Chemical Recycling and Repurposing Strategies for Epoxy-Based Thermosets: Toward Functional Circularity
Author
Cremonese, Virginia Rosa-Maria Marghe
Term
4. semester
Education
Publication year
2025
Submitted on
2025-06-13
Abstract
Termohærdende epoxyer er vanskelige at genanvende på grund af deres irreversible krydsbindinger, men de er udbredt i bl.a. kompositter og vindmøllevinger, hvilket forstærker behovet for cirkulære løsninger. Dette speciale undersøger, om hærdet epoxy kan depolymeriseres via en kontrolleret opløsningsbaseret proces og om det opnåede recyclat kan genanvendes funktionelt. Arbejdet omfatter nedbrydning af den hærdede harpiks til pulver, opløsning i eddikesyreopløsning, neutralisering, genopløsning og opkoncentrering, efterfulgt af kemisk og termisk karakterisering (FTIR, TGA, DSC). Parallelt afprøves anvendelser som termoplastisk bearbejdning (herunder sprøjtestøbning og trækforsøg), reformulering til ny harpiksmatrice (bl.a. med Recyclamine²-baserede systemer) samt brug som klæbemiddel, vurderet med vedhæftningsforsøg og kontaktvinkelmålinger. Resultaterne dokumenterer en genbrugsprotokol, der leverer et epoxybaseret recyclat og giver spektroskopisk indikation af netværksnedbrydning, men også procesvariationer i pulverfremstillingen og manglende re-krydsbinding ved forsøg på ny harpiksdannelse. De mest lovende spor findes i termoplastiske blandinger og som lim, mens begrænsninger og fejlslagne tilgange forklares ud fra mekanistiske og fysikokemiske forhold. Samlet giver studiet praktisk og analytisk retning for at indlejre epoxybasserede termohærdere i en cirkulær økonomi og peger på behovet for selektiv bindingkløvning og bedre proceskontrol.
Thermoset epoxies are difficult to recycle due to irreversible crosslinks, yet their wide use in composites and wind turbine blades amplifies the need for circular strategies. This thesis investigates whether cured epoxy can be depolymerized through a controlled, dissolution-based process and whether the resulting recyclate can be functionally repurposed. The work breaks the cured resin into a powder, dissolves it in acetic acid, neutralizes, redissolves, and up-concentrates the material, and then characterizes it by FTIR, TGA, and DSC. In parallel, it explores applications via thermoplastic processing (including injection molding and tensile testing), reformulation into a new resin system (including Recyclamine²-enabled formulations), and use as an adhesive assessed by adhesion tests and contact angle measurements. The study establishes a recycling route that yields an epoxy-derived recyclate with spectroscopic evidence of network breakdown, but also finds variability in powder production and an absence of re-crosslinking when attempting to form a new resin. The most immediate promise lies in thermoplastic blending and adhesive use, while limitations and failed approaches are interpreted through mechanistic and physicochemical factors. Overall, the work offers practical and analytical guidance for embedding epoxy thermosets in a circular economy and highlights the need for selective bond cleavage and tighter process control.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents