Fibras de fique una alternativa para el reforzamiento de plásticos. Influencia de la modificación superficial
En este trabajo se estudian las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y térmicas de fibras naturales de fique, susceptibles de ser usadas como refuerzo de matrices poliméricas. Las fibras fueron sometidas a modificaciones superficiales a partir de tratamientos químicos que convencionalmente son empl...
- Autores:
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Muñoz-Vélez, Mario F.
Hidalgo Salazar, Miguel Ángel
Mina Hernández, José Herminsul
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- Fecha de publicación:
- 2014
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- Universidad Autónoma de Occidente
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- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
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- Fibras - Propiedades mecánicas
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En este trabajo se estudian las propiedades fisicoquímicas, mecánicas y térmicas de fibras naturales de fique, susceptibles de ser usadas como refuerzo de matrices poliméricas. Las fibras fueron sometidas a modificaciones superficiales a partir de tratamientos químicos que convencionalmente son empleados para promover la compatibilidad de las fibras naturales (hidrofílicas) con matrices de naturaleza polimérica (hidrofóbicas). El proceso de modificación superficial de las fibras se llevó a cabo mediante un tratamiento de alcalinización con NaOH, seguido del injerto de un agente de acoplamiento tipo silano y finalmente una pre-impregnación con polietileno. Mediante la ejecución de ensayos de FTIR se logró observar los grupos funcionales típicos de las fibras nativas y se corroboró la co-rrecta ejecución de las modificaciones superficiales propuestas; de igual manera, la caracterización térmica por TGA permitió evidenciar la pérdida de hemicelulosa y lignina que fueron removidas con el tratamiento alcalino, y la aparición de una nueva transición debida al polietileno depositado posteriormente con el tratamiento de preimpregnación. Finalmente, se encontró que el tratamien-to alcalino condicionó las propiedades mecánicas de las fibras tratadas, siendo despreciable la influencia de la silanización y la preimpregnación en esta caracterización |
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Las fibras fueron sometidas a modificaciones superficiales a partir de tratamientos químicos que convencionalmente son empleados para promover la compatibilidad de las fibras naturales (hidrofílicas) con matrices de naturaleza polimérica (hidrofóbicas). El proceso de modificación superficial de las fibras se llevó a cabo mediante un tratamiento de alcalinización con NaOH, seguido del injerto de un agente de acoplamiento tipo silano y finalmente una pre-impregnación con polietileno. Mediante la ejecución de ensayos de FTIR se logró observar los grupos funcionales típicos de las fibras nativas y se corroboró la co-rrecta ejecución de las modificaciones superficiales propuestas; de igual manera, la caracterización térmica por TGA permitió evidenciar la pérdida de hemicelulosa y lignina que fueron removidas con el tratamiento alcalino, y la aparición de una nueva transición debida al polietileno depositado posteriormente con el tratamiento de preimpregnación. Finalmente, se encontró que el tratamien-to alcalino condicionó las propiedades mecánicas de las fibras tratadas, siendo despreciable la influencia de la silanización y la preimpregnación en esta caracterizaciónIn this paper are studied the physicochemical, mechanical and thermal properties of the natural fique fibers, that can be used as reinforcement of polymeric matrices. The fibers were subjected to superficial modifications from chemical treatments which are conventionally used to promote the compatibility of natural fibers (hydrophilics) with matrices of polymeric na-ture (hydrophobics). The superficial modification process of the fibers was carried out by alkalinization treatment with NaOH, followed by grafting of a coupling agent type silane and then a pre-impregnation with polyethylene. By running FTIR tests, it was possible to observe functional typical groups of native fibers and confirmed the proper execution of the superficial mo-difications proposed; in the same way, the thermal characterization by TGA allowed to demonstrate the loss of hemicellulose and lignin, that were removed with alkaline treatment, and the appearance of a new transition due to the polyethylene deposited subsequently with the pre-impregnate treatment. Finally, it was found that the alkaline treatment conditioned the mechanical properties of the treated fibers, being negligible the influence of silanization and the pre-impregnation in this characterizationEste documento estuda as propriedades físico-químicas, mecânicas e térmicas de fibras naturais de fique, susceptíveis para ser usados como reforço de matrizes poliméricas. As fibras foram sujeitas a modificações superficiais a partir de tratamentos químicos que convencionalmente são utilizados para promover a compatibilidade das fibras naturais (hidrofí-licas) com matrizes de natureza poliméricas (hidrofóbicas). O processo de modificação superficial das fibras foi realizado por um tratamento de alcalinização com NaOH, seguido do enxerto de um agente de acopla-mento tipo salino, e finalmente, uma pre-impregnação com polietileno. Através da execução dos ensaios de FTIR, foi possível observar os típicos grupos funcionais das fibras nativas e foi corroborada a correta execução das modificações superficiais propostas; também a caracterização tér-mica por TGA, permitiu evidenciar a perda de hemicelulose e lenhina, que foram removidas com o tratamento alcalino e, o aparecimento de uma nova transição devido ao polietileno depositado subsequentemente com o tratamento de pre-impregnação. Finalmente, foi encontrado que o tratamento alcalino condicionou as propriedades mecânicas das fibras tratadas, sendo insignificante a influência da silanização e, a pré- im-pregnação presente nesta caracterizaçãoapplication/pdfpáginas 60-70spaUniversidad Autónoma de OccidenteBiotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial. Volumen 12, Número 2, (Julio - Diciembre 2014); páginas 60-707026012Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial[1] CASTRO, C. y PALENCIA, A. Evaluación de la influencia de diferentes condiciones de tratamientos superficiales sobre el comportamiento de fibras de fique [Tesis Ingeniería Quxímica]. Medellín (Colombia): Universidad Pontificia Bolivariana, Facultad de Ingeniería Química, 2006.[2] HIDALGO, M.A., MUÑOZ, M.F y QUINTANA, K. Análisis mecánico del compuesto polietileno aluminio reforzado con fibras cortas de fique en disposición bidimensional. 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Chemical modification of henequén fibers with an organosilane coupling agent. Composites: Part B., 30, 1999, p. 321-331.[18] GULMINE, J.V., JANISSEK, P.R., HEISE, H.M. and AKCELRUD, L. Polyethylene characterization by FTIR. Polymer Testing, 21, 2002, p. 557-563.[19] LEE, C., WU, T., CHEN, Y. and WU, J. Characteristics and discrimination of five types of woodplastic composites by FTIR spectroscopy combined with principal component analysis. Holzforschung, 64, 2010, p. 699-704.[20] RODRÍGUEZ, J. Valor nutritivo de la Bora Eichhornia Crassipes (mart.) Solms en relación a su utilización como forraje. Zootecnia Tropical, 15, 1997, p. 51-65.[21] SUÁREZ, H. Guía ambiental del subsector fiquero. 2 ed. Bogotá (Colombia). Cadena Productiva Nacional del Fique (CADEFIQUE), 2006, 122 p.[22] ARAÚJO, J.R., WALDMAN, W.R. and DE PAOLI, M.A. Thermal properties of high density polyethylene composites with natural fibres: Coupling agent effect. 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