Compuestos con matriz PBS

La utilización de rellenos de partículas inorgánicas para mejorar las propiedades del PBS manteniendo su biodegradabilidad, es común en el desarrollo de compuestos. Tal es el caso de relleno de carbonato de calcio nanométrico. En este sentido Chen et al.

[155] _{estudiaron la influencia del contenido de nano-CaCO3 en el comportamiento térmico,}

así como en las propiedades mecánicas dinámicas y reológicas del PBS. Por su parte, Wang et al. [156] _{estudiaron los efectos del grafeno en la morfología y en las propiedades}

mecánicas y térmicas del compuesto PBS/grafeno, comprobando una mejora en la resistencia al fuego respecto al PBS puro. En otro estudio, Ali et al. [157] _{demostraron la}

mejora de la procesabilidad, módulo de tracción y conductividad térmica con el uso de nanotubos de carbono – CNTs. Otros estudios con partículas inorgánicas incluyen la montmorillonita, silicatos [158]_{, zeolitas} [159]_{, etc.}

Existen numerosos estudios sobre el empleo de PBS como matriz y refuerzos de fibras naturales. Por un lado, se documentan estudios con fibras naturales de origen mineral como el basalto [160], y numerosas investigaciones con refuerzos de fibras

naturales [161]_{, como la fibra de seda, fibra de sisal, fibra de yute, fibras de kenaf} [162] _o

residuos de lana [163]_{. Terzopoulou et al.} [164] _{desarrollaron biocompuestos basados en PBS}

con diferentes porcentajes en peso de fibras de cáñamo (entre 15 – 70%). Se estudió tanto la dispersión, como la adhesión interfacial y el efecto del contenido de los rellenos sobre las propiedades mecánicas y térmicas, y sobre su biodegradabilidad.

En un estudio sobre biocomposites basados en PBS con fibras lignocelulósicas de sisal – SF, se muestran los efectos del procentaje de carga lignocelulósica en las propiedades morfológicas y reológicas del compuesto, concluyendo que cuando el contenido en peso es muy alto (> 50%) existe una mala adhesión con la matriz [96]_.

Se han estudiado las propiedades mecánicas con la incorporación de fibras naturales a la matriz de PBS, como con fibra de curaua, con un alto porcentaje de

Tesis Doctoral. Patricia Limiñana Gregori 89 celulosa. Frollini et al. [137] _{realizaron un trabajo sobre la influencia del contenido en fibra}

y forma de la fibra, corta o larga, en la resistencia al impacto y a la flexión. Frollini et al. demostraron que el impacto y las resistencias a flexión aumentan con mayor contenido de fibra. Por otra parte, la longitud de la fibra para el compuesto reforzado con 20% en peso de fibra, influye en la resistencia al impacto, que es más alta para fibras más cortas que para fibras más largas. Sin embargo, la longitud no influye en la resistencia a la flexión.

En un estudio previo sobre el desarrollo de biocompuestos basados (PBS), y reforzado con diferentes fibras lignocelulósicas (coco, bagazo de caña de azúcar, curaua, sisal), Frollini et al. [165] _{demostraron que la fibra de curaua tenía mayor potencial para}

la mejora de las propiedades mecánicas.

En uno de los trabajos, Dorez et al. [166] _{realizaron un estudio sobre la degradación}

térmica y reacción al fuego en compuestos a base de PBS y refuerzo de celulosa, cáñamo, lino, caña de azúcar y bambú con adición de polifosfato de amonio – APP, como agente ignífugo. Dorez et al. comprobaron que la incorporación de fibras en PBS reduce la estabilidad térmica y el tiempo de ignición – TTI (“time to ignition”) de los biocompuestos, pero aumenta el residuo de masa correspondiente a la formación de una barrera de carbono; y mediante la incorporación de APP se produce una degradación más temprana; sin embargo, favorece la formación de una barrera de carbono.

Otros trabajos con fibras naturales son por ejemplo con fibra de algodón utilizando silano como agente compatibilizante [167]_{, o con algas rojas} [168]_.

Por otro lado, es habitual encontrar trabajos sobre mezclas de PBS y PLA reforzados con fibras naturales [139, 140]_.

Si bien, existen estudios sobre el desarrollo de compuestos con base de PBS y otros tipos de residuos agrícolas, como residuos de salvado de trigo, donde Yen et al. [169]

compararon compuestos formados por PBS y residuos de salvado de trigo, y los efectos del PBS injertado con anhídrido maleico (PBS-g-MA) como compatibilizante, concluyendo que se mejoran las propiedades mecánicas respecto al compuesto sin compatibilizante, y que la adición de las fibras aumenta la tasa de biodegradabilidad del material. Por otro lado, Tserki et al. [170] _{realizaron un estudio sobre el aprovechamiento}

Tesis Doctoral. Patricia Limiñana Gregori 90 rellenos para matrices de PBS, probando diferentes procesos de compatibilización para la mejora de la adhesión matriz-fibra. En concreto, se realizó por un lado un tratamiento superficial de la harina con anhídrido acético y propiónico, y por otro, se añadió PBS injertado con anhídrido maleico como compatibilizante. Se llegó a la conclusión de que la utilización del compatibilizante mejora las propiedades mecánicas, y el tratamiento de la harina reduce la absorción de agua del material, y en general, que la incorporación de harina residual en la matriz polimérica incrementa su nivel de biodegradación.

Otro tipo de residuos, en concreto de origen animal, también han sido utilizados como refuerzo en matrices de PBS. Uno de los estudios más recientes es la utilización de seda residual y lana residual como relleno de PBS. Lee et al. [163] _{desarrollaron}

biocompuestos híbridos de residuos de lana y seda residual con base de PBS, con diferentes contenidos de fibras de desecho (desde 10 hasta 40% en peso). La fibra residual consistía en un 40% de seda residual y un 60% de lana residual en peso. Tanto las propiedades térmicas como las mecánicas del biocompuesto se incrementaron considerablemente debido a la adición de la fibra residual, en concreto, con un 30% en peso de fibra residual. Este estudio probó que la fibra residual de origen animal puede ser un candidato potencial como refuerzo en el desarrollo de materiales compuestos.

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I.5. FENÓMENOS DE ENTRECARA