Estudio y caracterización de un biocompuesto elaborado a partir de polietileno (LLDPE) y fibra natural producido por moldeo rotacional

Abstract

La creciente preocupación por el impacto ambiental de los plásticos convencionales ha impulsado la búsqueda de alternativas sostenibles en la industria de materiales. Este trabajo de tesis se centra en la producción y caracterización de un biocompuesto elaborado a partir de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y la cascarilla de cacao, con el objetivo de evaluar su viabilidad para la fabricación de tanques de almacenamiento mediante el proceso de rotomoldeo. El estudio se llevó a cabo en diversas etapas experimentales. Se diseñaron mezclas de LLDPE con diferentes porcentajes de cascarilla de cacao (6%, 12%, 18% y 24%), tratadas con silano y ácido acético, y se compararon con el material sin tratar. Se realizaron ensayos de caracterización que incluyeron análisis químico, SEM, FTIR, TGA, DSC, y pruebas mecánicas de tracción, flexión y penetración. Los resultados de los análisis químicos mostraron que los tratamientos aplicados modificaron significativamente las propiedades del biocompuesto. El tratamiento con silano mejoró la adherencia y la estabilidad térmica, mostrando un aumento del 20% en la resistencia a la flexión en comparación con el LLDPE sin refuerzo. La cascarilla tratada con ácido acético mostró un incremento del 15% en el contenido de fibra, favoreciendo su desempeño como refuerzo. Además, los ensayos de rotomoldeo indicaron que la incorporación de cascarilla de cacao incrementó la densidad y el espesor de los tanques fabricados, mejorando la distribución del material, especialmente con tratamientos que optimizan la adhesión. El tratamiento con silano destacó por proporcionar la mayor rigidez y menor deformación elástica. De este modo, el biocompuesto LLDPE-cascarilla de cacao presenta un potencial significativo para aplicaciones en la fabricación de tanques de almacenamiento, destacándose por sus propiedades mecánicas mejoradas y su contribución a la sostenibilidad (Texto tomado de la fuente).

The growing concern about the environmental impact of conventional plastics has driven the search for sustainable alternatives in the materials industry. This thesis focuses on the production and characterization of a biocomposite made from low-density linear polyethylene (LLDPE) and cocoa husk, with the goal of evaluating its feasibility for the manufacture of storage tanks using the rotational molding process. The study was carried out in several experimental stages. Mixtures of LLDPE with different percentages of cocoa husk (6%, 12%, 18%, and 24%) treated with silane and acetic acid were designed and compared to the untreated material. Characterization tests were performed, including chemical analysis, SEM, FTIR, TGA, DSC, and mechanical tests of tension, bending, and penetration. The results of the chemical analyses showed that the applied treatments significantly modified the properties of the biocomposite. The silane treatment improved adhesion and thermal stability, showing a 20% increase in bending strength compared to the unreinforced LLDPE. The husk treated with acetic acid showed a 15% increase in fiber content, enhancing its performance as reinforcement. Additionally, the rotational molding tests indicated that the incorporation of cocoa husk increased the density and thickness of the manufactured tanks, improving material distribution, especially with treatments that optimize adhesion. The silane treatment stood out for providing the highest rigidity and lowest elastic deformation. Thus, the LLDPE-cocoa husk biocomposite presents significant potential for applications in the manufacture of storage tanks, highlighting its improved mechanical properties and its contribution to sustainability. This work provides valuable information for future research on the use of composite materials in construction and other industrial sectors.