Reciclagem de compósitos estruturais de resina epóxi e fibra de carbono visando aplicações no setor automotivo

Abstract

O setor automotivo possui uma demanda crescente para o desenvolvimento de componentes mais leves e com alto desempenho, como os materiais compósitos, contudo, a grande demanda deste setor apresenta aumento expressivo de resíduos oriundos da manufatura e de fim de uso destes componentes. Nesse cenário, os compósitos termorrígidos de resina epóxi (RE) e fibra de carbono (FC) possuem grande potencial na redução máxima do peso de veículos automotivos. Nesse contexto, este estudo avaliou três rotas de reciclagem de compósitos de FC/RE de passível uso no setor automotivo, quais sejam, reciclagem mecânica (moagem utilizando moinho de facas), reciclagem térmica (pirólise por micro-ondas e em forno tubular convencional) e reciclagem química (quebra da cadeia polimérica da matriz utilizando reagentes químicos). A reciclagem mecânica possibilita a obtenção de novos compósitos reprocessados com diferentes matrizes poliméricas. Fragmentos de compósito de FC/RE foram utilizados no desenvolvimento de compósitos de matrizes termorrígida (RE) e termoplástica (polipropileno - PP), utilizando diferentes teores dos fragmentos (20, 30 e 40% em massa). Os compósitos obtidos de matrizes de RE e PP foram caracterizados por ensaios térmicos (calorimetria exploratória diferencial – DSC e análise termogravimétrica – TGA), mecânicos (resistências à tração, resistência ao impacto Izod e dureza Shore D), acompanhado de análises por espectroscopia de impedância elétrica, blindagem eletromagnética e avaliação da superfície de fratura por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises por MEV mostraram a boa adesão do reforço às matrizes de RE e PP e os ensaios mecânicos evidenciaram o aumento das propriedades com o aumento do teor de reforço no compósito. Os ensaios elétricos apresentaram valores de resistividade elétrica elevados, com os compósitos termoplásticos evidenciando comportamento elétrico isotrópico e os termorrígidos anisotrópico. A FC obtida por reciclagem térmica foi caracterizada por MEV, microscopia óptica (MO), medida do ângulo de contato e resistência à tração uniaxial de monofilamento e as fibras obtidas por reciclagem química foram avaliadas por MEV e MO. A reciclagem mecânica se mostrou uma rota mais rápida e com mais possibilidades de composições, enquanto as reciclagens térmica e química permitiram a recuperação da FC para novos usos e processamentos.