Caracterización mecánica y térmica de los compuestos de cloruro de polivinilo y fibras de sisal

Mechanical and Thermal Characterization of the Polyvinyl Chloride-Sisal Fibers Composites

Los compuestos formados por cloruro de polivinilo (PVC) flexible, plastificado con dos tipos diferentes de plastificantes y reforzado con fibras de sisal, se procesaron en un molino mezclador de dos rodillos. Se utilizaron dos plastificantes, un plastificante líquido (poliéster) y un plastificante sólido permanente (copolímero de etileno/acetato de vinilo/monóxido de carbono - Elvaloy® ), para formar dos tipos de matrices poliméricas. Para cada una de estas matrices, se ha estudiado la influencia del tipo de plastificante, el contenido de plastificante, el tamaño y la cantidad de fibras de sisal en las propiedades del compuesto. Las fibras se lavaron con agua a 80°C durante una hora. Los compuestos con fibras cortas distribuidas aleatoriamente se caracterizaron mediante análisis mecánico, microscopía electrónica de barrido, análisis termogravimétrico (TG) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Para cada una de las matrices poliméricas estudiadas, el tamaño óptimo de la fibra de sisal fue de 6mm para tener un mejor refuerzo, bajo las condiciones investigadas. El uso de un plastificante sólido fue factible para las composiciones de PVC y promovió un mejor contacto fibra-matriz en los compuestos, aumentando las propiedades mecánicas para cantidades de plastificante superiores a 40 phr, en comparación con el plastificante líquido. Los análisis térmicos (TG y DSC) demostraron que la sustitución del plastificante líquido por el sólido no modifica el comportamiento térmico de los compuestos y de las matrices poliméricas sin carga. Para ambas matrices, el módulo elástico aumenta a medida que se añaden las fibras de sisal, en comparación con las matrices sin carga.

INTRODUCCIÓN

El PVC, cloruro de polivinilo, es el segundo material más consumido en todo el mundo, con una producción de resina superior a 27 millones de toneladas[1]. De este total, el 22% se consumió en Estados Unidos, el 22% en países de Europa occidental y el 7% en Japón. Brasil, con un consumo del 5% del total mundial de resinas de PVC, muestra una demanda creciente, ya que el consumo per cápita, en torno a 4,0 kg/habitante/año, sigue siendo bajo en comparación con otros países.

El alto contenido de cloro del PVC lo convierte en una molécula polar, lo que aumenta su afinidad y permite mezclarlo con una gama más amplia de aditivos que cualquier otro termoplástico. Esta característica única permite preparar formulaciones con propiedades y características específicas para cada aplicación. El átomo de cloro también actúa como marcador en los productos de PVC, facilitando la separación automatizada de los residuos fabricados con este material y optimizando el proceso de reciclaje al permitir su separación de otros plásticos en los residuos sólidos urbanos[1,2].