Estudio del comportamiento mecánico de un material compuesto de matriz polimérica RPET (tereftalato de polietileno reciclado) modificado con refuerzo de grafeno

Abstract

Spa: La contaminación por materiales plásticos es un problema que se ha venido trabajando de diferentes formas, implementando sistemas, cómo reducir, reutilizar y reciclar, pero aún no se ha establecido un mecanismo y/o proceso que permita incorporar los envases post-consumo de bebidas como materia prima para nuevos usos. Una parte fundamental de este estudio se basa en el reciclado de botellas de agua mineral, fabricadas a partir de PET (Tereftalato de polietileno, por sus siglas en inglés), El PET está hecho de petróleo crudo, gas y aire. Un kilo de PET está compuesto por 64% de petróleo, 23% de derivados líquidos del gas natural y 13% de aire. Este polímetro al ser recuperado pierde propiedades mecánicas causadas por el proceso de termo-formado, razón por la cual no puede ser utilizado para fabricación de piezas que requieran ser sometidas a esfuerzos. Actualmente, alrededor del 75% del RPET (PET reciclado) es recuperado para ser utilizado como fibra de alfombras, ropa polar, cuerdas y algunos accesorios. En este proyecto se presenta como alternativa combinarlo con grafeno, cristal derivado del carbono que muestra altas propiedades mecánicas y que por tener los átomos dispuestos en un plano de forma hexagonal y alta porosidad, permite mezclarlo con el RPET de una forma más sencilla que otros materiales, que también puedan presentar buenas propiedades mecánicas. Para poder mezclarlo con el grafeno, los envases plásticos son sometidos a un proceso de reducción (pulverizado) hasta obtener tamaños de material incluso de 75 µm. Para termoformar el RPET y grafeno se construye una máquina extrusora mono husillo, que permite utilizar la cámara como herramienta de homogeneización del compuesto en porcentajes de 1%, 3% y 5% en peso de grafeno, proceso mecánico llevado en frío. A continuación se funden las probetas de los diferentes sistemas para realizarles los ensayos mecánicos. Al analizar los resultados obtenidos se constató un incremento en las propiedades mecánicas del compuesto; se observó que el refuerzo tiene un efecto significativo en la absorción de energía. Otro aspecto a resaltar fue la disminución de la resistencia a la tensión eléctrica, aduciendo una dispersión homogénea del grafeno dentro de la matriz de RPET.