Hidrofobización organocatalítica de nanofibras y nanocristales de celulosa para aplicaciones en materiales compuestos biodegradables

J.A. AVILA RAMÍREZ; P. CERRUTTI; M.I. ERREA; M. L. FORESTI

Revista SAM: Asociación Argentina de Materiales

SAM

Año: 2018 vol. 2 p. 4 - 9

1668-4788

La nanocelulosa bacteriana (BNC) por sus excelentes propiedades mecánicas, alta relación superficie/volumen, biodegradabilidad y pureza, resulta de interés para aplicaciones como refuerzo de ma-trices poliméricas. Sin embargo, la hidrofilicidad de las nanofibras de celulosa limita su uso como refuerzo de matrices hidrofóbicas, como, por ejemplo, el ácido poliláctico (PLA). Con el objetivo de mejorar la compatibilidad entre el refuerzo y la matriz y promover la adecuada dispersión de las nanofibras en el PLA, se estudió la esterificación de la superficie de las nanofibras de celulosa bacteriana implementando una ruta no convencional catalizada por α- hidroxiácidos (ácidos láctico, tartárico y cítrico) de origen natural. Como acilante se utilizó anhídrido acético y se operó sin cosolventes agregados. La obtención de la BNC se llevó a cabo en cultivo estático usando una cepa de Glu-conacetobacter xylinus y desechos agroindustriales como fuente de carbono. Se estudió la influencia del tipo de catalizador, el tiempo de reacción, la carga de catalizador y la temperatura de reacción sobre el grado de sustitución (GS) de la BNC, obteniéndose BNC con GS comprendidos entre 0.27 y 0.90. La mayor actividad catalítica se re-gistró usando ácido cítrico. Debido a que se observó una ligera pérdi-da de cristalinidad en las muestras con DS superior a 0.75, se modifi-caron las condiciones de reacción a efectos de limitar el GS al rango de 0.20 y 0.73. Se evaluó, también, la posibilidad de reutilizar el cata-lizador. Los resultados obtenidos estimularon la extensión de la ruta de acetilación a nanocristales de celulosa vegetal (CNC). Variando la carga de catalizador, se obtuvieron CNC con GS entre 0.18 y 0.34. Los materiales se caracterizaron por FTIR y RMN13C CP/MAS. Se confirmó, además, que la acetilación no afectó la morfología (SEM) ni la cristalinidad (DRX) aunque se evidenció una leve disminución de la estabilidad térmica (TGA) de los materiales acetilados.