Melt processing of polymer biocomposites

Tratamiento por fusión de biocompuestos poliméricos

Para preparar biocompuestos se utilizó un dispositivo acoplado de extrusión y moldeo por inyección con el fin de proporcionar una producción continua y a gran escala, y superar la degradación de las fibras en el interior del extrusor. Se prepararon dos tipos de biocompuestos, la mezcla de sisal/poli(butileno adipato-co-tereftalato) - PBAT y la mezcla de juta/poli(ácido láctico)/poli(butileno adipato-co-tereftalato). Los biocompuestos se prepararon con la fibra tal como se recibió y se trató alcalinamente. 

Las propiedades mecánicas de los biocompuestos aumentaron con el contenido de fibras; y el tratamiento alcalino fue eficaz para promover una buena adhesión entre la fibra y el polímero. En el caso de la fibra de Juta, el tratamiento alcalino utilizado fue demasiado fuerte y provocó la degradación de la fibra. Los resultados que aquí se presentan muestran un proceso alternativo y continuo para obtener biocompuestos con propiedades mecánicas relevantes utilizando fibras roving y evitando la degradación de las fibras.

INTRODUCCIÓN

El problema principal de algunos polímeros biodegradables es el bajo rendimiento en propiedades mecánicas. Una de las soluciones para eso es utilizar biocompuestos preparados con algunos rellenos y polímero biodegradable. La mayoría de los biocompuestos obtenidos a partir de fibras naturales y polímeros biodegradables son producidos por evaporación de solventes o compresión en caliente. Sin embargo, para propósitos industriales y producción a gran escala, la primera opción no es apropiada y la compresión en caliente está limitada por el tamaño de la máquina. Ambas opciones no son un proceso continuo. 

La mezcla fundida es la mejor opción para la producción a gran escala y proporciona una mezcla homogénea de la matriz de polímero y fibras. Varios investigadores han utilizado mezcladores internos y extrusoras para preparar biocompuestos. No obstante, durante la preparación de biocompuestos mediante mezcla fundida, la longitud de la fibra y su integridad podrían verse afectadas debido a las altas temperaturas y altas tasas de cizallamiento en la extrusora o mezclador. Se utilizó un dispositivo acoplado de extrusión y moldeo por inyección para preparar biocompuestos con el fin de proporcionar un proceso de producción continuo a gran escala y evitar la degradación de las fibras dentro de la extrusora.

La sección experimental incluyó el uso de los polímeros polibutileno adipato-co-tereftalato (PBAT) y ácido poliláctico/polibutileno adipato-co-tereftalato (PLA/PBAT) con una tasa de flujo volumétrico fundido (MVR) de 4 y 10 ml/10 min, respectivamente. Las fibras utilizadas fueron Sisal y Juta sin ningún tipo de purificación. Se prepararon dos tipos de biocompuestos: Sisal + PBAT y Juta + mezcla PLA/PBAT. Los biocompuestos se prepararon con fibras tal como se recibieron y fibras sometidas a tratamiento alcalino.