Valoración mecanotérmica de una resina biodegradable como agente de acoplamiento de materiales compuestos celulósicos/polímero hidrofóbico

Abstract

En la búsqueda de plásticos reforzados con fibras que sean más amigables con el medio ambiente, aquí se presenta el primer estudio que evalúa la posibilidad de utilizar la brea natural de pino (en forma pura o maleinizada) como agente de acoplamiento (biodegradable). Polipropileno (matriz) y fibra de agave (Agave tequilana) de desecho a diferentes concentraciones (agente de refuerzo), fueron acoplados con cada uno de los agentes utilizados; su efecto en las propiedades mecánicas se comparó con el de un agente comercial de polipropileno modificado (Epolene E-43). Igualmente se prepararon, materiales compuestos sin agente de acoplamiento como referencia genérica. El desempeño mecanodinámico y mecanoestático de los materiales muestra claramente el incremento de propiedades mecánicas con los 3 agentes utilizados. La brea maleinizada mostró similitud o ligera superioridad sobre el agente comercial en el efecto logrado. La afectación en cristalinidad por la presencia de la fibra y el agente de acoplamiento correspondiente, fue evaluada mediante calorimetría diferencial de barrido. La absorción de agua como función del tiempo, permitió medir de forma indirecta el cambio logrado en la superficie de los materiales, y un análisis de FTIR, la valoración de la interacción fibra-polímero obtenida con el agente de acoplamiento. Tal interacción lograda con los agentes de acoplamiento, pudo ser además apreciada utilizando microscopía electrónica de barrido. Los resultados alcanzados marcan el camino para poder usar resinas naturales biodegradables como agentes de acoplamiento en el área de plásticos reforzados con fibras celulósicas.

Abstract

In the search of useful environmentally friendly fiber reinforced plastics, this is the first study that evaluates the capability to use natural pine rosin (in pure or maleated glycerol ester form) as a biodegradable coupling agent. Polypropylene as polymer matrix and discarded agave fiber (Agave tequilana) as reinforcing agent at different concentrations, were coupled with each one of the two rosins above mentioned; a commercial maleated polypropylene (Epolene, E-43) agent was used to compare their effect. As generic reference, composites without coupling agent were also tested. Mechanodynamic and mechanostatic tests clearly show an increment in mechanical properties of the composites, using any of the 3 coupling agents. The results obtained with maleated rosin were similar or slightly better than the ones obtained with the commercial agent for composites with high fiber content. Fiber content and coupling agent effect on composites crystallinity, was evaluated by differential scanning calorimetry. In addition, water absorption as a function of time was followed to evaluate the effect of surface modification, and FTIR analysis allowed the observation of the fiber-polymer matrix interaction that was promoted with the coupling agents. The effect of such interaction obtained with the different coupling agents, was observed by scanning electron microscopy. The results show the feasibility to use the natural pine rosin in pure or modified form as biodegradable coupling agents.