En este trabajo se investiga un material compuesto de alta fricción basado en la combinación de aglutinante, modificadores de fricción, fibras y cargas. En el aglutinante, hasta el 20% del fenol se sustituye por cardanol con diversas proporciones de peso de 100/0, 95/5, 90/10, 85/15, 80/20. El cardanol puede reaccionar tanto a través del grupo fenólico como del doble enlace de la cadena lateral dando lugar a reacciones de adición, condensación y polimerización que permiten la síntesis de productos a medida y polímeros de alto valor. En el presente trabajo se fabricaron y ensayaron las características mecánicas, térmicas y de desgaste de una resina fenólica a base de cardanol con ingredientes orgánicos. Se realizó un análisis de las características de microestructura de los compuestos mediante microscopio electrónico de barrido. Se investigó el efecto del medio ambiente sobre el compuesto en agua, agua salada y aceite. Los resultados mostraron que la adición de cardanol reduce la resistencia al desgaste y aumenta la compresibilidad, lo que reduce la propensión al ruido.INTRODUCCIÓNEl diseño de materiales de fricción compuestos a menudo se basa en la experiencia o en el método de prueba y error para crear una nueva formulación. Desde hace tiempo, se ha afirmado que es un problema de optimización en múltiples etapas, desde la selección de los ingredientes hasta el procesamiento, hasta alcanzar un conjunto adecuado de criterios de rendimiento.Los materiales de alta fricción tienen aplicaciones en los sistemas de frenos automotrices, aeroespaciales e industriales. En general, se utilizan más de 10 ingredientes para obtener materiales de alta fricción que comprenden un aglutinante, un relleno, un modificador de fricción y un refuerzo para mantener una amplia gama de cargas, velocidades, temperaturas, humedad, etc. La resina fenólica se usa como aglutinante en los materiales de fricción debido a su bajo costo y buena combinación de propiedades mecánicas, como alta dureza, resistencia a la compresión, resistencia térmica moderada, resistencia a la fluencia y muy buena capacidad de humectación con la mayoría de los ingredientes.En los últimos años, los materiales compuestos se han dirigido hacia el desarrollo de resinas naturales que puedan proporcionar un rendimiento mejorado y confiable. El costo de las resinas naturales es menor en comparación con las resinas sintéticas tradicionales.En este trabajo de investigación, se mezcló fenol formaldehído (PF) con cardanol formaldehído (CF) para obtener resina de Cardanol Fenol Formaldehído (CPF), que se utiliza como aglutinante para material de fricción.

Se sintetizaron dispersiones acuosas no contaminantes a base de poliuretano en presencia y ausencia de arcilla hidrofílica montmorillonita (WPUs y CWPUs, respectivamente). Se evaluó la permeabilidad del dióxido de carbono (CO2) a través de membranas densas obtenidas a partir de las dispersiones. Los reactivos utilizados en la síntesis de los materiales fueron: poli(propilenglicol) (PPG), copolímero en bloque de poli(etilenglicol) y poli(propilenglicol) (EG-b-PG), ácido dimetilolpropiónico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) y etilendiamina (EDA) como extensor de cadena, dando lugar a la formación de enlaces ureicos. En las formulaciones se varió la proporción de segmentos de poli(etilenglicol) (PEG) y el contenido de arcilla (0,5 y 1%). Las dispersiones se evaluaron en términos de contenido en sólidos y viscosidad aparente. Las membranas se caracterizaron por espectrometría infrarroja (FTIR) y permeabilidad al dióxido de carbono (CO2). Se comprobó la influencia en las propiedades de barrera a los gases, impartida por diferentes contenidos de segmentos de PEG en las cadenas de poliuretano, y por la arcilla en las formulaciones. La permeabilidad al CO2 aumentó con cantidades crecientes de segmentos de PEG y disminuyó con la inserción de arcilla, ya que esta última es impermeable al gas y forma, en la matriz polimérica, caminos tortuosos que retardan la difusión del gas.INTRODUCCIÓNLas formulaciones a base de polímeros obtenidos a partir de dispersiones acuosas están ganando cada vez más importancia en comparación con sus equivalentes en disolventes orgánicos, debido a la eliminación de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV), generando materiales de aplicación no contaminantes. Los sistemas de poliuretano se destacan por su gran versatilidad y amplia variedad de aplicaciones. Las cadenas presentan una alternancia, determinada en la etapa de síntesis, entre segmentos flexibles y rígidos. Los primeros se obtienen a partir de polioles de alta masa molecular y los segundos se forman a partir del diisocianato y del extensor de cadena. Este último puede ser hidroxilado, dando origen a más enlaces uretánicos, o aminado, que formará enlaces ureicos, resultando en cadenas de poliuretano urea. Esta amplia gama de monómeros disponibles proporciona la gran versatilidad de estos materiales, como se describe extensamente en la literatura. Las dispersiones acuosas poliuretánicas (WPUs) obtenidas con la incorporación de micro- o nanopartículas han sido objeto de gran interés en la actualidad, ya que estos materiales son adecuados para las exigencias ambientales y aún presentan propiedades mejoradas en comparación con los polímeros convencionales.

