Desarrollo, compatibilización y caracterización de plásticos que imitan la madera con matriz de biopolietileno y harina de cáscara de argán.

Abstract

[ES] El presente estudio se ha centrado en el desarrollo de plásticos que imitan la madera basados en micronizado de cáscara de argán (MAS) como relleno y polietileno de alta densidad obtenido de la caña de azúcar (Bio-HDPE) como matriz, siguiendo los principios propuestos por la economía circular, donde el objetivo es disminuir los residuos a cero con la utilización de residuos de la industria del argán como rellenos. Los materiales desarrollados en este trabajo se prepararon por procesos de extrusión e inyección. Para aumentar la compatibilidad entre las partículas de cáscara de argán y la poliolefina se utilizaron diferentes compatibilizantes y refuerzos adicionales, concretamente polietilen-graft-maleico anhídrido (PE-g-MA 3%), aceite de linaza maleinizado (MLO 7,5 phr), nanotubos de halloysita (HNTs 7,5 phr), y una combinación de MLO y HNTs (3,75 phr cada uno). Se analizaron las propiedades mecánicas, morfológicas, térmicas, termomecánicas, colorimétricas y de humectabilidad de cada material. Los resultados mostraron que el MAS actuó como un elemento de refuerzo, aumentando la rigidez del Bio-HDPE, y que los HNTs aumentan todavía más este efecto reforzante. El MLO y el PE-g-MA, junto a los HNTs, mejoran la compatibilidad entre el MAS y el Bio-HDPE, concretamente debido a los enlaces formados entre los grupos basados en oxígeno presentes en cada compuesto. La estabilidad térmica también mejoró como resultado de la inclusión de MAS y HNTs. En general, se obtuvieron plásticos que imitan la madera con colores marrones rojizos, con rigidez aumentada, buena estabilidad térmica, compatibilidad mejorada y buenas propiedades de humectabilidad.

[EN] The present study reports on the development of wood plastic composites (WPC) based on micronized argan shell (MAS) as a filler and high-density polyethylene obtained from sugarcane (Bio-HDPE), following the principles proposed by the circular economy in which the aim is to achieve zero waste by the introduction of residues of argan as a filler. The blends were prepared by extrusion and injection molding processes. In order to improve compatibility between the argan particles and the green polyolefin, different compatibilizers and additional filler were used, namely polyethylene grafted maleic anhydride (PE-g-MA 3 wt.-%), maleinized linseed oil (MLO 7.5 phr), halloysite nanotubes (HNTs 7.5 phr), and a combination of MLO and HNTs (3.75 phr each). The mechanical, morphological, thermal, thermomechanical, colorimetric, and wettability properties of each blend were analyzed. The results show that MAS acts as a reinforcing filler, increasing the stiffness of the Bio-HDPE, and that HNTs further increases this reinforcing effect. MLO and PE-g-MA, altogether with HNTs, improve the compatibility between MAS and Bio-HDPE, particularly due to bonds formed between oxygen-based groups present in each compound. Thermal stability was also improved provided by the addition of MAS and HNTs. All in all, reddish-like brown wood plastic composites with improved stiffness, good thermal stability, enhanced compatibility, and good wettability properties were obtained.

[CA] El present estudi es centra en el desenvolupament de plàstics que imiten la fusta basats en micronitzat de corfa d’argània (MAS) com a reforç y polietilé d’alta densitat obtés de la canya de sucre (Bio-HDPE) com a matriu, seguint els principis de l’economía circular, on l’objectiu es reduïr els residus a zero mitjançant l’utilització de residus de l’industria de l’argània. Els materials desenvolupats en aquest treball es van preparar per processos d’extrussió e injecció. Per tal d’augmentar la compatibilitat entre les partícules de corfa d’argània i la poliolefina es van utilizar diferents compatibilitzants y reforços adicionals, més concretamente polietilen-graft-maleic anhídrid (PE-g-MA 3%), oli de llinosa maleinitzat (MLO 7,5 phr), nanotubs d’halloysita (HNTs 7,5 phr), y una combinación de MLO i HNTs (3,75 phr cadascun). Es van analizar les propietats mecàniques, morfològiques, tèrmiques, termomecàniques, colorimètriques i d’humectabilitat de cada material. Els resultats van mostrar que el MAS va actuar com un element de reforç, augmentant la rigidesa del Bio-HDPE, y que els HNTs augmentaven encara més aquest efecte reforçant. El MLO i el PE-g-MA, juntament amb els HNTs, van millorar la compatibilitat entre el MAS i el Bio-HDPE, degut als enllaços formats entre els grups basats en oxígen de cada compost. L’estabilitat tèrmica també va millorar com a resultat de la incorporació de MAS i HNTs. En general, es van obtener plàstics que imiten la fusta amb color marró vermellós, amb rigidesa augmentada, bona estabilitat térmica, compatibilitat millorada i bones propietats d’humectabilitat.