APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

El cautxú i els plàstics són omnipresents en la vida quotidiana, però els seus residus presenten importants reptes ambientals. En resposta, la demanda de materials sostenibles i ecològics ha crescut significativament en les últimes dècades. Aquest estudi investiga una solució combinant cautxú natural (NR) amb tereftalat de polietilè opac reciclat sotmès a extrusió reactiva (Rex-rPET-O), reutilitzant aquests materials per a aplicacions potencials d'alt valor. Per fer-ho, es van aplicar tractaments físics, tèrmics i mecànics, que inclouen respectivament la irradiació per microones, el premsat en calent i la mòlta, per separat a tots dos materials per millorar la seva compatibilitat i processabilitat i determinar una temperatura òptima de mescla. Per a Rex-rPET-O, també es van comparar dues tècniques de tremp per obtenir el material més amorf. Es van utilitzar tècniques clau de caracterització com la calorimetria diferencial d'escombratge (DSC), l'anàlisi reològica dinàmica (RDA) i l'espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier (FTIR) per avaluar les propietats tèrmiques, termomecàniques i químiques. Els resultats van mostrar que tots els tractaments degradaven el cautxú natural reduint la seva viscositat i pes molecular mitjà mitjançant el trencament de la cadena macromolecular. La irradiació de microones durant 10 minuts a 800 watts es va identificar com el tractament més eficaç a altes temperatures. Per a Rex-rPET-O, l'extinció en un bany d'aigua i gel va ser òptima, aconseguint una cristal·linitat inicial del 9,79% després d'assecar-se durant 24 hores a 80 °C. El rang òptim de temperatura de barreja es va identificar entre 215 °C i 250 °C. Entre 215 °C i 217 °C s'ha d'utilitzar cautxú natural premsat en calent a 220 °C, mentre que per sobre de 217 °C es recomana cautxú natural tractat amb microones.

El caucho y los plásticos son omnipresentes en la vida cotidiana, pero sus residuos presentan importantes retos medioambientales. Como respuesta, la demanda de materiales sostenibles y respetuosos con el medio ambiente ha aumentado considerablemente en las últimas décadas. Este trabajo de fin de máster investiga una solución mediante la combinación de caucho natural (NR) con tereftalato de polietileno opaco reciclado sometido a extrusión reactiva (Rex-rPET-O), reutilizando estos materiales para posibles aplicaciones de alto valor. Para ello, se aplicaron tratamientos físicos, térmicos y mecánicos, incluyendo respectivamente irradiación por microondas, prensado en caliente y trituración, a ambos materiales para mejorar su compatibilidad y procesabilidad y determinar una temperatura de mezcla óptima. Para Rex-rPET-O también se compararon dos técnicas de templado para obtener el material más amorfo. Se utilizaron técnicas de caracterización como la calorimetría de barrido diferencial (DSC), el análisis reológico dinámico (RDA) y la espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (FTIR) para evaluar las propiedades térmicas, termomecánicas y químicas. Los resultados mostraron que todos los tratamientos degradaban el caucho natural al reducir su viscosidad y su peso molecular medio a través de la rotura de la cadena macromolecular. Se determinó que la irradiación por microondas durante 10 minutos a 800 vatios era el tratamiento más eficaz a altas temperaturas. Para Rex-rPET-O, el templado en baño de agua y hielo fue óptimo, alcanzando una cristalinidad inicial del 9,79% después de secarse durante 24 horas a 80°C. El rango óptimo de temperatura de mezcla fue de 215°C a 250°C. Entre 215°C y 217°C se debe utilizar caucho natural prensado en caliente a 220°C, mientras que por encima de 217°C se recomienda caucho natural tratado con microondas.

