Assessing post-industrial recycled glass-fiber reinforced polyamides for electrical applications: an in-depth study of mechanical, thermal, electrical and structural properties

With the growing emphasis on sustainability and the circular economy, there has been increasing interest in recycling and reusing materials in industrial applications. This study investigates the mechanical, thermal and electrical properties of polyamide-based Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) composites, specifically within the electrical industry. The focus is on examining different configurations of GFRP materials, including virgin, aged, recycled and hybrid variants, to explore how varying processing conditions affect their performance. The findings indicate that recycling significantly reduces the mechanical strength and thermal stability of the materials, primarily due to fiber shortening and polymer degradation. Aged samples exhibited increased brittleness and superficial flammability, while hybrid aged-recycled configurations showed a combination of the negative effects from both processes. However, these effects could be mitigated by incorporating a certain amount of virgin material. The results suggest that, while both aging and recycling cause distinct negative impacts on the composite, mixing with virgin material can counteract these effects. The microstructural analysis of the fracture surfaces demonstrated the critical role of glass fibers and polymer additives in the overall performance of the composites. Most of the findings from the mechanical, thermal and electrical tests correlate with the material's microstructure, where the distribution and interaction of the glass fibers with the polymer matrix significantly influence the material's properties. Future research should focus on optimizing recycling processes to minimize fiber degradation, and enhance both fire resistance and the long-term performance of these composites. Exploring various recycling methods, new material combinations and testing real end-of-life GFRP would provide valuable insights into the material’s sustainability and its potential for high-performance applications.

Con l'aumento dell'attenzione verso la sostenibilità e l'economia circolare, cresce l'interesse nel riciclare e riutilizzare i materiali nelle applicazioni industriali. Questo studio esamina le proprietà meccaniche, termiche ed elettriche dei compositi in Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) a base di poliammide, con particolare focus sull'industria elettrica. L'analisi si concentra sull'esame di diverse configurazioni di materiali GFRP, tra cui varianti vergini, invecchiate, riciclate e ibride, per esplorare come le diverse condizioni di lavorazione influenzano le loro prestazioni. I risultati indicano che il riciclo riduce significativamente la resistenza meccanica e la stabilità termica dei materiali, principalmente a causa dell'accorciamento delle fibre e della degradazione del polimero. I campioni invecchiati hanno mostrato maggiore fragilità e infiammabilità superficiale, mentre le configurazioni ibride invecchiate-riciclate hanno mostrato una combinazione degli effetti negativi di entrambi i processi. Tuttavia, questi effetti potrebbero essere mitigati incorporando una certa quantità di materiale vergine. I risultati suggeriscono che, sebbene l'invecchiamento e il riciclo causino impatti negativi distinti sul composito, la miscelazione con materiale vergine può contrastare questi effetti. L'analisi microstrutturale delle superfici di frattura ha dimostrato il ruolo fondamentale delle fibre di vetro e degli additivi polimerici nelle prestazioni complessive dei compositi. La maggior parte dei risultati ottenuti dai test meccanici, termici ed elettrici è correlata alla microstruttura del materiale, dove la distribuzione e l'interazione delle fibre di vetro con la matrice polimerica influenzano significativamente le proprietà del materiale. La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sull'ottimizzazione dei processi di riciclo per ridurre la degradazione delle fibre e migliorare sia la resistenza al fuoco che le prestazioni a lungo termine di questi compositi. Esplorare vari metodi di riciclo, nuove combinazioni di materiali e testare i GFRP reali a fine vita fornirà preziose informazioni sulla sostenibilità del materiale e sul suo potenziale per applicazioni ad alte prestazioni.