Efecto de la Adición de Nanofibras de Fique Sobre Propiedades Mecánicas en Hidrogeles Base Acrílica para Aplicaciones Agrícolas (2018)
En este trabajo se estudió el proceso de obtención de nanofibras a partir de fique, por el método de hidrólisis ácida utilizando ácido sulfúrico (H2SO4) combinado con ultrasonido (US). A las nanofibras obtenidas se les determinó su morfología (diámetro y longitud) utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de trasmisión (TEM) respectivamente, la presencia de grupos funcionales por espectroscopia infrarrojo (IR) y la estabilidad térmica por análisis termogravimétrico (TGA). Se obtuvieron tamaños de partícula de 25,2±6,2 nm de diámetro y 483,8±283,2 nm de longitud. La temperatura máxima de degradación de la nanocelulosa fue de 317°C. Las nanofibras de fique se utilizaron como refuerzo en hidrogeles utilizando acrilato de potasio (AK) y acrilamida (AM) como monómeros. Los hidrogeles se sinterizaron por el método de polimerización en solución. La reacción se realizó en un reactor de 500 mL con tapa esmerilada, equipado con reflujo. Se prepararon suspensiones de nanofibras de fique (3, 5, 10% en peso con respecto a la concentración de monómeros) en 80 mL de agua y se dispersaron utilizando ultraturrax a 9000 rpm por 10 min. Por otro lado, se mezclaron 14,0 g de AM con 22,0 g de AK el cual se obtuvo previamente por neutralización de 16,0 g de ácido acrílico (AA) con hidróxido de potasio (KOH) 2,5 M. Posteriormente, se mezcló la solución de nanofibras y la solución de monómeros. La mezcla se agitó por 10 min, a continuación se adicionó el iniciador persulfato de potasio (K2S2O8) (0,3% en peso con respecto a la cantidad de monómeros) y el entrecruzante N,N- Metilen bis acrilamida (NMBA) (0,085% en peso con respecto a la cantidad de monómeros). La adición de nanofibras de fique en una proporción al 3% mejoró la capacidad de hinchamiento en el equilibrio (Qeq) (476±13,26 g/g) en aproximadamente 170 veces más que el hidrogel sin fibra (310±8,71). Hidrogeles con proporciones de nanofibras al 5 y 10% presentan capacidad de hinchamiento (305±12,18 g/g y 292±13,34 respectivamente) similares al del hidrogel sin fibra. La adición de nanofibras de fique en hidrogeles en las proporciones estudiadas incrementaron la capacidad de retención de agua (QR) por encima del 50% en comparación con el hidrogel sin fibra que presenta una QR alrededor del 20%, siendo el hidrogel con una proporción de nanofibras del 5% el de mayor QR (75,3±7,36%). Finalmente, los hidrogeles en proporciones de nanofibras al 5 y 10% mostraron mayor resistencia a la compresión (Rc) en referencia al hidrogel sin nanofibras. El hidrogel con nanofibras al 5% presentó la mayor resistencia a la compresión (16,39±4,3 kPa), 2,5 veces mayor al hidrogel sin nanofibras (6,49±2,48 kPa).