Resumen

La falta de conocimiento sobre el comportamiento bajo fluencia y fatiga limita el uso de composites poliméricos reforzados con fibras naturales. Por ello, en este trabajo se evaluó el comportamiento de los composites epoxi reforzados con fibras de sisal en ensayos de tracción, fatiga y fluencia. Asimismo, mediante termogravimetría y microscopía electrónica de barrido se evaluó la eficacia del tratamiento con hidróxido sódico (NaOH) en las fibras de sisal. Además, la calorimetría diferencial de barrido determinó el grado de curado de los compuestos, y la estereomicroscopía permitió evaluar la fractura de la superficie. Como resultado, la resistencia a la tracción del compuesto fue 1,4 veces superior al valor de la resina epoxi pura tras 100.000 ciclos en la prueba de fatiga. Además, cuando se carga con el 20% de la resistencia máxima a la tracción, se estima que el composite resiste 200.000 h sin romperse por fluencia. En conclusión, la eficaz adhesión entre las fibras de sisal y el epoxi obtenida mediante el tratamiento con NaOH permitió un buen comportamiento mecánico del composite epoxi.

INTRODUCCIÓN

Aunque los compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras de carbono, vidrio o Kevlar presentan excelentes propiedades mecánicas asociadas a un bajo peso, el uso de estas fibras sintéticas tiene efectos adversos sobre el medio ambiente, ya que su producción requiere una gran cantidad de energía[1]. Los compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales procedentes de plantas son alternativas atractivas.

Existe una gran variedad de plantas utilizadas como refuerzo en matrices poliméricas, por ejemplo, sisal, yute, palma, curauá y otras. Las fibras utilizadas como refuerzo provienen de diferentes partes de las plantas, como el tronco, la hoja, las ramas frutales y el tallo[2]. Aunque la adhesión entre las fibras naturales y los polímeros sea baja, se puede mejorar con tratamientos químicos, eliminando los componentes amorfos y no polares de las fibras y las impurezas que repelen los polímeros[3]. El tratamiento con hidróxido de sodio (NaOH) es sencillo y ampliamente utilizado. Las fibras de rama de palmera muestran una resistencia a la tracción un 180% mayor cuando se tratan con una solución de NaOH, alcanzando unos 290 MPa[2]. En los compuestos epoxídicos, las fibras naturales de curauá tratadas con NaOH mejoran la resistencia a la tracción, la flexión y el impacto en un 24%, 44% y 47%, respectivamente, en comparación con las muestras no tratadas[4]. Esto pone de manifiesto el potencial de las fibras naturales para aplicaciones en compuestos.

Recientemente, varios estudios han informado sobre el rendimiento mecánico de compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales, pero casi todos los informes utilizan únicamente ensayos de tracción, flexión e impacto.

• Materias:Fatiga de materiales Propiedades mecánicas Materiales compuestos Fibra natural Fatiga térmica
• Subjects:Material Fatigue Mechanical properties Composite materials Natural fibers Thermal fatigue
• Palabras claves:Fibras naturales; Tratamiento con NaOH; Propiedades mecánicas; Comportamiento térmico
• Keywords:Natural fibers; NaOH treatment; Mechanical properties; Thermal behavior