Fabricación y caracterización de composites de ácido poliláctico y cenizas de hueso de aceituna

Abstract

Este trabajo presenta la investigación acerca del uso de cenizas de hueso de aceituna como refuerzo del bioplástico PLA para la fabricación de un material compuesto. Las cenizas provienen de la quema del hueso de aceituna, principal subproducto de la fabricación de aceite de oliva, y que es utilizado normalmente como combustible. De esta forma se valoriza un residuo combinándolo con un plástico de origen no fósil. Para la fabricación del material compuesto se combinó el PLA, junto con un aditivo de proceso, con cenizas en las siguientes proporciones: 0%, 1%, 3% y 5%. Los composites fueron sometidos a pruebas para determinar sus propiedades mecánicas: resistencia a la tracción e impacto Charpy, propiedades térmicas: calorimetría diferencial de barrido, superficie de fractura: microscopía electrónica de barrido, estructura química: análisis vibracional FT-IR y difracción de rayos X, y determinación de la absorción de agua. La adición de cenizas al PLA tiene como resultado un material compuesto cuya estructura es similar a la de la matriz, es más higroscópico y no presentará variantes en sus condiciones térmicas de fabricación. Se destaca que el material compuesto con 1% de cenizas presenta mejores propiedades mecánicas que el PLA en cuanto a la resistencia al impacto Charpy, rigidez (mayor módulo de Young) y alargamiento previo a la rotura en el ensayo de tracción. El resto de los materiales compuestos presentan propiedades mecánicas más desfavorables respecto al PLA.

This thesis presents the research on the use of olive pit ashes as a reinforcement of PLA bioplastic for the manufacture of composites. The ashes come from the burning of olive pits, the main by-product of olive oil production, which is normally used as fuel. In this way, a waste product is valorized by combining it with a plastic of non-fossil origin. For the manufacture of the composites, PLA together with a process additive, was combined with ashes in the following proportions: 0%, 1%, 3% and 5%. The composites were tested to determine their mechanical properties: tensile strength and Charpy impact, thermal properties: differential scanning calorimetry, fracture surface: scanning electron microscopy, chemical structure: FT-IR vibrational analysis and X-ray diffraction, and determination of water absorption. The addition of ashes to PLA results in composites whose structure is similar to that of the matrix, is more hygroscopic and will not present variations in its thermal conditions of manufacture. It should be noted that the composites with 1% of ashes have better mechanical properties than PLA in terms of Charpy impact strength, stiffness (higher Young's modulus) and yield strain at break in the tensile test. The rest of the composites show more unfavorable mechanical properties compared to PLA.