Modificación de plásticos reciclados por haces de electrones para su aplicación en materiales compuestos

Abstract

En este trabajo se estudió el efecto de la irradiación con haces de electrones en plásticos reciclados, específicamente polietileno de alta densidad (PEAD) y polipropileno (PP), para mejorar sus propiedades y viabilidad en aplicaciones industriales. Los plásticos son materiales ampliamente utilizados, pero su reciclaje no está consolidado globalmente debido a factores socioeconómicos y culturales. Sin embargo, el desarrollo de cooperativas de reciclado, el fomento de separación y reciclado en la población por parte de gobiernos y el acceso a tecnología ha permitido considerar los plásticos reciclados como materias primas viables, siempre que se optimicen sus propiedades mediante técnicas como la irradiación. El estudio utilizó pellets de PEAD y PP reciclados, mezclados con carbonato de calcio como carga. Las muestras fueron irradiadas con haces de electrones a diferentes dosis (5, 10, 15 kGy para PEAD y 100, 200, 300 kGy para PP) y luego procesadas mediante extrusión y prensado caliente. Se caracterizaron las muestras mediante técnicas como fracción en gel, análisis termogravimétrico (ATG), microscopía electrónica de barrido (MEB), ensayos de flexión y de impacto. Los resultados mostraron que la fracción en gel en las muestras de PEAD irradiado fue baja (<2%), indicando una capacidad limitada de entrecruzamiento. En cambio, las muestras de PP irradiado presentaron un aumento significativo en la fracción en gel con la dosis aplicada. En el análisis termogravimétrico, las muestras de PEAD irradiado mostraron temperaturas de descomposición superiores a 410°C, mientras que las de PP irradiado presentaron mayores temperaturas de descomposición (>463ºC), indicando una mayor estabilidad térmica. La microscopía MEB no reveló diferencias en la morfología de las muestras, mostrando una distribución homogénea del carbonato de calcio y una matriz polimérica uniforme. En los ensayos de flexión, no se encontraron diferencias significativas en la resistencia a la flexión entre las muestras irradiadas y no irradiadas. Sin embargo, en los ensayos de impacto, las muestras de HDPE irradiado mostraron una disminución en la resistencia al impacto con dosis bajas (5 kGy), pero esta resistencia aumentó levemente con dosis más altas (15 kGy). En el caso del PP, la resistencia al impacto disminuyó con el agregado de material irradiado (100kGy) pero aumentó con los valores de dosis hasta alcanzar al control. En conclusión, la irradiación con haces de electrones tiene un efecto variable sobre las propiedades de los plásticos reciclados, esto depende de la dosis aplicada y del tipo de polímero. Las dosis de 100 y 200 kGy para PP y 5, 10 y 15 kGy para HDPE son viables para mejorar la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas, aunque se debe evitar el uso de dosis muy altas (300 kGy) en PP debido a la falta de mejora significativa. Este estudio sugiere que la irradiación puede ser una estrategia efectiva para revalorizar plásticos reciclados, promoviendo una economía más circular y sostenible.