Obtención y caracterización de nanocelulosa a partir de fibras de lechuguilla como refuerzo de un biocomposito

Abstract

"En la actualidad, existe una gran demanda de productos biodegrables, esto debido a la creciente contaminación que generan los productos derivados del petróleo. Los biopolímeros son materiales que, en su mayoría, están formados por materiales naturales y generalmente biodegradables. Sin embargo, una de las principales desventajas que presentan dichos materiales es que no poseen las propiedades mecánicas para su manipulación por lo que se buscan diversas fuentes naturales proporcionen el refuerzo necesario para lograr dichas propiedades. El objetivo del presente estudio fue evaluar el desempeño mecánico de un biocompósito a base de polisuccinimida reforzado con micro y nanocelulosa provenientes de fibras de lechuguilla, para lograr un adecuado desempeño mecánico. La integración del material se realizó mediante un proceso de extrusión para posteriormente ser moldeado por termoconformación. Se realizaron y evaluaron 4 diferentes formulaciones identificadas como Microcelulosa y aceite esencial de orégano (MC-AEO), microcelulosa y cristales de timol (MC-CT), nanocelulosa y aceite esencial de orégano (NC-AEO) y nanoceulosa y cristales de timol (NC-CT) cuya diferencia predomina en el agente plastificante (AEO y CT) con proporciones del 3.5% según sea el caso, así como en el tamaño de partícula del agente reforzante (micro y nanométrico) con cantidades correspondientes a un 22% para cada caso. Las probetas obtenidas fueron analizadas en aspectos de densidad, espectroscopía infrarroja por transformadas de Fourier (FTIR), color y su desempeño mecánico mediante el uso de un texturometro Brookfield C3. Para densidad se encontraron valores entre de 0.814 a 0.956 g/cm3 que se encuentran en el rango de lo reportado para un polímero similar a base de fibras de coco. En cuanto al atributo de color se obtuvieron valores en las coordenadas de “a” de 5.390 a 5.623 y en “b” de 10.440 a 12.480 lo que lo sitúa en una coloración café intenso y en la cual el factor luminosidad se ve influenciado por el tipo de plastificante empelado ya que las probetas que continente CT presentan luminosidades más elevadas que los que contienen AEO, 35.926 contra 40.466. En lo referente a las propiedades mecánicas se tiene que tanto la influencia del agente plastificante como del tamaño de partícula son de gran importancia para el desempeño mecánico teniendo como valores encontrados en el parámetro de resistencia a la tensión en la probeta NC-CT un valor promedio de 2.302 MPa, así también para el porciento de elongación con la probeta MC-CT con un 12.197% y finalmente en el módulo elástico el mayor valor se obtuvo con la muestra NC-AEO con 17.739 MPa seguido por la NC-CT con 12.157 MPa así como para las cuestiones de dureza se vio reflejado el efecto positivo del tamaño de partícula y el agente plastificante encontrando valores para el parámetro de fracturalibidad de 45.274 N en la probeta identificada como NC-AEO, seguido de NC-CT con 45.130 N, en cuestión del porcentaje de deformación según dureza la muestra con mayor resistencia fue la NC-AEO seguida de NC-CT con 2.50% y 2.43% respectivamente, y para finalizar en el parámetro de resistencia a la tracción el valor más destacado fue el presentado por la probeta NC-CT con 3.930 MPa seguida de la NC-AEO con 3.770 MPa"