Resumen

     El propósito de la presente tesis doctoral es el estudio del efecto de la degradación térmica, biológica y fotolítica en la polilactida (PLA) para caracterizar los cambios que tienen lugar bajo diferentes condiciones durante su vida útil. Este polímero biodegradable procede de fuentes renovables y está considerado un excelente candidato para sustituir a otros materiales poliméricos con escasa degradabilidad. La monitorización del descenso de masa molar de polilactida se realizó tanto mediante Cromatografía de Permeación en Gel (GPC) como por Viscosimetría. Adicionalmente se utilizó la Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR) para establecer los mecanismos que controlan la degradación y su efecto en la estructura química de la polilactida. Asimismo, se ha determinado el impacto de cada tipo de degradación en la morfología y en las propiedades térmicas y mecánicas del PLA. La Termogravimetría (TGA) permitió monitorizar los cambios en la estabilidad térmica del material debidos a los diferentes tipos de degradación, utilizando parámetros como la temperatura de máxima velocidad de degradación térmica o la energía de activación. El resultado de la degradación biológica y fotolítica en la superficie del material fue evaluado mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), observándose únicamente cambios debidos a la degradación biológica. Las propiedades viscoelásticas y térmicas se analizaron mediante Análisis Dinámico-Mecánico-Térmico (DMTA), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Microscopía Óptica (OM). El descenso de la masa molar de las muestras biodegradadas con el tiempo sigue un proceso de primer orden (Mn = Mno e-kt) mientras que en el caso de la degradación térmica y fotolítica éste sigue un proceso de segundo orden (1/Mn = (1/Mno)+k·t). De cada una de las técnicas se ha obtenido los parámetros más relevantes para discernir las diferencias entre los tres procesos de degradación. La dependencia de la masa molar con la velocidad de crecimiento linear de las esferulitas, es especialmente notable en las muestras degradadas biológicas y fotolíticamente, siguiendo una relación exponencial característica de polímeros semicristalinos. Los resultados muestran que cada degradación está controlada por diversos factores que afectan de diferente forma a las propiedades morfológicas, térmicas y mecánicas del PLA, enfatizando así que no es únicamente la ruptura de cadenas y la reducción de la masa molar el fenómeno que regula dichas degradaciones. La aparición de nuevos grupos funcionales resulta fundamental para controlar el proceso de cristalización del material. Asimismo se ha comprobado que la formación y tamaño de los cristales es el parámetro más significativo para describir las propiedades macroscópicas y por tanto establecer la degradación del PLA. En particular, los resultados obtenidos son de utilidad para diseñar una gestión controlada de deposición del PLA y para estimar el tiempo en que el material alcanza masas molares muy reducidas. Este estudio ofrece una caracterización de cada tipo de degradación mediante la combinación de todas las técnicas utilizadas, creando una metodología capaz de predecir el comportamiento de polímeros potencialmente degradables a tiempos largos de exposición.