聚氨基衍生的共价适应性网络可以在复合材料应用中提供环境效益吗?
Guillem Seychal1,2, Pauline Bron2, Olivier Talon3
1Laboratory of Polymeric and Composite Materials, Center of Innovation and Research in Materials and Polymers (CIRMAP), University of Mons, Place du Parc 23, 7000 Mons, Belgium.
生命周期评估表明,混合环氧聚氨共价适应网络 (CAN) 与传统环氧复合材料相比,为环境带来了优势. 协同CAN提供了理想的回收途径,特别是碳纤维复合材料.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 可持续化学 可持续化学
- 生命周期评估 生命周期评估
背景情况:
- 协同适应性网络 (CAN) 和二氧化碳衍生聚氨酸 (PHU) 被探索为常规热聚像环氧 (EP) 的可持续替代品.
- 基于CAN的复合材料和耐热PHU的环境影响和可回收性在很大程度上尚未评估.
- 复合材料通常使用碳纤维或天然纤维 (NFs) 增强的环氧矩阵.
研究的目的:
- 对PHU,协同混合EP-PHU CAN和EP复合材料进行全面的生命周期评估 (LCA).
- 评估这些材料的合成,加工和回收战略对环境的影响.
- 为了比较使用碳纤维与天然纤维的复合材料的可持续性.
主要方法:
- 生命周期评估 (LCA) 方法应用于聚氧氨 (PHU),环氧 (EP) 和混合EP-PHU共价适应性网络 (CAN).
- 评估包括碳纤维或天然纤维 (NFs) 的复合系统.
- 合成路径的分析,包括从EP和超临界CO2中生产循环碳酸单体,以及对固化能量需求的评估.
- 研究回收途径:碳纤维的化学回收和CAN矩阵的机械回收.
主要成果:
- 从EP和超临界CO2生产循环碳酸单体具有潜在的环境优势.
- PHU为EP提供了环境效益,但由于固化需要大量的能量投入而受到限制.
- 与EP和PHU复合材料相比,协同效应的EP-PHU CAN复合材料显示出显著的环境效益,具有有利的回收途径.
- 通过氧化脱聚合利用碳纤维的化学回收与原材料生产相比,对环境有益.
- 对于NF复合材料,由于环境影响,机械回收CAN矩阵比化学回收更适合.
- 最佳的可持续性战略高度依赖于所使用的特定原材料,无法普遍普遍化.
结论:
- 协同效应的EP-PHU CANs是一种有前途的可持续复合材料,具有增强的可回收性,特别是与碳纤维相结合时.
- 基于CAN复合材料的化学和机械回收策略之间的选择严重取决于强化纤维的类型 (碳纤维和天然纤维).
- 进一步改善复合材料可持续性的策略,考虑材料选择和寿命终止管理,是必不可少的,并进行了讨论.
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