Estudio morfologíco de biocompuestos de almidón termoplástico con arena granítica y bentonita mediante SEM

ANA J. AVILA; OLIVIA V. LÓPEZ; MA. GABRIELA PASSARETTI; MARIO D. NINAGO, ; MARCELO A. VILLAR; MARÍA J. YAÑEZ

La Falda

Congreso; 5° Congreso Argentino de Microscopía SAMIC; 2018

Los materiales a base de polímeros biodegradables, de origen renovable, reforzados con partículas minerales, constituyen un novedoso grupo de compuestos de naturaleza híbrida orgánica-inorgánica, basados en el ensamblaje entre polímeros y sólidos inorgánico. Entre los polímeros naturales, el almidón es uno de los más estudiados debido a su bajo costo, amplia disponibilidad, carácter biodegradable y funcionalidad. Sin embrago, las matrices termoplásticas de almidón presentan deficientes propiedades mecánicas limitando su aplicación. Una alternativa para superar estas limitaciones consiste en preparar mezclas con diferentes rellenos orgánicos/inorgánicos que actúen como refuerzos de la matriz natural. La bentonita (B) es un silicato de alúmina hidratado, compuesto por minerales filosilicatos, presentando sustitución parcial o total de aluminio por magnesio, hierro y/o elementos alcalinos/alcalinotérreos. Por otra parte, las arenas de trituración son un subproducto del proceso de molienda de la arena granítica (AG), que actualmente sólo es empleada como agregado fino en la formulación de hormigones. La AG, está compuesta por diferentes minerales, tales como ortoclasa, cuarzo, biotita y muscovita, siendo ésta última un silicato laminar de las micas-arcillas que permite la intercalación de especies orgánicas-inorgánicas entre sus láminas [1]. En este trabajo, se prepararon mezclas de almidón de maíz, glicerol y 5 % p/p de partículas de bentonita y arena granítica. Las mezclas se procesaron en fundido (140 ºC, 15 min., 40 rpm), obteniéndose materiales compuestos a base de almidón termoplástico (TPS), B y AG. Se obtuvieron películas por termo-compresión (140 ºC, 6 min., 180 kg·cm-2) las cuales resultaron flexibles y de fácil manipulación. La morfología de las partículas se estudió mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), empleando un microscopio electrónico LEO EVO 40-XVP, con detector de electrones secundarios a 10 kV. El material particulado fue previamente dispersado sobre una cinta adhesiva conductora de aluminio (3M®), el exceso fue retirado empleando un flujo de aire. Las muestras fueron recubiertas con oro en una metalizadora por plasma de Argón. La microestructura de las películas, así como también la distribución de las partículas y la interacción de las mismas con la matriz de TPS se evaluaron por SEM, empleando el equipo mencionado anteriormente. Para la visualización de las secciones transversales de las películas, las muestras fueron crio-fracturadas, montadas sobre un portamuestras y metalizadas. La topografía de las partículas de B y AG se muestran en la Figura 1, observándose para B una morfología de tipo ?corn-flake? asociada a arcillas compuestas por láminas delgadas, compactadas en forma de agregados pseudo-esféricos, con bordes irregulares [2]. Para las partículas de AG, se observó una estructura laminar similar a B pero de menor tamaño. La Figura 2 muestra las superficies de fractura de las películas compuestas de TPS-B y TPS-AG. Ambos materiales mostraron una buena distribución y adhesión de las partículas a la matriz de TPS, así como también la ausencia de aglomerados y migración de plastificante, que corrobora la efectividad del proceso de termo-plastificación. Por otra parte, en los compuestos con AG, se observó cierta orientación preferencial de la carga en la matriz, la cual podría atribuirse a la morfología laminar de las partículas, que favorece su alineación durante el proceso de termo-compresión [3].