1. RIUdeG
  2. Tesis
  3. Doctorado
  4. CUCEI
Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/80711
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dc.contributor.advisorMendizabal Mijares, Eduardo
dc.contributor.advisorGinzáles Nuñez, Rubén
dc.contributor.advisorJasso Gastinel, Carlos
dc.contributor.authorAranda García, Francisco José
dc.date.accessioned2020-04-10T19:11:51Z-
dc.date.available2020-04-10T19:11:51Z-
dc.date.issued2015
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/80711-
dc.identifier.urihttp://wdg.biblio.udg.mx
dc.description.abstractRESUMEN En este trabajo se presentan el comportamiento mecanodinámico, mecanoestático y térmico de materiales compuestos o compositos de almidón termoplástico (TPS), poli (ácido láctico)(PLA) y fibra de bagazo de agave Weber Var Azul (Fibra). Los TPS's estudiados contienen el 20 o 30% de glicerol en peso, el concentración de PLA en las mezclas poliméricas en función del cada tipo de TPS fue del O al 30% en peso, y el contenido de fibra en el composito vario del O al 15%. Los resultados muestran que la higroscopicidad de los TPS's disminuye con el incremento del contenido de PLA y/o fibra o con la disminución del contenido de glicerol. Los módulos de almacenamiento, de Young y de flexión se incrementan con el contenido de PLA o fibra. La resistencia al impacto aumenta con el contenido de glicerol y disminuye con el contenido de PLA. La temperatura de transición vítrea del almidón para los compositos con base en almidón termoplástico con 30% de Glicerol (TPS30) se incrementa con el contenido de la fibra obtenida del bagazo de Agave y disminuye con el contenido de PLA. Por otra parte las micrografías de los diferentes compositos muestran que tienen una superficie quebradiza con fractura rígida en las fibras.
dc.description.tableofcontentsÍNDICE DE TESIS RESUMEN............................................................................................. 5 1.- INTRODUCCIÓN................................................................................ 7 2.- MARCO TEÓRICO.............................................................................. 9 2.1- Materiales compuestos ....................................................................... 9 2.1.1- Matriz................................................................................. 9 2.2.- Biopolímeros................................................................................. 1 O 2.3.- Almidón.......................................................................................... 12 a) Ami/osa............................................................................... 13 b) Amilopectina............................................................... .. . . . . . . 14 2.4.- El almidón en los procesos industriales.............................................. 15 2.4.1.- Transición de fases del almidón durante el procesamiento térmico .................................................................................................... 16 a) Gelatinización...................................................................... 16 b) Desestructuración............................................................... 17 c) Gelificación........................................................................ 18 d) Retrogradación o recristalización......................................... 19 2.5.- Modificaciones químicas del almidón.................................................. 20 a) Pregelatinización .................................................................. 20 b) Unión de cadenas laterales a los grupos oxhidrilos del almidón .. 20 c) Almidones entrecruzados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 d) Almidones termoplásticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5.1.- Utilización de almidones para plásticos................................. 23 2.6.- Caracterizaciones del almidón........................................................... 25 2.6.1.- Propiedades mecánicas del almidón termoplástico ................... 26 2.6.2- Propiedades mecanodinámicas............................................. 27 2.7.- Fibras............................................................................................. 28 2.7.1.- Absorción de humedad por fibras naturales........................... 29 2.7.2.- Fibras naturales como material de refuerzo............................. 29 a) Celulosa.............................................................................. 30 1 b) Hemicelulosa........................................................................ 31 c) Lignina................................................................................. 32 2.8.- Poli (ácido láctico) ............................................................................. 32 2.9.- Mezclas de Almidón/PLA................................................................... 35 2.10.- Compositos de Almidón/Fibra.......................................................... 39 2.11.- Compositos de PLA/Fibra................................................................ 42 2.12.- Compositos de Almidón PLA-Fibra................................................... 44 2.13.- Comportamiento mecánico de materiales poliméricos......................... 46 2.13.1 Definición de conceptos....................................................... 46 2.14. El comportamiento viscoelástico........ ..... .. .. .. .. .... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . 47 2.14.1. La meseta ahulada y sus transiciones................................... 49 2.14.2. La región terminal............................................................... 51 2.14.3 Estudios de humedad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . .......... 51 a) Tiempos de equilibrio.......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 b) Efectos de la humedad en el DMA . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 52 2.15.- Análisis térmico............................................................................. 52 2.15. 1 Calorimetría diferencial de barrido (DSC)................................. 53 a) Transición vítrea de un poli mero........................................... 54 b) Temperatura de Fusión y cristalización................................ 55 2.16.- Microscopia.................................................................................. 56 2.16.1.- Microscopia óptica.............................................................. 57 2.16.2.- Microscopia electrónica de Barrido (SEM)... . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3. EXPERIMENTACIÓN............................................................................. 59 3.1.-Materiales........................................................................................ 59 3.2.-Procesamiento de compositos........................................................... 59 3.2.1.- Lavado, molienda y tamizado de fibra de Agave...................... 59 3.2.2.- Curvas de secado para almidón y fibra de agave.................... 61 3.2.3.- Preparación del almidón termoplástico (TPS)............... .. . . . . . . . . .. 61 3.2.4.- Preparación de mezclas TPS / PLA y compositos TPS / PLA/fibra mediante extrusión en doble husillo........................................................... 62 3.2.5.- Moldeo por compresión térmica de biocompositos TPSI PLA/fibra................................................................................................. 64 3.3.- Caracterización................................................................................ 64 2 3.3.1.- Absorción de humedad.......................................................... 