El puré preparado a partir de plátanos sobremaduros, no aptos para el consumo humano, se utilizó como materia prima para la elaboración de películas biodegradables. Las películas se procesaron utilizando una laminadora de plástico semi-industrial de Mathis que funcionaba por lotes. Se evaluaron pequeñas cantidades de glicerol como plastificante y de pectina como aglutinante. El uso de la máquina Mathis en el procesado garantizó la homogeneidad y repetibilidad de la película. La adición de glicerol fue necesaria para conferir plasticidad a la película. La mejor combinación de módulo de elasticidad y elongación se encontró para el puré con composición de 4,5% de pulpa de plátano (g de peso seco/100 g de solución de película), 5% de glicerol (g de glicerol/100 g de puré) y 0,5% de pectina (g de pectina/100 g de solución de película). La adición de un 0,5% de pectina también mejoró la estabilidad del color de la película.INTRODUCCIÓNLa demanda de materiales plásticos producidos a partir de fuentes renovables ha experimentado un notable crecimiento, tanto por razones económicas como medioambientales. Aunque todavía tienen costos de producción más altos que los polímeros convencionales, estos llamados "biodegradables" o "verdes" han sido objeto de una amplia investigación y evaluación. Según Gross & Kalra, el mercado mundial de polímeros "biodegradables", que era de unas 14.000 toneladas en 1996, creció en términos absolutos hasta 28.000 toneladas en 2000 y alcanzó las 94.800 toneladas en 2005. Según los datos más recientes facilitados por European Bioplastics, el crecimiento es exponencial y extremadamente optimista, especialmente para los próximos años, estimando la producción mundial en torno a 1 millón de toneladas para 2013 y podría alcanzar los 2 millones de toneladas en 2020. Aunque solo el 0,5% del total de plástico producido en el mundo puede considerarse biodegradable, se prevé que ocupará al menos el 2% del mercado mundial en los próximos años.Materiales como las proteínas (colágeno, gluten y zeína), polisacáridos (alginato, almidón, quitosano y celulosa) y gomas (de origen vegetal o microbiológico), han sido históricamente las materias primas más evaluadas para la elaboración de plásticos biodegradables. Además de ser versátiles y ecológicos, estos materiales ya tienen propiedades que podrían sustituir a algunos polímeros sintetizados a partir del petróleo.Otra posibilidad que se está evaluando recientemente es la producción de películas a partir de pulpa de fruta (puré), como alternativa potencialmente viable para hacer películas con buenas propiedades mecánicas y de barrera a los gases.

