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 열경화성 수지(Thermosetting resins) 및 복합재료는 일종의 종합 성능이 우수한 재료로서 우주 비행, 항공, 공업, 민용 등 영역에서 광범위하게 응용되고 있다. 그렇지만 열경화성 수지 응고 후 녹지도 용해되지도 않는 3D 망상가교(Network crosslinked )구조를 형성하기에 이에 대한 처리와 재순환 이용이 매우 어려운 상황이 나타난다. 최근 몇 년간 중국의 대형 비행기, 신에너지, 궤도 교통 등의 신흥 업종이 발전함에 따라 열경화성 수지 복합재료의 응용영역은 줄곧 확장되기 시작하였으며 이에 상응한 회수문제도 점차적으로 나타나고 있다.
국내외의 많은 연구기관은 이에 관련된 과제를 제출하기 시작하였고 열경화성 수지의 회수문제에 대해 연구를 진행하였다. 지금까지 발표된 방법은 항상 엄격한 조건이 필요할 뿐만 아니라 또한 각각의 방법에는 모두 결함이 존재하며 모든 복합재료의 회수에 적용할 수 있는 하나의 방법이 없었기에 반드시 새로운 해결방안을 찾아야 한다.
위에서 서술한 현황을 해결하기 위해 중국과학원 녕파재료기술공정연구소 고분자와 복합재료사업부는 2010년 녹색 친환경의 각도에서 이 문제에 대한 연구의 시작을 제안하였다.
2년 이상의 노력을 거쳐 일종의 저온저압 자기가속(Self-Accelerating) 회수법을 성공적으로 발견하였다. 이는 낮은 독성과 부식성의 복합 용액에서 2개의 절차를 통해 탄소섬유 / 에폭시 수지(Epoxy resin, EP) 복합재료의 효율적인 분해와 회수를 실현하였다.
최근 더욱 심도 있는 연구를 통해 가속분해의 메커니즘에 대해 새로운 성과를 얻었다. 이 방법은 주로 반응체계에서의 2 가지 성분이 반응하여 3번째 종류인 중간물(intermediary)을 형성한다. 이 중간물은 반응조건에서 분해하여 반응의 쾌속진행을 촉매하는 성분을 생성하고 반응의 가속을 실현할 수 있다.
조건의 제어를 통해 반응온도가 70℃, 반응시간이 0.5시간(hour)에서 에폭시 수지 90% 이상의 분해를 실현하고 섬유회수의 강도는 원시섬유의 90% 이상을 유지할 수 있다.
이 연구내용과 관련해서는 이미 Green Chem인 저널에 논문 1건이 발표(2012,14, 3260-3263 IF=6.32)되었고 특허는 3건(ZL 2010 1 0274001.7； 201110102003.2； 201110257706.2)이 신청되었다. 다음 절차는 반응조건의 개진으로 분해 생성물을 조정하고 복합재료의 회수를 위해 실행 가능한 해결방안을 제공하는 것이다.
그림: 복합재료의 자기가속 분해 메커니즘
출처 : http://www.cas.ac.cn/ky/kyjz/201301/t20130124_3756508.shtml
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