Polypropylene Composites Reinforced with Lignocellulose Nanocrystals of Corncob: Thermal and Mechanical Properties

Abstract

Composites based on recycled polypropylene (PP) reinforced with cellulose nanocrystals whit lignin corncob were prepared. The effect of the ratio composites prepared via a compression molding process on the mechanical and thermal properties was analyzed. Corncobs is a little-used agroindustrial residue with a high cellulose content. The corncob was milled and then delignified via the organosolve process in order to get the cellulose unbleached. An acid hydrolysis process was then carried out to obtain lignocellulose nanocrystals (LCNCs). Subsequently, LCNC/PP composites were obtained via termocompression molding using different concentrations of LCNC (0, 0.5, 1 and 2% by weight) previously mixed via extrusion. The residual lignin present in the LCNCs improved the compatibility between the reinforcement and the PP matrix. This was evidenced by the increase in mechanical properties and the stabilization of thermal properties. The results of the mechanical tests showed that the LCNC increases the tensile and flexural modules and strength with respect to neat PP. Composites with 2% of LCNC showed an increase of 36% and 43% in modulus and tensile strength, respectively, while the flexural modulus and strength increased by 7.6%. By using reinforcements of natural and residual origin (corncob) and improving the properties of recycled polymers, their reuse will increase, and this can lead to reducing waste in the environment.

Se prepararon composites basados en polipropileno (PP) reciclado reforzado con nanocristales de celulosa con lignina de mazorca de maíz. Se analizó el efecto de las proporciones de los composites preparados mediante un proceso de moldeo por compresión sobre las propiedades mecánicas y térmicas. La mazorca de maíz es un residuo agroindustrial poco utilizado con un alto contenido en celulosa. La mazorca se molió y luego se deslignificó mediante el proceso de organosolvado para obtener la celulosa sin blanquear. A continuación, se llevó a cabo un proceso de hidrólisis ácida para obtener nanocristales de lignocelulosa (LCNC). Posteriormente, se obtuvieron composites LCNC/PP mediante moldeo por termocompresión utilizando diferentes concentraciones de LCNC (0, 0,5, 1 y 2% en peso) previamente mezcladas mediante extrusión. La lignina residual presente en los LCNC mejoró la compatibilidad entre el refuerzo y la matriz de PP. Esto se evidenció por el aumento de las propiedades mecánicas y la estabilización de las propiedades térmicas. Los resultados de los ensayos mecánicos mostraron que el LCNC aumenta los módulos de tracción y flexión y la resistencia con respecto al PP puro. Los materiales compuestos con un 2% de LCNC mostraron un aumento del 36% y del 43% en el módulo y la resistencia a la tracción, respectivamente, mientras que el módulo y la resistencia a la flexión aumentaron un 7,6%. Utilizando refuerzos de origen natural y residual (mazorca de maíz) y mejorando las propiedades de los polímeros reciclados, aumentará su reutilización, lo que puede conducir a reducir los residuos en el medio ambiente.