Tesis

El uso de fibras vegetales como refuerzo de matrices poliméricas ha recibido un creciente interés académico y, en los últimos años se ha desarrollado enormemente a nivel industrial. Estas fibras se han convertido en excelentes competidoras de las fibras de vidrio debido, por un lado, a su rigidez y resistencia elevadas, y por otro, a su baja densidad y costo. El reemplazo de fibras de vidrio por fibras vegetales es especialmente importante en la industria automotriz, ya que el consumo de combustible es menor en carrocerías livianas. Por otra parte, estas fibras son biodegradables y, en caso de incinerarse para recuperar la energía no emanan gases nocivos. Estas características las ponen en un lugar de privilegio con relación al creciente interés por la conservación del medio ambiente.
Entre las matrices poliméricas más utilizadas en este tipo de compuestos, las poliolefinas (polietileno y polipropileno) ocupan un lugar preferencial. Esto se debe a su bajo precio, versatilidad y moderadas temperaturas de procesamiento. Sin embargo, por su naturaleza hidrofóbica, son incompatibles con las fibras vegetales (hidrofílicas). Esta incompatibilidad resulta en la ausencia de adhesión interfacial entre matriz y refuerzo y, por lo tanto, en un pobre comportamiento mecánico por parte de los compuestos. Las poliolefinas injertadas con anhídrido maleico (PO-g-AM) han sido utilizadas para promover un acople efectivo entre la matriz no polar y las fibras polares, con excelentes resultados. Sin embargo, si bien la literatura abierta trata sobre el uso de agentes de acople comerciales, no existe un estudio sistemático acerca del uso y efectividad de estos copolímeros teniendo en cuenta su peso molecular y grado de injerto como variables.
En este trabajo se ha estudiado la reacción de injerto de anhídrido maleico (AM) sobre polipropileno (PP) por extrusión reactiva (Capítulo I). Se estableció la influencia de distintas variables (tipo de iniciador, concentración de AM y peróxido, agregado de co-agentes) sobre el nivel de injerto y peso molecular de los PP modificados. Esto ha permitido sintetizar PP-g-AM con diferentes porcentajes de injerto y distintos pesos moleculares.
Por otra parte, se caracterizaron las fibras locales de Palma Caranday y Formio para su uso como refuerzo de matrices termoplásticas (PP) (Capítulo II). Estas fibras han sido utilizadas exitosamente en aplicaciones tradicionales (hilos, cuerdas, bolsas, etc.) debido a su bajo costo y buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, la industria nacional dedicada a su extracción y producción ha sido inestable a lo largo de la historia. Este trabajo demostró que sus propiedades son comparables a las de otras fibras vegetales muy utilizadas como las de yute o sisal. Por lo tanto, pueden considerarse como una muy buena opción para la fabricación de materiales compuestos de matriz poliolefínica.
Finalmente, se integraron los resultados obtenidos en la producción de materiales compuestos PP – Fibras vegetales y se estudió en forma sistemática la influencia del nivel de injerto y peso molecular del PP-g-AM sobre sus propiedades mecánicas (Capítulo III). La incorporación del agente de acople resultó imprescindible para obtener un comportamiento mecánico óptimo en estos materiales, y la mejor adhesión entre fibras y matriz se consiguió con PP-g-AM de altos grados de injerto y pesos moleculares elevados. El uso de PP-g-AM favoreció además la dispersión homogénea del refuerzo en el polímero y redujo la velocidad de absorción de humedad por parte de los compuestos. La formulación (contenido de fibras, tipo y concentración de PP-g-AM) se optimizó de tal manera que se consiguieron propiedades físicas y mecánicas comparables a las de otros materiales de amplia aplicación comercial.