MATERIALES COMPUESTOS BASADOS EN BIOPOLIMEROS COMERCIALES Y FIBRAS DE YERBA MATE

ISAERT, C.; CASTELLANOS, M.; LEONARDI, L.; PRINCIPE LÓPEZ, N,; MELAJ, M.; GARCIA, M. A.; BERNAL, C.

Mar del Plata

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros. I Congreso Argentino de materiales Compuestos.; 2023

INTEMA

El impacto ambiental del uso creciente de plásticos y materiales compuestos, obtenidos a partir de materias primas no renovables y con problemas de disposición final, hace necesario el desarrollo de nuevas combinaciones de materiales con mejores propiedades pero que provoquen menor daño. Los polímeros derivados de recursos naturales constituyen una alternativa muy prometedora respecto a los derivados del petróleo, ya que cumplen los requerimientos actuales de cuidado del ambiente [1- 2]. Por lo tanto, el desarrollo de compuestos biobasados y biodegradables resulta de alta prioridad tanto a nivel local como internacional.En este contexto, y como parte de un proyecto mucho más amplio, en el presente trabajo se prepararon compuestos basados en 2 biopolímeros comerciales diferentes MaterBi EF05B y EF04P, (Novamont, Italia) desarrollados para la fabricación de bolsas y acolchados agrícolas, respectivamente, reforzados con fibras de yerba mate. Se prepararon compuestos con diferentes contenidos de fibra (0 a 15 % en peso) por mezclado en fundido utilizando una mezcladora discontinua (Brabender Lab Station) a una velocidad de 50 rpm y una temperatura de 170 °C durante 8 minutos. A partir de las mezclas obtenidas, se fabricaron láminas delgadas (0,3 mm) por moldeo por compresión (T = 160 °C, t = 3 min a P = 10 psi + 3 min a 850 psi) en una prensa hidráulica calefaccionada (Carver 3583, USA). Se estudió la morfología de los compuestos por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM) en un equipo Phenom ProX, sobre muestras criofracturadas a temperatura de nitrógeno líquido; el comportamiento mecánico mediante ensayos de tracción uniaxial y de fractura en condiciones cuasi-estáticas en un dinamómetro Instron 5985 a 5 mm/min y por medio de ensayos de punción (TA.XT2i texturometer - Stable Micro Systems, UK); la hidrofobicidad a partir de determinaciones de ángulo de contacto (Ramé-hart 200 machine); y se realizaron mediciones colorimétricas (Minolta colorimeter CR 400, Osaka, Japan).Independientemente de la matriz utilizada, todos los compuestos evidenciaron una importante mejora en la rigidez con el aumento en el contenido de fibra, mientras que la resistencia a la tracción y la tenacidad a la fractura se mantuvieron prácticamente constantes con la composición. Además, en el caso de los materiales compuestos basados en MaterBi EF05B, estas propiedades fueron similares a las de la matriz. La ductilidad, la energía a la punción y el trabajo de fractura, en cambio, resultaron muy inferiores en los materiales compuestos lo que se atribuye a una baja compatibilidad entre el refuerzo y la matriz, según se confirmó en las micrografías SEM. Por otra parte, si bien la incorporación de la fibra condujo a valores menores del ángulo de contacto, todos los materiales analizados exhibieron elevada hidrofobicidad. Finalmente, las mediciones de color confirmaron el aumento de los parámetros de cromaticidad de los materiales compuestos con el contenido de fibra, resultados que se correspondieron con las observaciones visuales. El aumento de la tonalidad marrón de los mismos los hace muy prometedores para aplicaciones donde se requieran materiales con propiedades de ópticas de barrera.En trabajos futuros, se realizará la modificación superficial de las fibras de yerba mate para aumentar su hidrofobicidad, y en consecuencia, mejorar la compatibilidad entre la matriz y el refuerzo. Se espera que esta modificación permita optimizar el comportamiento mecánico del material.