Compósitos descontínuos de resíduos de polímeros: Relação da energia de superfície com as propriedades mecânicas

• Processo: 23/08798-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Marcos Yutaka Shiino
• Beneficiário: Marcos Yutaka Shiino
• Instituição Sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Alexei Essiptchouk ; Ricardo Gabbay de Souza
• Assunto(s): Interface Propriedades mecânicas Materiais compósitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Blenda polimérica | cristalinidade de polímeros | fibras curtas | Interface | Propriedades mecânicas | resíduos poliméricos | Materiais compósitos

Resumo

O emprego de polímeros, juntamente com os compósitos poliméricos, tem crescido (a taxas de 5-7% ao ano) ao longo dos anos tanto em bens duráveis quanto os descartáveis, estes tem gerado problemas ambientais severos devido ao seu alto volume de resíduos descartado. No caso dos compósitos poliméricos há geração de resíduos de aparas no processo de corte de variadas dimensões (fibras ou tecidos de tamanhos variados), o que dificulta o seu reuso para aplicações similares, tornando seu descarte inevitável. Tendo em vista as perdas de propriedades mecânicas devido ao comprimento reduzido da fibra e, consequentemente, a sua maior dependência da adesão na transferência de carregamento, em comparação com fibra contínua, a pesquisa tem o objetivo de quantificar as perdas em função da adesão e variação no comprimento da fibra, com variações no tipo de matriz termoplástica em combinação com fibra de carbono curtas. Os resultados gerados para cada combinação serão analisados também via razão entre propriedades mecânicas e intensidade energética do material, em uma análise mais geral para indicar potenciais substituições de materiais virgens. Dentro do objetivo principal, pode-se citar o desafio de desenvolver compósitos de fibras curtas (resíduos) a partir de resíduos termoplásticos (desenvolvimento de blenda polimérica ou polímero reciclado), visto a grande diversidade de resíduos desta categoria. Para atingir os objetivos, algumas etapas podem ser destacadas: 1) avaliação da disponibilidade de resíduos domésticos e industriais (eletroeletrônicos, embalagens, outras aplicações); 2) análise teórica e experimental da compatibilidade entre polímero-polímero-fibra (envolverá a avaliação da energia de superfície dos materiais); 3) obtenção do filme de polímero reciclado via extrusão e impressão 3D ; 4) processamento dos compósitos de fibras curtas (com estratégia via pesquisa desenvolvida no Processo FAPESP 2017-16160-8); 5) análise da intensidade energética e comparação com demais comodities poliméricos e polímeros de engenharia via Análise do Ciclo de Vida (LCA); 6) avaliação da interface via ensaio de tração (via critério desenvolvido na pesquisa - Processo FAPESP 2017-16160-8. O desenvolvimento da pesquisa proporcionará contribuições na forma de abordagem da relação de características micromecânicas e macromecânicas, a qual trará o potencial de indicar a eficiência na transferência de carga, possíveis melhorias no sistema e combinações de materiais que possam ser bem sucedidas. (AU)