COMPLEJOS DE POLIELECTROLITOS NATURALES COMO FLOCULANTES DE CELULOSA MICRO/NANO FIBRILAR

BASTIDA, GABRIELA A.; BONO N.; MIGUEL A. ZANUTTINI; GALVÁN, MARÍA V.

Mar del Plata

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros- I Congreso Argentino de Materiales Compuestos SAP COMAT 2023.; 2023

INTEMA

Para disminuir el impacto ambiental, en la actualidad existe mucho interés en reemplazar materiales derivados del petróleo por otros de origen natural. En los últimos años, se han desarrollado muchos estudios basados en la obtención de biomateriales conteniendo celulosa microfibrillar (CMF) y nanofibrillar (CNF). Esto es debido a que las CNF y CMF tienen características como alta resistencia, excelente rigidez y alta área superficial que las hacen interesantes para muchas aplicaciones de refuerzo [1]. Sin embargo, un problema que presentan estos biomateriales es que el tiempo de preparación es muy largo debido a su baja capacidad de drenaje. Una manera de resolver éste problema es controlar la floculación de las CMF y CNF con el agregado de polielectrolitos [2] o complejos de polielectrolitos (PECs). El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto de PECs basados en xilano (Xil) y quitosano (Q) sobre la floculación de CMF y CNF. Para esto, se prepararon PECs con distinta relación de masa Xil/Q: 60/40; 70/30 y 80/20. Las soluciones de xilano, quitosano y PECs y las suspensiones de CMF y CNF fueron caracterizadas con medidas de potencial z y tamaño hidrodinámico. Luego, se determinaron las viscosidades intrínsecas y las concentraciones críticas (c*), estas últimas para conocer el valor de concentración donde las soluciones pasan de un sistema diluido a uno semidiluido. Además, se midió la viscosidad aparente a distintas velocidades de corte en concentraciones semidiluidas y se determinaron así sus parámetros reológicos. Finalmente, los mecanismos de floculación producidos por los PECs sobre las CMF y CNF fueron evaluados en condiciones dinámicas por medidas de viscosidad utilizando un reómetro de cilindros concéntricos, y en condiciones estáticas, por medidas de punto gel por sedimentación, potencial z y tamaño de flóculo. Los resultados muestran una viscosidad intrínseca muy alta (y un c* bajo) del quitosano en condiciones diluidas compatibles con su alto peso molecular, su alta carga y su capacidad para formar gel. Por otro lado, el xilano mostró una viscosidad muy baja. Se obtuvieron valores intermedios de viscosidad intrínseca y c* para los PECs, aumentando con el aumento de la relación másica de quitosano en el PEC. Además, las soluciones de polielectrolitos, PECs, CMF y CNF disminuyeron su viscosidad cuando aumentó el esfuerzo de corte, indicando un adelgazamiento por cizallamiento característicos de los fluidos no-newtonianos con un parámetro n menor a la unidad. Finalmente, se observó que en el mínimo punto gel de las CMF y CNF se obtuvieron los valores de tamaño de flóculo más grandes y, por lo tanto, la máxima floculación. Sin embargo, los resultados de potencial z mostraron que el máximo flóculo no se daba en el punto isoeléctrico de los distintos PEC con las CNF y CMF, sino cuando el sistema se encontraba con cargas negativas. Se puede concluir que, estos complejos son buenos agentes floculantes y que la relación de masa de Xil/Q en el PEC influyen en la floculación tanto a las CMF como a las CNF.