Influence of incorporation of natural fibers on the physical, mechanical, and thermal properties of composites ldpe-al reinforced with fique fibers

Abstract

Este estudio muestra el efecto de la incorporación de fibras naturales de fique en una matriz formada por polietileno de baja densidad y aluminio (LDPE-Al) obtenido en el proceso de reciclaje de envases Tetra Pak de larga duración. El contenido de refuerzo fue de 10, 20 y 30% de fibras, fabricadas mediante moldeo por compresión en caliente de tableros compuestos (LDPE-Al / fique). A partir del análisis termogravimétrico (TGA) se determinó que las proporciones del LDPE-Al fueron 75:25 p / p. Asimismo, se encontró que las partículas de aluminio aumentaron la rigidez del LDPE-Al, reduciendo la resistencia al impacto en comparación con LDPE reciclado de Tetra Pak sin aluminio; además de esto, la cristalinidad en el LDPE-Al aumentó con la presencia de aluminio, lo cual fue observado por calorimetría diferencial de barrido (DSC). La resistencia máxima y el módulo de Young a las propiedades de tracción y flexión aumentaron con la incorporación de las fibras, siendo este aumento una función directa de la cantidad de refuerzo contenido en el material. Finalmente, se identificó una reducción en la densidad del compuesto por la generación de huecos en la interfaz entre el LDPE-Al y las fibras de fique, y también hubo una mayor absorción de agua debido a la débil interfase fibra-matriz y las fibras hidrofílicas contenidas en el material.

This study shows the effect of the incorporation of natural fique fibers in a matrix formed by low-density polyethylene and aluminum (LDPE-Al) obtained in the recycling process of long-life Tetra Pak packaging. The reinforcement content was 10, 20, and 30% fibers, manufactured by hot-press compression molding of composite boards (LDPE-Al/fique). From the thermogravimetric analysis (TGA) it was determined that the proportions of the LDPE-Al were 75 : 25 w/w. Likewise, it was found that the aluminum particles increased the rigidity of the LDPE-Al, reducing the impact strength compared to LDPE recycled from Tetra Pak without aluminum; besides this, the crystallinity in the LDPE-Al increased with the presence of aluminum, which was observed by differential scanning calorimetry (DSC). The maximum strength and Young’s modulus to tensile and flexural properties increased with the incorporation of the fibers, this increase being a direct function of the amount of reinforcement contained in the material. Finally, a reduction in the density of the compound by the generation of voids at the interface between the LDPE-Al and fique fibers was identified, and there was also a greater water absorption due to weak interphase fiber-matrix and the hydrophilic fibers contained in the material.