Degradación no isotérmica de la madera mediante mediciones termogravimétricas

Nonisothermal Degradation of Wood Using Thermogravimetric Measurements

La estabilidad térmica de la madera y los materiales celulósicos es un factor importante para las aplicaciones de estos materiales naturales renovables como cargas para reforzar matrices poliméricas. Sin embargo, estos materiales tienen una baja estabilidad térmica causada principalmente por especies que se inflaman a bajas temperaturas. Estas características contribuyen significativamente a limitar su uso en situaciones en las que se requieren temperaturas más elevadas. 

En este trabajo, se evaluó la degradación térmica de dos tipos de madera (Pinus y Garapeira) mediante mediciones termogravimétricas en atmósfera de nitrógeno. Los parámetros de la cinética de descomposición térmica fueron estimados utilizando el método de Flynn-Wall-Ozawa (FWO). La madera de Garapeira mostró menor energía de activación a grados de reacción inferiores a 0,5, probablemente debido a la presencia de compuestos volátiles, como aceite y cera. La madera de Pinus presentó características diferentes en el grado de reacción inicial (hasta 0,4). Después de este punto, sin embargo, Garapeira se vuelve más estable que Pinus debido a la formación de especies térmicamente más estables y a la mayor cantidad de lignina. Además, se encontró que los procesos de degradación térmica de ambas maderas están controlados principalmente por la difusión (Dn) de especies volátiles en grados de reacción de hasta 0,8, alcanzando después un mecanismo de tercer orden (F3).

INTRODUCCIÓN

El uso de materiales de origen natural como cargas de refuerzo en polímeros ha ido aumentando gradualmente. Aunque el uso de compuestos de polímero/madera, comúnmente denominados Wood-Plastic Composites (WPCs), ha aumentado significativamente en los últimos años, esta tecnología aún tiene algunas limitaciones, como la baja resistencia a la degradación de los materiales celulósicos y la alta absorción de humedad. Estos factores pueden convertirse en limitantes durante la producción de WPCs.

La estabilidad térmica de la madera es un parámetro muy importante en la producción de WPCs. Tradicionalmente, estos materiales se preparan mezclándolos con polímeros en estado fundido, que en muchos casos se encuentra por encima de los 200 °C, una temperatura a la que ya han comenzado los procesos de degradación térmica. La degradación de la madera, sin embargo, puede dar lugar a propiedades indeseables como olor, decoloración y pérdida de resistencia mecánica.