Vol. 19 Núm. 4 (2020): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Características mecánicas y térmicas de un poliuretano elaborado a partir de aceite de higuerilla (ricinus communis) para la adhesión de elementos estructurales de guadua angustifolia kunth

Fernando Gordillo-Delgado
Universidad del Quíndo
Adrián Felipe Bedoya-Pérez
Universidad del Quindío
Hector David Delgado-Osorio
Universidad del Quindío

Publicado 2020-07-29

Palabras clave

  • adhesivo,
  • aceite de ricino,
  • difusividad térmica,
  • calor específico,
  • fotoacústica,
  • relajación térmica,
  • resistencia mecánica
  • ...Más
    Menos

Cómo citar

Gordillo-Delgado, F., Bedoya-Pérez, A. F., & Delgado-Osorio, H. D. (2020). Características mecánicas y térmicas de un poliuretano elaborado a partir de aceite de higuerilla (ricinus communis) para la adhesión de elementos estructurales de guadua angustifolia kunth. Revista UIS Ingenierías, 19(4), 103–114. https://doi.org/10.18273/revuin.v19n4-2020009

Resumen

En las últimas décadas se ha intensificado la búsqueda de materia prima proveniente de recursos renovables para la producción de polímeros, elastómeros, resinas, espumas, etc., que disminuyan el uso industrial de compuestos petroquímicos. En este trabajo se usó el aceite extraído de la semilla de higuerilla (Ricinus communis) por su contenido de ácido ricinoleico (92,3 %), por su fácil producción y por no ser comestible; la síntesis del poliuretano adhesivo se hizo a través de reacciones de transesterificación y polimerización; con él se pegaron láminas de Guadua angustifolia Kunth y se determinaron las características mecánicas de la estructura; se obtuvo que la resistencia a la compresión paralela a la fibra es de 43±3 (MPa), y la cortante paralela a la fibra es de 5,9±0,9 (MPa). La determinación de la relación molar adecuada y el seguimiento de la reacción durante la síntesis se hicieron con espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier y la estructura del producto final se analizó con difracción de rayos X. A través de calorimetría diferencial de barrido se obtuvo la temperatura de transición vítrea del producto de -26.4 °C y se usó la técnica de relajación térmica para medir su calor específico, mientras que su difusividad térmica y el coeficiente de dilatación térmica se estimaron con la técnica fotoacústica.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Referencias

[1] V. A. Pocius, Adhesion and Adhesives Technology. An introduction, 2nd Edition. Ohio, USA: Carl Hanser Verlag, 2002.

[2] R. P. Pohanish, Sittig´s Handbook of Toxic and Hazardous Chemicals and cancerigens. Oxford, UK: Elsevier, 2012.

[3] M. Villegas, Bambusa Guadua. Villegas Editores, Bogotá, Colombia, 2005.

[4] M. F. Valero, “Caracterización Físico-mecánica, Térmica y Morfológica de Polímeros de Redes Interpenetradas con Base en Poliuretano Obtenido a partir de Aceite de Ricino y Almidón Modificados/Polimetilmetacrilato (PMMA)”, Polímeros, vol. 21, no. 4, pp. 293-298, 2011, doi: 10.1590/S0104-14282011005000050

[5] M. F. Valero, “Adhesivos Tipo Poliuretano Obtenidos A Partir De Aceite De Ricino Y Almidón Químicamente Modificados”, Quim. Nova, vol. 36, no. 5, pp. 657-662, 2013, doi: 10.1590/S0100-40422013000500008

[6] M. F. Valero, “Determinación de la Densidad de Entrecruzamiento de Poliuretanos Obtenidos a partir de Aceite de Ricino Modificado por Transesterificación”, Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 19, no. 1, pp. 1421, 2009, doi: 10.1590/S0104-14282009000100008

[7] W. Jianye, “Some Mechanical Properties of Typical Polymer-Based Composites”, en Physical Properties of Polymers Handbook. Department of Chemistry, Verlag New York, USA: Springer- Verlag, 2007, pp. 487-488.

[8] P.C. Mazo, A. Franco, L. A. Ríos, G. Restrepo, “Obtención de espumas flexibles de poliuretano a partir de aceites de palma y castor modificado”, Scientia Et Technica, vol. 1, no. 36, pp. 607-612, 2007, doi: 10.22517/23447214.4909

[9] S. Yano, S. Hirose, H. Hatakeyama, Wood Processing and Utilization. Nueva York, USA, Ellis-Horwood, 1989.

[10] J. Vega, “Obtención de espumas rígidas de poliuretano a partir de cáscara de piña”, Revista Iberoamericana de Polímeros, vol. 9 no.4, pp. 389-407, 2008.

[11] Y. L. Moreno, S. E. Solano, “Utilización del subproducto vegetal generado en la elaboración de edulcorantes de stevia como material de relleno reforzante en elastómeros de poliuretano a partir de aceite de higuerilla”, tesis doctoral, Universidad Industrial de Santander, 2008.

[12] J. Vega-Baudrit, M. Sibaja-Ballestero, M. E. Hernández-Hernández, P. Alvarado-Aguilar, “síntesis y caracterización de redes elastoméricas de poliuretano (Epu) utilizado en la elaboración de calzado”, Revista Iberoamericana de Polímeros, vol. 7 no. 2, pp. 99-112, 2006.

