Estudio de las propiedades mecánicas de películas de almidón adicionadas con nanoarcillas por dos métodos diferentes

SLAVUTSKY, ANIBAL MARCELO; ARMADA, MARGARITA; BERTUZZI, MARÍA ALEJANDRA

Santiago

Congreso; XXV Interamerican Congress of Chemical Engineering; XVIII Chilean Congress of Chemical Engineering; 2011

Pontificia Universidad Católica de Chile

Las películas comestibles deben poseer buena resistencia mecánica para poder ser utilizadas en la protección de alimentos. Las propiedades mecánicas más importantes a estudiar son la flexibilidad, la resistencia a la abrasión y el esfuerzo de ruptura. Estudios previos han demostrado que el agregado de nanocompuestos, como las arcillas, mejoran las propiedades funcionales de las películas comestibles. Dentro de las mejoras obtenidas se destacan el aumento en las propiedades de barrera y mecánicas. Estas mejoras tienen una fuerte dependencia con el grado dispersión alcanzada por el nanocompuesto dentro de la matriz polimérica. Se puede observar la formación de microcompuestos, compuestos intercalados o exfoliados, siendo los dos últimos denominados nanocompuestos.  En este trabajo se plantea el agregado de montmorillonita (MMT) a través de dos técnicas diferentes, denominadas M1 y M2, en películas de almidón plastificadas con glicerol al 20%, y el estudio de sus propiedades mecánicas. Los ensayos se realizaron siguiendo la norma ASTM D882 y utilizando un equipo QTS Texture Analisys (Brookfield, England). Además se estudió la microestructura de las películas con microscopia electrónica de barrido (SEM) (Equipo) y un análisis de difracción de rayos X (DRX) (Equipo). Los resultados indican que las propiedades mecánicas de las películas se modifican cuando la incorporación de MMT es mayor al 3% para ambos métodos. En el método M1, para una concentración de MMT del 5%, se observa un aumento del esfuerzo de ruptura del 69% y una disminución en el porcentaje de elongación alcanzado del 93%, respecto de la película de almidón. Los estudios de DRX exhibieron la formación de un pico a 5.7° característico del espaciamiento interlaminar que permite inferir que la MMT se encontraría dispersa de forma intercalada. Las observaciones por SEM indican la formación de microfracturas, que podrían deberse a una baja dispersión del nanomaterial dentro de la matriz polimérica, que origina posibles puntos de ruptura en la película cuando estás son sometidas a esfuerzos de tensión, aumentando de esta forma la fragilidad de las mismas. En el caso del método M2, para una concentración de MMT del 5%, se observa un aumento del esfuerzo de ruptura del 91% y una disminución en el porcentaje de elongación del 89%, respecto de la película de almidón. El análisis de los espectros de DRX indica que la arcilla se encontraría exfoliada dentro de la matriz polimérica, ya que no se observa la formación de ciertos picos característicos de la arcilla. En el análisis por SEM, se observa una película densa sin la formación de microfracturas. Los resultados de los estudios de SEM y DRX nos permiten explicar porque las mejores propiedades mecánicas presentadas por las películas preparadas por el método M2 presentan. Al mejorar la dispersión de la MMT dentro de la matriz, hay un aumento de las interacciones entre las cadenas de almidón y las lamina de arcilla. Esto genera una matriz más homogénea y resistente.