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    Tesis

    Microfibras de celulosa hidrolizada como refuerzo de matriz de polipropileno

    2005



    Título Microfibras de celulosa hidrolizada como refuerzo de matriz de polipropileno
    Nombre Stupenengo, Franco A.
    Directores Kenny José M. . . Argentina
    . .
    . .
    Tutor Dra. Hermida Elida .
    Jurado .
    Lugar de realización Universidad de Perugia Italia
    Código IT/IM-TS--54/05

    Resumen

    El aumento del precio de materiales plásticos de uso en ingeniería junto con el creciente interés por el impacto de los materiales sobre el medioambiente está llevando a considerar la necesidad del uso de materias primas biodegradables o reciclables para el desarrollo y dise¤o de nuevos componentes para industrias tales como la automotriz. La producción de piezas realizadas con materiales compuestos de bajo costo utilizando fibras naturales ofrece ventajas tanto tecnológicas como en lo referido al impacto ambiental, así como también ahorro de combustible. En la actualidad, para la mayor parte de las aplicaciones en las cuales se utilizan polímeros en vehículos, se utilizan fibras de vidrio (FV) como refuerzo. Estas fibras son potencialmente peligrosas para la salud y deterioran rápidamente el equipamiento requerido para procesar los materiales. Por esto, se busca reemplazarlas en los próximos a¤os mediante el desarrollo de nuevos materiales. En los £ltimos a¤os ha aumentado el interés por las fibras naturales (FN) como refuerzo de compuestos de matriz polimérica. Algunas ventajas relacionadas con su uso son: biodegradabilidad, baja densidad, facilidad de corte, menor abrasividad que FV, ausencia de residuos al final del ciclo debida. Sin embargo, problemas tales como la constancia en las propiedades a£n deben ser resueltos. Una forma de estandarizar las propiedades de las FN es mediante hidrólisis, obteniéndose celulosa regenerada. El objetivo de este trabajo es el estudio del uso de celulosa regenerada como refuerzo en matriz de polipropileno (PP), y la comparación de la performance de este compuesto con la de compuestos de polipropileno con FV. Se evaluaron compuestos de celulosa hidrolizada en matriz de polipropileno con 0, 7, 15 y 32 por ciento en volumen de refuerzo. Los compuestos fueron extrudidos e inyectados. Las fibras naturales y la matriz de polipropileno fueron caracterizadas por calorimetría, termogravimetría, picnometría y microscopía electrónica de barrido. Los compuestos fueron caracterizados por análisis térmico, y se estudió la influencia del contenido de fibras sobre las propiedades mecánicas mediante ensayos de tracción, impacto, y flexión en tres puntos. Las propiedades reológicas fueron evaluadas mediante ensayos mecánico-dinámicos. También se realizaron ensayos de absorción de agua. Los compuestos reforzados con fibras naturales estudiados muestran buenas propiedades mecánicas específicas, buen comportamiento en flexión y menor abrasividad que los reforzados con FV. El uso de MAHPP (polipropileno injertado con anhídrido maleico) como agente de acople aumenta las propiedades en tracción y la resistencia en flexión respecto de los resultados obtenidos para los compuestos de PP con FV. Los materiales reforzados con fibras de celulosa muestran una potencial reciclabilidad, volviéndose una alternativa a los refuerzos de FV para numerosas aplicaciones que requieran bajas cargas mecánicas.

    Complete Title

    Abstract

    The collapse in prices for engineering and standard plastics, with the assumption of the future exhaustion of the crude reserves world-wide and the increasing environmental concerns is leading to consider, more and more insistently, the use of regenerable raw materials for the design and development of new vehicle components. The production of parts with low cost composites based on natural fibers will offer both technological, as referred to environmental impact, and fuel economy and cost advantages in this extremely competitive market. Presently, for most polymer-based applications in vehicle components with some structurally, glass fibers are being used. These fibers are potentially dangerous for human health and can damage the processing equipment. So that, they will be possibly removed in the next-coming years if standardized products with similar properties are developed. In fact, in recent years an increase of interest in the use of natural fibers as reinforcement of polymer based composites has been reported. Some advantages related to natural fibers with respect to glass fibers in composites are: annual growing and biodegradability; low density values; easy cutting; less abrasive than glass fibers; no residues at the end of the life cycle. Nevertheless, some problems as the constancy on properties remain to be improved. One way to the standardization of natural fibers properties is the hydrolysis of pulps obtaining regenerated cellulose by a controlled method. The aim of this work is to study the use of regenerated cellulose as reinforcement in a polypropylene matrix, and to compare it with glass fiber-polypropylene composites. Hydrolyzed cellulose and glass fiber-polypropylene composites were evaluated at 0, 7, 15 and 32 per cent volume fraction of reinforcement. The composites were extruded in a twin screw extruder (Bausano MD30) and also injected into test specimens using a Sandretto Micro 30 machine. The natural fibers and the matrix were characterized by calorimetry, thermogravimetry, picnometry and electron microscopy. The composites were also characterized by thermal analysis, and the influence of fiber content on mechanical properties was studied by tensile, impact and three point flexural tests. The rheological properties of composites were investigated by dynamic mechanical measurements of the complex viscosity and the storage modulus. Water absorption tests were also carried out. The materials showed good specific mechanical properties, good flexural behavior and toughness properties and less abrasiveness than glass fibers. The use of MAHPP as coupling agent improves the tensile and flexural strength over the results obtained for glass fiber-PP composites. The moisture sensibility is remarkable, natural fibres are easily influenced by environmental effects. The materials reinforced with hydrolyzed cellulose show a potential recyclability and become a suitable alternative to glass fiber reinforcements for lots of applications in the field of lower mechanical loads.

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