[13] D. R. Mulinari, C. A. Baptista, G. J. Rocha, A. R. Gonçalves, “Mechanical behaviour of polyurethane from castor oil reinforced sugarcane straw cellulose composites”, Procedia Engineering, vol. 10, pp. 2068-2073, 2011, doi: 10.1016/j.proeng.2011.04.342

[14] I. M. Sulastiningsih, Nurwati, “Physical and mechanical properties of laminated bamboo board”, Journal of Tropical Forest Science, vol. 21, no. 3, pp. 246-251, 2009.

[15] H. M. Cleuren, A. B. Henkemans, “Development of the bamboo sector in Ecuador: harnessing the potential of Guadua angustifolia”, J Bamboo and Rattan, vol. 2, no. 2, pp. 179-188, 2003.

[16] J. Cardoso, N. Casarotto Filho, P. A. Cauchick, “Application of quality function deployment for the development of an organic product”, Food Quality and Preference, vol. 40, pp. 180-190, 2015, doi: 10.1016/j.foodqual.2014.09.012

[17] Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, Wood handbook—Wood as an engineering material. Madison, USA: USDA, 2010.

[18] Standard Test Method for Evaluating the Shear Strength of Adhesive Bonds in Laminated Wood Products at Elevated Temperatures, ASTM D724707ae1, 2012.

[19] E. M Petrie, Handbook of Adhesives and Sealants (second Edition). New York, USA: McGraw-Hill, 2007.

[20] S. Ebnesajjad, Handbook of adhesives and Surface Preparation. Technology, Applications and Manufacturing. Introduction and Adhesion Theories, Oxford, UK: Elsevier, 2011.

[21] A. Pizzi, K. L. Mittal, Handbook of adhesive technology. New York, USA: CRC Press, 2017.

[22] U. Henri, Introduction to Industrial Polymers, New York, USA: München Hanser, 1982.

[23] R. Aradhana, S. Mohanty, S. K. Nayak, “Synergistic effect of polypyrrole and reduced graphene oxide on mechanical, electrical and thermal properties of epoxy adhesives”, Polymer, vol. 166, pp. 215-228, 2019, doi: 10.1016/j.polymer.2019.02.006

[24] H. J. C. Velásquez, J. A. Osorio-Saraz, J. M. Vélez- Restrepo, “Determinación de la resistencia mecánica a tensión y cizalladura de la Guadua angustifolia Kunth”, Rev. Fac. Nal. Agr., vol. 58, no. 1, pp. 2709-2715, 2005, doi: 10.15446/rfnam

[25] J. F. Correal, J. S. Echeverry, F. Ramírez, L. E. Yamín, “Experimental evaluation of physical and mechanical properties of Glued Laminated Guadua angustifolia Kunth”, Construction and Building Materials, vol. 73, pp. 105-112, 2014, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.09.056

[26] A. Lara-Bernal, E. Marín, A. Calderón, “Técnica de relajación térmica con excitación variable: caso de la ‘rampa’ de intensidad”, Superficies y vacío, vol. 20, no. 3, pp. 17-20, 2007.

[27] J. McHugh, P. Fideu, A. Herrmann , W. Stark, “Determination and review of specific heat capacity measurements during isothermal cure of an epoxy using TM-DSC and standard DSC techniques”, Polymer
Testing, vol. 29, pp. 759-765, 2010, doi: 10.1016/j.polymertesting.2010.04.004

[28] M. H. Kalele, Y. Zhu, M. C. Mulenga, “Preparation and Characterization of Waterborne Polyurethane Crosslinked by Urea Bridges International”, Journal of Chemistry, vol. 3, no. 2, pp. 88-96, 2011, doi: 10.5539/ijc.v3n2p88

[29] A. Bedoya, E. Marín, A. M. Mansanares, M.A. Zambrano-Arjona, I. Riech, A. Calderón, “On the thermal characterization of solids by photoacoustic calorimetry Thermal diffusivity and linear thermal expansion coefficient”, Thermochimica Acta, vol. 614, pp. 52-58, 2015, doi: 10.1016/j.tca.2015.06.009

[30] R. D. Adams, R. D. Adams, J. Comyn, W. C. Wake, Structural Adhesive Joints in Engineering, Netherlands: Springer Science & Business Media, 1997.

[31] A. Bedoya, F. Gordillo-Delgado, y E. Marín, “Measurement of the thermal expansion coefficient of Guadua angustifolia Kunth using the photoacoustic technique”, Journal of Physics: Conference Series, vol. 687, pp. 1-4, 2016, doi: 10.1088/1742-6596/687/1/012103

[32] K. Y. Li,n, C.M. Fleischmann, M. J. Spearpoint, “Determining thermal physical properties of pyrolyzing New Zealand medium density fibreboard (MDF)”, Chemical Engineering Science, vol. 95, pp. 211-220, 2013, doi: 10.1016/j.ces.2013.03.019

[33] H. P. S. Abdul Khalil, I. U. H. Bhat, M. Jawaid, A. Zaidon, D. Hermawan, Y. S. Hadi, “Bamboo fibre reinforced biocomposites: A review”, Materials & Design, vol. 42, pp. 353-368, 2012, doi: 10.1016/j.matdes.2012.06.015