Dynamic mechanical analysis and crystalline analysis of hemp fiber reinforced cellulose filled epoxy composite

Análisis mecánico dinámico y análisis cristalino de un compuesto epoxi relleno de celulosa reforzado con fibra de cáñamo

Se investigó el comportamiento mecánico dinámico de los compuestos reforzados con fibra de cáñamo tratados químicamente y sin tratar. Se estudió la morfología de los compuestos para comprender la interacción entre el relleno y el polímero. Se realizaron una serie de ensayos mecánicos dinámicos variando la carga de fibra y las frecuencias de ensayo en un rango de temperaturas de ensayo. Se comprobó que el módulo de almacenamiento (E) registrado por encima de la temperatura de transición vítrea (Tg) disminuye al aumentar la temperatura. 

Los valores del módulo de pérdida (E) y de los picos de amortiguamiento (Tan δ) se redujeron al aumentar la carga de la matriz y la temperatura. Los cambios morfológicos y la cristalinidad de los compuestos se investigaron mediante técnicas de microscopio electrónico de barrido (SEM) y DRX. A los compuestos con fibras tratadas con álcali y benzoilo se les atribuyen mejores resultados de DMA. En el caso de los estudios XRD, los compuestos con fibras tratadas con mayor contenido de relleno muestran una mayor cristalinidad.

INTRODUCCIÓN

La fabricación de materiales de ingeniería de alto rendimiento a partir de recursos renovables es un objetivo ambicioso que actualmente persiguen investigadores de todo el mundo. Los beneficios ecológicos de los materiales crudos renovables son claramente valiosos: son sostenibles, respetan el medio ambiente y no causan problemas de salud. Las fibras naturales ya han establecido un historial como material de relleno simple en piezas de automóviles. Fibras naturales como el sisal, el cáñamo, el kenaf, el yute, el coco, la fibra de palma han demostrado ser un buen refuerzo en matrices termoestables y termoplásticas. Estudios previos han demostrado que las fibras de cáñamo son un refuerzo efectivo en matrices poliméricas.

El comportamiento de los compuestos híbridos es una suma ponderada de los componentes individuales en la que existe un equilibrio más favorable entre las ventajas y desventajas inherentes. En un estudio interesante, se realizó un análisis mecánico dinámico de compuestos híbridos basados en fibras naturales y se observó que la hibridación de las fibras naturales mejoró las propiedades térmicas y mecánicas dinámicas. Los compuestos híbridos de poliéster de vidrio/plátano se sometieron a análisis mecánico dinámico a lo largo de un rango de temperatura y tres frecuencias diferentes. 

Trabajos similares sobre propiedades mecánicas y mecánicas dinámicas de compuestos híbridos de sisal/vidrio informaron un aumento en el módulo de almacenamiento y pérdida con la hibridación de sisal/poliéster con fibras de vidrio. La mezcla de fibras naturales como cáñamo y kenaf con termoplásticos puso a Flex Form Technologies en el mapa y en los paneles de puertas del convertible Chrysler Sebring. En Alemania, tras la autorización del cultivo de cáñamo, se desarrolló un fieltro agujado de lino/cáñamo (50:50) para automóviles de alta gama.