Modelos de viscoelasticidad en green composites de PLA y refuerzo de cáscara de avellana con plastificante natural de aceite de linaza

Abstract

[EN] In a same way to polymeric materials, some composite materials as it is the case of green composites, are characterized by a viscoelastic behaviour which plays a key role in their mechanical properties with time. The use of some engineering materials could be restricted as their mechanical properties could be highly affected by temperature or time. For this reason, this work is focused on the modeling of the viscoelastic behaviour of this biomaterial composite with a biobased polymer matrix from poly(lactic acid) and a lignocellulosic reinforcement/filler coming from hazelnut shell with different plasticizer content. In particular, a biobased plasticizer, namely epoxidized linseed oil (ELO) has been employed. A first approach to the viscoelastic behaviour of these composites is summarized in this work. The Maxwell model considers a series combination of the elastic reponse (represented by a spring) and the viscous contribution (represented by a dashpot). The Kelvin-Voigt model considers the same physical elements (spring and dashpot) but coupled in parallel. As these two basic visceolastic models show important restrictions regarding the real viscoelastic behaviour, this work also considers a series combination of the Maxwell model and the Kelvin-Voigt model, known as Burgers model. This works focuses on determining the different parameters of the Burgers model to fit experimental data from PLAhazelnut shell flour biocomposites with varying plasticizer (ELO) content.

[ES] Al igual que los materiales poliméricos, los materiales compuestos conocidos como Green Composites, tienen un componente viscoeléstico que, en función del tiempo, influye sobre el comportamiento mecánico de los mismos. Los materiales utilizados en ingeniería pueden ver afectadas sus propiedades mecánicas por factores como el tiempo y la temperatura, los cuales limitan su puesta en servicio. Por tanto, este trabajo pretende modelizar el comportamiento viscoelástico de este biomaterial compuesto de una matriz polimérica de origen bio, ácido poliláctico (PLA), con un refuerzo de harina de cáscara de avellana y con diferentes contenidos de un plastificante de origen natural, aceite de linaza epoxidado (ELO). Para ello, se lleva a cabo una primera aproximación del comportamiento viscoelástico mediante los modelos simples. El Modelo de Maxwell, contempla la combinación en serie de una componente elástica, representada por un resorte o muelle, y una componente viscosa, representada por un émbolo. El Modelo de Kelvin-Voigt, combina estas mismas componentes, pero en paralelo. Dado que estos dos modelos simples presentan limitaciones y no son fieles al comportamiento real, se modeliza también un modelo combinado de éstos, conocido como Modelo de Burguers, el cual contempla la combinación en serie de un elemento del Modelo de Maxwell con uno del modelo de Kelvin-Voigt. El objetivo del trabajo consta en la determinación de los parámetros que intervienen en cada uno de los modelos de viscoelasticidad para cada uno de los biomateriales en función del contenido de ELO.