End of life strategies for Vitrimer matrix composites

The increasing focus on sustainability and circular economy has highlighted the need to develop new recycling strategies for composite materials. Vitrimers, an emerging class of polymers with Covalent Adaptable Networks (CANs), offer a promising alternative to traditional thermosetting matrices due to their ability to be reprocessed and repaired. This study explores the mechanical recycling of glass fibre reinforced vitrimer (GFRV) composites, analysing the mechanical properties of the recycled material and the effect of different thermomechanical cycles on them. The results indicate that the mechanical recycling of GFRV is a viable option, although a significant reduction in mechanical properties is observed compared to virgin composite material, with an 80% decrease in tensile strength and a 30% reduction in Young’s modulus. The presence of impurities and the variability of broken fibre distribution influence the final performances. However, it was found that increasing the pressure during moulding reduces porosity and enhances material cohesion, while shorter heating cycles allow for a more efficient process without significant compromises in mechanical properties. This research work demonstrates the potential of vitrimers in facilitating the recycling of composite materials, contributing to the development of more sustainable EoL strategies for these materials.

La crescente attenzione verso la sostenibilità e l’economia circolare ha evidenziato la necessità di sviluppare nuove strategie di riciclo per i materiali compositi. I vitrimeri, una classe emergente di polimeri con Covalent Adaptable Networks (CANs), offrono un’alternativa promettente alle matrici termoindurenti tradizionali grazie alla loro capacità di essere riprocessati e riparati. Questa studio esplora il riciclo meccanico dei compositi a matrice vitrimerica rinforzati con fibre di vetro (GFRV), analizzando le proprietà meccaniche del materiale riciclato e l’effetto di diversi cicli termomeccanici su di esse. I risultati mostrano che il riciclo meccanico dei GFRV è un’opzione valida, sebbene si osservi un significativo decremento delle proprietà meccaniche rispetto al materiale composito vergine, con una riduzione dell’80% nella resistenza a rottura e del 30% nel modulo di Young. La presenza di impurità e la mancanza di continuità delle fibre influiscono sulle prestazioni finali. Tuttavia, si è riscontrato che un incremento della pressione durante lo stampaggio riduce la porosità e migliora la coesione del materiale, mentre cicli di riscaldamento più brevi permettono un processo più efficiente senza compromessi rilevanti sulle proprietà meccaniche. Questo studio dimostra il potenziale dei vitrimeri nel favorire il riciclo dei materiali compositi, contribuendo allo sviluppo di strategie più sostenibili per il fine vita di questi materiali.