酸酐固化环氧树脂凭借优异的绝缘性、机械强度和耐腐蚀性，早已成为电力设备领域的“核心材料”，广泛应用于干式变压器、高压互感器、GIS开关等关键设备。从电网传输到风电发电，从配电设备到高端电气封装，其身影遍布电力产业链的各个环节，成为推动电力行业高质量发展的重要支撑。

  然而，随着电力设备服役年限到期，一场不容忽视的环保挑战悄然来临。酸酐固化环氧树脂固化后会形成稳定的三维交联结构，不溶不熔、难以自然降解，这使得退役电力设备中的这类材料成为难以处理的固体废弃物。目前，大量退役电力设备多采用填埋、焚烧等传统方式处置，不仅会占用宝贵的土地资源，焚烧过程中还会释放芳烃物质和有毒气体，造成大气与土壤污染；同时，材料中含有的碳纤维等“高价值资源”被浪费，形成“资源浪费+环境污染”的双重困境。

  据测算，我国电力设备用酸酐固化环氧绝缘材料年用量达数万吨，随着设备迎来退役潮，这类固废的产生量还将持续攀升。如何破解酸酐固化环氧树脂退役后的环保处置与资源化回收难题，实现“高效回收、绿色利用”，既守护电力安全，也守住生态底线，已成为电力行业与环保领域亟待解决的重要课题。

  为此，清华大学吉岩副教授团队联合南方电网科学研究院团队成功开发出一种室温高效降解热固性环氧树脂的新方法。该方法可广泛应用于各类酸酐固化环氧废弃物处理，相比当前报道的依赖于高温（130℃以上）或高压的环氧树脂化学降解方法。该方法具有较低的工业门槛，室温回收无需热源，设备要求低，后续产物的再交联过程也与当前酯交换制备PET的工业化设备原理相同，为应对全球酸酐固化环氧材料退役潮提出了可行的化学手段，也填补了当前传统环氧树脂从材料到小分子再到材料的闭环回收的空白。

  2026年3月25日，该工作以“Ambient-Temperature Depolymerization and Closed-Loop Recycling of Waste Epoxy Thermosets”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。文章第一作者为清华大学化学系博士研究生张书涵，吉岩副教授为文章的通讯作者。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金委支持。

一、热固性环氧树脂的室温降解方案

  针对电力系统中广泛使用的酸酐固化环氧树脂，在本研究中，以1,5,7-三氮杂双环 [4.4.0]癸烯-5-烯（TBD）为催化剂，热固性环氧树脂在30 °C的室温下，在由甲醇和二氯甲烷组成的混合溶剂中，在最优条件下45分钟内即可快速溶解。与同类型文献报道结果相比，该方法在室温下实现了相同甚至更快的降解速率（图1b）。该方法也适用于其他含酯聚合物，为混合塑料废弃物的一次性回收提供了简易途径。酯键广泛存在于许多常用聚合物的分子结构中，包括聚酯纤维和工程塑料。在相同条件中，含酯键的商用塑料混合物可在15分钟内完全溶解（图1g）。该方法不仅适用于商用塑料，还可应用于前沿研究中开发的先进高分子材料，例如液晶弹性体（图1h）。

图1. 环氧热固性树脂的解聚过程及含酯非环氧塑料的溶解回收

二、复合材料及退役产品的室温拆解回收

  环氧通常作为工业产品中的组成部分而非单独使用。一旦其中某个组件损坏，整个产品将被丢弃，造成大量浪费。这一室温降解方法可应用于选择性溶解复合材料和相关产品中的环氧树脂，从而回收各种高价值组分。碳纤维布的编织结构、化学结构及力学性能和原始碳纤维保持一致（图2b、2c、2d）。在自制的模拟变压器中环氧包覆的铜制线圈模型的回收以及电路板灌封胶擦除实验中，对于铜丝和电路元件在回收树脂后也未产生明显损伤（图2e、2f、2g）。

图2. 环氧树脂相关产品中环氧基体的降解及高值组分的无损回收

  研究还展示了该室温降解方法在回收电力系统中废旧零部件的应用，例如干式变压器中用于浇铸的块状环氧复合材料（图3a）、服役50年的500 kV废旧复合绝缘子芯棒（图3b）以及换流变压器阀侧套管（图3c）。在树脂基体完全溶解后，可回收得到其中的非环氧组分，例如硅粉填料、玻璃纤维和绝缘皱纹纸。垃圾场中的报废变压器绕组也可通过该方法除去老化的浇铸环氧，回收得到完整铜制绕组和铁芯（图3d），有望再次浇铸使用。

图3. 实际工业环氧相关产品和废料的消化拆解处理及非环氧组分的回收

三、室温降解产物的再交联闭环回收

  废旧环氧完全溶解后，溶剂和催化剂易于除去和回收。高昂的催化剂可以以87%的回收率回收并利用于再次催化解聚环氧树脂，效率几乎不变。除去溶剂和催化剂之后的降解产物可类比工业上利用酯交换法制备PET的原理和设备再交联得到原始环氧树脂，几乎无质量损失，且网络性能和材料各项力学和热学性能与原始环氧树脂相当（图4a-d）。此外，若环氧树脂合成配方中的环氧低聚物自身含有羟基（例如e44），这些羟基在解聚-再交联循环后得以保留，得到的再生环氧材料可以作为vitrimer使用（图4e、4f）。

图4. 再交联环氧树脂及vitrimer的性能

  原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75106