Efecto del tratamiento alcalino y explosión de vapor alcalino sobre las propiedades de la fibra de Cumare y su interface con una matriz de PLA

Abstract

En los últimos años, las investigaciones en biocompuestos han mostrado una tendencia hacia el empleo de fibras naturales en matrices biodegradables debido a su bajo costo, sus propiedades y su alta afinidad ambiental. Sin embargo, la presencia de impurezas en la superficie de la fibra y la diferencia entre su naturaleza hidrofílica y la naturaleza hidrofóbica de la matriz, hacen que haya una incompatibilidad y por tanto, una baja adherencia interfacial entre éstas dos. Esta incompatibilidad no sólo afecta la adhesión entre la fibra y la matriz, sino que hace que las propiedades mecánicas del biocompuesto disminuyan, ya que evita una buena distribución de esfuerzos. A través de una modificación superficial de las fibras, ya sea química o física, se logra mejorar la adhesión entre la fibra y la matriz, mejorar la resistencia del biocompuesto y lograr una mejor integridad. En este proyecto, las fibras de Cumare (nativas de Colombia) fueron expuestas a dos tratamientos: un tratamiento químico con hidróxido de sodio bajo cinco concentraciones diferentes (0, 5, 10, 15, 20% (w/w)) por 30 minutos, y un tratamiento físico químico conocido como Explosión de vapor a dos presiones: 0.7 MPa y 1 MPa por 3 minutos de retención con pre tratamiento alcalino a 0,5% (w/w) NaOH. El efecto de los dos tratamientos sobre la fibra de Cumare fueron caracterizados a través de FTIR, SEM, DRX, pruebas de tensión y pruebas de densidades, al igual que se evaluó el efecto de los tratamientos sobre la interface de la fibra matriz a través de la prueba de Extracción (Pullout). Como resultado, los tratamientos no sólo modificaron la superficie de la fibra (observada a través del SEM), disminuyeron el contenido no celulósico (haciendo la fibra más libre de impurezas analizado a través del FTIR) de la fibra, sino que modificaron la estructura de la celulosa.