Investigadores de Tailandia han sido pioneros en la conversión de botellas de leche de HDPE de desecho en compuestos de alta rigidez, utilizando refuerzo PALF para un aumento del 162 % en la resistencia a la flexión y del 204 % en el módulo.
por la Universidad de Newcastle en Singapur
Este reciclaje ecológico mejora las propiedades mecánicas al tiempo que secuestra carbono, lo que presenta un camino prometedor para los materiales sostenibles.
Para cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU reduciendo la fabricación de nuevos materiales plásticos y utilizando fibra natural procedente de residuos agrícolas, esta investigación aborda el potencial de reutilizar las botellas de leche de polietileno de alta densidad (HDPE). El objetivo es crear compuestos de alta rigidez y alta temperatura de distorsión térmica (HDT) mediante el reciclaje.
La matriz compuesta utiliza polietileno reciclado de alta densidad (rHDPE) obtenido de botellas de leche usadas, mientras que los rellenos de refuerzo se derivan de residuos de hojas de piña y abarcan tanto fibras (PALF) como materiales no fibrosos (NFM). La investigación se publica en la revista Polymers .
Para preparar estos compuestos, se emplea un mezclador de dos rodillos para mezclar rHDPE con NFM y PALF, asegurando una alineación óptima de los rellenos en el preimpregnado resultante. Posteriormente, el preimpregnado se estratifica y se comprime en láminas compuestas. La incorporación de PALF como relleno de refuerzo juega un papel fundamental en la mejora significativa de la resistencia a la flexión y el módulo del compuesto de rHDPE.
Se observa un resultado particularmente notable con un contenido de PALF del 20 % en peso, lo que lleva a un impresionante aumento del 162 % en la resistencia a la flexión y un notable aumento del 204 % en el módulo en comparación con el prístino rHDPE.
Si bien el compuesto rHDPE/NFM también exhibe propiedades mecánicas mejoradas , aunque en menor medida que el refuerzo de fibra, ambos compuestos experimentan una ligera reducción en la resistencia al impacto. En particular, la adición de NFM o PALF aumenta sustancialmente la temperatura de distorsión por calor (HDT), elevando los valores de HDT a aproximadamente 84 °C y 108 °C para los compuestos rHDPE/NFM y rHDPE/PALF, respectivamente. Esto contrasta marcadamente con los 71°C HDT del rHDPE puro.
Además, las propiedades generales de ambos compuestos mejoran aún más al mejorar su compatibilidad mediante el uso de polietileno modificado con anhídrido maleico (MAPE). El examen de las superficies de fractura por impacto en ambos compuestos revela una mayor compatibilidad y una clara alineación de los rellenos NFM y PALF, destacando el rendimiento mejorado y el respeto al medio ambiente de los compuestos producidos a partir de plásticos reciclados reforzados con rellenos de desechos de hojas de piña.
Las propiedades mecánicas mejoradas, especialmente la resistencia a la deformación bajo temperaturas normales o altas, mejoran la viabilidad de utilizar el producto con un peso reducido o un diseño más delgado. Esto es crucial para aplicaciones como piezas de automóviles.
Esta investigación subraya la vía prometedora de utilizar materiales de desecho para el desarrollo de compuestos sostenibles, contribuyendo al objetivo más amplio de reducir el impacto ambiental en la industria del plástico. También contribuye a la eliminación de carbono al secuestrarlo en productos duraderos.
El profesor asociado Kheng Lim Goh, asesor técnico del estudio PALF-HDPE, considera que el reciclaje de botellas de leche de HDPE con fibras de hojas de piña es un avance significativo. Le entusiasma que este enfoque transforme abundantes desechos en materiales compuestos de HDPE de alta rigidez con propiedades mecánicas mejoradas, lo que resulta prometedor para diversas industrias, incluidas la biomédica y la automotriz.
Sin embargo, para mantener una cadena de suministro PALF sostenible para la producción de HDPE de alta rigidez que pueda aplicarse a velocidad y escala, los productores de piña deben prepararse y adaptarse a los efectos del cambio climático, incluidas lluvias erráticas, temperaturas extremas, sequía, erosión del suelo y malezas invasoras. y plagas duraderas.
Tanto los agricultores como los científicos agrícolas deberían utilizar información procedente de proyecciones climáticas, modelos económicos y de cultivos y datos empíricos de campo para identificar cómo los cultivos de piña pueden resistir la sequedad y la humedad inadecuada del suelo. También necesitan explorar opciones alternativas para sostener la producción de piña a fin de garantizar un suministro constante de PALF para la fabricación de materiales compuestos de HDPE de alta rigidez.
Más información: Taweechai Amornsakchai et al, Reciclaje de botellas de leche de HDPE para convertirlas en compuestos de alta rigidez y alto contenido de HDT con materiales de desecho de hojas de piña y polímeros (2023). DOI: 10.3390/polímero15244697