Avui dia, un dels majors desafiaments en la indústria del polímer és trobar noves vies per a la recuperació i el reciclatge dels residus plàstics, i particularment dels pneumàtics esgotats. En aquest treball, s'utilitza cautxú de pneumàtic triturat (GTR) com a farciment per a la preparació de barreges amb una matriu de cautxú natural (NR). En la primera part del treball, s'afegeix GTR al NR sense procés de desvulcanització, amb 10-20-33-40 phr, vulcanitzant la barreja amb peròxid de dicumil (DCP). L'efecte de la cristal·lització induïda per deformació (SIC) en les propietats mecàniques de les barreges NR/GTR s'avalua qualitativament gràcies a les imatges de difracció obtingudes durant les mesures in-situ de WAXS realitzades amb radiació de sincrotró. S'utilitza microscòpia SEM per avaluar el mecanisme de fractura d'aquestes barreges. En la segona part, les partícules de GTR amb una mida de 63 µm < d < 100 µm es desvulcanitzen amb radiació de microones amb diferents conjunts de potències: 80, 400, 640, 800 W i temps: 1, 2, 3, 5, 10 minuts. Les partícules desvulcanitzades es caracteritzen després mitjançant proves d'inflament, anàlisi termogravimètric (TGA) i espectroscòpia FTIR. Finalment, el GTR desvulcanitzat (GTRD) amb 800 W s'utilitza per preparar barreges NR/GTRD amb 20 phr, vulcanitzades amb sofre, i s'analitza l'efecte del temps de desvulcanització en les propietats elastocalòriques.

Hoy en día, uno de los mayores desafíos en la industria del polímero es encontrar nuevas vías para la recuperación y el reciclaje de los residuos plásticos, y particularmente de los neumáticos agotados. En este trabajo, se utiliza caucho de neumático triturado (GTR) como relleno para la preparación de mezclas con una matriz de caucho natural (NR). En la primera parte del trabajo, se añade GTR al NR sin proceso de desvulcanización, con 10-20-33-40 phr, vulcanizando la mezcla con peróxido de dicumilo (DCP). El efecto de la cristalización inducida por deformación (SIC) en las propiedades mecánicas de las mezclas NR/GTR se evalúa cualitativamente gracias a las imágenes de difracción obtenidas durante las mediciones in-situ de WAXS realizadas con radiación de sincrotrón. Se utiliza microscopía SEM para evaluar el mecanismo de fractura de estas mezclas. En la segunda parte, las partículas de GTR con un tamaño de 63 µm < d < 100 µm se desvulcanizan con radiación de microondas con diferentes conjuntos de potencias: 80, 400, 640, 800 W y tiempos: 1, 2, 3, 5, 10 minutos. Las partículas desvulcanizadas se caracterizan luego mediante pruebas de hinchamiento, análisis termogravimétrico (TGA) y espectroscopía FTIR. Finalmente, el GTR desvulcanizado (GTRD) con 800 W se utiliza para preparar mezclas NR/GTRD con 20 phr, vulcanizadas con azufre, y se analiza el efecto del tiempo de desvulcanización en las propiedades elastocalóricas.

En l'actualitat, el desenvolupament de tecnologia sostenible de calefacció/refrigeració, juntament amb el reciclatge revesteixen una importància cabdal. En les últimes dècades, gran part de la inversió mundial s'ha dedicat a reduir els residus de cautxú o plàstic i desenvolupar materials respectuosos amb el medi ambient. El cautxú natural (NR) és un material prometedor per a aquestes aplicacions, contràriament als cautxús sintètiques. Això es deu a la seva suavitat, la seva font biobasada juntament amb la seva capacitat de cristal·lització induïda per soca (SIC) i les seves propietats elastocalòriques. Aquest treball té com a objectiu dissenyar mescles de cautxú elastocalòric combinant NR i cautxú de pneumàtics mòlts (GTR) com a farciments de reforç. Això s'ha fet mitjançant la preparació de mescles NR/GTR utilitzant dos sistemes de vulcanització diferents (a base de sofre i peròxid), amb diverses concentracions d'agents vulcanitzants i diversos tipus de partícules GTR (de diverses mides i diversos tractaments). Un estudi que combina termogravimetria, difracció làser, FTIR i proves d'inflamació va suggerir que les partícules GTR més petites on s'ha aplicat un tractament per microones d'1 minut a 800 watts, mostren el grau més alt de desvulcanització (ruptura de reticulats químics). El 20% de les partícules GTR tractades es van barrejar en una matriu NR fresca i la mescla es va revulcanitzar utilitzant 1,5 phr d'agents de sofre (després d'una optimització). Els resultats de les proves de tracció acoblades amb una càmera infraroja van mostrar que els materials NR/GTR tenen la major capacitat SIC i, en conseqüència, la major resposta elastocalòrica (calefacció de 8 °C, refredament de 8 °C). Aquests sistemes NR / GTR curats amb sofre podrien ser materials prometedors i sostenibles per ser utilitzats en prototips d'EC.

