Estudio de las propiedades termo-mecánicas de mezclas poliméricas con adición de residuos solido obtenido en el proceso de pirólisis

Abstract

A nivel internacional, la disposición final de vehículos al final de su vida útil está generando un problema medioambiental. Actualmente, existen en Europa empresas dedicadas al desmontaje y recuperación de aquellos componentes que pueden ser reutilizados, entre los que se encuentran los residuos plásticos. Por lo tanto, en la primera parte del estudio se propuso tratar estos plásticos mediante un proceso pirolítico con el fin de transformarlos en residuos sólidos, para ser utilizados como parte de los aditivos en un sistema retardante de llama en una matriz de polipropileno. Los residuos de vehículos se segregaron mediante su densidad relativa y se caracterizaron. Posteriormente se incorporaron a un proceso de pirólisis térmica obteniendo residuos sólidos pirolíticos (RSP) como resultado. Usando el RSP resultante, se prepararon mezclas poliméricas (polipropileno, polifosfato de amonio y pentaeritritol). Sus propiedades térmicas, mecánicas y de inflamabilidad se evaluaron mediante el análisis termogravimétrico, módulo de elasticidad, resistencia a la tracción, porcentaje de deformación y el índice limitante de oxígeno. En la segunda parte del estudio se determinó y comparó si los residuos sólidos provenientes de la pirólisis de los desechos plásticos de vehículos y tratados térmicamente (RS-T), la ceniza volcánica (CV) y la ceniza de cáscara de arroz (CR) tienen alguna acción sinérgica cuando se agregan a aditivos retardadores de llama para el polipropileno (como el polifosfato de amonio y pentaeritritol). Estos materiales se caracterizaron mediante el análisis de adsorción de nitrógeno (Brunauer-Emmett-Teller), por el método de fluorescencia de rayos X y por difracción de rayos X. Se determinó la presencia abundante de SiO2 y Al2O3, los cuales son considerados minerales retardantes de llama. Se prepararon compuestos de matriz polimérica de polipropileno, polifosfato de amonio, pentaeritritol y de los materiales de CV, CR y RS-T en varias concentraciones (del 1% al 9% en peso). Se evaluó la estabilidad térmica y la resistencia al fuego de las mezclas poliméricas sintetizadas a través de los ensayos de índice de oxígeno limitante, análisis termogravimétrico y calorimetría de cono. Se determinó que estos materiales tienen una acción sinérgica con los aditivos retardantes de llama al haberse demostrado un incremento en su resistencia al fuego. xv En la parte final de la presente investigación se ha estudiado la influencia de zeolitas naturales obtenidas a partir de cenizas del volcán Ubinas, como agentes sinérgicos en un sistema retardante de llama. Se sintetizaron cuatro zeolitas diferentes a partir de cenizas volcánicas, tanto calcinadas como sin calcinar, luego se colocaron en una solución alcalina a tres temperaturas de síntesis. Las zeolitas se caracterizaron mediante difracción de rayos X, por análisis de adsorción de nitrógeno (Brunauer-Emmett-Teller) y microscopía electrónica de barrido. Se prepararon mezclas poliméricas de polipropileno con polifosfato de amonio, pentaeritritol y las zeolitas al 1, 5 y 9%. Se evaluó su estabilidad térmica y resistencia al fuego mediante el análisis termogravimétrico, índice de oxígeno limitante, prueba de inflamabilidad vertical ULV-94 y calorímetría de cono; su estructura morfológica fue evaluada mediante microscopía electrónica de barrido. Se determinó que la temperatura de síntesis y el uso de cenizas volcánicas calcinadas y sin calcinar influyen en las características de las zeolitas y en su acción sinérgica con los retardantes de llama y por ende, en sus propiedades ignífugas