Materiales compuestos de una poliamida de origen renovable y fibras naturales de alto rendimientouna sólida alternativa a los materiales compuestos de polipropileno reforzados con fibra de vidrio

Resumen

El creciente uso de recursos no renovables hace reflexionar sobre la necesidad de que la sociedad debe encaminarse hacia el desarrollo de productos y procesos más sostenibles de forma que nuestro desarrollo y bienestar no comprometa el de generaciones futuras. Uno de los requisitos más importantes en el desarrollo de materiales sostenibles, es el uso de materias primas de origen renovable. Si estos materiales tienen un carácter biodegradable, el impacto ambiental disminuye aún más. Estos requisitos están establecidos por los principios de la química verde y de la ingeniería verde. En el caso de los materiales compuestos de matriz polimérica su sostenibilidad es más que cuestionable. Más del 90% de estos materiales se producen a partir de matrices derivadas del petróleo y utilizando fibra de vidrio (GF) como refuerzo. En ambos casos, tanto la matriz como el refuerzo difícilmente pueden clasificarse como sostenibles. Aunque a nivel industrial el desarrollo de materiales más sostenibles es muy reducido, a nivel de investigación sí que se han realizado grandes avances. Inicialmente, se sustituyeron refuerzos minerales como las GF por refuerzos de origen natural como las fibras celulósicas y lignocelulósicas. A pesar de las propiedades inferiores de las fibras celulósicas y lignocelulósicas en comparación con las GF, el incremento del porcentaje de refuerzo en el material compuesto compensaba parcialmente las carencias mecánicas de las fibras vegetales. Además, se aumentaba el contenido de material de origen renovable en el compuesto. No obstante, la gran mayoría de matrices empleadas en materiales compuestos provienen del petróleo, por lo que su reemplazo es necesario para el desarrollo de materiales compuestos totalmente sostenibles. Esta tesis propone la fabricación de materiales compuestos de poliamida 11 (PA11) y fibras mecánicas de alto rendimiento de pino (98% respecto a la materia prima) procedentes de un proceso de muela de piedra (SGW). La PA11 es una poliamida de origen totalmente renovable por lo que estos compuestos tienen un origen totalmente renovable. Además, estos materiales se han fabricado sin la necesidad de aplicar ningún tratamiento a la fibra o a la matriz, reduciendo el impacto ambiental derivado de estos procesos. Los materiales de PA11-SGW se han evaluado de forma mecánica y se ha estudiado su comportamiento térmico, termomecánico y de absorción de agua. Los resultados obtenidos se han comparado con materiales compuestos de polipropileno (PP) reforzado con GF, uno de los commodities más empleados en la industria. La idoneidad de los compuestos de PA11-SGW para remplazar los compuestos de PP-GF se ha constatado mediante la modelización de un producto. Los resultados obtenidos muestran la capacidad de los materiales compuestos de PA11 de ser una sólida alternativa a los materiales compuestos de PP-GF. La producción de estos materiales representa un avance significativo en el desarrollo de productos y procesos sostenibles.