氟化醇解策略重构环氧树脂：突破回收瓶颈与介电强度协同提升

针对高压工程用环氧聚合物(EP)难以回收且介电性能提升的难题，研究人员通过氟化醇(如三氟乙醇)催化醇解实现EP/Al2O3复合材料高效降解，回收产物重构后使交流击穿强度提升73%至59.35 kV/mm，同时满足电阻率(>1016 Ω·cm)等国际标准，为高性能可持续绝缘材料开发提供新范式。

　　

随着电力设备服役年限增长，环氧树脂(EP)及其氧化铝(Al₂O₃)复合材料废弃物激增，仅中国广东电网年产生量即达数千吨。这类以酸酐固化的热固性材料难以熔融再生，传统填埋/焚烧方式不仅造成双酚A型环氧氯丙烷(DGEBA)等石化资源浪费，更带来严峻环境压力。现有物理回收法因界面相容性差导致绝缘性能劣化，而高温热解等化学方法会破坏材料完整性。虽然选择性醇解能保留聚合物主链结构，但降解产物过量掺入会显著损害重构树脂的力学性能，且对电力设备专用EP/Al₂O₃体系的回收研究尤为匮乏。更关键的是，如何通过回收过程同步提升材料介电性能这一核心指标，仍是高压绝缘领域悬而未决的挑战。

西安交通大学的研究团队在《Polymer》发表的研究中，创新性采用氟化醇解策略实现EP的高值化回收与性能升级。通过乙醇(EtOH)和三氟乙醇等溶剂在K₃PO₄催化下选择性断裂交联酯键，获得含羟基低聚物(DER)和氟化酯分子(EM-x)，结合量子化学计算与材料表征技术，系统评估了重构树脂的电气/热/机械性能。主要技术路径包括：1) 机械破碎结合催化醇解实现EP/Al₂O₃高效降解；2) 通过静电势(ESP)和电离能计算解析氟化酯分子的电子俘获机制；3) 以15 wt% DER替代DGEBA重构环氧体系。

回收EP聚合物与表征
醇解后的Al₂O₃填料在1000°C仅失重1.89%，微观结构保持完整。氟化醇因较低空间位阻(R_a)使降解速率显著提升，DER的红外光谱显示3420 cm^-1处羟基特征峰，证实活性官能团保留。

量子化学分析
三氟乙醇衍生的EM-TFE展现-72.4 kcal/mol极负静电势，其最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占轨道(LUMO)能级差达7.83 eV，较EM-EtOH提高12.3%，有效提升电子注入势垒。

介电性能提升机制
重构树脂击穿强度达59.35 kV/mm，较原始EP提高73%。空间电荷测试显示氟化EM-TFE使陷阱能级从0.82 eV升至1.14 eV，抑制电荷注入的同时增强深陷阱捕获效应。

综合性能评估
尽管玻璃化转变温度(T_g)从148.6°C降至135.2°C，但体积电阻率(3.2×10¹⁶ Ω·cm)和50 Hz下介损(<0.014)均优于IEC标准，弯曲强度保持86.7 MPa(降幅<8%)。

该研究开创性地将氟化改性融入醇解回收过程，首次证实降解产物可同时作为绝缘增强组分。通过分子设计使回收环节转化为性能提升契机，不仅解决电力行业EP废弃物处置难题，更突破"回收即降级"的传统认知。所建立的"降解-重构-性能调控"一体化策略，为发展循环经济下的高性能介电材料提供了普适性范式。