Análisis de la influencia del espesor sobre la adherencia de un recubrimiento termoplástico aplicado sobre la superficie de las fibras de fique en una matriz termoestable a través de pruebas de microdroplet

Abstract

El uso de nuevos materiales y procesos de manufactura que ofrecen bajos costos, bajo impacto ambiental y buena resistencia mecánica ha resultado del creciente uso de materiales compuestos en aplicaciones donde se requieren características con una alta relación resistencia/peso. Dentro de estos materiales ha aumentado la importancia de los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras naturales, los cuales son denominados compuestos verdes y algunas de sus ventajas son: fáciles de obtener, asequibles, respetuosos con el medio ambiente, renovables y sin efectos secundarios descubiertos para la salud humana. Sin embargo, las propiedades fisicoquímico-mecánicas del compuesto fabricado con fibras naturales dependen de las características superficiales de la fibra natural y su interacción con la matriz polimérica. Con el fin de aumentar la adherencia de la fibra natural en una matriz de polimérica se han propuestos tratamientos térmicos y químicos en busca de aumentar las propiedades mecánicas en la zona interfacial, además varias investigaciones han apuntado al recubrimiento de la fibra natural como un mecanismo para el aumento de la adherencia y por ende las propiedades mecánicas del compuesto. En este trabajo se investigará el efecto del espesor de una película termoplástica utilizada como recubrimiento en fibras naturales de fique sobre la adherencia en una matriz polimérica. El material de recubrimiento se determinará utilizando metodologías de selección de materiales teniendo en cuenta variables como viscosidad y temperatura, entre otros. Finalmente, para validar el efecto del recubrimiento sobre las propiedades mecánicas del compuesto elaborado con fibra natural, se realizarán caracterizaciones microestructurales y mecánicas, adicional se probará extrayendo la fibra recubierta de la matriz termoestable por medio de técnicas de microdroplet.Abstract The use of new materials and manufacturing processes that offer low costs, low environmental impact, and good mechanical strength has resulted from the growing use of composite materials in applications where characteristics with a high strength-to-weight ratio are required. Within these materials, the importance of polymer matrix composites reinforced with natural fibers has increased. These are referred to as green composites, and some of their advantages include being easy to obtain, affordable, environmentally friendly, renewable, and with no discovered side effects on human health. However, the physicochemical and mechanical properties of the composite made with natural fibers depend on the surface characteristics of the natural fiber and its interaction with the polymer matrix. In order to enhance the adhesion of natural fibers in a polymer matrix, thermal and chemical treatments have been proposed to increase the mechanical properties in the interfacial zone. Additionally, several studies have focused on the coating of natural fibers as a mechanism to increase adhesion and therefore the mechanical properties of the composite. This work will investigate the effect of the thickness of a thermoplastic film used as a coating on natural fibers of fique on adhesion in a polymer matrix. The coating material will be determined using material selection methodologies, taking into account variables such as viscosity and temperature, among others. Finally, to validate the effect of the coating on the mechanical properties of the composite made with natural fibers, microstructural and mechanical characterizations will be carried out. Additionally, extraction of the coated fiber from the thermosetting matrix will be tested using microdroplet techniques