Desenvolvimento de um processo termoquímico de reciclagem para compósitos reforçados com fibras de carbono : Development of a thermochemical recycling process for carbon fiber reinforced composites

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nicolai, Gabriel, 1995-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641227
Resumo: Orientadores: Osvaldir Pereira Taranto, Manoel Orlando Alvarez Méndez
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No entanto, quando os compósitos atingem seu fim de vida útil (EoL – end-of-life) ou apresentam falhas durante processo de fabricação, são enviados para aterros ou incineradores como destino, tornando impossível recuperar a fibra de carbono. A reciclagem é uma das alternativas de gerenciamento de resíduos, pois permite obter fibras de carbono com menor consumo de energia e menor risco ambiental. Entre as formas de reciclagem, destaca-se a degradação termoquímica, a qual torna possível recuperar fibras com boas propriedades mecânicas, diminuindo a quantidade de resíduos produzidos. O objetivo deste projeto foi desenvolver um processo termoquímico de reciclagem para compósitos provenientes da EMBRAER, a fim de recuperar a fibra de carbono, compreender características e mecanismos de reação durante a degradação e avaliar a influência dos parâmetros de processo na qualidade da fibra reciclada, tais como: temperatura e banho térmico. A cinética de degradação térmica de fibras prepreg (FPI) foi estudada por meio de análises termogravimétricas sob atmosfera inerte e os resultados obtidos forneceram parâmetros para a realização de ensaios de reciclagem de fibras de carbono e indicativos da ocorrência de mecanismos reacionais do tipo difusão tridimensional e autocatálise. Foram realizadas laminações a vácuo nos materiais reciclados e ensaios de tração quantificaram suas tensões de ruptura. Caracterizações morfológicas e superficiais indicaram que as fibras de carbono recicladas tiveram sua matriz removida de forma significativa, mas com preservação das tramas do tecido, facilitando a aderência da resina para uma nova formação de compósito. Foi possível obter condições de reciclagem que permitem realizar testes para o reuso da fibra em aplicações similares ao de uma fibra de carbono comercialAbstract: Carbon fiber-reinforced composite materials from polymeric matrices have seen a significant increase in their demand and use in production processes in recent years, especially in the aerospace and automotive industries, as a substitute for metal structures. However, when composites reach their end-of-life (EoL) or fail during the manufacturing process, they are sent to landfills or incinerators as a destination, making it impossible to recover the carbon fiber. Recycling is one of the alternatives for waste management as it allows obtaining carbon fibers with low energy consumption and less environmental risk. Among the methods of recycling, thermo-chemical degradation stands out because it makes possible to recover carbon fibers with good mechanical properties, reducing the amount of waste produced. The objective of this project was to develop a thermochemical recycling process of the composites discarded by EMBRAER, in order to recover the carbon fiber, to understand characteristics and reaction mechanisms during the degradation, to evaluate the influence of process parameters on recycled fiber quality, such as: temperature and thermal bath. The study of thermal degradation kinetics of prepreg fibers (PIF) was performed by means of thermogravimetric analyzes under inert atmosphere and the results obtained made it possible to determine the parameters for performing the carbon fiber recycling tests and indications that during thermal degradation diffusion and autocatalysis-type reaction mechanisms occur. Vacuum laminations were performed on the recycled materials and tensile tests quantify their breaking stresses. Morphological and surface characterizations indicated that the recycled carbon fibers had their matrix significantly removed, but with preservation of the wefts, facilitating the adhesion of the resin for a new composite formation. It was possible to obtain recycling conditions that allow testing for fiber reuse in similar applications to a commercial carbon fiberMestradoEngenharia QuímicaMestre em Engenharia QuímicaCNPQ130993/2019-0[s.n.]Taranto, Osvaldir Pereira, 1963-Méndez, Manoel Orlando Alvarez, 1977-Suppino, Raphael SoeiroCoutinho, Aparecido dos ReisUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASNicolai, Gabriel, 1995-20212021-03-03T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (133 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641227NICOLAI, Gabriel. Desenvolvimento de um processo termoquímico de reciclagem para compósitos reforçados com fibras de carbono: Development of a thermochemical recycling process for carbon fiber reinforced composites. 2021. 1 recurso online (133 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1641227. 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