Madera plástica de polipropileno reforzado con harina de madera: Efecto de la adición de agentes compatibilizantes provenientes de recursos renovables

Abstract

Compósitos de polipropileno reciclado (PPr) con harina de madera de la espécie Pinus elliottii (PIE) fueron desarrollados utilizando aceite de soya, ácido esteárico, ácido caprílico y polipropileno graftizado con ácido itacónico (PPgAI) como agentes compatibilizantes. Los compósitos fueron procesados en extrusora de doble husillo co-rotante y posteriormente moldados por inyección. Los materiales fueron caracterizados a través de ensayos mecánicos, termogravimétricos, morfológicos, físicos y por ángulo de contacto. Los resultados de los ensayos mecánicos demostraron que el aceite de soya actuó como plastificante y redujo las propiedades mecánicas de los compósitos. Por otro lado, la adición de ácido esteárico, ácido caprílico y PPgAI generó en un aumento de la resistencia a flexión de 8, 20 y 29%, respectivamente, comparado al compósito sin compatibilizante. El compósito desarrollado con el agente compatibilizante comúnmente utilizado, el polipropileno graftizado con anhidrido maleico (PPgAM), presentó un aumento de 35% en la resistencia a la flexión. Resultados del análisis termogravimétrica (TGA), del compósito de PPr con aceite de soya presentó una reducción de su estabilidad térmica en 3% de pérdida de masa, lo que puede estar asociado a la mayor cantidad de oxígeno en su estructura molecular, lo que facilita mayor movilidad de las cadenas con el aumento de la temperatura y que pueden acelerar el proceso de degradación. En el caso de los compósitos con ácido caprílico y PPgAI mostraron un aumento superior a 10°C en la temperatura de 3% de perda de masa cuando comparados al compósito sin compatibilizante, indicando un aumento de la estabilidad térmica de estos compósitos. Los resultados de los análisis de microscopia electrónica de Barrido comprobaron la mayor interacción entre las fases (harina de madera y la matriz de PPr) para los compósitos desarrollados con ácido caprílico y PPgAI; y en relación a los resultados del ángulo de contacto de los materiales, mostraron que la incorporación del agente compatibilizante graftizado originó un aumento de la energía superficial de la matriz polimérica promoviendo una mejor interacción con la carga vegetal (hidrofílica).

Wood plastic composites of recycled polypropylene PPr and Pinus elliottii (PIE) were developed using soybean oil, stearic acid, caprylic acid and itaconic acid grafted with polypropylene (PPgAI) as coupling agents. The composites were processed in a co-rotating twin screw extruder and injection molded. The materials were characterized by mechanical properties, thermogravimetric analysis, morphological, physical and contact angle. The results showed that soybean oil acted as a plasticizer and reduced mechanical properties of composites. On the other hand, the addition of stearic acid, caprylic acid and PPgAI resulted in an increase in flexural strength of 8, 20 and 29%, respectively, when compared to the composite without compatibilizer. The composites developed with coupling agent commonly used, polypropylene grafted with maleic anhydride (PPgAM) had a 35% increase in flexural strength. TGA results showed that the composite with soybean oil showed a reduction of thermal stability by 3% mass loss, which may be associated with more oxygen in their molecular structure and promote greater mobility of the polymer chains with increase the temperature and which may accelerate the degradation process. Composites with caprylic acid and PPgAI showed an increase above 10 ° C in temperature of 3% mass loss when compared to the composite without compatibilizer. SEM analysis showed the greater interaction between the wood flour and PPr for composites developed with PPgAI and caprylic acid. The results of contact angle showed that the incorporation of a PPgAM caused an increase in surface energy of the polymer matrix which may promote better interaction with hydrophilic wood flour.