Desarrollo de un compuesto híbrido de matriz epóxica con fibra de cañamo y partículas de almeja y cholga.

Abstract

Los materiales compuestos son ampliamente utilizados debido a su versatilidad, tanto de sus matrices como de sus materiales de refuerzo. Dentro de estos últimos, uno que busca ser una alternativa más limpia son las conchas marinas, las cuales poseen excelentes propiedades mecánicas y son desechadas en grandes cantidades en la industria de los moluscos. Otro tipo de material de refuerzo, son las fibras naturales, las que se encuentran en abundancia dentro de la naturaleza y a menor costo que otras alternativas sintéticas. A raíz de esto, en este estudio, se tiene como objetivo determinar las propiedades mecánicas de un material compuesto de matriz polimérica, reforzado con fibras naturales y partículas de conchas marinas. Se diseñan cuatro tipos de materiales, el primer material se compone solo de resina epóxica, el segundo se compone de una mezcla de resina epóxica y partículas de conchas marinas, el tercero se compone de resina epóxica y fibra de cáñamo en forma de tejido y el cuarto se compone de la misma forma que el anterior, con la inclusión de partículas de concha marina. Se usaron conchas de cholga y almeja en tamaños de 25 a 125 micrómetros en cantidades de 1%, 3% y 5% en base al peso de la resina. La fibra de cáñamo fue usada en forma de tejido con orientaciones perpendiculares entre sí para formar un mallado cuadrado. La caracterización mecánica se hizo siguiendo las normas ASTM D638 y ASTM D3039 para los ensayos de tracción y la norma ASTM D790 para los ensayos de flexión. A partir de estos ensayos se obtuvo el esfuerzo máximo, porcentaje de elongación y módulo elástico. En los ensayos de tracción el mejor esfuerzo de ruptura fue obtenido por las probetas de resina-fibra-cholga 1% con un valor de 53 MPa. Este valor fue seguido muy de cerca por el resto de las probetas resina-fibra concha independiente del porcentaje de concha agregado. En los ensayos de flexión el mejor esfuerzo de ruptura fue el de las probetas resina-fibra con un valor de 82 MPa. En general el tipo de concha no mostró gran influencia en los resultados en ambos tipos de ensayos.

Composite materials are widely used due to their versatility, both in their matrices and their reinforcing materials. Within the latter, one that seeks to be a cleaner alternative is seashells, which have excellent mechanical properties and are discarded in large quantities in the mollusk industry. Another type of reinforcing material is natural fibers, which are found in abundance in nature and at a lower cost than other synthetic alternatives. As a result of this, in this study, the objective is to determine the mechanical properties of a polymeric matrix composite material, reinforced with natural fibers and seashell particles. Four types of materials are designed, the first material is composed of only epoxy resin, the second is composed of a mixture of epoxy resin and seashell particles, the third is composed of epoxy resin and hemp fiber in the form of fabric, and the The fourth is composed in the same way as the previous one, with the inclusion of seashell particles. Cholga and clam shells in sizes from 25 to 125 micrometers were used in amounts of 1%, 3% and 5% based on the weight of the resin. The hemp fiber was used in the form of a fabric with orientations perpendicular to each other to form a square mesh. The mechanical characterization was done following the ASTM D638 and ASTM D3039 standards for tensile tests and the ASTM D790 standard for bending tests. From these tests, the maximum stress, percentage of elongation and elastic modulus were obtained. In the tensile tests, the best breaking stress was obtained by the 1% resin-fiber-cholga specimens with a value of 53 MPa. This value was followed very closely by the rest of the resin-shell fiber specimens, regardless of the percentage of shell added. In the bending tests, the best breaking stress was that of the resin-fiber specimens with a value of 82 MPa. In general, the type of shell did not show great influence on the results in both types of tests.