MATERIALES COMPUESTOS CON REFUERZOS Y MATRICES POLIMERICAS DE ORIGEN VEGETAL

M. A. MOSIEWICKI; J. BORRAJO; M. I. ARANGUREN

Heredia, Costa Rica

Jornada; III Jornadas de Aprovechamiento de Deshechos Marinos y Agroindustriales. V Seminario sobre aprovechamiento de Desechos Agroindustriales; 2006

Universidad Nacional. Costa Rica. CENTRO NACIONAL DE ALTA TECNOLOGÍA (CENAT)

El desarrollo de materiales compuestos de matrices poliméricas utilizando materias primas de bajo costo y provenientes de recursos vegetales renovables ampliamente disponibles en la naturaleza se ha incrementado en los últimos años tanto en estudios científicos como en aplicaciones industriales, principalmente debido a que presentan ventajas ambientales y económicas. En este sentido, el uso de desechos agroindustriales, como por ejemplo, fibras de madera, sisal, bagazo, cañamo y otros, son interesantes para utilizar como refuerzos en polímeros debido a su bajo costo, baja densidad, carácter renovable y posible biodegradabilidad (si son comparadas con las fibras inorgánicas de uso comercial). La actividad forestal en el mundo, genera residuos vegetales tanto en el bosque como en las fábricas, donde los distintos procesos originan virutas, aserrín o complejos de lignina, entre otros. La acumulación de estos residuos puede ocasionar incendios, ocupación de amplias extensiones de terreno, problemas ambientales y de logística. Por este motivo y tomando en cuenta la necesidad de un uso eficiente de los recursos, se propicia cada vez mas el desarrollo de nuevas tecnologías que permitan aprovechar las ventajas que presenta la biomasa vegetal. Es ampliamente conocido el hecho de que la incorporación de refuerzos a matrices poliméricas produce una serie de mejoras en las propiedades térmicas y mecánicas. Sin embargo, el agregado de las fibras o partículas vegetales produce un considerable aumento en la viscosidad del fundido (en el caso de matrices termoplásticas) o de la resina líquida (si la matriz es termorrígida).  En ambos casos, esto limita el tipo de procesamiento que puede utilizarse y por lo general se agregan aditivos que facilitan esta etapa de fabricación.  En particular, es común el agregado de agentes de acople o compatibilizadores, que mejoran el mojado del relleno y conducen a una mejor interfaz entre las fibras/partículas y la matriz. Debido a la relativamente baja resistencia térmica de las fibras naturales (si se comparan con refuerzos más tradicionales como las fibras de vidrio) y su alta higroscopicidad, el análisis del comportamiento térmico y frente a la humedad de este tipo de compuestos debe acompañar al estudio de sus propiedades mecánicas finales. Además, las propiedades físicas y mecánicas del compuesto dependerán del contenido y tipo de partículas/fibras, el arreglo de las fibras (al azar, orientadas, tejidas, etc), el método de procesamiento, la matriz seleccionada y la interfaz/interfase entre los dos componentes principales. El enfoque de este trabajo ha sido desarrollar nuevos compuestos usando resinas y refuerzos obtenidos de recursos vegetales renovables, combinando bajo costo y buenas propiedades mecánicas. Los materiales seleccionados para la matriz polimérica fueron extractos de tanino y aceites vegetales. Los taninos son potenciales sustitutos de adhesivos fenol-formaldehído para madera y los aceites vegetales pueden ser funcionalizados para obtener resinas del tipo poliéster insaturado que pueden ser luego utilizados en la formulación de matrices poliméricas.