• acqua
• condizioni critiche
• critical conditions
• degradazione polimerica
• polymer degradation
• recycling
• riciclaggio
• solvolisi
• solvolysis
• tar
• water

I polimeri rinforzati con fibre di carbonio (CFRP) sono ampiamente utilizzati nell'industria aerospaziale, automobilistica e delle turbine eoliche. Grazie alle loro eccellenti proprietà, ad esempio l'elevato rapporto resistenza/peso e rigidità/peso, hanno sostituito in varie applicazioni molti metalli comuni, come l'alluminio, l'acciaio e le loro leghe. La loro vasta diffusione porterà a una grande quantità di ‘End of Life products’; pertanto, è importante trovare un metodo sostenibile per riciclare questo composito, sia le fibre di carbonio che la matrice polimerica. Ad oggi, le fibre recuperate attraverso il processo di solvolisi hanno dato promettenti risultati. L'attenzione di questa ricerca si è concentrata sulla degradazione polimerica e su come i suoi prodotti siano influenzati dai parametri di processo. Gli esperimenti sono stati condotti in un reattore batch per la solvolisi su tre diversi tipi di resine epossidiche (HexFlow® RTM6, EPIKOTE™ RIM 135 ed EPIKOTE™ RIM 935), utilizzando l'acqua come mezzo solvente. I campioni sono stati inseriti in ‘pipe-bombs’, per avere un recupero più accurato dei prodotti. È stata studiata la regione subcritica e supercritica (270÷390 °C) a diversi tempi di reazione (0÷4 h). È stata inoltre testata la presenza di impurità (pasta di rame e Inconel). Per caratterizzare la composizione dei prodotti di degradazione è stata effettuata l’analisi GC-MS. Infine, è stata fatta una valutazione del valore industriale dei prodotti e del loro potenziale riutilizzo. Dai test sperimentali è stato possibile recuperare acqua e un olio organico altamente viscoso, sotto forma di catrame. Se la resina non è era completamente degradata, sono stati recuperati anche residui solidi pirolizzati. I campioni di HexFlow® RTM6 erano completamente degradati a 345 °C con un tempo di reazione di 30 minuti; a queste condizioni la resa di olio ha raggiunto il valore massimo (85.35%wt). I prodotti non erano particolarmente influenzati dalla variazione dei parametri di processo; gli isomeri del Cresolo e p-Idrossianilina erano i principali costituenti. I campioni EPIKOTE™ RIM 135 ed EPIKOTE™ RIM 935 erano completamente degradati a 295 °C con 0 min di tempo di reazione. A 295 °C con un tempo di reazione di 30 minuti, la resa di olio è risultata la più alta: 79.62%wt per RIM 135 e 80.83%wt in per RIM 935. I prodotti sono risultati più influenzati dalle condizioni operative e l’olio è risultato una miscela complessa di numerosi composti aromatici e alifatici. I derivati del Fenolo, Cicloesanone e Benzofenone erano presenti in quantità maggiore. Per chiudere il ciclo di riciclaggio, la soluzione più adeguata è stata individuata nella miscelazione dell’olio, con i tagli della Benzina e del Gasolio della distillazione del greggio.

Carbon fibre reinforced polymers (CFRP) are widely used in the aerospace, automotive and wind turbine energy industry. Because of their excellent properties, like high strength to weight ratio and high stiffness to weight ratio, they substituted many common metals, such as aluminium, steel and their alloys, in various applications. Their extensive use will lead to a large amount of End-of-Life products; therefore, it is important to find a sustainable way to recycle this composite, both the carbon fibres and the polymer matrix. So far, the recovered fibres via solvolysis process are showing promising results. The focus of this current research was on the polymer degradation and how its products are influenced by process parameters. The experiments were conducted in a solvolysis batch-autoclave reactor on three different types of amine-cured epoxy resins (HexFlow® RTM6, EPIKOTE™ RIM 135 and EPIKOTE™ RIM 935) by using water as solvent media. The samples were put into pipe-bombs, to have a more accurate recovery of the products. Sub- and supercritical region has been investigated (270÷390 °C) at different reaction times (0÷4 h). The presence of impurities (copper-paste and Inconel) has also been tested. GC-MS instrument was used to characterized the compounds from the polymer decomposition. In the end, an evaluation of the industrial value and potential re-use of the products was done. From the test-runs it was possible to recover water and a very viscous black organic oil, in the form of tar. If the resin wasn’t completely degraded, solid residues with pyrolyzed features were recovered too. HexFlow® RTM6 samples were completely degraded at 345 °C with 30 min of holding time; at these conditions the oil yield reached its maximum value of 85.35 %wt. The products weren’t much affected by the variation of process parameters; p-Hydroxyaniline and Cresol isomers were the main constituents. EPIKOTE™ RIM 135 and EPIKOTE™ RIM 935 samples were completely degraded at 295 °C without holding time. At 295 °C with 30 min of reaction time, the oil yield was found to be the highest; 79.62 %wt for RIM 135 and 80.83 %wt for RIM 935. The products resulted to be more influenced by the operative conditions and its tar was a complex mixture of numerous aromatic and aliphatic compounds. Phenol derivatives, Cyclohexanone and Benzophenone were present in major quantity. Blending the recovered tar with Gasoline and Diesel cuts of the crude oil distillation, was considered to be a suitable way to close the recycling loop.