Nano partículas de Sílice obtenidas de la cascarilla de arroz en compositos poliméricos
Silica nanoparticles obtained from rice husks in polymeric composites
Resumen
El desarrollo de materiales con aplicaciones de partículas nanométricas, ha alcanzado un notable interés, porque mejora las propiedades físico mecánicas del composito, comparados con los materiales compuestos donde se han utilizado rellenos convencionales de tamaño micrométrico. En el caso particular de los nanocompuestos con partí-culas inorgánicas, se ha demostrado que las propiedades de estos materiales dependerán del tamaño y la forma de las partículas, así como del tipo de polímero y/o la geometría de las muestras, la dispersión de las nanopartículas, sobre la matriz y/o la muestra global. El objetivo principal de esta investigación es proporcionar bases conceptua-les y técnicas, para la aplicación de nano partículas de sílice amorfa obtenidas de la cascarilla de arroz en una ma-triz polimérica. En la caracterización del material se midió propiedades físico mecánicas en la máquina de tracción Instrons y propiedades reológicas en el Reometro MDR 2000 Monsanto. Los resultados obtenidos muestran una po-tenciación en la propiedad físico mecánica de módulo tensión y elongación casi el doble de resistencia a la fractura y desgaste del composito polimérico obtenido de la sílice biogénica proveniente de la casacarilla de arroz en com-paración con el composito de la roca cristabolita. La curva reométrica observada del composito obtenido de sílice biogénica, presenta mejor continuidad al final de la línea de trazo, lo cual refleja una mejora en las propiedades físico mecánicas del compuesto, al someterse a condiciones extremas de fatiga cuando experimentando reversión el material. Las nanopartículas de sílice se obtuvieron de la cascarilla de arroz por lixiviación con digestión acida, empleando HCl al 15 % v/v, para disminuir el contenido de metales presentes y por combustión, a temperatura con-trolada, para la obtención de los cristales de SiO2, finalmente se aplicó molienda para reducir el tamaño. A las na-nopartículas sintetizadas se les realizó una caracterización morfológica aplicando la técnica de: difracción de ra-yos X (XRD), la biomasa lixiviada y sin lixiviar se caracterizo por Espectroscopia de Laser inducido (LIBS). En la caracterización del tamaño de la nanopartícula se aplicó el método de dispersión dinámica de luz D.L.S., obtenien-do un tamaño de partícula de 30 nm. Esta investigación arroja resultados satisfactorios en la aplicación de esta biomasa en la preparación de material polimérico como relleno reforzante.
The development of materials with applications of nanometric particles has reached considerable interest, because it improves the physical-mechanical properties of the composite, compared to composite materials where conven-tional micrometric-sized fillers have been used. In the particular case of nanocomposites with inorganic particles, it hasbeen shown that the properties of these materials will depend on the size and shape of the particles, as well as the type of polymer and/or the geometry of the samples, the dispersion of the nanoparticles on the matrix and/or the global sample. The main objective of this research is to provide conceptual and technical bases for the application of amorphous silica nanoparticles obtained from rice husks in a polymeric matrix. In the characterization of the ma-terial, physical-mechanical properties measured in the Instroms traction machine and rheological properties in the MDR 2000 Monsanto Rheometer. The results obtained show an enhancement in the physical-mechanical property of tensile and elongation modulus, almost twice the resistance to fracture and wear of the polymeric composite ob-tained from the rice husk compared to the composite from crystabolite rock. The observed rheometric curve of the composite obtained from rice husks shows better continuity at the end of the line, which reflects an improvement in the physical-mechanical properties of the composite, when subjected to extreme fatigue conditions when the material is experiencing reversion. The silica nanoparticles were obtained from the rice husk by leaching with acid digestion, using HCL at 15% v/v, to reduce the content of metals present and by combustion, at a controlled temperature, to ob-tain SiO2 crystals, finally grinding was applied to reduce the size. In this investigation to the synthesized nanopar-tículas were carried out a characterization morfológical applying diffraction of rays X (XRD), the leached biomass and without being leached was characterized for Espectroscopy of Laser (LIBS). In the characterization of the size of the nanoparticle, the D.L.S. dynamic light scattering method was applied, obtaining a particle size of 30 nm. This research yields satisfactory results in the application of this biomass in the preparation of polymeric material as a reinforcing filler.
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