(PBUP)。对固化过程和降解条件进行了详细的研究，并对降解机理进行了推测。其次，对所设计的不饱和聚酯树脂基碳纤维复合材料(CF/PBUP)进行了降解。

主要研究结果：

1、BUP, PBUP，对照样品BEM和先前单体BMP的结构。设计了一种功能单体BUP，将β-羰基阻碍脲胺作为选择性裂解单元，在甲基丙烯酸甲酯旁边添加柔性段，以改善树脂的固有性能，提高阻碍键的裂解效率。两端的不饱和双键使BUP具有自聚合的性质，从而获得具有丰富可裂解基团的UPR。

2、PBUP的力学和热性能:典型的(a)不同引发剂含量固化PBUP的拉伸和(b)弯曲应力-应变曲线;(c) 4%引发剂固化PBUP的DMA和(d) TG-DSC曲线。与2%和6%引发剂相比，4%引发剂的试样具有较高的强度和较低的断裂伸长率。

3、不同降解条件对PBUP降解过程的影响:(a)降解程度随总浓度(80℃, 3 h, n N2H4/n OH−= 2/1)与HHA、NaOH摩尔比(80℃, 3 h, 0.04 mol/mL)的关系曲线;(b)不同温度(0.04 mol/mL, n N2H4/n OH−= 4/1)下的降解时间。最终选择0.04 mol/mL总浓度，4/1 n N2H4/n OH−和80℃为最佳降解条件。

4、PBUP降解的数码照片 (80℃, 0.04 mol / mL, n N2H4/n OH−= 4/1)。降解条件下，PBUP首先转变为弹性体，并产生了一些漂浮的油物质。在三维网络完全破坏后，可以很容易地从悬浮液中分离出水溶性和dmso可溶性(油物质和沉积物)两种降解产物，收率约为83%。

5、(a) PBUP在不同降解阶段的FTIR光谱; (b) :(a)在 1820-1620和(c) :(a) 在1620-1480 cm−1的范围内的放大;(d)不同的降解产物，(e):(d)在1800-1300 cm−1范围内放大。在初始阶段在1760 cm−1处产生了一个明显的C—O峰肩峰，随着降解的进行C—O峰肩峰逐渐减小，说明PBUP中部分形成氢键的羰基被释放并开始反应。

6、PBUP的固态13C NMR谱，降解过程中的残留物和产物。

7、PBUP降解工艺方案及降解产物的1H NMR谱。

8、(a) XPS全谱，(b)拉曼谱，(c)原始CF和回收CF的单丝拉伸强度威布尔曲线，(d)回收前后CF/PBUP的拉伸强度、弯曲强度和单丝CF的拉伸强度。实验结果表明，PBUP是一种合适的可回收复合材料的基体材料，高价值碳纤维可从其复合材料中高效无损地回收。

研究结论：

此研究设计并合成了含有β-羰基阻碍氨基脲选择性裂解单元的二甲基丙烯酸酯单体BUP。通过自聚法制备了性能良好的可降解不饱和聚酯树脂PBUP及其碳纤维增强复合材料，并对纤维增强材料进行了回收利用。PBUP及其碳纤维复合材料在温和条件下在HHA和NaOH水溶液中实现了高效完全降解。该材料具有降解条件适中、降解过程简单高效、树脂衍生物和纤维增强材料易于回收等优点，为纤维增强热固性树脂复合材料的全循环利用提供了新的思路。

参考文献：

The designing of degradable unsaturated polyester based on selective cleavage activated hydrolysis and its application in recyclable carbon fiber composites

原文链接：

https://www.webofscience.com/wos/alldb/full-record/WOS:000860772300002

DOI:10.1016/j.compscitech.2022.109692