Surface Modification of Cellulose Fibres

Modificación de la superficie de las fibras de celulosa

Se describen varios enfoques para la modificación de fibras de celulosa, a saber: (i) tratamientos físicos tales como tratamientos corona o plasma en diferentes atmósferas; (ii) injerto con moléculas hidrófobas utilizando compuestos de encolado bien conocidos; (iii) injerto con moléculas bifuncionales, dejando una de las funciones disponible para su posterior explotación; y (iv) injerto con compuestos organometálicos. Las superficies modificadas se caracterizaron mediante análisis elemental, mediciones del ángulo de contacto, cromatografía de gases inversa, espectroscopia fotoelectrónica de rayos X e infrarroja, humectabilidad, etc. Estas diferentes herramientas proporcionaron pruebas claras de la aparición de reacciones químicas entre el agente de injerto utilizado y las funciones hidroxídicas de la superficie de celulosa, así como de la existencia de enlaces covalentes en los materiales compuestos resultantes entre la matriz y las fibras mediante el uso de agentes de acoplamiento doblemente reactivos.

INTRODUCCIÓN

El uso de fibras naturales de celulosa como elementos en materiales compuestos macromoleculares ha recibido recientemente una atención considerable, como lo demuestran las numerosas revisiones sobre el tema[1-7]. De hecho, mientras que los compuestos de fibra de vidrio no pueden reciclarse al final de su ciclo de vida, sus homólogos basados en componentes naturales permiten llevar a cabo tal operación, ya sea por reciclado (matrices termoplásticas) o mediante recuperación de energía (combustión de compuestos termoestables). Además, a pesar de tener un módulo de Young de 2 a 3 veces menor que el de las fibras de vidrio, las fibras de celulosa presentan varias ventajas notables, a saber: (i) baja densidad (que permite obtener compuestos más ligeros); (ii) carácter biorrenovable; (iii) disponibilidad ubicua a bajo coste y en diversas formas (madera, plantas anuales, residuos agrícolas, etc.); y (iv) abrasividad modesta, que garantiza una mayor longevidad de las herramientas de transformación de los compuestos.

Sin embargo, las fibras lignocelulósicas también presentan algunas limitaciones con respecto al presente contexto, ya que son altamente polares e hidrófilas, lo que las hace poco compatibles con matrices no polares de uso común, como las poliolefinas, y que pierdan sus propiedades mecánicas en caso de adsorción de humedad atmosférica (por ejemplo, en el extremo abierto de una pieza seccionada de material compuesto). Por estas razones, suelen someterse a modificaciones superficiales para (i) proporcionar una barrera hidrófoba eficaz y (ii) minimizar su energía interfacial con la matriz polimérica, a menudo apolar, y así generar una adhesión óptima.

El objetivo de esta presentación es ofrecer una visión general de los distintos enfoques utilizados para tratar la superficie de fibras de celulosa con el fin específico de su posterior incorporación a matrices poliméricas.