Estudio de la obtención de madera transparente proveniente de Pithecellobium dulce (guamúchil) a través de la modificación interfacial

Abstract

Wood, as a natural, renewable material, represents a valuable resource for the development of sustainable biocomposites. In recent years, research has been launched to modify its optical properties to expand its applications. In this context, lignin reduction plays a key role in improving wood's transparency. The objective of this project was to obtain a transparent material from guamuchil wood by chemically modifying the lignin and then impregnating it with PMMA. The process was divided into three stages: characterization of the natural wood, chemical modification and characterization, PMMA infiltration, and final characterization. The characterization included analysis of optical properties, SEM-EDS, FTIR, physical-mechanical properties, lignin content, hydrophobicity, and thermal stability (TGA-DSC). The results showed a significant improvement in the optical transmittance of MGT, reaching a value of 82%. SEM-EDS analysis demonstrated effective filling of the wood cavities by PMMA, which was confirmed by characteristic polymer signals in the FTIR spectrum. The physical and mechanical properties also improved considerably, with increases in hardness and density, which strengthened the composite's strength. Hydrophobicity was also enhanced thanks to the polymer coating, which reduces moisture absorption by sealing the pores. Finally, thermal analysis revealed an improvement in thermal stability, with a 24°C increase in the maximum degradation temperature. In this sense, guamuchil wood has proven to be a viable species for the production of transparent wood with improved properties, positioning it as a promising alternative for the development of innovative materials for structural, decorative, and optical applications.

La madera, al ser un material natural, renovable representa un recurso de gran valor para el desarrollo de biocompuestos sostenibles. En los últimos años, se han impulsado investigaciones orientadas a modificar sus propiedades ópticas para ampliar sus aplicaciones. En este contexto, la reducción de lignina juega un papel clave en la mejora de la transparencia de la madera. El objetivo de este proyecto fue obtener un material transparente a partir de madera de guamúchil mediante la modificación química de la lignina y su posterior impregnación con PMMA. El proceso se dividió en tres etapas: caracterización de la madera natural, modificación química, caracterización e infiltración de PMMA y caracterización final. La caracterización incluyó análisis de propiedades ópticas, SEM-EDS, FTIR, propiedades físico-mecánicas, contenido de lignina, hidrofobicidad y estabilidad térmica (TGA-DSC). Los resultados mostraron una mejora significativa en la transmitancia óptica de MGT, alcanzando un valor de 82 %. El análisis SEM-EDS evidenció un llenado efectivo de las cavidades de la madera por parte del PMMA, lo cual fue confirmado por señales características del polímero en el espectro FTIR. Las propiedades físico-mecánicas también mejoraron considerablemente, con aumentos en la dureza y densidad, lo que fortaleció la resistencia del compuesto. Asimismo, la hidrofobicidad se incrementó gracias al recubrimiento polimérico, que reduce la absorción de humedad al sellar los poros. Por último, el análisis térmico reveló una mejora en la estabilidad térmica, con un aumento de 24 °C en la temperatura máxima de degradación. En este sentido, la madera de guamúchil demostró ser una especie viable para la producción de madera transparente con propiedades mejoradas, lo que la posiciona como una alternativa prometedora para el desarrollo de materiales innovadores para aplicaciones estructurales, decorativas y ópticas.