El equipo desarrolla plástico de carbono ecológico ignífugo

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El equipo desarrolla plástico de carbono ecológico ignífugo

Por personal de Waste 360º

Se ha desarrollado un material compuesto ignífugo reforzado con fibra de carbono. El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que un equipo de investigación de su Instituto de Materiales Compuestos Avanzados, dirigido por el Dr. Yong chae Jung, utilizó ácido tánico de origen vegetal para desarrollar un plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) ignífugo, y también presentó un método para su reciclaje ecológico.

El CFRP es un material compuesto que contiene fibra de carbono. Es aproximadamente cuatro veces más liviano que el acero pero 10 veces más resistente, se usa ampliamente en las industrias aeroespacial, automotriz, de construcción naval y de equipos deportivos. Estructuralmente, el CFRP está compuesto de fibra de carbono y resina epoxi, que cumplen funciones en este material compuesto similares a las funciones respectivas que desempeñan las varillas de refuerzo y el cemento en las estructuras de hormigón. Para lograr la rigidez mecánica, la unión de la fibra de carbono y la resina epoxi en CFRP debe ser fuerte. Además, el CFRP debe ser resistente al fuego, ya que se utiliza para fines estrechamente relacionados con la vida cotidiana, por ejemplo, el uso como material de construcción. Para inducir estos rasgos en CFRP, a veces se sintetiza con aditivos.

Debido a su susceptibilidad al calor, el CFRP se hizo resistente al fuego al agregar un halógeno ignífugo. Sin embargo, el uso de halógeno en CFRP fue prohibido en todo el mundo, ya que genera sustancias tóxicas cuando se incinera para su reciclaje. Como tal, la tarea en cuestión era hacer que el CFRP fuera ignífugo con el uso de un material no tóxico y seguro.

Jung Yong-chae, investigador principal del Instituto de Materiales Compuestos Avanzados de KIST, buscó mejorar la rigidez mecánica y la resistencia al fuego de CFRP con ácido tánico, una sustancia ecológica. El ácido tánico se une fuertemente de manera característica con la fibra de carbono. También se convierte en carbón cuando se quema. El ácido tánico carbonizado funciona como una barrera que bloquea la entrada de oxígeno externo. Al fabricar resina epoxi a partir de ácido tánico y mezclarla en fibra de carbono, el equipo de investigación de KIST desarrolló con éxito un CFRP que es fuerte y resistente al fuego.

A diferencia de la resina epoxi convencional que es vulnerable al calor, la resina epoxi hecha de ácido tánico es ignífuga y no necesita aditivos. Esto significa que las sustancias tóxicas generadas al incinerar CFRP para reciclar ya no serían un problema. Además, debido a que el CFRP convencional cuando se quema disminuyó el rendimiento de su resina epoxi, lo que impide el reciclaje completo, el equipo de investigación ideó un nuevo método de reciclaje.

Al disolver CFRP en agua en un estado fluido supercrítico, es decir, temperatura y presión sobre un nivel establecido, más del 99% del CFRP podría recuperarse sin un rendimiento reducido de fibra de carbono. También se descubrió que la resina epoxi cuando se disuelve produce una sustancia llamada “puntos de carbono”, que puede usarse como material electrónico (Optronics, Sensing, Bioimaging, etc.). A diferencia del método de reciclaje por incineración, que quema resina epoxi dejando solo la fibra de carbono incompleta para ser reciclada, este nuevo método de reciclaje permite el reciclaje de todos los componentes de un material compuesto.

Se ha desarrollado un material compuesto ignífugo reforzado con fibra de carbono. El Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que un equipo de investigación de su Instituto de Materiales Compuestos Avanzados, dirigido por el Dr. Yong chae Jung, utilizó ácido tánico de origen vegetal para desarrollar un plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) ignífugo, y también presentó un método para su reciclaje ecológico.

