Compuestos basados en policaprolactona y fibras naturales: efecto del tamaño y contenido de refuerzo

Abstract

En este trabajo se estudió la influencia del tamaño y contenido del refuerzo sobre la morfología, el proceso de cristalización en el seno del material y las propiedades mecánicas de la policaprolactona (PCL). Con este fin se prepararon, mediante mezclado en fundido, compuestos de PCL con 5% y 15% en peso de fibras de algodón (macro), celulosa (micro) y nanocelulosa (nano). La PCL es un poliéster biodegradable, hidrofóbico y semicristalino que puede ser procesado con las mismas técnicas que los polímeros tradicionales. Las fibras de celulosa fueron obtenidas mediante tratamientos químicos aplicados a las fibras de algodón, mientras que las nano-fibras se obtuvieron de la hidrólisis ácida de las fibras de celulosa. Los distintos refuerzos, antes de la preparación de los compuestos, fueron caracterizados mediante difracción de Rayos x y análisis termogravimétrico. Las dimensiones de los mismos antes y después del procesamiento se determinaron mediante microscopía electrónica de barrido. La estabilidad térmica de los compuestos PCL/fibra se estudió mediante análisis termogravimétrico. El proceso de cristalización isotérmica en el seno del material se estudió por medio de ensayos de calorimetría diferencial de barrido. También se analizó el proceso de transcristalización mediante microscopía óptica con luz polarizada. Por otro lado, se realizaron ensayos estáticos de tracción uniaxial, evaluando las propiedades mecánicas de los compuestos. Las fibras actuaron como agentes nucleantes acelerando el proceso de cristalización de la matriz. Las propiedades mecánicas fueron optimizadas con las fibras de celulosa debido a que estas presentaron la mayor relación de aspecto y la mejor compatibilidad matriz/fibra.