Hoy en día, el desarrollo de tecnologías sostenibles de calefacción/refrigeración, junto con el reciclaje, son de suma importancia. En las últimas decadas, la mayor parte de la inversión mundial se ha dedicado a reducir los residuos de caucho o plástico y a desarrollar materiales inocuos para el medio ambiente. El caucho natural (NR) es un material prometedor para estas aplicaciones, a diferencia de los cauchos sintéticos. Esto se debe a su suavidad, su fuente bio-basada junto con su capacidad de cristalización inducida por esfuerzo (SIC), y propiedades elastocalóricas. El objetivo de este trabajo es diseñar mezclas de caucho elastocalórico que combinen NR y caucho de neumáticos de tierra (GTR) como reforzadores. Por eso, se han preparado mezclas de NR/GTR utilizando dos sistemas de vulcanización diferentes (basados en azufre y peróxido), con diversas concentraciones de agentes vulcanizantes y varios tipos de partículas GTR (diferentes tamaños y diferentes tratamientos). Un estudio combinando termogravimetría, difracción láser, FTIR y hinchazón sugirió que las partículas GTR más pequeñas que habían sido sometidas a un tratamiento de microondas de 1 minuto a 800 vatios mostraban el mayor grado de desvulcanización (ruptura de enlaces químicos). El 20 % en peso de las partículas GTR tratadas se mezclaron en una matriz NR fresca y la mezcla se revulcanizó con 1,5 phr de agentes sulfurosos (después de una optimización). Los resultados de los ensayos de tracción combinadas con una cámara infrarroja mostraron que los materiales NR/GTR tienen la mayor capacidad de SIC y, en consecuencia, la mayor respuesta elastocalórica (calentamiento de 8°C, enfriamiento de 8°C). Estos sistemas NR/GTR curados con azufre podrían ser materiales sostenibles prometedores para su uso en prototipos de eC.

La viabilitat del reciclatge mecànic de residus plàstics mixtos està condicionada per les propietats dels components, els quals depenen de la gestió de residus i el mercat. Aquest estudi cerca evitar les vies convencionals de gestió (incineració i abocador), proposant com a alternativa el reciclatge d'una barreja 90/10 de residus locals (Catalunya) sota condicions específiques. Un cop analitzada les caracteritzacions dels residus de diverses Entitats, es van seleccionar 2 components: el majoritari – residus de palets de plàstic reciclat (TPalet), dur, homogeni i d'escasses sortides al mercat; i el minoritari – residus mixtos aspirats postconsum (MixAsp); ambdós gestionats generalment en abocadors. El material es va triturar, barrejar, i enviar al fabricant. Encara que va resultar en una combinació de materials immiscibles, va exhibir una fluïdesa notable sense causar complicacions a l'extrusora, suggerint-ne el potencial com a matèria primera per a peces de mobiliari urbà i ser caracteritzat segons la norma de traçabilitat EN 15343. Es va realitzar una Anàlisi de Cicle de Vida (ACV) seguint les Regles de Categoria de Producte (RCP) de mobiliari, per mesurar els impactes mediambientals i poder fer estudis comparatius en un futur amb altres projectes. Es va verificar que el reciclatge de 25 kg de la barreja va generar 33 kg CO2eq, alineant-se amb la teoria (1,4 kg CO2eq/kg). Considerant el cicle de vida previ de cada component, es va confirmar que el reciclatge mecànic d'aquesta barreja és més favorable que la producció amb matèria primera verge i les altres vies de gestió de residus com abocador o incineració.

