Resumen:
En este estudio se demostró un método de procesamiento completamente circular basado en la polimerización en estado sólido a nivel de compuesto (SSP in situ), que aborda los problemas de viscosidad durante la impregnación de compuestos termoplásticos, aplicado a compuestos de fibra de carbono (CF) y poli(etileno tereftalato) (PET). Inicialmente, se evaluaron los efectos de la viscosidad intrínseca (IV) alcanzada sobre las propiedades de tracción transversal, observándose una saturación de la resistencia última en aproximadamente 69 MPa para un PET con IV = 0,82 dL/g, alcanzando deformaciones a la rotura cercanas al 1,18 %, las cuales mejoraron aún más a valores de IV más altos. Además, el PET proveniente de botellas usadas, procesado mediante el método SSP in situ, mostró propiedades idénticas a las del PET virgen, con un desempeño que alcanza o supera al de sistemas típicos basados en resina epóxica. Posteriormente, se estudió el reciclaje de los compuestos mediante glicólisis en los sistemas CF-PET mencionados, así como en compuestos de fibra de vidrio–PET. Los resultados mostraron que la glicólisis progresa sin verse afectada por la presencia de fibras, eliminando al menos el 99 % del polímero, el cual se recuperó como bis(2-hidroxietil) tereftalato (BHET) puro y cristalino, es decir, el material de partida para la síntesis de PET. Durante el proceso, la alineación y longitud de las fibras se mantienen intactas, lo que permite reutilizar los materiales constituyentes en aplicaciones tan exigentes como las del material original. El residuo polimérico depende de parámetros como el tiempo de despolimerización, la cristalinidad del polímero y la IV; no obstante, parte del polímero residual sobre las fibras puede reemplazar la necesidad de un agente de sizing, contribuyendo aún más a la circularidad del proceso.
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Conclusiones:
Las conclusiones confirman que la ruta in situ SSP, libre de disolventes, es un método versátil y altamente sostenible para la fabricación y el reciclaje de compuestos PET reforzados con fibras, capaz de producir compuestos CF-PET con propiedades mecánicas cercanas a las de sistemas CF-PEEK, pero a menor costo y empleando material reciclado. La homogeneización lograda por la reacción SSP elimina las desventajas asociadas al uso de PET reciclado, mientras que el reciclaje químico mediante glicólisis permite recuperar eficientemente el polímero como BHET cristalino y preservar la integridad, alineación y longitud de las fibras, habilitando su reutilización directa. La combinación de alto desempeño, reciclabilidad eficiente y reducción de la huella del ciclo de vida refuerza el potencial del método como una estrategia plenamente circular para la fabricación de compuestos avanzados.
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Información tomada y traducida del artículo científico publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Imagen tomada del artículo.