Fibras vegetales colombianas como refuerzo en compuestos de matriz polimérica

Colombian vegetal fibers as a reinforcement in polymeric matrix composites

  • José Luis Suárez Castañeda Universidad EIA
  • José William Restrepo Montoya Universidad EIA
  • Adriana Quinchía Figueroa Universidad EIA
  • Fredy Andrés Mercado Navarro Universidad EIA
Palabras clave: alkalization, polymeric composites, FTIR, physical properties, thermoset polymers, SEM, vegetal fabrics (en_US)
Palabras clave: alcalinización, compuestos poliméricos, FTIR, propiedades físicas, polímeros termofijos, SEM, tejidos vegetales (es_ES)

Resumen (es_ES)

Contexto: Se realizó una búsqueda local de tejidos de fibras vegetales para determinar la composición de los grupos funcionales y morfología de su superficie antes y después de un tratamiento alcalino con miras a su empleo como refuerzo en compuestos de matriz polimérica.

Método: La búsqueda se desarrolló dentro del área metropolitana del Valle de Aburrá, Colombia. Las fibras se trataron por inmersión en NaOH disuelto al 6 % w/v por 48 horas, seguida por una neutralización en ácido acético al 1 % v/v por una hora. Posteriormente fueron secadas a 60 °C por 24 horas. Las técnicas empleadas para los análisis fueron la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y la microscopía electrónica de barrido (SEM).

Resultados: Se seleccionaron tejidos de fique, yute, corteza de coco, lino y algodón. Los análisis FTIR muestran una tendencia a la disminución de ácidos grasos, hemicelulosas, ligninas y enlaces β en la superficie de las fibras, mientras que las imágenes SEM demuestran la remoción de impurezas, la exposición de rugosidades y la creación de espacios interfibrales.

Conclusiones: El tratamiento alcalino podría favorecer el mecanismo de anclaje del polímero termofijo a la superficie de las fibras y la creación de enlaces entre las moléculas polares de las fibras y el polímero termofijo, disminuyendo el deslizamiento relativo entre matriz y refuerzo durante la aplicación de cargas.

Resumen (en_US)

Context: This research focuses on determining the surface composition of different plant fibers in order to evaluate their possible use as reinforcement in polymer matrix composites. For this, a search was made for several types of fibers, as well as an analysis of their morphology before and after alkaline treatment.

Method: The search was carried out within the metropolitan area of the Aburrá Valley, Colombia. For the treatment of the fibers, we performed, in first place, an immersion in dissolved NaOH at 6% w/v for 48 hours; secondly, a neutralization in 1% v/v acetic acid for one hour; and thirdly, they were dried at 60°C for 24 hours. Additionally, the techniques used for the analyzes were Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM).

Results: Fique, Jute, Coconut husk, Flax and Cotton fiber fabrics were selected. FTIR analyzes show a trend towards the decrease of fatty acids, hemicellulose, lignins and β-bonds on the surface of the fibers, whereas SEM images show the removal of impurities, the exposure of roughness, and the creation of interfibral spaces.

Conclusions: Alkaline treatment could favor both the anchoring mechanism of the thermosetting polymer to the surface of the fibers and the creation of bonds between the polar molecules of the fibers and the thermosetting polymer. This could reduce the relative slip between matrix and reinforcement during the application of loads.

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Biografía del autor/a

José Luis Suárez Castañeda, Universidad EIA
Ingeniero mecánico, magíster en Ingeniería Mecánica. Docente de la Universidad EIA, Envigado
José William Restrepo Montoya, Universidad EIA
Ingeniero metalúrgico, doctor en Ingeniería. Docente de la Universidad EIA, Envigado
Adriana Quinchía Figueroa, Universidad EIA
Ingeniera agrícola, especialista en Ingeniería Ambiental, magíster en Ingeniería Ambiental, doctora en Ingeniería
Fredy Andrés Mercado Navarro, Universidad EIA

Ingeniero mecánico, magíster en Simulación Numérica y Control. Investigador y docente de cátedra de la Universidad EIA, Envigado

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Cómo citar
Suárez Castañeda, J., Restrepo Montoya, J., Quinchía Figueroa, A., & Mercado Navarro, F. (2017). Fibras vegetales colombianas como refuerzo en compuestos de matriz polimérica. Tecnura, 21(51), 57-66. https://doi.org/10.14483/udistrital.jour.tecnura.2017.1.a04
Publicado: 2017-01-01
Sección
Investigación