La viabilidad del reciclaje mecánico de residuos plásticos mixtos está condicionada por las propiedades de sus componentes, los cuales dependen de la gestión de residuos y el mercado. Este estudio busca evitar las vías convencionales de gestión (incineración y vertedero), proponiendo como alternativa el reciclaje de una mezcla 90/10 de residuos locales (Cataluña) bajo condiciones específicas. Tras analizar la caracterización de residuos de diversas Entidades, se seleccionaron 2 componentes: el mayoritario – residuos de palets de plástico reciclado (TPalet), ‘duro', homogéneo y de escasas salidas al mercado; y el minoritario – residuos mixtos aspirados post-consumo (MixAsp); ambos destinados generalmente al vertedero. El material se trituró, mezcló, y envió al fabricante. Aunque resultó en una combinación de materiales inmiscibles, exhibió una fluidez notable sin causar complicaciones a la extrusora, sugiriendo su potencial como materia prima para piezas de mobiliario urbano y ser caracterizado según la norma de trazabilidad EN 15343. Se realizó un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) siguiendo las Reglas de Categoría de Producto (RCP) de mobiliario, para medir los impactos medioambientales y comparar en un futuro con otros proyectos. Se verificó que el reciclaje de 25 kg de la mezcla generó 33 kg CO2eq, alineándose con la teoría (1,4 kg CO2eq/kg). Considerando el ciclo de vida previo de cada componente, se confirmó que el reciclaje mecánico de esta mezcla es más favorable que la producción con materia prima virgen y las otras vías de gestión de residuos como vertedero o incineración.

En el panorama actual, gran part de la inversió mundial es destina al desenvolupament de materials respectuosos amb el medi ambient com a font d'energia alternativa sostenible i a la gestió de residus de cautxú i plàstic. Aquesta tesi té com a objectiu processar mescles de cautxú utilitzant partícules de deixalla, per a caracteritzar les seves propietats elastocalòriques (eC) i la seva capacitat de Cristal·lització Induïda per Deformació (SIC). S'ha incorporat cautxú de pneumàtic triturat (GTR) en una matriu de cautxú natural (NR) amb un contingut de 0, 20 i 30% en pes en un procediment de dos passos: barrejat intern per a mesclar els materials i premsatge en calent per a vulcanitzar-los. Es va utilitzar peròxid de Dicumyl (DCP) com a agent vulcanitzant. Ens hem centrat en l'efecte del temps de vulcanització dissenyant materials curats amb tres temps diferents (10%, 50% i 90%). Les propietats elàstiques dels materials processats es van analitzar mitjançant inflament, duresa shore A i mòdul elàstic, i les propietats de gran velocitat de deformació (hiperelàstiques) es van caracteritzar mitjançant càrrega única de tracció d'alta velocitat de deformació fins a la fallada i mitjançant cicles d'alta velocitat de deformació. Els resultats mostren que com més gran és el temps de vulcanització, majors són les propietats elàstiques com la duresa, el mòdul elàstic i la densitat de reticulació, independentment de la presència de les partícules GTR. Això es deu a la creació d'entrecreuaments (enllaços químics i físics atrapats) que participen en una xarxa elàsticament resistent. A altes deformacions, l'augment concomitant del reforç mecànic i de la resposta elastocalòrica amb l'augment del temps de curat, s'atribueix en part a l'aparició del SIC. En efecte, a major densitat de cadenes de cautxú, més enllaços creuats (químics o físics) actuen com a punts d'ancoratge per a l'orientació de les cadenes al llarg de l'eix de tracció i, per tant, perquè es produeixi el SIC.

