Un nuevo estudio ha comparado la eficiencia de refuerzo de la fibra de hoja de piña (PALF) y la fibra de lino cultivada en compuestos de poli(succinato de butileno). PALF, una alternativa menos explorada pero potencialmente sostenible, superó al lino con un 20 % en peso, lo que demuestra su potencial en biocompuestos de alto rendimiento y se alinea con los objetivos medioambientales.

El objetivo de esta investigación gira en torno a una exploración exhaustiva de las capacidades de refuerzo de dos fibras naturales distintas, a saber, la fibra de hoja de piña (PALF) y la fibra de lino cultivada, en el contexto de los compuestos unidireccionales de poli(succinato de butileno) (PBS). El objetivo principal es discernir y comparar la eficiencia mecánica de estas fibras como potenciales refuerzos en compuestos poliméricos.

El lino, conocido por sus robustas propiedades mecánicas, es un punto de referencia para compararlo con el PALF, que representa una alternativa menos investigada pero potencialmente sostenible. Para evaluar sistemáticamente su rendimiento, se incorporaron fibras cortas con una longitud de 6 mm a los composites en diferentes porcentajes de peso, específicamente en niveles del 10% y 20%.

El proceso de fabricación implicó la mezcla en un molino de dos rodillos y luego la creación de láminas preimpregnadas alineadas uniaxialmente que posteriormente se moldearon por compresión en materiales compuestos. Las formulaciones compuestas de 10% en peso de PALF y lino exhibieron curvas de tensión-deformación notablemente similares, lo que sugiere comportamientos mecánicos comparables a esta concentración.

Sin embargo, el estudio dio un giro intrigante en el nivel del 20% en peso, donde PALF superó inesperadamente al lino a pesar de sus propiedades de tracción inherentemente más bajas. Este resultado inesperado provocó una investigación más detallada sobre las características mecánicas de PALF al nivel del 20% en peso. Los compuestos PALF/PBS demostraron propiedades mecánicas impresionantes, alcanzando una resistencia a la flexión de 70,7 MPa, un módulo de flexión de 2,0 GPa y una temperatura de distorsión por calor de 107,3°C.

En contraste, los compuestos equivalentes de lino/PBS exhibieron valores ligeramente más bajos, con una resistencia a la flexión de 57,8 MPa, un módulo de flexión de 1,7 GPa y una temperatura de distorsión por calor de 103,7 °C. Este análisis comparativo proporciona información valiosa sobre el potencial del PALF como material de refuerzo, especialmente en concentraciones más altas.

Complementando el análisis mecánico, se emplearon figuras de polos de rayos X para evaluar las orientaciones de la matriz en compuestos PALF/PBS y lino/PBS. Los resultados revelaron orientaciones de matriz similares, lo que indica que la integridad estructural general de los compuestos era comparable a pesar de las diferencias en el tipo de fibra.

Un mayor escrutinio implicó el examen de las fibras extraídas para dilucidar las diferencias en el comportamiento de rotura. Este análisis microscópico reveló características distintas en los patrones de fractura de PALF y fibras de lino, arrojando luz sobre los mecanismos subyacentes que influyen en su rendimiento mecánico.

En conclusión, esta investigación subraya el importante potencial de PALF como opción de refuerzo sostenible para biocompuestos de alto rendimiento. La inesperada superioridad del PALF en concentraciones más altas desafía las suposiciones convencionales sobre sus propiedades de tracción en comparación con el lino.

Fomentar la adopción de PALF en materiales compuestos no solo amplía el repertorio de alternativas sostenibles, sino que también se alinea con objetivos ambientales más amplios, promoviendo el desarrollo de materiales ecológicos y mecánicamente robustos para diversas aplicaciones.

El artículo se publica en la revista Polymers. .

Más información: Taweechai Amornsakchai et al, Estudio comparativo de poli(succinato de butileno) reforzado con fibra de hojas de lino y piña:efecto del contenido de fibra en las propiedades mecánicas, polímeros (2023). DOI:10.3390/polímero15183691

Proporcionado por la Universidad de Newcastle en Singapur