Los rellenos a nanoescala se han utilizado para desarrollar nuevos materiales poliméricos con mejores prestaciones mecánicas. En este estudio, se obtuvo una mezcla de caucho termoplástico, poli (estireno-butadieno-b-estireno) (SBS), y montmorillonita (Cloisite 10A) mediante la intercalación en fusión. Se añadió una suspensión de Cloisita 10A en ciclohexano al SBS en solución. Para aumentar la compatibilidad entre la arcilla y el caucho termoplástico se utilizó un caucho epoxidado como agente de acoplamiento. La proporción de arcilla y compatibilizador se modificó de 0,6 a 3,0 para sondear la influencia de esta proporción en las propiedades mecánicas de los nanocompuestos. Las propiedades morfológicas y mecánicas se evaluaron mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión, ensayos de tracción, análisis mecánico dinámico (DMA) y evaluación de la torsión final de la mezcla. La combinación de arcilla /compatibilizador favoreció la formación de estructuras alargadas, lo que condujo a un aumento del módulo y la resistencia con una pequeña reducción del alargamiento.INTRODUCCIÓNUna de las ventajas de utilizar nanocomposites frente a los composites convencionales es la ganancia en propiedades con un pequeño aumento de la carga. Los nanocomposites pueden producirse básicamente de tres maneras: polimerización in situ, en solución y en estado fundido o melt blending. Las ventajas de formar nanocomposites por intercalación en estado fundido es que no se utilizan disolventes orgánicos y el menor coste que conlleva debido a su compatibilidad con el procesado de termoplásticos.Inicialmente, las principales investigaciones sobre nanocomposites se dedicaban principalmente a los termoplásticos y resinas termoestables. Sin embargo, los elastómeros tienen un prometedor abanico de aplicaciones.Hay algunas investigaciones en este campo sobre nanocompuestos de látex, SBR, caucho natural, caucho termoplástico del tipo SBS, nanocomposites híbridos y mezclas de nanocompuestos de caucho con PP. En general, la adición de arcilla a la matriz favorece el aumento de las propiedades mecánicas. Liao y colaboradores formaron un nanocompuesto de SBS dispersando 2,5 phr de arcilla en SBS utilizando tolueno, seguido de precipitación en etanol donde el nanocompuesto mostró una estructura intercalada con una ganancia del 48% en módulo de almacenamiento y elongación. Algunos autores han utilizado diferentes compatibilizadores según la matriz polimérica para aumentar la interacción matriz/carga. Entre los principales compatibilizadores se encuentran anhídrido maleico grafitizado (MA) en diferentes polímeros.

El objetivo de este trabajo es determinar la cinética de un preimpregnado ("prepreg") de resina epoxi/fibra de carbono utilizando calorimetría diferencial de barrido (DSC) con el método isoconversional. Este último método analiza la cinética de curado a través de la dependencia de la energía de activación durante la conversión (análisis isotérmico) o la temperatura (análisis no isotérmico) y utiliza esta dependencia para calcular los parámetros cinéticos. La evaluación de la cinética de reacción mediante DSC se basa en la tasa de generación de calor durante una reacción exotérmica. La hipótesis de que el calor generado por una reacción química es proporcional a la extensión del curado permite obtener los parámetros cinéticos a partir de las curvas DSC obtenidas con los modos isotérmico y no isotérmico. Para el método isoconversional isotérmico, la energía de activación media osciló entre 72 y 103 kJ/mol, mientras que en el método no isotérmico se obtuvo un valor medio de 80,5 kJ/mol. Estos resultados se compararon con los obtenidos para los métodos ASTM E 2070 y ASTM E 698, cuyos valores fueron de 89±5 kJ/mol y 77,5±2,5 kJ/mol, respectivamente, lo que demuestra la eficacia del método.INTRODUCCIÓNLa evaluación de los parámetros cinéticos a partir de datos obtenidos mediante técnicas de análisis térmico ha sido uno de los temas más ampliamente explorados en los últimos años, generando un gran número de artículos. Vyazovkin, Rives y Schick (2010) presentaron una excelente revisión de los artículos publicados entre 1970 y 2010 en Thermochimica Acta, una de las principales revistas internacionales sobre análisis térmico. Destaco a continuación los artículos más pertinentes:El mayor impacto en el campo del análisis térmico cinético se publicó en 1999 en el trabajo de Vyazovkin y Wight, que comparó dos modelos computacionales para evaluaciones cinéticas: una aproximación de modelos para datos de tasa de calentamiento simple y una aproximación isoconversional que elimina el modelo de aproximación de un solo paso y lo sustituye utilizando tasas de calentamiento múltiples.Los resultados obtenidos en el proyecto de cinética promovido por ICTAC (Confederación Internacional para el Análisis Térmico y la Calorimetría), en el que varios participantes aplicaron diversas técnicas que utilizan datos multietapa isotérmicos y no isotérmicos obtenidos a diferentes temperaturas y/o diversas velocidades de calentamiento, fueron muy satisfactorios, demostrando que el método isoconversional sin modelo era coherente.

