Espumas de poliuretano reforzadas a base de lignina con rendimiento mejorado de aislamiento térmico mediante el uso...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Química de polímeros
• Utilización de biomasa

Sus antecedentes:

• Los poliuretanos son materiales versátiles con amplias aplicaciones.
• La valorización de la biomasa, en particular de la lignina y la celulosa, es crucial para el desarrollo sostenible.
• El desarrollo de materiales funcionales a partir de polímeros naturales ofrece una alternativa ecológica a los materiales sintéticos.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar espuma de poliuretano a base de lignina (LPUF) utilizando lignina Kraft.
• Investigar el efecto de la incorporación de fibras de celulosa como esqueletos de refuerzo en las propiedades mecánicas y térmicas de LPUF.
• Determinar la carga óptima de fibras de celulosa para mejorar el rendimiento del material.

Principales métodos:

• Se preparó un poliol que contiene lignina (LP) a partir de lignina Kraft, polietilenglicol y glicerol.
• Se sintetizó LPUF haciendo reaccionar LP con difenilmetano diisocianato (PMDI) utilizando agua como agente espumante.
• Se incorporaron fibras de celulosa en diversas cargas (0-1,0 %) para reforzar la estructura de LPUF.

Principales resultados:

• Una adición del 0,5 % de fibras de celulosa mejoró significativamente la resistencia a la compresión (72,3 %), la resistencia a la flexión (154,5 %) y la resistencia a la tracción (244,1 %).
• La carga óptima de celulosa (0,5 %) mejoró las propiedades mecánicas a 647,6 kPa (compresión), 1,28 MPa (flexión) y 1,17 MPa (tensión).
• La conductividad térmica disminuyó de 0,0413 a 0,0378 W m⁻¹ K⁻¹ con un 0,5 % de celulosa, lo que indica una mejora del aislamiento térmico.
• Cargas más altas (>0,5 %) afectaron negativamente la morfología de los poros y el rendimiento mecánico.

Conclusiones:

• El refuerzo con fibras de celulosa, en particular al 0,5 % de carga, mejora significativamente las propiedades mecánicas y de aislamiento térmico de la espuma de poliuretano a base de lignina.
• El estudio destaca el potencial de utilizar polímeros naturales derivados de la madera (lignina y celulosa) para crear materiales de poliuretano sostenibles y de alto rendimiento.
• Este enfoque contribuye a la utilización de biomasa de valor añadido, promoviendo el desarrollo sostenible y los objetivos de neutralidad de carbono.