Fotodegradación de Materiales a Base de Almidón Termoplástico

O.V. LÓPEZ; M.M. QUISPE; M.A. VILLAR

Bahía Blanca

Congreso; IX Congreso Argentino de Ingeniería Química, CAIQ 2017; 2017

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos (AAIQ)

Actualmente, el uso extensivo de los polímeros sintéticos derivados del petróleo ha generado una problemática mundial de contaminación en ambientes urbanos y rurales. Dentro de este contexto, en gran parte de Europa y EEUU se están comercializando materiales biodegradables a base de diferentes polímeros de origen natural. Esta tendencia se ve impulsada principalmente por dos factores: la abundancia de recursos renovables y las legislaciones que promueve el desarrollo y el uso de materiales más amigables con el medioambiente. Estos materiales poseen la capacidad de envejecer cuando se exponen a la luz solar durante períodos prolongados, minimizando el impacto ambiental en su disposición final. Dentro de los polímeros biodegradables de origen natural, el almidón es uno de los más utilizados debido a su amplia disponibilidad, bajo costo y versatilidad. Las condiciones ambientales a las cuales se exponen los materiales a base de almidón afectan la microestructura y sus propiedades finales. En este contexto, se estudiaron los cambios inducidos por la radiación UV sobre la microestructura y las propiedades mecánicas de almidón de maíz termoplástico (TPS). Los materiales a base de TPS se obtuvieron a partir del procesamiento en fundido de almidón en presencia de dos plastificantes: agua y glicerol. Mediante termo-compresión se obtuvieron láminas de aproximadamente 1,4 mm de espesor. Para minimizar la naturaleza frágil del material obtenido, el mismo fue acondicionado de acuerdo a la norma ASTM D618-05. El proceso de fotodegradación se llevó a cabo en una cámara especial de degradación acelerada equipada con lámparas UVA-340. Las condiciones de exposición se seleccionaron basadas en la norma ASTM D5208-91 (Ciclo C). Cada 24 h se retiraron muestras de la cámara que fueron pesadas y luego sometidas a ensayos de caracterización. Se observó que las condiciones a las que fueron sometidas las probetas de TPS ocasionaron una leve disminución del peso de las mismas de ~ 5 % al alcanzar las 48 h de radiación UV. Esto podría atribuirse principalmente a la deshidratación de las muestras dentro de la cámara de envejecimiento. A partir de este resultado se espera que los materiales irradiados presenten una mayor rigidez estructural. Mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) se evaluaron los cambios en la microestructura del TPS por efecto de la radiación UV, a partir de la observación de probetas control (sin irradiar) y de las muestras ya irradiadas. Las micrografías SEM evidenciaron que la fotodegradación indujo la formación de grietas y poros, sobre la superficie de los materiales expuestos. Por otra parte, se realizaron ensayos de tracción para estudiar cómo la radiación UV afectó la performance mecánica del TPS. Así, se ensayaron probetas control e irradiadas siguiendo la norma ASTM D638-98. Las probetas irradiadas presentaron un módulo de Young 11 veces mayor que las muestras control. Por otra parte, se observó una disminución significativa de la elongación a la rotura del 22 % al 1 %. Así, las condiciones a las que fueron sometidas las probetas de TPS incrementaron la rigidez y fragilidad y disminuyeron su flexibilidad. Dichos resultados están de acuerdo con la presencia de grietas y poros observados en los materiales mediante SEM.