Materiales poliméricos reforzados con fibras vegetales y aditivados con retardantes de llama de origen natural

Abstract

El objetivo principal de esta tesis es desarrollar composites poliméricos reforzados con fibras vegetales y aditivados con retardantes de llama natural, y posteriormente evaluar su resistencia al fuego para determinar su capacidad para sustituir a los materiales de refuerzo convencionales. La creciente preocupación por la reducción de la huella ecológica de los materiales ha estimulado el desarrollo de nuevos plásticos y aditivos a partir de recursos renovables, como es el caso del uso de fibras naturales como refuerzo en composites. Los mayores campos de aplicación de este tipo de composites son la industria de la construcción y del transporte, y en estos sectores la resistencia al fuego de los materiales es clave. Para mejorar las propiedades de la matriz plástica se pueden utilizar retardantes de llama, siendo los basados en compuestos halogenados los más utilizados. Sin embargo, como son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, se está limitando e incluso impidiendo su uso. Como alternativa los retardantes de llama basados en fuentes naturales están despertando gran interés y son los que se utilizan en esta tesis. Los retardantes estudiados son brucita, boehmita, colemanita, lignina y grafito expandible, y dado que estos aditivos no han sido estudiados en detalle, es necesario realizar varios ciclos para poder determinar el porcentaje de aditivo óptimo para la matriz plástica. Por otro lado, también se pueden mejorar las propiedades del composite mediante la aplicación de tratamientos químicos tanto sintéticos como naturales a las fibras vegetales para reducir su alta combustibilidad. En este caso se aplicó un tratamiento sintético basado en silano y uno natural basado en la savia del pseudotallo de la platanera (BPS) a diferentes concentraciones. Se determinó que las mejores mezclas de aditivo se correspondían a brucita con colemanita y el tratamiento de la fibra con BPS concentrado a un cuarto con un 3% de ácido bórico. Finalmente, en los composites se determinó que la mejor mezcla para el composite de PP es 40% brucita más 20% colemanita con tejido de lino tratado con BPS 4:1+3%BA y para el composite de succinato de polibutileno (PBS) es 10% brucita más 50% colemanita con tejido de lino sin tratar. Además, entre las dos matrices poliméricas, se selecciona el composite de PBS por sus mejores propiedades ignífugas y su carácter más sostenible. En resumen, durante el desarrollo de esta tesis se han abordado dos problemas principales: los retardantes de llama halogenados y la alta combustibilidad de las fibras naturales.