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Effect of silicon dots into coconut fibers on the nucleating capacity of β-crystals of polypropylene
Efecto de puntos de silicio de las fibras de coco en la capacidad nucleante de los cristales del polipropileno
MAYRA DEL ANGEL MONROY
Vladimir Escobar-Barrios
Mariana Peña-Juárez
Rodrigo Camarena Rangel
Isidro Montes-Zavala
J.A. Gonzalez_Calderon
Elias Perez
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-CompartirIgual
https://doi.org/10.24275/rmiq/poly2118
1665-2738
http://www.rmiq.org/ojs311/index.php/rmiq/article/view/2118
Coconut fiber
Silicon dots
β-nucleating agent
Crystallization
Polypropylene
Three concentrations of sodium hydroxide (3, 5, and 7% based on a composition by weight) and 2 reaction times (1 and 4 h) were used to treat coconut fiber. According to the results, the inclusion of treated fiber in polymer influenced the melting temperature of the composite incremented it to 165°C, which is attributable to the a-crystal melting; however, the introduction of the untreated fiber interrupts the crystallinity sequence for a-crystallinity and favors the formation of the b-crystals. The X-ray diffraction analysis confirmed that pristine coconut fiber can be an efficient β-nucleating agent when it is used with no alkaline treatment, indicating that its b-nucleating capability is related to the presence of silicon dots on the fiber surface. In terms of mechanical behavior, the untreated fiber composites presented the highest value in storage modulus (4260 MPa) compared to pure polypropylene; and the presence of a higher content of β-crystals in the polymer matrix gave an improvement of 82%. The results suggest that a high formation of β-crystals in polypropylene matrices reinforced with coconut fiber occurs when a previous alkaline treatment is not used.
Se evaluó la capacidad nucleante del polipropileno debido a la presencia de puntos de silicio en la fibra de coco. La influencia de tratamiento alcalino en la estructura de la fibra y su impacto en las características térmicas y mecánicas del composito fue probada a diferentes concentraciones de NaOH (3, 5 y 7% p/p) y tiempos de reacción (1 y 4 h). Los análisis TGA y SEM mostraron que la fibra pura contiene estructuras esféricas ricas en silicio, las cuales fueron eliminadas con el tratamiento. Se prepararon compositos con fibras tratadas y sin tratar, y su cristalización se evaluó mediante DSC, encontrando que la fibra tratada incrementó la temperatura de fusión. Esto debido al incremento de cristales-β; mientras que la fibra sin tratar interrumpió la secuencia de cristalinidad-β y favoreció los cristales-β, esto fue confirmado por análisis de XRD, indicando que su capacidad de nucleación-β está relacionada con la presencia de puntos de silicio. Respecto al comportamiento mecánico, los compositos de fibra pura presentaron los mejores valores de módulo de almacenamiento, gracias a la formación de cristales-β debido a estos puntos de silicio. Por lo tanto, se abre la perspectiva de que la fibra de coco puede ser un agente de nucleación-β eficaz.
Notas: The authors express their gratitude to Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología for the support of the Cátedras-CONACYT program and the support by National Laboratory LANIAUTO. Also, the authors acknowledge to Candy Guadalajara for her invaluable support during the extrusion of materials.
Academia Mexicana de Investigación y Docencia en Ingeniería Química A.C.
Universidad Autónoma Metropolitana. Unidad Iztapalapa
2021
Artículo
Revista Mexicana de Ingeniería Química, v. 20, no. 1, p. 479-492
Inglés
Público en general
Angel-Monroy, M. del, Escobar-Barrios, V., Peña-Juarez, M. G., Camarena-Rangel, R., Montes-Zavala, I., Gonzalez-Calderon, J. A., & Perez, E. (2021). Effect of silicon dots into coconut fibers on the nucleating capacity of β-crystals of polypropylene. Revista Mexicana de Ingeniería Química, 20(1), 479-492. https://doi.org/10.24275/rmiq/poly2118
FIBRAS NATURALES
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