Chemická recyklace PET-G pro přípravu polyolů využitelných v technologii pultrudovaných kompozitů s polyurethanovou matricí

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá možnostmi chemické recyklace odpadního PETG materiálu ve formě filamentů pro 3D tisk a jeho následným využitím v podobě polyesterového polyolu určeného k přípravě polyurethanové matrice v pultrudovaných kompozitech. V rámci experimentální části byl glykolytickou depolymerizací připraven oligomerní polyol. Za účelem zajištění pevnosti matrice bylo přistoupeno k cílenému zavedení isokyanurátových struktur pomocí latentního trimerizačního katalyzátoru stearátu draselného. Tento systém umožňoval zpracování směsi za laboratorní teploty a její řízené vytvrzení až ve vyhřívané pultruzní formě při teplotách nad 80 °C. Výsledné kompozitní profily s experimentální matricí byly podrobeny komplexní charakterizaci a srovnány s komerčním polyurethanovým systémem. Mechanické zkoušky prokázaly srovnatelný modul pružnosti v ohybu (43 GPa) a vyšší interlaminární smykovou pevnost (56 MPa) navrženého systému oproti komerčnímu standardu. Analýza pomocí diferenční skenovací kalorimetrie potvrdila shodu v teplotách skelného přechodu matrice (86–88 °C) a termogravimetrická analýza odhalila vysokou schopnost experimentální matrice tvořit ochrannou zuhelnatělou bariéru v inertní atmosféře. Navržený systém oproti komerčnímu pracuje s výhodnějším poměrem polyolu ku isokyanátu a představuje perspektivní způsob materiálového využití PET G odpadu pro výrobu kompozitů s přidanou hodnotou.This diploma thesis examines the possibilities of chemical recycling of waste PET-G material in the form of 3D printing filaments and its subsequent use as a polyester polyol intended for the preparation of a polyurethane matrix in pultruded composites. Within the experimental part, an oligomeric polyol was prepared via glycolytic depolymerization. To ensure matrix strength, isocyanurate structures were specifically introduced using a latent trimerization catalyst, potassium stearate. This system allowed the mixture to be processed at laboratory temperature and cured in a controlled manner in a heated pultrusion mold at temperatures above 80 °C. The resulting composite profiles with the experimental matrix were subjected to comprehensive characterization and compared with a commercial polyurethane system. Mechanical tests demonstrated a comparable flexural modulus (43 GPa) and higher interlaminar shear strength (56 MPa) of the proposed system compared to the commercial standard. Differential scanning calorimetry analysis confirmed a match in glass transition temperatures of the matrix (86–88 °C), and thermogravimetric analysis revealed a high ability of the experimental matrix to form a protective char barrier in an inert atmosphere. Compared to the commercial system, the proposed system operates with a more favourable polyol to isocyanate ratio and represents a promising method for utilizing PET-G waste in the production of value-added composites.