Απομόνωση και ανακύκλωση ινών άνθρακα από σύνθετα υλικά εποξειδικής μήτρας
Loading...
Date
2023-07
Authors
Χριστοφή, Στυλιανός
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Καθώς η βιομηχανία ολοένα και αναπτύσσεται, νέα σύνθετα υλικά παράγονται. Τα υλικά αυτά έχουν βελτιωμένα χαρακτηριστικά και βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες σε σχέση με τα συμβατικά υλικά. Τα σύνθετα υλικά εποξειδικής μήτρας με ενίσχυση ινών, άνθρακα και υάλου έχουν βρει αμέτρητες εφαρμογές και η παραγωγή τους συνεχώς αυξάνεται. Τόσο το κόστος αλλά και οι ενεργειακές απαιτήσεις για την παρασκευή τέτοιων υλικών είναι μεγάλες αλλά ο χρόνος ζωής τους πεπερασμένος. Αυτό σημαίνει ότι χρόνο με τον χρόνο συσσωρεύεται σημαντικός αριθμός υλικών που απορρίπτονται και ο μέχρι τώρα τρόπος διαχείρισής τους δεν συμβαδίζει ούτε με την πράσινη ανάπτυξη ούτε με την διαφύλαξη του περιβάλλοντος. Παράλληλα χάνονται πολύτιμα υλικά όπως οι ίνες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν μετά από κατάλληλη επεξεργασία και ανακύκλωση. Οι διάφοροι τρόποι επεξεργασίας των υλικών ενισχυμένα με ίνες, ταξινομούνται σε μηχανικές, θερμικές και χημικές μεθόδους οι οποίες όμως αυτή τη στιγμή δεν είναι βιώσιμες, είτε λόγω του υψηλού κόστους που χρειάζεται για την διεκπεραίωσή τους είτε λόγω της όχι και τόσο ικανοποιητικής ποιότητας των ανακτημένων ινών.
Στην παρούσα εργασία αναπτύχθηκε μια πρωτότυπη μέθοδος ανακύκλωσης που ανήκει στην κατηγορία των χημικών μεθόδων ανακύκλωσης και περιλαμβάνει χρήση ενεργοποιημένου με πλάσμα, διαλύματος νιτρικού οξέος υψηλής συγκέντρωσης. Παρόλο που η χρήση πλάσματος σε υγρά δεν έχει ερευνηθεί σε βάθος ακόμη, στη προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία καθώς ενεργοποιεί το διάλυμα, και οδηγεί στην παραγωγή πληθώρα δραστικών χημικών ειδών σε αυτό.
Η διάταξη που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματα είναι τύπου εκκενώσεων διηλεκτρικού φράγματος (Dielectric Barrier Discharge, DBD) και η εκκένωση πραγματοποιείται με φυσαλίδες εντός υάλινης σφαιρικής φιάλης η οποία περιέχει το νιτρικό οξύ καθώς και το προς μελέτη δείγμα. Στην προσπάθεια διασφάλισης της όσο γίνεται πιο ‘πράσινης’ διεργασίας το διάλυμα νιτρικού ανακυκλώνεται και επαναχρησιμοποιείται σε κάθε επεξεργασία ενώ οι ατμοί που παράγονται διοχετεύονται σε πληντρίδα υγρού(wet scrubber). Τα δείγματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι σύνθετα υλικά που περιέχουν ίνες άνθρακα και υάλου, χορηγούμενα από την εταιρεία Hexcel.
Μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν έδειξαν ότι η ανακύκλωση των ινών με την μέθοδο αυτή είναι εφικτή, και μάλιστα σε μικρό χρόνο, με την θερμοκρασία να κυμαίνεται στους 78oC. Τα αποτελέσματα έδειξαν ποσοστά ανάκτησης ινών συγκέντρωσης άνθρακα περίπου 94 at% ενώ και οι μηχανικές τους ιδιότητες διατηρούνται σε ποσοστό γύρω στο 90% σε σχέση με την ονομαστική.
Description
Keywords
Πλάσμα, Ίνες άνθρακα, Νανοϋλικά