INVESTIGADORES
RIVERO Sandra G.m.
congresos y reuniones científicas
Título:
MATRICES DE QUITOSANO REFORZADAS CON MICRO Y NANOFIBRAS OBTENIDAS A PARTIR DE CELULOSA MICROCRISTALINA
Autor/es:
MARÍN SILVA DIEGO ALEJANDRO; RIVERO SANDRA; PINOTTI ADRIANA
Lugar:
Córdoba
Reunión:
Encuentro; Nano-Córdoba 2014; 2014
Institución organizadora:
Fundación Argentina de Nanotecnología-Universidad Nacional de Córdoba
Resumen:
La
búsqueda de nuevos materiales nanocompuestos formados por una matriz continua y
una fase de relleno discontinuo constituye un campo de la tecnología de
materiales en continuo avance. El quitosano (Q) es un material biodegradable,
subproducto de la industria pesquera, con propiedades antimicrobianas
inherentes y capacidad para formar películas. Uno
de los desafíos de la nanotecnología es el desarrollo de metodologías que
permitan obtener materiales con un grado de dispersión uniforme y fuerte
interacción matriz-partícula, lo que influirá significativamente en las
propiedades finales del material obtenido. La celulosa microcristalina (MCC) es
un polímero obtenido por modificación química de la celulosa. A partir de este
derivado, es posible sintetizar nanocristales
o nanofibras de celulosa mediante la remoción de las regiones amorfas de las
fibrillas de MCC, selectivamente hidrolizadas por ácido. El quitosano por sus
características estructurales de polielectrolito es capaz de unirse a las
nanofibras de celulosa mediante interacciones electrostáticas formando
complejos íonicos estables el que ha sido poco explorado hasta el momento. Los
objetivos de este trabajo fueron: i) aislar nanofibras de
celulosa mediante hidrólisis ácida controlada y estudiar el potencial zeta (PZ)
de las partículas, ii) incluir las nanofibras en la formulación de películas de
Q y caracterizar sus propiedades de barrera, mecánicas, térmicas y micro-estructurales.
Las nanofibras se obtuvieron mediante
hidrólisis de la MCC con agitación permanente (250 rpm) en medio ácido (H2SO4,
60 % p/p) durante 60 min a 40ºC. La remoción del ácido y el aislado de
las nanocelulosas se realizaron luego de sucesivas etapas de centrifugado
(12.000 rpm), lavado y diálisis de la suspensión de nanocelulosa. Se determinó
el PZ de las partículas y de la solución de Q conteniendo las mismas en un
Zetasizer 2000 (Malvern Instruments), los valores fueron -72,8 y 62,5 respectivamente.
Las soluciones nanocompuestas de Q se
obtuvieron mediante la incorporación de diferentes concentraciones en el rango 0-0,75%
(p/p) en la matriz de quitosano; para facilitar la dispersión de las
partículas, las muestras se homogeneizarán mediante un equipo Ultraturrax T-25.
La inclusión de micro y nanofibras de
MCC resultó eficaz para el refuerzo de las matrices
disminuyendo la elongación del material en un 37,5%, así como para la mejora en
las propiedades de barrera al O2 y al vapor de agua ya que se
observó una reducción del 32% y 45% en relación a la película de Q,
respectivamente.
Los espectros dinámico mecánicos obtenidos
por DMA evidenciaron una transición en la curva de tan δ más amplia en
comparación con la matriz de un solo componente indicando la dispersión de las
nanopartículas en la matriz, también soportado por la observación por SEM. Los
principales cambios observados en los espectros de FTIR fueron la agudización
de los picos localizados a 3345 y a 1050 cm-1 y la unificación de los dos picos característicos del Q en la zona del
2900 cm-1. Así, la incorporación de nanofibras de celulosa resultó eficaz para reforzar polímeros debido a las interacciones que se establecen con los elementos de tamaño micro y nanométrico.
Estas interacciones permiten formar una red tridimensional interconectada y estabilizada mejorando
notablemente tanto las propiedades mecánicas como de barrera de los
nanomateriales.