エポキシ樹脂を分解できる固体触媒を開発――繊維強化プラスチックを繊維と樹脂モノマーに分解東大と東京都立大

東京大学は2025年2月7日、同大学大学院工学系研究科と東京都立大学との研究グループが、接着剤などに使われるエポキシ樹脂を加水素分解できる固体触媒を開発したと発表した。この触媒を使えば、プラスチックに繊維を混ぜた繊維強化プラスチックも繊維と樹脂モノマーに分解できる。研究グループはエポキシ樹脂複合材のリサイクル技術の開発につながると期待を寄せている。

繊維強化プラスチックを分解するには、接着部分のエポキシ樹脂を分解することが必要だが、一般的に500℃以上の高温や、強酸・強塩基の環境などが必要で、繊維と樹脂モノマーを同時に回収することは困難だった。また、近年、均一系触媒を用いたエポキシ樹脂の加水素分解法が開発されているが、触媒の回収や再使用が難しいことが課題となっている。

研究グループが開発した触媒は、酸化セリウム担持ニッケル－パラジウム二元金属触媒（Ni-Pd/CeO₂）で、塩化ニッケルと塩化パラジウムを金属前駆体とし、水酸化ナトリウムによる共沈法によって調製した。

触媒を高角度散乱暗視野走査透過電子顕微鏡法（HAADF-STEM）とエネルギー分散型X線分光法（EDS）で分析したところ、NiとPdがCeO₂表面の同じ場所に合金ナノ粒子として担持されていることが分かった。

この触媒を用いると、N-メチルピロリドン（NMP）溶媒中、180℃、常圧水素下で酸無水物あるいはアミン硬化エポキシ樹脂の分解反応がスムーズに進行し、対応するフェノール類が回収できた。また、触媒量の塩基を加えると分解反応が大幅に加速した。

Ni-Pd/CeO₂触媒によるエポキシ樹脂の加水素分解

この触媒系は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）やガラスエポキシ基板も分解でき、繊維とフェノール類を回収できた。回収した繊維を走査電子顕微鏡（SEM）で分析したところ、エポキシ樹脂が完全に分解し、繊維表面がきれいになっていることも確認できた。さらに、この触媒は安定性に優れ、繰り返し6回使用しても、CFRPを効率よく分解した。

研究成果は同月6日、英国科学誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載された。

エポキシ樹脂を分解できる固体触媒を開発――繊維強化プラスチックを繊維と樹脂モノマーに分解　東大と東京都立大