Fabricación y degradabilidad de biocomposites obtenidos con Pennisetum setaceum mediante el proceso de inyección
- Autores: Patricia Cabrera García
- Directores de la Tesis: Antonio Nizardo Benítez Vega (dir. tes.), María Dolores Marrero Alemán (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jorge Aísa Arenaz (presid.), Mario Monzón Verona (secret.), Asunción Martínez García (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingenierías Química, Mecánica y de Fabricación por la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: acceda
- Resumen
El uso de plásticos petroquímicos está bastante extendido, siendo uno de los materiales más utilizados a nivel mundial. Pese a la gran versatilidad de estos materiales, presentan el inconveniente de contribuir al deterioro medioambiental. Como alternativa, en los últimos años, numerosos investigadores han trabajado en el campo de la obtención de composites con base polimérica reforzados con fibras naturales vegetales.
El objetivo principal de la tesis es la fabricación y comparación de composites, estudiando la viabilidad de su conformación por inyección, empleando diferentes polímeros como matriz y reforzado con la fibra de la variedad Pennisetum setaceum, comúnmente conocida como rabogato.
Durante el desarrollo de la tesis, se evaluaron diferentes tratamientos químicos aplicados a la fibra. Los tratamientos seleccionados fueron el tratamiento alcalino, el tratamiento con ácido acético, el tratamiento con silano y una combinación de tratamiento alcalino y con silano.
Posteriormente, se formularon diferentes composites empleando 3 tipos de matrices: HDPE, HDPE reciclado y PLA. Además, también se mezclaron con diferentes porcentajes de fibra, tanto sin tratar como tratada con los tratamientos mencionados, para evaluar la influencia de los tratamientos en las propiedades del material final. La obtención de las piezas finales se llevó a cabo en dos etapas: extrusión e inyección. Todos los composites fabricados se caracterizaron empleando ensayos reológicos, químicos, mecánicos y térmicos. En el caso de ambas matrices de HDPE, se consiguió un material compuesto de hasta un 40% de fibra mientras que en el caso de los composites con PLA, se consiguió utilizar hasta un 20% de fibra.
Finalmente, se realizaron ensayos de desintegración y biodegradabilidad marina, tanto en interfaz agua de mar-sedimento como en sedimento marino, para los composites con un 20% de fibra sin tratar y PLA como matriz. En aquellos composites los que se utilizó HDPE como matriz se evaluó la pérdida de propiedades tras estar sometido hasta a 5 ciclos de reciclado.
A modo de conclusión y en base a los resultados, la compatibilidad de las fibras de P. setaceum es mejor con el HDPE que con el PLA. Esto se evidenció en los resultados de los ensayos mecánicos, donde no se obtuvieron mejoras tan significativas como en los otros casos. Además, la aplicación de tratamiento tampoco permitió mejorar la compatibilidad. No obstante, pese a la pérdida de las propiedades mecánicas en varios casos, el uso de las fibras de P. setaceum para obtener un material composite empleando también PLA como matriz es viable, permitiendo obtener otras ventajas como son la reducción de cantidad de PLA necesaria y la obtención de un material más degradable que en el caso de únicamente utilizar PLA.
