.
As resinas epóxi são polímeros resistentes e versáteis. Em combinação com fibras de vidro ou carbono, são utilizados, por exemplo, na fabricação de componentes para aeronaves, automóveis, trens, navios e turbinas eólicas. Esses polímeros reforçados com fibra à base de epóxi têm excelentes propriedades mecânicas e térmicas e são muito mais leves que o metal. O seu ponto fraco: não são recicláveis – pelo menos ainda não.
Agora, os pesquisadores da Empa liderados por Sabyasachi Gaan, do laboratório Advanced Fibers da Empa, desenvolveram um plástico à base de resina epóxi que é totalmente reciclável, reparável e também retardador de chama – tudo isso mantendo as propriedades termomecânicas favoráveis das resinas epóxi. Eles publicaram suas descobertas no Revista de Engenharia Química.
A reciclagem de resinas epóxi não é nada trivial, porque esses plásticos são chamados de termofixos. Neste tipo de polímero, as cadeias poliméricas estão intimamente reticuladas. Estas ligações cruzadas químicas tornam a fusão impossível. Depois que o plástico endurecer, ele não poderá mais ser remodelado.
Este não é o caso dos termoplásticos, como o PET ou as poliolefinas. Suas cadeias poliméricas ficam próximas umas das outras, mas não estão quimicamente ligadas umas às outras. Quando aquecidos, esses polímeros podem ser derretidos e moldados em novos formatos. No entanto, devido à falta de reticulações, as suas propriedades mecânicas a temperaturas elevadas geralmente não são tão boas como as dos termofixos.
Um novo tipo de polímero
A resina epóxi exclusiva que os pesquisadores da Empa desenvolveram em colaboração com parceiros nacionais e internacionais é tecnicamente um termofixo – mas, ao contrário de outros termofixos, pode ser remodelada como um termoplástico. A chave é a adição de uma molécula funcional muito especial da classe dos ésteres de fosfonato à nova matriz de resina. “Originalmente sintetizamos esta molécula como um retardador de chama”, diz o co-inventor desta tecnologia e cientista da Empa, Wenyu Wu Klingler. No entanto, a ligação que a molécula forma com as cadeias poliméricas da resina epóxi é dinâmica e pode ser quebrada sob certas condições. Isto afrouxa a reticulação das cadeias poliméricas para que possam ser fundidas e remodeladas.
Tais materiais, também conhecidos como vitrímeros, são conhecidos há apenas cerca de dez anos e são considerados particularmente promissores. “Hoje, os compósitos reforçados com fibras não são recicláveis, exceto sob condições muito adversas, que danificam as fibras recuperadas”, explica Wu Klingler. “Ao chegarem ao fim da vida útil, são incinerados ou descartados em aterros. Com o nosso plástico, seria possível, pela primeira vez, colocá-los novamente em circulação.”
“Nossa visão para o futuro”, acrescenta o líder do grupo Sabyasachi Gaan, “é um material compósito, no qual tanto as fibras quanto a matriz plástica podem ser completamente separadas e reutilizadas”. O pesquisador vê uma oportunidade em particular nos plásticos reforçados com fibra de carbono, já que são comumente usados na construção de aviões, trens, barcos, carros, bicicletas e muito mais. “A produção de fibras de carbono requer muita energia e libera uma enorme quantidade de CO2“, explica ele. “Se pudéssemos reciclá-los, sua pegada ambiental seria muito melhor – e o preço muito mais baixo.” Além disso, a recuperação de elementos valiosos como o fósforo conectado ao polímero da matriz seria possível.
Um material feito sob medida
Os compósitos reforçados com fibras não são a única aplicação do novo polímero. Por exemplo, poderia ser usado para revestir pisos de madeira, como uma camada transparente e resistente, com boas propriedades retardadoras de chamas – e onde arranhões e amassados podem ser “curados” com um pouco de pressão e calor.
“Não desenvolvemos um único material para uma finalidade específica, mas sim uma caixa de ferramentas”, explica Gaan. “Retardabilidade de chama, reciclabilidade e reparabilidade são um dado adquirido. Podemos otimizar todas as outras propriedades dependendo do uso pretendido.” Por exemplo, diz ele, as características de fluidez são particularmente importantes para a produção de plásticos reforçados com fibras, enquanto os revestimentos exteriores de madeira também devem ser resistentes às intempéries.
Para dar continuidade a essas e outras aplicações do material, os pesquisadores buscam agora parceiros industriais. As chances de sucesso comercial são boas: além de todas as suas outras propriedades vantajosas, o polímero epóxi modificado também é barato e fácil de fabricar.
.
