Efecto de la interface fibra-matriz en la resistencia a la fractura de un material compuesto a base de polietileno de alta densidad y fibra de henequén / Alejandro May Pat

Tesis (Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica) .-- Instituto Tecnológico de Mérida, 2006.

En este trabajo, se presenta el estudio de las propiedades de la resistencia a fractura de un material compuesto a base de fibra corta y continua de henequén y una matriz de polietileno de alta densidad, por medio de la técnica del Trabajo Esencial de Fractura (TEF). Esta técnica se muestra como una alternativa muy adaptada para la aplicación de la Mecánica de Fractura en materiales compuestos a base de fibra natural y una matriz de polietileno de alta densidad, y permite separar la energía total de fractura en un término esencial, que hace referencia al trabajo real de fractura, y un término no esencial, relativo a la disipación de energía de deformación plástica alrededor de la trayectoria de la fractura. El material compuesto a base de fibra corta y continua de henequén se preparó para cinco niveles de adherencia. Los niveles de adherencia que se usaron para la preparación de los materiales compuestos son: fibra sin tratamiento, fibra tratada con una solución de hidróxido de sodio, fibra tratada con hidróxido de sodio e impregnada con polietileno, fibra tratada con hidróxido de sodio y un agente de acoplamiento (silano), y fibra tratada con hidróxido de sodio, silano e impregnada con polietileno de alta densidad. Se encontró que los diferentes tratamientos superficiales a la fibra de henequén poseen una influencia sobre la componente elástica de fractura We, que resulto ser menor cuando no existe ningún tratamiento superficial a la fibra. También se encontró que los resultados obtenidos en los materiales compuestos con los diferentes tipos de tratamiento superficial de la fibra de henequén corta muestran un mismo patrón de propagación de las grietas, para los cinco niveles de adherencia, en cambio, el material compuesto con fibra continua en forma de lámina, se observaron diferentes patrones de propagación de las grietas, afectando el nivel de adherencia sobre las propiedades de resistencia a fractura del material compuesto. Los mecanismos de fractura más relevante para los materiales compuestos a base de fibra corta y continua de henequén fueron pull-out para el material compuesto con fibra sin tratamiento y ruptura de fibras y cedencia de la matriz para el material compuesto con fibra tratada superficialmente.