En el panorama actual, gran parte de la inversión mundial se destina al desarrollo de materiales respetuosos con el medio ambiente como fuente de energía alternativa sostenible y a la gestión de residuos de caucho y plástico. Esta tesis tiene como objetivo procesar mezclas de caucho utilizando partículas de desecho, para caracterizar sus propiedades elastocalóricas (eC) y su capacidad de Cristalización Inducida por Deformación (SIC). Se ha incorporado caucho de neumático triturado (GTR) en una matriz de caucho natural (NR) con un contenido de 0, 20 y 30 % en peso en un procedimiento de dos pasos: mezclado interno para mezclar los materiales y prensado en caliente para vulcanizarlos. Se utilizó peróxido de Dicumyl (DCP) como agente vulcanizante. Nos hemos centrado en el efecto del tiempo de vulcanización diseñando materiales curados con tres tiempos diferentes (10%, 50% y 90%). Las propiedades elásticas de los materiales procesados se analizaron mediante hinchamiento, dureza shore A y módulo elástico, y las propiedades de gran velocidad de deformación (hiperelásticas) se caracterizaron mediante carga única de tracción de alta velocidad de deformación hasta el fallo y mediante ciclos de alta velocidad de deformación. Los resultados muestran que cuanto mayor es el tiempo de vulcanización, mayores son las propiedades elásticas como la dureza, el módulo elástico y la densidad de reticulación, independientemente de la presencia de las partículas GTR. Esto se debe a la creación de entrecruzamientos (enlaces químicos y físicos atrapados) que participan en una red elásticamente resistente. A altas deformaciones, el aumento concomitante del refuerzo mecánico y de la respuesta elastocalórica con el aumento del tiempo de curado, se atribuye en parte a la aparición del SIC. En efecto, a mayor densidad de cadenas de caucho, más entrecruzamientos que actúan como puntos de anclaje (orientación de las cadenas a lo largo del eje de tracción) para que se produzca el SIC.

En el contexto medioambiental actual, el desarrollo de tecnologías ecológicas de calefacción/refrigeración y el reciclaje de residuos plásticos se están convirtiendo en dos desafíos sociales e industriales cruciales. El caucho natural (NR) es un material prometedor para aplicaciones de calefacción/refrigeración debido a su capacidad única de cristalización inducida por tensión (SIC), pero sus propiedades elastocalóricas resultantes deben mejorarse. El objetivo de este proyecto es desarrollar compuestos basados en NR que incorporen caucho de neumático molido (GTR) para promover el efecto elastocalórico. Los materiales se prepararon usando un mezclador interno y se vulcanizaron con peróxido de dicumilo (DCP). El tiempo de vulcanización se determinó utilizando dos métodos: ex situ (hinchamiento en varios tiempos de curado) e in situ (vulcanización dinámica). En ambos casos se determinó un tiempo de vulcanización optimizado de 5 minutos a 170 °C. Con estas características de curado, se diseñaron series de compuestos de caucho y se investigaron diferentes parámetros: geométrico (espesor de la muestra), de composición (contenido de GTR y DCP), así como las condiciones de ensayos de tracción (velocidad de deformación lenta y rápida) para optimizar sus propiedades elastocalóricas. Los ensayos de tracción a velocidad de deformación lenta (0,11 s-1 ) y rápida (3,33 s-1 ) sugieren un aumento del módulo de tracción, del refuerzo a largas deformaciones y de la deformación a ruptura durante la reducción del espesor de la muestra, lo que se atribuye a un mayor grado de reticulación y un curado más homogéneo. Se encontró que la presencia de GTR (hasta 30% en peso) aumenta tanto el módulo elástico como el refuerzo a largas deformaciones debido al efecto reforzante de las partículas de GTR que contienen agregados de negro de humo y su posible efecto de nucleación sobre la SIC en la matriz de NR. Esta capacidad se demostró realizando ensayos de tracción a velocidad rápida, cerca de condiciones adiabáticas, en las que se midió el calentamiento/enfriamiento con una cámara infrarroja. La presencia de GTR aumentó 6% la amplitud de temperatura (temperature span) y 30% el calentamiento durante tracción en comparación con el NR, lo que se atribuyó en parte a la mejora de la SIC. El uso de materiales naturales y reciclados hace de estos compuestos elastocalóricos una alternativa ecológica a la tecnología de calefacción/refrigeración.

