Aislamiento de nanofibras de celulosa a partir de residuos agroindustriales de fique y caña de azúcar, con potencial aplicación en reforzamiento de polímeros termoplásticos

Los residuos agroindustriales, son ricos en fibras naturales y poseen una característica muy importante, su alta resistencia mecánica a esfuerzos de tracción gracias al ordenamiento estructural de las moléculas de celulosa. Se ha demostrado en investigaciones recientes (Maya y Sabu, 2008), que al emplear fibras naturales de origen vegetal, como refuerzos de materiales poliméricos, se han logrado obtener resultados muy favorables en cuanto al mejoramiento de algunas propiedades mecánicas de los polímeros, desplazando a las fibras sintéticas, las fibras de vidrio o de carbono. En este trabajo se aislaron nanofibras de celulosa de los residuos agroindustriales del fique y la caña de azúcar de diámetros entre 25 y 60 nm, mediante tratamiento químico con oxidante fuerte a pH controlado, con solución alcalina y tratamiento mecánico. Además se caracterizó la estructura, morfología y propiedades térmicas de las nanofibras obtenidas mediante técnicas espectroscópicas, microscópicas y termogravimétricas. Las nanofibras de celulosa obtenidas a partir del bagazo de caña de azúcar se emplearon en la síntesis de un material compuesto, usándolas como material de carga en matrices poliméricas de polietileno de alta densidad (PE) y polipropileno (PP), mediante técnicas por fundido y polimerización in situ con catalizadores metalocénicos. Se evaluaron la resistencia a la tracción y módulo de elasticidad de los nanocompósitos y se compararon con los de las matrices poliméricas (patrón puro), lo que permitió observar que las propiedades mecánicas (módulo de elasticidad) de polipropileno (PP) se incrementó hasta en un 30% con una adición del 5% en peso de nanofibras compatibilizadas. Por otro lado, los nanocompósitos, obtenidos en la presencia de nanofibras, presentaron una mejor estabilidad térmica en comparación al polímero puro. / Abstract. Agro-industrial waste, are rich in natural fibers and have a very important feature, high mechanical resistance to traction due to the structural arrangement of cellulose molecules. It has been shown in recent research (Maya and Sabu, 2008), that by using natural plant fibers as reinforcements in polymeric materials, have achieved very positive results regarding the improvement of some mechanical properties of polymers, displacing synthetic fibers, glass fibers or carbon. In this work were isolated cellulose nanofibers agro-industrial waste sisal and sugar cane diameters between 25 and 60 nm by chemical treatment with strong oxidizing controlled pH, with alkaline solution and mechanical treatment. In addition, we characterized the structure, morphology and thermal properties of the nanofibers obtained by spectroscopic techniques, microscopic and thermogravimetric. Cellulose nanofibers obtained from sugar cane bagasse were used in the synthesis of a composite material, using them as filler in polymer matrices of high density polyethylene (PE) and polypropylene (PP) by melt-technical and in situ polymerization with metallocene catalysts. We evaluated the tensile strength and modulus of elasticity of the nanocomposites were compared with those of polymer matrices (pure standard), which allowed us to observe that the mechanical properties (modulus of elasticity) of polypropylene (PP) increased up 30% with an addition of 5% by weight of nanofibers made compatible. On the other hand, nanocomposites, obtained in the presence of nanofibers had better thermal stability compared to pure polymer.

• Autores: Espitia Sibaja, Hector Mauricio
• Fecha de publicación: 2010
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/69993
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/69993; http://bdigital.unal.edu.co/2123/
• Palabra clave: 54 Química y ciencias afines / Chemistry; Residuos agroindustriales; Fique; Bagazo de caña de azúcar; Fibras Vegetales; Celulosa; Polímeros; Propiedades mecánicas; Análisis químico; Análisis térmico
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