El CFRP, un material compuesto que contiene fibra de carbono, que es aproximadamente cuatro veces más liviano que el acero pero 10 veces más resistente, se usa ampliamente en las industrias aeroespacial, automotriz, de construcción naval y de equipos deportivos. Estructuralmente, el CFRP está compuesto de fibra de carbono y resina epoxi, que cumplen funciones en este material compuesto similares a las funciones respectivas que desempeñan las varillas de refuerzo y el cemento en las estructuras de hormigón. Para lograr la rigidez mecánica, la unión de la fibra de carbono y la resina epoxi en CFRP debe ser fuerte. Además, el CFRP debe ser resistente al fuego, ya que se utiliza para fines estrechamente relacionados con la vida cotidiana, por ejemplo, el uso como material de construcción. Para inducir estos rasgos en CFRP, a veces se sintetiza con aditivos.

Debido a su susceptibilidad al calor, el CFRP se hizo resistente al fuego al agregar un halógeno ignífugo. Sin embargo, el uso de halógeno en CFRP fue prohibido en todo el mundo, ya que genera sustancias tóxicas cuando se incinera para su reciclaje. Como tal, la tarea en cuestión era hacer que el CFRP fuera ignífugo con el uso de un material no tóxico y seguro.

Jung Yong-chae, investigador principal del Instituto de Materiales Compuestos Avanzados de KIST, buscó mejorar la rigidez mecánica y la resistencia al fuego de CFRP con ácido tánico, una sustancia ecológica. El ácido tánico se une fuertemente de manera característica con la fibra de carbono. También se convierte en carbón cuando se quema. El ácido tánico carbonizado funciona como una barrera que bloquea la entrada de oxígeno externo. Al fabricar resina epoxi a partir de ácido tánico y mezclarla en fibra de carbono, el equipo de investigación de KIST desarrolló con éxito un CFRP que es fuerte y resistente al fuego.

A diferencia de la resina epoxi convencional que es vulnerable al calor, la resina epoxi hecha de ácido tánico es ignífuga y no necesita aditivos. Esto significa que las sustancias tóxicas generadas al incinerar CFRP para reciclar ya no serían un problema. Además, debido a que el CFRP convencional cuando se quema disminuyó el rendimiento de su resina epoxi, lo que impide el reciclaje completo, el equipo de investigación ideó un nuevo método de reciclaje.

Al disolver CFRP en agua en un estado fluido supercrítico, es decir, temperatura y presión sobre un nivel establecido, más del 99% del CFRP podría recuperarse sin un rendimiento reducido de fibra de carbono. También se descubrió que la resina epoxi cuando se disuelve produce una sustancia llamada “puntos de carbono”, que puede usarse como material electrónico (Optronics, Sensing, Bioimaging, etc.). A diferencia del método de reciclaje por incineración, que quema resina epoxi dejando solo la fibra de carbono incompleta para ser reciclada, este nuevo método de reciclaje permite el reciclaje de todos los componentes de un material compuesto.

El investigador principal, Dr. Jung, dijo: “Hemos creado un material compuesto con un rango ampliado de aplicación que es una mejora dramática sobre el plástico reforzado con fibra de carbono convencional en términos de retardo de llama, rigidez mecánica y reciclabilidad. Estas características mejoradas son significativas porque determinan el rango de aplicación de dicho material compuesto “. Añadió: “Revisaremos la estructura de este material compuesto para lograr propiedades aún mejores y ampliar aún más el rango de su aplicación”.

El investigador principal, Dr. Jung, dijo: “Hemos creado un material compuesto con un rango ampliado de aplicación que es una mejora dramática sobre el plástico reforzado con fibra de carbono convencional en términos de retardo de llama, rigidez mecánica y reciclabilidad. Estas características mejoradas son significativas porque determinan el rango de aplicación de dicho material compuesto “. Añadió: “Revisaremos la estructura de este material compuesto para lograr propiedades aún mejores y ampliar aún más el rango de su aplicación”.