En este estudio se prepararon nanocompuestos de PLA y organoarcillas Cloisite 20A y Cloisite 30B por intercalación fundida. La influencia de las organoarcillas en la biodegradación del PLA se evaluó mediante el método de respirometría. La incorporación de la arcilla Cloisite 20A no modificó la curva de mineralización del PLA. El nanocompuesto con Cloisita 30B, en cambio, presentó un comportamiento diferente, indicando un retraso en la biodegradación del polímero. Los materiales se caracterizaron por difracción de rayos X, análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido. La caracterización de los materiales indicó nanocompuestos con una estructura intercalada, así como una estabilidad térmica reducida y un ligero aumento del grado de cristalinidad en comparación con el polímero puro.INTRODUCCIÓNEntre los polímeros biodegradables, el poli(ácido láctico) (PLA) se considera un material muy prometedor. Se trata de un poliéster producido por síntesis química a partir del ácido láctico, obtenido por fermentación bacteriana de la glucosa extraída del maíz. La producción de este polímero es potencialmente ventajosa por su bajo consumo energético y su bajo coste. En la actualidad, su principal aplicación (en torno al 70%) se encuentra en el sector de los envases.La importancia del PLA en la producción de envases se ve acentuada por sus mejores propiedades de barrera a los gases. Los estudios informan de una reducción eficaz de la permeabilidad al oxígeno, al dióxido de carbono y al vapor de agua mediante la incorporación de capas de arcilla organofílica a la matriz de PLA. Este efecto positivo refleja la capacidad de las partículas de arcilla para actuar como elementos de barrera, obligando al permeante a recorrer un camino más tortuoso a través del nanocompuesto. Se han utilizado diferentes tipos de arcillas organofílicas comerciales, como Cloisite 20A y Cloisite 30B, en nanocompuestos de PLA.La degradación del PLA en el suelo es lenta, pero puede degradarse fácilmente en un entorno de compostaje, donde se hidroliza en pequeñas moléculas al cabo de 45-50 días a temperaturas entre 50-60 °C. El compostaje es una alternativa importante para eliminar los envases de PLA, ya que las condiciones del proceso favorecen la degradación hidrolítica de este polímero. Según la norma ASTM D6400-12, un plástico compostable es aquel que sufre degradación por procesos biológicos durante el compostaje, produciendo dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos y biomasa a un ritmo coherente con otros materiales compostables conocidos, y que no deja residuos visualmente distinguibles ni residuos tóxicos.

En este trabajo se han desarrollado membranas filtrantes de materiales híbridos de polietileno de alta densidad modificado con anhídrido maleico e ionizado con hidróxido de aluminio (PE- g -MA- Al ) (matriz orgánica) y fosfato de aluminio amorfo puro (AlPO4) o impregnado con hierro y/o aluminio (fase dispersa inorgánica). Estas membranas se han obtenido a partir de las composiciones de PE-g-MA-Al (M1), PE-g-MA-Al/AlPO4 (M2) PE-g-MA-Al/AlPO4-Al (M3) PE-g-MA-Al/AlPO4-Fe (M4) y PE-g-MA-Al/AlPO4-Fe, Al (M5), en una proporción de 97/3 wt%, mediante colada con xileno caliente como disolvente y bajo reflujo. Se utilizaron espectroscopia de infrarrojos (FTIR), difracción de rayos X (DRX), análisis termogravimétrico (TGA), análisis textural, tensión superficial y microscopía electrónica de barrido (MEB) para demostrar la influencia de la naturaleza de los materiales y de la metodología empleada para la obtención de las membranas en la incorporación de la fase inorgánica en la matriz polimérica y en las propiedades de los materiales híbridos resultantes. La aplicación de las membranas en la recuperación de metales en el efluente galvánico indicó que el hierro y/o el aluminio afectan a las propiedades morfológicas y texturales de estos materiales. Por