Estudio de las propiedades de compuestos biodegradables de almidón/gluten/glicerol reforzados con fibras de sisal

Study of Properties of Biodegradable Composites of Starch/Gluten/Glycerol Reinforced with Sisal Fibers

Se produjeron biocompuestos utilizando almidón/gluten/glicerol como matriz y fibras de sisal mediante mezcla fundida en un mezclador intensivo por lotes conectado a un reómetro dinamométrico a 130 °C. Las muestras se moldearon por compresión y se caracterizaron por absorción de agua y ensayo mecánico. En el ensayo de tracción, el módulo de Young y la resistencia a la tracción final aumentaron aproximadamente un 560% y un 162%, respectivamente, en relación con la matriz, mientras que el alargamiento a la rotura disminuyó. El módulo de almacenamiento aumentó al aumentar el contenido de fibras, mientras que las curvas tan δ disminuyeron, lo que confirma el efecto de refuerzo de las fibras. La adición de fibras de sisal en la matriz disminuyó la absorción de agua en equilibrio. El coeficiente de difusión disminuyó bruscamente con la adición del 5% de fibra y las adiciones adicionales de fibra de sisal sólo provocaron pequeñas variaciones. Las observaciones de microscopía óptica revelaron una buena dispersión de las fibras de sisal en la matriz.

INTRODUCCIÓN

Debido a la búsqueda de materiales respetuosos con el medio ambiente, el desarrollo de compuestos poliméricos que implican el uso de fibras vegetales y polímeros naturales ha ido creciendo cada vez más[1,2]. 

Las fibras naturales se añaden a la matriz polimérica para mejorar sus propiedades y reducir los costes de la composición polimérica y/o la generación de efluentes[3]. El uso de fibras vegetales como el yute, el algodón, el sisal y el coco como refuerzos en comparación con las cargas inorgánicas presenta muchas ventajas, como: obtención de materiales de baja densidad, menor abrasión durante el procesado, altos niveles de relleno que dan como resultado una mayor rigidez, alto módulo específico, y mayor durabilidad[4]. Además, las fibras naturales son biodegradables, proceden de fuentes renovables fácilmente disponibles y son de bajo coste[5]. 

Los polímeros naturales como el almidón y el gluten son materias primas interesantes para su uso como matriz en biocomposites debido a su biodegradabilidad y bajo coste[6]. Ambos pueden procesarse en presencia de plastificantes, de forma similar a los polímeros sintéticos convencionales. Además, el almidón y el gluten tienen grupos polares que pueden formar enlaces con los grupos hidroxilos de las fibras lignocelulósicas y, por tanto, dan lugar a un material con buenas propiedades mecánicas.