Análisis fisicoquímico y microestructural de matrices compuestas de ácido poliláctico y polihidroxialcanohatos

ALZATE MARIN, J.C.; CARAVELLI A.H.; PINOTTI A.; RIVERO S; ZARITZKY N.E.

Córdoba

Congreso; Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET 2016; 2016

En la actualidad existe un gran interés por la producción de bioplásticos con propiedades similares a los materiales derivados del petróleo. El ácido poliláctico (PLA) es un polímero biodegradable derivado del ácido láctico; es un material altamente versátil que se caracteriza por ser termoplástico, biodegradable y compostable obtenido a partir de recursos renovables. Por otra parte, los polihidroxialcanoatos (PHA) son biopoliésteres sintetizados por bacterias como fuente de reserva intracelular de carbono y energía. La producción de PHA a partir de la utilización de cultivos mixtos, como el caso de lodos activados y el aprovechamiento de efluentes ricos en carbono, permiten la revalorización de los mismos.Los objetivos del trabajo fueron: i) desarrollar películas puras y compuestas a base de PLA y PHA, estudiando sus propiedades fisicoquímicas, térmicas y microestructurales.Las películas se prepararon por disolución del PHA y PLA en cloroformo al 1 y 2% (p/v), respectivamente. Se prepararon mezclas de los polímeros con las siguientes proporciones PLA:PHA: 20:80, 40:60, 60:40 y 80:20 (p/p). Se observó que tanto las películas de un solo componente como las compuestas evidenciaron buena apariencia e integridad estructural, siendo más transparente a medida que la proporción de PLA incorporado en el sistema fue mayor. Los análisis térmicos, los espectros de difracción de rayos X, las micrografías obtenidas por SEM y los espectros de FTIR reflejaron los cambios experimentados a nivel estructural que permitieron explicar las modificaciones en las propiedades de los materiales compuestos. Los estudios realizados por FTIR permitieron caracterizar la estructura química y analizar las interacciones establecidas entre los polímeros. La aparición de la banda a 1718 cm-1 se atribuyó a la contribución de la fracción cristalina del PHA en las matrices compuestas. Desde el punto de vista físicoquímico y estructural la mezcla de ambos polímeros en distintas proporciones modificó significativamente la morfología evidenciada por SEM, indicando que los sistemas formados fueron inmiscibles. Las micrografías revelaron que la fracción cristalina del PHA se encontraba intercalada con la fracción amorfa del PLA.Las propiedades térmicas de las películas puras y compuestas se estudiaron por calorimetría diferencial de barrido modulada (MDSC). Los termogramas obtenidos evidenciaron durante el enfriamiento un pico de cristalización propio del PHA en las matrices 20:80 y 40:60. Durante la etapa de calentamiento las películas puras de PLA y PHA exhibieron un pico a 147ºC y 176,5°C, respectivamente, asociado a la fusión de la fracción cristalina de los polímeros. Mientras tanto, las mezclas 40:60 y 60:40 presentaron dos picos debido a la fusión de los dominios cristalinos de cada polímero. Fue factible formular películas de un solo componente y sistemas combinados a base de PLA:PHA. Si bien el análisis térmico reveló que estos polímeros son inmiscibles, su mezcla permitió obtener un material en el cual el PHA cristaliza como pequeñas esferulitas actuando como agentes de nucleación capaces de recristalizar al PLA y modificar significativamente las propiedades de las matrices. Estos resultados constituirían un avance en el área de envases posibilitando el empleo de estos materiales para aplicaciones específicas.