Estudio de las propiedades fisicoquímicas, térmicas, mecánicas y morfológicas de la mezcla polipropileno/Eichhornia crassipes (Lirio acuático)

Abstract

La problemática mundial actual por acumulación de plásticos no biodegradables hoy en día es un tema de gran interés y relevancia en distintos niveles por sus afectaciones ambientales negativas que estos plásticos conllevan. Dicha problemática encamina a la búsqueda de alternativas factibles para contrarrestar o disminuir el impacto negativo por contaminación de plásticos que se está generando en los ecosistemas terrestres y marítimos. El polipropileno (PP) es el plástico no biodegradable y de materias primas petroquímicas más utilizado a nivel mundial, por los que se trabajó en la obtención de mezclas poliméricas a base de polipropileno, lirio acuático y agente compatibilizante (polipropileno injertado con anhídrido maleico) a través de un diseño de experimentos de mezclas variando los porcentajes en peso de los componentes. Se trató el lirio acuático desde su recolección en campo hasta su condición final para ser utilizado como material de relleno de la matriz polimérica y así atacar a la par una problemática actual local relevante. Los componentes se mezclaron primeramente por un proceso de extrusión para favorecer la intercalación del material de relleno dentro de la matriz polimérica. Se evaluó la influencia de las diferentes concentraciones del material de relleno en la matriz polimérica. Se estudiaron las propiedades térmicas (temperaturas de fusión y de degradación), fisicoquímicas, morfológicas y mecánicas de los distintos biocompositos Se obtuvo un incremento de aproximadamente 5°C en la temperatura de degradación, por lo que la adición del lirio acuático le proporcionó estabilidad térmica. A mayor porcentaje en peso de material de relleno se presentó una disminución en el porcentaje de cristalinidad de los biocompositos y la internalización del lirio en la matriz polimérica se refleja en la ligera disminución en la temperatura máxima de fusión de las diferentes mezclas poliméricas por la generación de desacomodo la estructura de la matriz. La adición del polvo de lirio genera un aumento en la rigidez del material en comparación a su estado puro y no hay una formación de nuevos compuestos o enlaces químicos, por lo que se obtuvo una mezcla física.

The current global problem due to the accumulation of non-biodegradable plastics today is a topic of great interest and relevance at different levels due to the adverse environmental effects that these plastics entail. This problem leads to the search for feasible alternatives to counteract or reduce the negative impact of plastic pollution that is being generated in terrestrial and maritime ecosystems. Polypropylene (PP) is the most widely used non-biodegradable plastic and petrochemical raw material worldwide. Therefore, in this work, polymeric mixtures based on polypropylene, water lily, and a compatibilizing agent (polypropylene grafted with maleic anhydride) were obtained through a mixing design experiment varying the percentages by weight of the components. The water lily was treated from its collection in the field to the final condition to be used as a filler material for the polymeric matrix and thus simultaneously attack a relevant local current problem. An extrusion process first mixed the components to favor the intercalation of the filler material within the polymeric matrix. The influence of the different concentrations of the filling material in the matrix on the thermal characteristics, such as melting and degradation temperatures, was evaluated, in addition to the physicochemical properties, to determine whether the formation of new chemical compounds was obtained. An increase of approximately 5°C was obtained in the degradation temperature, so the addition of water lily provided thermal stability. A higher percentage by weight of filler material presented a decrease in the percentage of crystallinity of the biocomposites and the internalization of the lily in the polymer matrix is reflected in the slight decrease in the maximum melting temperature of the different polymer mixtures by the generation of misalignment the structure of the matrix. The addition of the lily powder generates an increase in the rigidity of the material compared to its pure state and there is no formation of new compounds or chemical bonds, therefore a physical mixture was obtained.