《Acetolysis for epoxy-amine carbon fibre-reinforced polymer recycling》发表于 2025 年 6 月 4 日的《Nature》杂志上。文章由美国可再生能源实验室 Gregg Beckham 教授等人撰写，介绍了一种利用乙酸回收碳纤维增强聚合物（CFRP）的方法，为工业碳纤维增强塑料的回收利用提供了有效途径。
研究背景
CFRP 因轻质高强，在飞机和汽车轻量化、风力涡轮机叶片等领域广泛应用。但其制造成本高且能源密集，目前约 90% 的碳纤维来源于碳化后的聚丙烯腈纤维，制备过程会排放大量温室气体，因此需要回收策略来回收完整的碳纤维和环氧胺树脂成分，实现其循环利用。
图1. 脂肪族环氧-胺树脂材料的乙酸解聚（acetolysis）反应
选取由 BADGE（双酚 A 二缩水甘油醚）和 IPDA（异佛尔酮二胺）形成的脂肪族环氧树脂作为代表性体系，在 280°C、30bar 氮气保护、冰醋酸气氛下进行乙酰解反应。
反应中醚键和胺键断裂，释放出 BPA、DAIPDA、MABPA 等产物。通过温度筛选、时间过程分析以及 GPC（凝胶渗透色谱）分析等手段，研究反应过程和产物生成情况。结果表明，BPA 的产率在 280-300°C 时达到峰值，约为 99mol%，DAIPDA 在 280°C 时达到 100mol%，证实了脂肪族环氧热固性材料完全化学解构的可行性。
图2. 脂肪族与芳香族环氧‑胺碳纤维复合材料的乙酸解聚反应
乙酸可有效地将 CFRP 中使用的脂肪族和芳香族环氧胺热固性材料解聚为可回收单体，只需 2 小时的反应即可得到清洁纤维，成功回收了清洁、机械强度高的碳纤维，证明该化学解构工艺与实际的 CFRP 结构兼容，且不会损坏其宝贵的增强材料。
图3. 工业CFRP废弃物的乙酸解聚反应
对来自航空航天、海事与体育用品领域等多个行业的材料进行解构，证明了这种方法具有广泛适用性。
图4. CFRP 乙酸解聚工艺的流程模型及经济与环境评估
工艺建模和技术经济分析（以风力涡轮机叶片废料产生量为参考）表明，该方法具有成本效益，再生碳纤维的最低售价为每公斤 1.50 美元。生命周期评估显示，该工艺的温室气体排放量比原生碳纤维生产低约 99%。
图5. 乙酸解聚工艺的流程模型
研究者将最佳条件缩放到 80.0g 消费后 CFRP，并由回收的碳纤维制成示范性复合材料，这些碳纤维被再回收两次，始终保持其强度，展现出良好的工业化与环境可持续前景。
来源：纤维科学新视界
