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

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Date
2023-03-31Author
Batista, Larissa Anne Pereira dos Santos
Advisor
Passador, Fabio RobertoType
Dissertação de mestradoMetadata
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Recycling of epoxy resin and carbon fiber structural composites for applications in the automotive sectorAbstract
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.