Obtención de madera plástica reforzada con rastrojo de piña (Ananas comusus) del desecho agroindustrial y poliolefinas postconsumo

Abstract

El objetivo de este trabajo es evaluar el impacto del tratamiento químico del rastrojo de piña en las propiedades físicas y quimicas de un material compuesto termoplástico, obtenido a partir de plástico postconsumo y rastrojo de piña (Ananas comusus). Para ello, las fibras de rastrojo de piña fueron secadas y molidas, para ser tratadas con una solución de hidróxido de sodio al 5% v/v y una solución de ácido acrílico al 10% v/v en tratamientos químicos independientes, en una relación solución: fibra de 20 L por cada kilogramo de fibra. Se estudió también el efecto de estos tratamientos sobre las propiedades físicas, térmicas y morfológicas sobre el rastrojo aplicando diferentes técnicas. El material plástico postconsumo que se utilizó para realizar este trabajo fue el polietileno de alta densidad (HDPE), el cual fue preparado, molido y se caracterizó en cuanto a sus propiedades térmicas por gravimetría y calorimetría diferencial de barrido. Los materiales compuestos se obtienen tras una etapa de mezclado en una extrusora monotornillo, en la cual se logra dispersar las fibras en el Seno de la matriz polimérica termoplástica. Las probetas de ensayo utilizadas en la determinación de las propiedades mecánicas, se obtienen mediante moldeo por compresión de pelets de madera plástica. Los resultados obtenidos en este trabajo indican que el tratamiento químico modifica la estructura y superficie de las fibras, generando fibrillas de menor diámetro aumentando la relación LID (relación largo/diámetro) de las mismas. Por otro lado, al tratar las fibras, mejoran las propiedades mecánicas, haciéndolas más resistencia a la descomposición y degradación térmica, debido a la eliminación de compuestos termolábiles presentes en ellas. Las propiedades mecánicas en cuanto a flexión, tensión e impacto mejoraron conforme se trató la fibra de rastrojo de piña químicamente con hidróxido de sodio y ácido acrílico siendo este último el más efectivo. Además, el contenido de fibra óptimo en la elaboración de materiales compuestos es de un 20 %, debido a que a tal concentración de fibra se obtuvieron los mejores valores en las pruebas mecánicas.

The objective of this work is to evaluate the impact of the chemical treatment of pineapple stubble on the physical and chemical properties of a thermoplastic composite material, obtained from post-consumer plastic and pineapple stubble (Ananas comusus). For this, the pineapple stubble fibers were dried and ground, to be treated with a 5% v/v sodium hydroxide solution and a 10% v/v acrylic acid solution in independent chemical treatments, in a solution ratio : 20 L fiber for each kilogram of fiber. The effect of these treatments on the physical, thermal and morphological properties of the stubble was also studied by applying different techniques. The post-consumer plastic material used to carry out this work was high-density polyethylene (HDPE), which was prepared, ground and characterized in terms of its thermal properties by gravimetry and differential scanning calorimetry. The composite materials are obtained after a mixing stage in a single-screw extruder, in which the fibers are dispersed within the thermoplastic polymeric matrix. The test specimens used to determine the mechanical properties are obtained by compression molding of plastic wood pellets. The results obtained in this work indicate that the chemical treatment modifies the structure and surface of the fibers, generating fibrils of smaller diameter, increasing their LID ratio (length/diameter ratio). On the other hand, when treating the fibers, the mechanical properties improve, making them more resistant to decomposition and thermal degradation, due to the elimination of thermolabile compounds present in them. The mechanical properties in terms of bending, tension and impact improved as the pineapple stubble fiber was chemically treated with sodium hydroxide and acrylic acid, the latter being the most effective. In addition, the optimum fiber content in the elaboration of composite materials is 20%, because at such a fiber concentration the best values ​​were obtained in the mechanical tests.