Elaboración y Caracterización de Biocomposites Basados en Residuos de Maíz y Copolímero Vinil Acrílico

• Gutiérrez Montalván, Sandra Paola ^[1] ; Costales Espinosa, Jenny Damaris ^[1] ; Valle, Vladimir ^[1]
  1. [1] Escuela Politécnica Nacional

     Escuela Politécnica Nacional

     Quito, Ecuador

     
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 55, Nº. 1, 2025 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 7-16
• Idioma: español
• DOI: 10.33333/rp.vol55n1.01
• Títulos paralelos:
  • Preparation and Characterization of Biocomposites Based on Corn Wastes and Vinyl Acrylic Copolymer
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• Resumen
  • español

    La gestión/disposición final de la coronta de maíz (CM) constituye un desafío a nivel global, debido a los elevados volúmenes de generación y su escaso aprovechamiento. Dentro del desarrollo de materiales, las características de este residuo permiten su uso como refuerzo en composites. El presente estudio tiene como finalidad la elaboración y caracterización de biocomposites con refuerzo de CM en matriz de copolímero vinil acrílico (CVA). Para el efecto, se molieron las CM, se tamizaron en dos tamaños de partícula (2.00 y 1.18 mm), y se mezclaron con resina base-acuosa de CVA. La mezcla se prensó a 80 y 120 °C para obtener láminas de 2.05 ± 0.05 mm de espesor. El análisis estadístico identificó que las características de tracción se ven influenciadas por la interacción entre el tamaño de partícula y temperatura de procesamiento. Los resultados del comportamiento mecánico evidenciaron un incremento del módulo de elasticidad en comparación con el CVA solo. Los refuerzos de 2.00 mm presentaron mayor ductibilidad, mientras que una temperatura de 120 °C, incrementó la rigidez del biocomposite. Complementariamente, se analizó el comportamiento térmico y los grupos funcionales por espectroscopía infrarroja. La calorimetría diferencial de barrido evidenció un aumento de la temperatura de transición vítrea del CVA, mientras que el análisis termogravimétrico presentó una disminución de la cinética de las reacciones térmicas de descomposición de la CM. La espectroscopía confirmó mayor presencia de CVA. Los resultados globales sugieren interacciones fuertes matriz-refuerzo, una función protectora de la matriz y su efectivo recubrimiento e imbibición en los refuerzos.

  • English

    The global management and final disposal of corn cob wastes (CCW) present a significant challenge due to not only high waste volume generation but also to underutilization in high-value-added products. From the perspective of material development, the characteristics of CCW make them suitable as reinforcements in composites with a polymeric matrix. Therefore, this study aims to prepare and characterize biocomposites with CCW reinforcement in a vinyl acrylic copolymer (VAC) matrix. In doing so, CCW underwent grinding, followed by sieving into two particle sizes (2.00 and 1.18 mm), and was then blended with VAC resin. The resulting mixture was pressed at 80 and 120 °C, yielding sheets with a thickness of 2.05 ± 0.05 mm. Statistical analysis revealed that tensile characteristics are influenced by the interaction between particle size and processing temperature. Furthermore, the mechanical behavior results demonstrated a notable increase in the modulus of elasticity compared to VAC alone. Reinforcements (2.00 mm) exhibited higher ductility, whereas a temperature of 120°C increased the rigidity of the obtained composites. Additionally, thermal and spectroscopy (functional groups) evaluations were performed. Scanning differential calorimetry revealed an increase in the glass transition temperature of VAC, while thermogravimetric analysis showed a decrease in the kinetics of CCW thermal decomposition reactions. Infrared spectroscopy confirmed a higher presence of VAC. In general, these findings suggest robust matrix-reinforcement interactions, signifying a protective role of the matrix, and effective coating and impregnation within the reinforcements.

     

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