En el context mediambiental actual, el desenvolupament de tecnologies ecològiques d'escalfament/refredament i el reciclatge de residus plàstics s'estan convertint en dos reptes socials i industrials crucials. El cautxú natural (NR) és un material prometedor en aplicacions d'escalfament/refredament perla seva capacitat única de cristal·lització induïda per la tensió (SIC), però les seves propietats elastocalòriques s'han de millorar. L´objectiu d´aquest projecte és el desenvolupament de compostos basats en NR que incorporin residu de cautxú de pneumàtic (GTR) per promoure l´efecte elastocalòric. Els materials es van preparar utilitzant un mesclador intern i es van vulcanitzar amb peròxid de dicumil (DCP). El temps de vulcanització es va determinar utilitzant dos mètodes: ex situ (inflament a diferents temps de curat) i in situ (vulcanització dinàmica). En ambdós casos, es va determinar un temps de vulcanització optimitzat de 5 minuts a 170 °C. Amb aquestes característiques de curat, es van dissenyar sèries de compostos de cautxú i es van investigar diferents paràmetres: geomètric (gruix de la mostra), de composició (contingut en GTR i DCP), així com les condicions d'assaigs de tracció (velocitat de deformació lenta i ràpida) per optimitzar-ne les propietats elastocalòriques. Els assaigs de tracció a velocitat de deformació lenta (0,11 s-1 ) i ràpida (3,33 s-1 ) suggereixen un augment del mòdul de tracció, del reforç mecànic a llargues deformacions i de la deformació a ruptura amb la reducció del gruix de la mostra, que atribuïm a un grau de reticulació major i un processament de curat més homogeni. Es va trobar que la presència de GTR (fins a 30% en pes) augmenta tant el mòdul elàstic com el reforç a llargues deformacions a causa de l'efecte reforçant de les partícules de GTR que contenen agregats de negre de fum i el possible efecte de nucleació sobre la SIC dins de la matriu de NR. Aquesta capacitat es va demostrar realitzant assaigs de tracció a velocitat ràpida, en condicions quasi-adiabàtiques, en què es va mesurar l'escalfament/refredament amb una càmera infraroja. La presència de GTR va augmentar de 6% l'amplitud de temperatura (temperature span) i de 30% l'escalfament durant tracció en comparació amb el NR, que vam atribuir a la millora de la SIC. L'ús de materials naturals i reciclats en aquests compostos elastocalòrics son una alternativa ecològica a les tecnologies convencionals d'escalfament/refredament.

El desenvolupament de tecnologia de calefacció /refrigeració ecològica i el reciclatge de residus plàstics són dos desafiaments socials i industrials clau. Per contribuir a aquests desafiaments, aquest projecte proposa el disseny de compostos a base de cautxú natural (NR) utilitzant cautxú de pneumàtics mòlt (GTR) i nanocristalls de cel·lulosa (CNC) per aplicacions calòriques. Els materials es preparen en un mesclador intern i es vulcanitzen en una impremta calenta. En primer lloc, es van investigar les propietats de cristal·lització induïdes per deformació mitjançant l'aplicació de cicles uniaxials de velocitat de deformació lenta (7 min-1). L' addició de CNC i GTR donen com a resultat un reforç de les propietats de tracció (augment del mòdul de tracció i de la tensió de ruptura), atribuïts als efectes de reforç d'aquestes partícules, mentre que la tensió de ruptura es manté. A més, les partícules de GTR actuen com agents de nucleació per la cristal·lització induïda per tensió (SIC), com ho demostra el valor baix de la deformació a l'inici de la cristal·lització en els compostos. En segon lloc, es van realitzar cicles a alta velocitat de deformació (2×10² min-1) en condicions quasi adiabàtiques per avaluar les propietats elastocalòriques. Es va trobar que el GTR augmenta la temperatura d'escalfament i manté la temperatura de refrigeració, atribuïdes a l'efecte de nucleació mencionat anteriorment. A més, s'ha demostrat una disminució del temps de difusió tèrmica atribuïda a l'alta conductivitat tèrmica de les càrregues GTR, per qualsevol contingut en CNC. Els compostos NR/GTR/CNC mostren propietats eC millorades en comparació amb el NR pur. L'ús de materials tant naturals com reciclats fa que aquests compostos elastocalòrics siguin solucions ecològiques prometedores per a tecnologies alternatives de calefacció/refrigeració, en comparació amb la tecnologia convencional de compressió de vapor.