lo tanto, también influyen en el uso de las membranas mesoporosas para la ultrafiltración, donde los mejores resultados fueron exhibidos por M1 y M3 en la recuperación de hierro (32 a 35%) y zinc (62 y 60%).INTRODUCCIÓNLos procesos de separación por membrana (PSM) se han vuelto técnicamente y comercialmente ventajosos en comparación con los procesos de separación habituales, como la simple filtración, destilación, extracción, absorción, etc., principalmente en términos de demanda energética reducida, mayor flexibilidad operativa, mejor selectividad y calidad del producto final. Estos procesos difieren de los procesos de separación clásicos, dependiendo del tamaño o de las características físicas y químicas de las especies a separar.Los principales procesos industriales que utilizan membranas son la microfiltración (MF), ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF), ósmosis inversa (OI), diálisis (D), permeación de gases (PG) y pervaporación (PV). La aplicación y eficiencia de cada uno de estos procesos de separación depende de la morfología de la membrana, la naturaleza de su material constituyente y el tipo de fuerza impulsora utilizada.Se han desarrollado diversos materiales con las membranas en diferentes procesos de separación, incluyendo materiales híbridos orgánico-inorgánicos.

Las películas de polianilina (PAni) obtenidas mediante electropolimerización potenciostática pulsada se utilizaron como capa transportadora de huecos en dispositivos fotovoltaicos orgánicos. Las películas de PAni se depositaron sobre óxido de indio y estaño (ITO) a partir de una solución ácida que contenía monómero de anilina 0,1 M a potenciales pulsados de 1 V y 1,5V. Las películas de PAni se caracterizaron mediante microscopía de fuerza atómica (AFM), voltamperometría cíclica y espectroscopía de absorción UV-Vis. La capa activa de poli[2-metoxi-5-(3,7-dimetiloctiloxi)-1,4-fenilvinileno] (MDMO-PPV) y éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) se recubrió por rotación sobre las películas de PAni para obtener las estructuras de los dispositivos fotovoltaicos ITO/PAni/MDMO-PPV_PCBM/Al. La eficiencia de conversión de potencia (η) de los dispositivos multicapa se evaluó mediante curvas de densidad de corriente-voltaje (J-V). Los resultados indican que los dispositivos obtenidos con películas de PAni presentan una eficiencia de conversión 4 veces superior a la de los dispositivos sin películas de PAni.INTRODUCCIÓNActualmente, los dispositivos capaces de convertir la energía lumínica en energía eléctrica (dispositivos fotovoltaicos o células solares) son muy costosos de producir, ya que están principalmente hechos con silicio de alta pureza (Si). Los materiales semiconductores orgánicos, como los polímeros, son candidatos potencialmente prometedores para aplicaciones en el campo de los dispositivos fotovoltaicos, en particular, las células solares, ya que tienen amplios rangos de absorción de luz, pueden fabricarse en sustratos rígidos y flexibles y a un costo menor que los fotovoltaicos tradicionales basados en materiales inorgánicos (Si). Sin embargo, la eficiencia de conversión de la radiación en energía de las células solares orgánicas está limitada por la baja tasa de disociación de excitones en cargas libres y el pobre transporte de las cargas fotogeneradas hacia el electrodo colector debido, en parte, a las altas tasas de recombinación y la baja movilidad de los portadores de carga.Los polímeros orgánicos como el poli(3,4-etilendioxitiofeno):poli(sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS) y la polianilina (PAni) se han utilizado como capas portadoras de carga en dispositivos optoelectrónicos orgánicos porque son eléctricamente conductivos y fáciles de procesar. En solución acuosa, la PAni puede depositarse sobre sustratos utilizando diferentes métodos, como el vaciado, la autoensambladura (capa por capa) y la in situ.

