Evaluación del uso de fibras lignocelulósicas para el reforzamiento de espumas rígidas de poliuretano

• Malagón Micán, Martha Lucía ^[1] ; Velásquez-Baracaldo, Lina María ^[1] ; García-Camacho, William Ferney ^[1]
  1. [1] Universidad de América

     Universidad de América

     Colombia

     
• Localización: INGE CUC, ISSN 0122-6517, ISSN-e 2382-4700, Vol. 16, Nº. 1, 2020 (Ejemplar dedicado a: (January - June))
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Evaluation of the use of lignocellulosic fibers for the reinforcement of rigid polyurethane foams
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• Resumen
  • español

    Introducción: Las reservas de petróleo son recursos no renovables, que pueden ser sustituidos por biomasa, proveniente de residuos agroindustriales como las fibras lignocelulósicas, permitiendo de esta manera la sustitución parcial de derivados del petróleo.

    Objetivo: Este artículo tiene por objetivo evaluar el uso de fibras lignocelulósicas para el reforzamiento de espumas rígidas de poliuretano.

    Metodología: Se realizó un pretratamiento al material lignocelulósico, como cáscaras de mango, cascarilla de arroz y microcristales de celulosa, luego se determinó el contenido de celulosa y lignina, posteriormente se hizo la determinación del contenido del grupo hidroxilo (OH) presente en las fibras y la síntesis de las espumas de poliuretano, incluyendo material lignocelulósico en un 5%, 10% y 15%. Finalmente, se caracterizaron las espumas con la densidad aparente, absorción de agua, resistencia a la tensión y espectroscopia FTIR.

    Resultados: La cascarilla de arroz, presentó el mejor resultado con un reemplazo de OH del 15%, densidad aparente de 33 kg/m3 y resistencia a la tensión 152,92 kPa. Para la absorción de agua, las cáscaras de mango alcanzaron un 277% de incremento en masa, para un 15% de OH.

    Conclusiones: El reemplazo de fibras lignocelulósicas, como las cáscaras de mango y la cascarilla de arroz para reforzar espumas rígidas de poliuretano, son una oportunidad para utilizar recursos renovables con mayor valor agregado y aplicaciones industriales. Las espumas reforzadas con cascarilla de arroz al 15%, son las que tienen mejores resultados y en cuanto a la densidad aparente se obtuvo un valor máximo de 33 kg/m3, al compararlo con las muestras de cáscara de mango y microcristales de celulosa. Para la resistencia a la tensión, registra un valor de 152,92 kPa, con un aumento del 79% con respecto a la espuma de referencia. Así estas espumas reforzadas con cascarilla de arroz pueden usarse como material  con resistencia a esfuerzos mecánicos y se recomienda evaluar su uso como aislante térmico. De las fibras evaluadas, la cáscara de mango es la mejor opción para una espuma de uso hortícola, ya que obtuvo una capacidad de absorción de agua de 277,30% correspondiente a la muestra con un porcentaje de sustitución del 15%.

     

  • English

    Introduction: Oil reserves are non-renewable resources, which can be replaced by biomass, from agroindustrial waste such as lignocellulosic fibers, allowing the partial replacement of petroleum derivatives.

    Objective: This article aims to evaluate the use of lignocellulosic fibers for the reinforcement of rigid polyurethane foams.

    Methodology: A pretreatment of the lignocellulosic material, such as mango husks, rice husk and cellulose microcrystals was carried out, then the cellulose and lignin content was determined, and then the content of the hydroxyl group (OH) present in the samples was determined. fibers and the synthesis of polyurethane foams, including lignocellulosic material by 5%, 10% and 15%. Finally, the foams are characterized with bulk density, water absorption, tensile strength and FTIR spectroscopy.

    Results: The rice husk presented the best result with an OH replacement of 15%, density of 33 kg/m3 and resistance to tension 152.92 kPa. For the absorption of water, the mango peels reached a 277% increase in mass, for 15% OH.

    Conclusions: The replacement of lignocellulosic fibers, such as mango husks and rice husks to reinforce rigid polyurethane foams, are an opportunity to use renewable resources with greater added value and industrial applications. Foams reinforced with 15% rice husks are the ones that have the best results and in terms of bulk density a maximum value of 33 kg/m3 was obtained, when compared with the samples of mango peel and cellulose microcrystals. For tensile strength, it records a value of 152.92 kPa, with an increase of 79% with respect to the reference foam. Thus these foams reinforced with rice husk can be used as a material with resistance to mechanical stresses and it is recommended to evaluate their use as a thermal insulator. Of the fibers evaluated, the mango peel is the best option for a foam for horticultural use, since it obtained a water absorption capacity of 277.30% corresponding to the sample with a substitution percentage of 15%.