自上世紀50年代人類大規(guī)模生產(chǎn)塑料以來，已經(jīng)產(chǎn)生了63億噸塑料垃圾，其中91%的塑料垃圾被直接填埋或排入海洋，造成環(huán)境污染和石油資源的浪費。其中熱固性塑料由于其穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構，不熔不溶，更不能在自然環(huán)境中降解，給循環(huán)利用造成極大困難。尋求一種綠色、節(jié)能、高附加值的回收方式是塑料回收領域的一大挑戰(zhàn)。

近日，四川大學化學學院王玉忠院士團隊采用以廢治廢的設計理念，通過簡單的物理改性法將廢舊的熱固性樹脂成功制備成一種孔徑可調(diào)的油水分離材料。該方法不僅為熱固性塑料回收利用提供了一種新的理念，而且為油水分離材料的設計提供了一種新的思路。

圖1 物理法回收廢舊熱固性樹脂制備油水分離材料

在微波加熱條件下，使用綠色溶劑NMP對廢舊環(huán)氧樹脂（EP）溶脹得到溶脹樹脂（SEP），隨后經(jīng)過微波輔助制孔得到結(jié)構穩(wěn)定的多孔樹脂（PEP），PEP孔徑均勻分布在80 nm左右。改性后樹脂表面粗糙度從1.8nm增加到63.1 nm，水接觸角從81°增加到101°，樹脂組成未發(fā)生變化，因此在保持熱固性樹脂良好的物理化學性能基礎上可應用于油水分離領域。

圖2 EP, SEP和PEP的光學（a）和SEM（b）圖片及多孔PEP形成示意圖（c）

在無需外加壓力條件下，PEP依靠油水混合自身重力可實現(xiàn)對油水乳液的高效分離，對粒徑為3.5 μm的乳液分離通量達到2306.78 L (m2h)-1，且多次循環(huán)使用后，PEP仍保持很高的分離效率和分離通量。

圖3 PEP油水分離及循環(huán)使用

通過改變?nèi)苊浫軇┑慕M成和配比可以調(diào)控樹脂的孔徑，從而用來高效分離不同粒徑的乳液，當乳液粒徑與多孔樹脂的孔徑大小相當時，PEP的破乳效果最佳。

圖4 PEP孔徑調(diào)控以及對不同粒徑乳液的高效分離

此項研究為廢棄熱固性塑料回收開辟了新的研究途徑，拓展了新的應用領域，實現(xiàn)了“變廢為寶”，并為設計孔徑可調(diào)的油水分離材料提供了一種新思路。該工作以《From waste epoxy resins to efficient oil/water separation materials via a microwave assisted pore-forming strategy》為題發(fā)表于《Materials Horizons》，王玉忠院士的博士研究生田飛為第一作者。