Se prepararon membranas híbridas orgánicas/inorgánicas de poliamida 6 y arcilla mineral que contienen capas de silicato y se compararon con las del polímero puro. Se utilizó una arcilla sódica tal como se recibe de la industria y otra organofilizada con sales cuaternarias de amonio (Dodigen y Cetremide). Las sales hacen que la superficie de las arcillas sea hidrófoba y mejoran su incorporación a la matriz polimérica en estado fundido. Se prepararon membranas con estos nanocompuestos mediante la técnica de inmersión-precipitación con ácido fórmico como disolvente y precipitación en baño de agua como no disolvente. Se varió la concentración de ácido en la solución que contenía el polímero y los híbridos para estudiar su influencia en la morfología y permeabilidad de las membranas. Se observó una morfología asimétrica consistente en una piel filtrante y un soporte poroso, con poros tanto en la superficie como en la sección transversal afectados por las diferentes sales. Esta morfología asimétrica también se vio afectada significativamente por la concentración de ácido, con pieles filtrantes más gruesas para concentraciones más altas. La concentración de ácido afectó al tamaño de los poros y a su distribución. Las partículas de arcilla actuaron probablemente como barrera al flujo. El flujo permeante para las dos concentraciones de ácido varió en función de las distintas morfologías.INTRODUCCIÓNA partir de principios de los años 1970, además de los procesos de separación clásicos, surgió una nueva clase de procesos que utilizan membranas sintéticas como barrera selectiva. Las membranas sintéticas buscan imitar las membranas naturales, especialmente en términos de sus características únicas de selectividad y permeabilidad. Los estudios sobre el proceso de separación por membranas y sus aplicaciones son relativamente recientes.Los procesos de separación se han utilizado cada vez más en la industria para la purificación, fraccionamiento y concentración en diversas industrias, como la química, farmacéutica, textil, papelera y alimentaria. Estos procesos tienen las siguientes atracciones principales en comparación con los procesos de separación convencionales: bajo consumo energético, reducción en el número de pasos en un proceso, mayor eficiencia de separación, simplicidad de operación y alta calidad del producto final.

En este trabajo se evaluó la influencia del tratamiento alcalino sobre la fibra de plátano (FB) y su uso como agente de refuerzo en compuestos expandidos de poli(etileno-co-acetato de vinilo) - EVA. El proceso de mezclado del compuesto se llevó a cabo en un molino de rodillos abierto, dándose posteriormente forma a los compuestos y expandiéndolos en una prensa térmica utilizando moldes de volumen variable. Se evaluaron las propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas de los compuestos. Los resultados indican que el tratamiento alcalino favorece la extracción de los componentes menos estables del BF, como la lignina, la hemicelulosa, las ceras y los aceites de bajo peso molecular. El uso de BF en los compuestos supone una reducción de las propiedades mecánicas de resistencia a la tracción y al desgarro en comparación con el EVA puro, debido a las propiedades moderadas de la interfaz polímero-fibra. En los compuestos expandidos, las propiedades mecánicas disminuyeron con la reducción de la densidad debido a una mayor cantidad de espacios vacíos dentro de los compuestos. Sin embargo, las propiedades mecánicas específicas de resistencia al desgarro mostraron mejores resultados con 10 phr de BF en todos los moldes.INTRODUCCIÓNEl interés en el uso de fibras vegetales ha crecido en los últimos años, debido a sus aplicaciones como agentes de refuerzo en composites poliméricos, y su gran potencial para reemplazar fibras inorgánicas como la fibra de vidrio. Los beneficios de las fibras vegetales incluyen el hecho de que provienen de fuentes renovables, su biodegradabilidad, atoxicidad, menor densidad y abrasividad en comparación con las fibras inorgánicas. Brasil se destaca como uno de los principales productores de plátanos, y junto con India y China conforman los tres principales productores mundiales de plátanos. La fibra de plátano (FP) se extrae del pseudotallo de la planta de plátano, pudiendo obtenerse hasta cinco tipos diferentes de fibra. Después de dar fruto, el árbol de plátano debe ser cortado y desechado, y a menudo se deja en la plantación, tardando un tiempo considerable en degradarse. Debido a la alta humedad presente en el pseudotallo del árbol de plátano, si se dispone de manera incorrecta, esto puede llevar a la proliferación de hongos en las plantaciones de plátanos.