Study of compatibilization methods for high density polyethylene and ground tyre rubber: exploring new route to recycle scrap tyres
- Autores: María del Pilar Casas Carne
- Directores de la Tesis: Xavier Colom Fajula (dir. tes.), Xavier Cañavate Avila (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2010
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Pere Pagès Figueras (presid.), Fernando Carrillo Navarrete (secret.), Ana Isabel Lopez Macipe (voc.), Félix Carrasco Alonso (voc.), Juan López Martínez (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Cotxes, camions, tractors, avions... tots necessiten els neumàtics com a component imprescindible per al seu funcionament. Malauradament, degut al desgast per ús, els neumàtics tenen una vida útil limitada que obliga a renovar-los cada cert temps passant a ser Neumàtics Fora d'Ús (NFU). Paradògicament, els neumàtics són formulats per a suportar condicions extremes d'ús i, entre d'altres matèries primeres contenen cautxú vulcanitzat, una elevada quantitat d'estabilitzants i d'altres additius que fan dels neumàtics un material no biodegradable. Fins al 2006, era possible desar els NFU en abocadors però aquesta pràctica va ser prohibida per la Comunitat Europea (directiva 1993/31/EC). Aquesta directiva conjuntament amb la creixent consciència mediambiental ha potenciat la investigació per a trobar noves aplicacions per les 3.4milions de tones de NFU que es generen a l'any a Europa. Els NFU són emprats com a font d'energia o en aplicacions civils, però cada vegada més, són emprats en autopistes o per usos decoratius després de patir un procés de separació i trituració (NFU triturat). Les propietats físico-químiques dels NFU en fan un material molt interessant per la comunitat científica internacional que es centra en buscar noves vies de reciclatge mitjançant aplicacions d'alt valor afegit.Una opció per reciclar grans volums de NFU és utilitzar-los granulats com a càrrega en matrius termoplàstiques, encara que aquesta és una tasca difícil degut a la baixa compatibilitat entre aquests dos materials. Les seves característiques superficials són les responsables d'aquesta baixa compatibilitat. Cal afegir també que el tamany de les partícules de NFU obtingudes a partir de processos industrials és entre 400 and 600μm, sent aquest un tamany massa gran per poder ser fàcilment embolcallades per qualsevol matriu. D'altra banda, el cautxú dels neumàtics és troba altament vulcanitzat i, per tant, aquest reaccionarà químicament amb dificultats amb d'altres materials. Totes aquestes propietats fan dels NFU un material difícil de treballar-hi. La present tesis estudia diferents mètodes de compatibilització d'un Polietilè D'alta Densitat (PEAD) de grau d'injecció i NFU triturat obtingut a partir de processos estàndards de molturació. La resina de PEAD va ser escollit com a matriu degut al seu ampli rang d'aplicacions d'injecció. L'objectiu principal és explorar diferents mètodes de compatibilització d'aquests dos materials per obtenir òptimes propietats mecàniques, tèrmiques i morfològiques en aplicacions d'injecció. Els composites són optimitzats per a que continguin la màxima quantitat de NFU, una adequada transformació i el mínim cost. Després d'un estudi preliminar de composites basats en NFU i PEAD s'han estudiat tres mètodes diferents per millorar l'adhesió entre aquests dos materials. El primer mètode consisteix en oxidar la superfície de les partícules de NFU granulat amb tractament basats en àcids, amb l'objectiu de proporcionar rugositat per a un anclatge mecànic. En el segon mètode s'han emprat additius humectants i ceres, ja que aquestes substàncies redueixen la tensió interfacial entre les partícules de NFU i la matriu de PEAD. En l'últim mètode, es va estudiar la influència de l'Etilè Propilè Diè Monòmer (EPDM). Amb aquest mètode, les partícules de NFU són embolcallades per l'EPDM, aquest efecte pot ser millorat amb l'ús de peròxids. Les propietats dels "composites" són bastant diferents en funció del mètode emprat.Després d'una comparació dels "composites" obtinguts pels tres mètodes, s'ha trobat que el que conté 30% d'EPDM i dos peròxids, corresponent a la formulació:: 30% NFU + 40% PEAD + 30% EPDM + 0.5% Trigonox 311 + 0.1% Peròxid de Dicumilcompleix els objectius fixats en la tesis: bona adhesió entre les partícules de NFU i el PEAD on l'elevat valor d'elongació n'és una conseqüència directa, la seva obtenció mitjançant un procés de compatibilització de cost reduït, un nou material amb una elevada quantitat de NFU (30%), la seva facilitat de transformació,, i el més important, una nova via de reciclatge dels NFU per a una aplicació d'alt valor afegit.
