Caracterización mecánica a tensión de un material compuesto de fibra corta de guadua (Angustifolia kunth) y resina termoplástica (polietileno de baja densidad)
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El presente proyecto muestra la caracterización mecánica realizada a un material compuesto matriz polímero (Polietileno de Baja densidad - LDPE) reforzado con fibra corta de guadua (Angustifolia kunth). Este proyecto se basó en los métodos implementados por Hurtado en la obtención de la fibra de guadua, con el retiro de lignina. Se fabricaron probetas Tipo I según la norma ASTM D 638 y se siguió el protocolo recomendado por la misma norma en la ejecución del ensayo.
En el diseño de experimentos se tuvo en cuenta el LDPE como matriz, los siete tratamientos planteados por Hurtado para la deslignificación de la fibra corta a partir de guadua como refuerzo y tres valores de concentración en peso del refuerzo en la matriz (10%, 20% y 30%), generando 21 formulaciones; y los resultados se analizaron a partir de un modelo Tukey.
Con el ensayo a tensión se obtuvo que la formulación con mayor resistencia mecánica fue la que contaba con fibra natural sin tratamiento a una concentración del 10%. Adicionalmente, con el análisis SEM se evidenció que la distancia en la intercara fue menor a las otras formulaciones, por lo cual existe una relación directa entre la resistencia mecánica y la separación en la intercara del material compuesto.
Finalmente, con el ensayo FTIR se logró evidenciar que la interacción entre la fibra tratada con el Hipoclorito de Sodio 3%, tiene un efecto directo sobre el polímero, generando un aumento en la hemicelulosa, producto de la oxidación generada por la humedad contenida en la fibra.
Abstract
This project shows the mechanical characterization of a polymer matrix composite material (Low Density Polyethylene - LDPE) reinforced with short guadua fiber (Angustifolia kunth). This project was based on the methods implemented by Hurtado in obtaining the guadua fiber, with the removal of lignin. Type I specimens were manufactured according to ASTM D 638 and the protocol recommended by the same standard was followed in the execution of the test.
In the design of experiments, LDPE was taken into account as the matrix, the seven treatments proposed by Hurtado for delignification of the short fiber from guadua as reinforcement, and three concentration values by weight of the reinforcement in the matrix (10%, 20 % and 30%), generating 21 formulations; and the results were analyzed from a Tukey model.
With the tension test it was obtained that the formulation with the highest mechanical resistance was the one that had natural fiber without treatment at a concentration of 10%. Additionally, the SEM analysis showed that the distance at the interface was less than the other formulations, so there is a direct relationship between the mechanical resistance and the separation at the interface of the composite material.
Finally, with the FTIR test, it was possible to show that the interaction between the fiber treated with 3% Sodium Hypochlorite, has a direct effect on the polymer, generating an increase in hemicellulose, due to the oxidation generated by the moisture contained in the fiber.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Vásquez, C. L., (2020). Caracterización mecánica a tensión de un material compuesto de fibra corta de guadua (Angustifolia kunth) y resina termoplástica (polietileno de baja densidad) (Trabajo de pregrado de Ingeniería Mecánica) Universidad Santo Tomás. Bogotá, Colombia