Стеклопластики на основе наполнителей, восстановленных в среде пиридина при нормальном давлении

Представлены результаты исследования процессов рециклинга полимерных композиционных материалов на основе реактопластичных матриц методом сольволиза. Для получения матричного материала использовали эпоксидную и эпоксивинилэфирную смолы холодного отверждения. С целью оптимизации выбора среды сольволиза был рассчитан параметр растворимости сегмента матрицы по методу А. А. Аскадского. Подтверждено, что применение параметра растворимости позволяет эффективно подбирать растворители для деструкции полимерных матриц. На основе экспериментальных исследований установлено, что лучшим растворителем среди рассматриваемых является пиридин. Показано, что его применение позволяет сократить время сольволиза до 1 ч при температуре кипения 115°C. Остаточное содержание полимерной матрицы на восстановленных волокнах составило 20%. Прочность восстановленных стеклянных волокон составила до 91% от исходной. Однако прочность на изгиб композитов на основе восстановленных тканей снизилась на 29,7%. Несмотря на это, восстановленные волокна могут быть использованы для производства неответственных малонагруженных изделий. Исследование подтверждает перспективность использования азотсодержащих растворителей для рециклинга полимерных композитов.

1. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – № S. – С. 7–17.

2. Дориомедов М . С. Российский и мировой рынок полимерных композитов (обзор) // Труды ВИАМ. – 2020. – № 6–7 (89). – С. 29–37. DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-29-37

3. Дориомедов М . С., Дасковский М . И., Скрипачев С. Ю., Шеин Е. А . Полимерные композиционные материалы в железнодорожном транспорте России (обзор) // Труды ВИАМ. –2016. – № 7 (43). – С. 12. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-7-12-12

4. Balıkoğlu F., Demircioğlu T. K., Yıldız M., Arslan N., Ataş A . Mechanical performance of marine sandwich composites subjected to flatwise compression and flexural loading: Effect of resin pins // Journal of Sandwich Structures and Materials. – 2018. – N 22 (6). – P. 2030–2048. DOI: 10.1177/1099636218792671

5. Majewski P., Florin N., Jit J., Stewart R . A . End-of-life policy considerations for wind turbine blades // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2022. – N 164 (164). – P. 112538. DOI: 10.1016/j.rser.2022.112538

6. Chatziparaskeva G., Papamichael I., Voukkali I., Loizia P., Sourkouni G., Argirusis C ., Zorpas A . A . End-of-Life of Composite Materials in the Framework of the Circular Economy // Microplastics. – 2022. – N 1 (3). – P. 377–392. DOI: 10.3390/ microplastics1030028

7. Pietroluongo M., Padovano E., Frache A . Badini C. Mechanical recycling of an end-oflife automotive composite component // Sustainable Materials and Technologies. – 2020. – N 23. – P. e00143. DOI: 10.1016/j.susmat.2019.e00143

8. Abdallah R., Juaidi A., Savaş M., Çamur H., Albatayneh A . M., Abdala S., Manzano-Agugliaro F. A Critical Review on Recycling Composite Waste Using Pyrolysis for Sustainable Development // Energies. – 2021. – N 14 (18). – P. 5748. DOI: 10.3390/en14185748

9. Хрульков А . В., Гусев Ю. А., Мишкин С. И., Дориомедов М . С. Эффективность утилизации композиционных материалов // Новости материаловедения. Наука и техника. – 2016. – № 6 (24). – С. 9

10. Kooduvalli K., Unser J., Ozcan S., Vaidya U. Embodied Energy in Pyrolysis and Solvolysis Approaches to Recycling for Carbon Fiber-Epoxy Reinforced Composite Waste Streams // Re cycling. – 2022. – N 7 (1). – P. 6. DOI: 10.3390/recycling7010006

11. Jiang T. W., Reddy K . S . K., Chen Y. C., Wang M . W., Chang H . C., AbuOmar M . M ., Lin C . H . Recycling Waste Polycarbonate to Bisphenol A-Based Oligoesters as Epoxy-Curing Agents, and Degrading Epoxy Thermosets and Carbon Fiber Composites into Useful Chemicals // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. – 2022. – N 10 (7). – P. 2429–2440. DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c07247

12. Проценко А . Е., Петров В. В. Упрочнение стеклянных волокон, полученных при рециклинге полимерного композиционного материала // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2022. – Т. 18, № 8 (212). – С. 347–351. DOI: 10.36652/1813-1336-2022-18-8-347-351

13. Protsenko A . E., Protsenko A . N., Shakirova O. G., Petrov V. V. Recycling of Epoxy/Fiberglass Composite Using Supercritical Ethanol with (2,3,5-Triphenyltetrazolium)2[CuCl4] Complex // Polymers. – 2023. – N 15 (6). – P. 1559. DOI: 10.3390/polym15061559

14. Аскадский А . А ., Матвеев Ю. И . Химическое строение и физические свойства полимеров. – М.: Химия. – 1983. – 248 с.

15. Protsenko A . E ., Petrov V. V. Recycling of Fiberglass Fillers Obtained from Polymer Composites Based on an Epoxy Vinyl Ester Binder // Mechanics of Composite Materials. – 2022. – N 58 (9). – P. 1–8. DOI: 10.1007/s11029-022-10048-9

16. Beygisangchin M., Abdul Rashid S., Shafie S., Sadrolhosseini A . R., Lim H . Preparations, Properties, and Applications of Polyaniline and Polyaniline Thin Films – A Review // Polymers. – 2021. – N 13 (12). – P. 2003. DOI: 10.3390/polym13122003

17. X u S., Dong X., Zhao Y., Han J., Ji Y., Kuang R., Zhang S., M a S . Preparation of Environmentally Friendly Anticorrosive Coatings with Aniline Trimer-Modified Waterborne Polyurethane // Coatings. – 2024. – N 14 (11). – P. 1380. DOI: 10.3390/coatings14111380

18. Деев И . С., Добрянская О. А., Куршев Е . В. Влияние морской воды на микроструктуру и механические свойства углепластика в напряженном состоянии // Материаловедение. – 2012. – № 11. – С. 37–41.

19. Zhu P., Yang Y. Z., Chen Y., Quian G . R., Liu Q. Influence factors of determining optimal organic solvents for swelling cured brominated epoxy resins to delaminate waste printed circuit boards // Journal of Material Cycles and Waste Management. – 2018. – N 20 (1–3). – P. 245–253. DOI: 10.1007/s10163-016-0574-0