Các nhà nghiên cứu đến từ Thái Lan đã đi tiên phong trong việc chuyển đổi chai sữa HDPE thải thành vật liệu tổng hợp có độ cứng cao, sử dụng cốt PALF để tăng 162% độ bền uốn và 204% mô đun. Phương pháp tái chế nâng cấp thân thiện với môi trường này giúp tăng cường các đặc tính cơ học đồng thời cô lập carbon, mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho các vật liệu bền vững.
Tín dụng: Polyme (2023). DOI: 10.3390/polym15244697
Để đáp ứng các Mục tiêu Phát triển Bền vững của Liên Hợp Quốc bằng cách giảm việc sản xuất vật liệu nhựa mới và sử dụng sợi tự nhiên từ chất thải nông nghiệp, nghiên cứu này đề cập đến tiềm năng tái sử dụng chai sữa polyetylen mật độ cao (HDPE). Mục đích là tạo ra các vật liệu tổng hợp có độ cứng cao, nhiệt độ biến dạng nhiệt cao (HDT) thông qua quá trình tái chế.
Nền hỗn hợp sử dụng polyetylen mật độ cao (rHDPE) tái chế thu được từ chai sữa đã qua sử dụng, trong khi chất độn gia cố có nguồn gốc từ lá dứa thải, bao gồm cả sợi (PALF) và vật liệu không sợi (NFM). Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Polymers .
Để chuẩn bị các vật liệu tổng hợp này, một máy trộn hai cuộn được sử dụng để trộn rHDPE với NFM và PALF, đảm bảo sự liên kết tối ưu của các chất độn trong prereg thu được. Sau đó, prereg được xếp lớp và nén thành các tấm composite. Việc kết hợp PALF làm chất độn gia cố đóng vai trò then chốt trong việc tăng cường đáng kể độ bền uốn và mô đun của hỗn hợp rHDPE.
Một kết quả đặc biệt đáng chú ý được quan sát thấy với hàm lượng PALF 20% trọng lượng, dẫn đến độ bền uốn tăng ấn tượng 162% và mô đun tăng đáng kể 204% so với rHDPE nguyên sơ.
Mặc dù hỗn hợp rHDPE/NFM cũng thể hiện các tính chất cơ học được cải thiện, mặc dù ở mức độ thấp hơn so với cốt sợi, nhưng cả hai vật liệu tổng hợp đều có khả năng chống va đập giảm nhẹ. Đáng chú ý, việc bổ sung NFM hoặc PALF làm tăng đáng kể nhiệt độ biến dạng nhiệt (HDT), nâng giá trị HDT lên khoảng 84°C và 108°C tương ứng đối với vật liệu tổng hợp rHDPE/NFM và rHDPE/PALF. Điều này hoàn toàn trái ngược với HDT 71°C của rHDPE nguyên chất.
Hơn nữa, các đặc tính tổng thể của cả hai vật liệu tổng hợp còn được tăng cường hơn nữa bằng cách tăng cường khả năng tương thích của chúng thông qua việc sử dụng polyetylen biến tính anhydrit maleic (MAPE). Việc kiểm tra các bề mặt đứt gãy do va chạm trên cả hai vật liệu tổng hợp cho thấy khả năng tương thích cao hơn và sự liên kết rõ ràng của chất độn NFM và PALF, làm nổi bật hiệu suất được cải thiện và tính thân thiện với môi trường của vật liệu tổng hợp được sản xuất từ nhựa tái chế được gia cố bằng chất độn lá dứa.
Các đặc tính cơ học được cải thiện, đặc biệt là khả năng chống biến dạng ở nhiệt độ bình thường hoặc nhiệt độ cao, nâng cao tính khả thi của việc sử dụng sản phẩm có trọng lượng giảm hoặc thiết kế mỏng hơn. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng như phụ tùng ô tô.
Nghiên cứu này nhấn mạnh con đường đầy hứa hẹn của việc sử dụng vật liệu phế thải để phát triển vật liệu tổng hợp bền vững, góp phần vào mục tiêu rộng lớn hơn là giảm tác động môi trường trong ngành nhựa. Nó cũng góp phần loại bỏ carbon bằng cách cô lập carbon trong các sản phẩm bền.
Phó giáo sư Kheng Lim Goh, cố vấn kỹ thuật của nghiên cứu PALF-HDPE, coi việc tái chế chai sữa HDPE bằng sợi lá dứa là một tiến bộ đáng kể. Ông rất vui mừng khi phương pháp này biến chất thải dồi dào thành vật liệu composite HDPE có độ cứng cao với các đặc tính cơ học được nâng cao, mang lại triển vọng cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm cả y sinh và ô tô.
Tuy nhiên, để duy trì chuỗi cung ứng PALF bền vững cho sản xuất HDPE có độ cứng cao, có thể áp dụng ở tốc độ và quy mô, người trồng dứa phải chuẩn bị và thích ứng với các tác động của biến đổi khí hậu, bao gồm lượng mưa thất thường, nhiệt độ khắc nghiệt, hạn hán, xói mòn đất, cỏ dại xâm lấn. và sâu bệnh bền vững.
Cả nông dân và các nhà khoa học cây trồng nên sử dụng thông tin từ các dự báo khí hậu, cây trồng và mô hình kinh tế cũng như dữ liệu thực nghiệm trên đồng ruộng để xác định cách cây dứa có thể chịu được tình trạng khô hạn và độ ẩm đất không đủ. Họ cũng cần khám phá các lựa chọn thay thế để duy trì sản xuất dứa nhằm đảm bảo nguồn cung PALF ổn định cho sản xuất vật liệu composite HDPE có độ cứng cao.
