Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería (Aug 2007)
Determination of optimal alkaline treatment conditions for fique fiber bundles as reinforcement of composites materials Determinación de condiciones óptimas para el tratamiento alcalino de fibras de fique empleadas como reforzantes de materiales compuestos
Abstract
For the last decades, natural fibers have been used as reinforcement of friendly environmental polymeric composites, due to their technical, economical and environmental advantages that include: moderate mechanical and thermal properties. However, the OH groups in some of their chemical structures like cellulose, reduce the compatibility with hydrophobic polymeric matrices such as polyolefines. Natural fiber, usually are exposed to chemical and physical treatment to reduce their hydrophilic tendency and to enhance fiber/matrix adhesion. Alkalinization, alkali treatment or mercerization, is one of the most common procedures applied on natural fibers. This process introduces important changes on its mechanical properties, physical and morphological characteristics, and chemical composition. In spite of other studies, it is necessary define surface treatment conditions in accordance with industrial processing and environmental considerations. In this study, the influence of different alkali treatment conditions on the fique fiber tensile behavior has been evaluated. Treatment parameters as solution concentration, exposure time and dry conditions have been analyzed. Fourier transformation infrared spectrophotometry (FTIR) analysis, atomic force (AFM) and optical microscopies have been used to evaluate alteration on chemical and morphological characteristics. Treatment conditions that include low solution concentration bring a good enough quality in the mechanical behavior required by fique fiber bundles as polymeric reinforcementDesde hace un par de décadas, las fibras naturales son en una importante alternativa como refuerzo de materiales compuestos reciclables e incluso biodegradagables. Pese a combinar ventajas técnicas, económicas y ambientales, su carácter hidrofílico es su principal barrera al incorporarlas en matrices poliméricas hidrofóbicas como las poliolefinas. Algunas modificaciones superficiales de carácter físico y químico, se han empleando en las fibras. Estos tratamientos a la par que reducen la tendencia hidrofílica, mejoran el desempeño de la interfase fibra/matriz. El tratamiento alcalino o mercerización se considera uno de los más importantes. Pese a los estudios que se han realizado sobre este proceso, persiste la necesidad de definir condiciones de aplicación para este tratamiento que brinden una adecuada combinación de desempeño mecánico con un reducido impacto sobre el medio ambiente a costos razonables. En el presente trabajo, se reporta una apropiada condición de tratamiento alcalino que equilibra bajas concentraciones de hidróxido de sodio con un buen comportamiento mecánico. Los parámetros considerados son: concentración de la solución, tiempo de exposición y tipo de secado. La espectroscopia infrarroja FTIR, la microscopía óptica (OM) y de fuerza atómica (AFM) indican que aún en estas condiciones de tratamiento la fibra experimenta cambios sobre su estructura y comportamiento
