Biocompuestos basados en polietileno de alta densidad y subproducto de madera: efecto del tratamiento superficial

Abstract

Hoy en día, la gran acumulación de los desechos derivados de los plásticos se ha convertido en un serio problema. El uso de biopolímeros puede ser una opción posible de solución; sin embargo, sus propiedades no son comparables a la de los polímeros derivados del petróleo. Por consecuencia, la adición de fibras o partículas naturales a matrices poliméricas mejoran algunas propiedades. Sin embargo, estas fibras o partículas requieren de diferentes tratamientos superficiales, para mejorar su interacción con la matriz polimérica. Hoy en la actualidad, existen residuos y subproductos industriales y agroindustriales que no son aprovechados; uno de éstos es el subproducto de madera (aserrín de pino). El objetivo de esta investigación fue comprobar si el subproducto de madera, sometido a diferentes tratamientos superficiales, podría mejorar las propiedades mecánicas cuando son incorporadas a la matriz de polietileno de alta densidad (PEAD). Se realizó el análisis proximal del subproducto de madera, encontrándose que la humedad fue de 20.07%, contenido de proteínas de 0.889% y de cenizas de 4.46%. Los tratamientos superficiales al subproducto de madera fueron alcalinos (hidróxido de sodio al 2% por 2 h con una relación 25 mL/g); posteriormente, un tratamiento con quitosano en solución (ácido acético al 2% por 3 h con una relación sólido:líquido 1:6) y el tratamiento con ácido esteárico en solución (etanol al 1% por 3 h con una relación sólido:líquido 1:5). Estos tratamientos fueron aplicados al subproducto de madera modificando la superficie; además permitieron la limpieza del material de impurezas (tierra y suciedad) y removieron algunos componentes propios del subproducto de madera (ceras, sílice, gomas, hemicelulosa y lignina). El método de procesamiento fue por extrusión y posteriormente termoformados con 7.5% de subproducto de madera. Las imágenes MEB de los biocompuestos confirma la modificación de la superficie de las partículas de madera de mejora la unión interfacial. Las propiedades mecánicas a tensión presentaron una disminución en el % a ala elongación a la ruptura, respecto al PEAD, y un aumento en el módulo elástico de las formulaciones. Los tratamientos superficiales con quitosano y ácido esteárico aportaron grupos -OH que interactuaron con las cadenas de PEAD.