64 3.3.2.- Caracterización mecánica..................................................... 66 a) Pruebas de impacto............................................................ 66 b) Pruebas de tracción........................................................... 66 c) Pruebas de flexión................................................................ 66 d) Pruebas mecanodinámicas................................................... 66 3.3.3.- Caracterización fisicoquimica................................................ 67 a) Espectroscopia FT-IR........................................................... 67 b) Densidades.......................................................................... 67 c) Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 67 d) Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 e) Microscopia digital (MIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4. RESULTADOS................................................................................... 71 4.1 Componentes.................................................................................... 71 4.2. Almidones termoplásticos................................................................. 78 4.2.1. Humedad............................................................................ 78 4.2.2. Densidad............................................................................ 80 4.2.3. Análisis Mecano-dinámico..................................................... 80 4.2.4. Pruebas mecano-estáticas...................................................... 82 a) Pruebas de tracción............................................................. 82 b) Pruebas de flexión............................................................... 82 c) Pruebas de impacto............................................................. 83 4.2.5. Espectroscopia o Análisis FT-IR............................................. 84 4.2.6. Morfología............................................................................ 85 4.3. Mezclas poliméricas con base en el TPS30 ........................................... 85 4.3. 1. Humedad ............................................................................. 86 4.3.2. Densidad.............................................................................. 87 4.3. 3. Análisis Mecano-dinámico..................................................... 87 4.3.4. Análisis térmico.................................................................... 88 4.3. 5. Pruebas mecano-estáticas..................................................... 91 a) Pruebas de tracción............................................................. 91 b) Pruebas de flexión............................................................... 92 c) Pruebas de impacto............................................................ 92 3 4.3. 6. Espectroscopia o Análisis FT-IR........................ .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.3.7. Morfología ............................................................................. 93 4.4.- Compositos TPSIPLA/fibra................................................................. 96 4.4. 1. Humedad ............................................................................ 98 4.4. 2. Densidad .............................................................................. 100 4.4. 3. Análisis Mecano-dinámico.................................................... 101 4.4.4. Análisis térmico.................................................................... 104 4.4. 5. Pruebas mecano-estáticas..................................................... 108 a) Pruebas de tracción............................................................. 108 b) Pruebas de flexión............................................................... 111 c) Pruebas de impacto............................................................ 114 4.4. 6. Espectroscopia o Análisis FT-IR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 4.4. 7. Morfología............................................................................. 115 4.5. Materiales con base en el almidón termoplástico con 20% de glicerol en peso (!PS20) .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. .. .. .. . .. . .. . .. . .. . .. .. .. .. . .. . .. .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. .. .. . .. . .. .. .. .. . .. . .. . .. 117 4.5. 1. Humedad............................................................................. 117 4.5. 2. Densidad............................................................................. 117 4.5. 3. Análisis Mecano-dinámico..................................................... 118 4.5. 4. Pruebas mecano-estáticas...................................................... 121 a) Pruebas de tracción.............................................................. 121 b) Pruebas de flexión ................................................................ 123 c) Pruebas de impacto.............................................................. 123 4.5.5. Espectroscopia o Análisis FT-IR............................................. 124 4.5.6. Morfología ............................................................................. 125 4. 6. Compositos con base en el TPS 20....................................................... 126 4.6. 1. Humedad............................................................................ 126 4.6. 2. Densidad .............................................................................. 128 4.6. 3. Análisis Mecano-dinámico.................................................... 129 4.6. 4. Pruebas mecano-estáticas.................................................... 132 a) Pruebas de tracción........................................................... 132 b) Pruebas de flexión.............................................................. 135 c) Pruebas de impacto............................................................ 138 4.6.5. Espectroscopia o Análisis FT-IR FTIR..................................... 139 4.5.6. Morfología........................................................................... 139 4 5. CONCLUSIONES................................................................................ 142 6. BIBLIOGRAFIA................................................................................... 144 7. APENO/CE.......................................................................................... 153 7.1. Curvas de absorción de humedad de componentes de compositos ......... 153 7.2. Gráficas Log (t) vs Log (M IM mJ.......................................................... 154 7.3. Micrografías mediante microscopia electrónica de barrido................... 156 7.2.1. Compositos con base en el TPS 30......................................... 156 7.2.2. Compositos con base en el TPS 20........................... .. . . . . . . . . . . . . 160
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://wdg.biblio.udg.mx/politicasdepublicacion.php
dc.titlePREPARACIÓN Y CARACTERÍZACIÓN DE BIOCOMPOSITOS DE ALMIDÓN TERMOPLÁSTICO/POLI(ÁCIDO LÁCTICO)/ FIBRA DE AGAVE
dc.typeTesis de Doctorado
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderAranda García, Francisco José
dc.coverageGuadalajara, Jalisco, México
dc.type.conacytDoctoralThesis-
dc.degree.nameDOCTORADO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA-
dc.degree.departmentCUCEI-
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara-
dc.rights.accessopenAccess-
dc.degree.creatorDOCTOR EN CIENCIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA-
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