El desarrollo de tecnología de calefacción/refrigeración ecológica y el reciclaje de residuos plásticos son dos desafíos sociales e industriales cruciales. Para contribuir a estos desafíos, este proyecto propone el diseño de compuestos a base de caucho natural (NR) utilizando caucho de neumático molido (GTR) y nanocristales de celulosa (CNC) para aplicaciones calóricas. Los materiales se prepararon en un mezclador interno y se vulcanizaron en una prensa caliente. En primer lugar, se investigaron las propiedades de cristalización inducidas por tracción y deformación mediante la aplicación de ciclos uniaxiales de velocidad de deformación lenta (7 min-1). La adición de CNC y GTR en la matriz de caucho natural dan como resultado un refuerzo de las propiedades de tracción (aumento del módulo de tracción y de la tensión de rotura), atribuidos a los efectos de refuerzo de estas partículas, mientras que la tensión de rotura se mantiene. Además, las partículas de GTR actúan como agentes de nucleación para la cristalización inducida por tensión (SIC), como lo demuestra una baja deformación al inicio de la cristalización en los compuestos. En segundo lugar, se realizaron ciclos a alta velocidad de deformación (2×10² min-1) en condiciones casi adiabáticas para evaluar las propiedades elastocalóricas. Se encontró que el GTR aumenta la temperatura de calentamiento y mantiene la temperatura de enfriamiento atribuido al efecto de nucleación mencionado anteriormente. Una disminución del tiempo de difusión térmica atribuida a la alta conductividad térmica de las cargas GTR se ha observado, independiente del contenido en CNC. Los compuestos NR/GTR/CNC muestran propiedades eC mejoradas en comparación con el NR puro. El uso de materiales tanto naturales como reciclados hace que estos compuestos elastocalóricos sean soluciones ecológicas prometedoras para tecnologías alternativas de calefacción/refrigeración, en comparación con la tecnología convencional de compresión de vapor.

Aquest projecte s'ha dedicat al disseny d'un elastòmer termoplàstic (TPE) endurit a base de residus i de materials bio-basats amb l'objectiu de contribuir a la reducció de l'impacte mediambiental de l'industria dels polímers. Per fer-ho, s'ha barrejat àcid polilàctic (PLA), un material plàstic bio-basat, rígid i fort però fràgil amb cautxú de neumàtics triturats (GTR). El cautxú natural (NR) s'ha utilitzat com a tercer component per encapsular el GTR amb l'objectiu final de preparar mescles ternàries de PLA/NR/GTR vulcanitzades dinàmicament. Com la vulcanització dinàmica és crucial per optimitzar les propietats de tracció i impacte del TPE, quantifiquem l'efecte de la concentració de l'agent reticulant (DCP). Es va descobrir que les mescles ternàries (PLA/NR/GTR) vulcanitzades dinàmicament utilitzant 55% en pes de PLA, 30% en pes de NR i 15% en pes de GTR amb 3,75% en pes de DCP van mostrar una energia al trencament de 16 MJ/m3 i una resistència a l'impacte de 389 KJ/m2, que superen àmpliament a les del PLA pur que mostra una energia al trencament d'1 MJ/m3 i una resistència a l'impacte de 60 KJ/m2. Les barreges processades contribueixen a la reducció del potencial d'escalfament global, tal com confirma una avaluació del cicle de vida (ACV), la qual cosa, juntament amb la millora de la tenacitat del PLA i la reutilització dels residus de cautxú dels neumàtics , fa que les mescles de PLA/NR/GTR siguin d'interès ecològic, econòmic i industrial.

Este proyecto se dedicó al diseño de un elastómero termoplástico (TPE) endurecido a base de residuos y de materiales bio-basados con el objetivo de contribuir a la reducción del impacto medioambiental de la industria de los polímeros. Para ello, se mezcla ácido poliláctico (PLA), un material plástico de base biológica, rígido, fuerte pero frágil, con caucho de neumático molido (GTR). El caucho natural (NR) se ha utilizado como tercer componente para encapsular el GTR con el objetivo final de preparar mezclas ternarias de PLA/NR/GTR vulcanizadas dinámicamente. Como la vulcanización dinámica es crucial para optimizar las propiedades de tracción e impacto del TPE, cuantificamos el efecto de la concentración del agente reticulante (DCP). Se descubrió que las mezclas ternarias (PLA/NR/GTR) vulcanizadas dinámicamente utilizando 55 % en peso de PLA, 30 % en peso de NR y 15 % en peso de GTR con 3,75 % en peso de DCP mostraron una energía a la rotura de 16 MJ/m3 y una resistencia al impacto de 389 KJ/m2, que superan ampliamente a las del PLA puro que muestra una energía a la rotura de 1 MJ/m3 y una resistencia al impacto de 60 KJ/m2. Las mezclas procesadas contribuyen a la reducción del potencial de calentamiento global, tal y como confirma una evaluación del ciclo de vida (ACV), lo que, junto con la mejora de la tenacidad del PLA y la reutilización de los residuos de caucho de los neumáticos, hace que las mezclas de PLA/NR/GTR sean de interés ecológico, económico e industrial.

La generació de residus de cautxú de neumàtics representa un pèrdua econòmica per la industria automòbil i un enorme risc ecològic, fet pel qual la seva revaloritzacio ha esdevingut imprescindible. Per abordar aquest problema, el cautxú “ground tire rubber” (GTR) va ser reciclat barrejant-lo amb àcid polilàctic (PLA), un termoplàstic biobasat fràgil, per augmentar l'energia de ruptura del PLA, a fi de fer-lo adequat per aplicacions industrials. Les mescles de PLA/GTR es van preparar mitjançant vulcanització dinàmica. Les condicions de processament (temps de residencia, temps de premsa), i els paràmetres dels materials (tipus de GTR, mida de partícules, rati PLA/GTR, agent de vulcanització) es van variar amb l'objectiu d'optimitzar les propietats de tracció de les mescles preparades. Una incorporació de menys del 10% de GTR triturat a temperatura ambient i tamisat (<125 µm) en mescles de PLA/GTR va produir un increment del doble de la deformació de ruptura i un augment del 70% de l'energia de ruptura. Una major quantitat de GTR (15%) en presència d'un agent de vulcanització va mostrar propietats similars. Els resultats obtinguts es van atribuir a (i) una baixa densitat d'entrecreuament del GTR, (ii) una bona distribució de les partícules de GTR tamisades en la matriu de PLA, (iii) una re-vulcanització dinàmica, millorada amb la presència d'un agent de reticulació.

La generación de residuos de caucho de neumáticos representa una pérdida económica para la industria automóvil y un enorme riesgo ecológico, por lo que su revalorización es imprescindible. Para abordar este problema, el caucho “ground tire rubber” (GTR) fue reciclado mezclándolo con ácido poliláctico (PLA), un termoplástico bio-basado frágil, para aumentar la energía de rotura del PLA con el fin de hacerlo adecuado para aplicaciones industriales. Las mezclas de PLA/GTR se prepararon mediante vulcanización dinámica. Las condiciones de procesamiento (tiempo de residencia, tiempo de prensa) y los parámetros de los materiales (tipo de GTR, tamaño de partículas, ratio PLA/GTR, agente de reticulación) se variaron con el objetivo de optimizar las propiedades de tracción de las mezclas preparadas. Una incorporación de menos de 10 % de GTR triturado a temperatura ambiente y tamizado (< 125 µm) en mezclas de PLA/GTR produjo un incremento del doble de la deformación de rotura y un aumento del 70 % de la energía de rotura. Una mayor cantidad de GTR (15 %) en presencia de un agente de vulcanización mostró propiedades similares. Los resultados obtenidos se atribuyeron a (i) una baja densidad de entrecruzamiento del GTR, (ii) una buena distribución de las partículas de GTR tamizado en la matriz de PLA, y (iii) una re-vulcanización dinámica, mejorada en presencia de un agente de reticulación.