Mejora de las propiedades a impacto de ácido poliláctico mediante mezclas binarias con elastómeros termoplásticos

Abstract

[ES] El ácido poliláctico (PLA) es un polímero que se puede obtener de recursos renovables y, además, es biodegradable. No obstante, presenta elevada fragilidad, aspecto que limita su uso masivo a escala industrial. Este trabajo tiene como objetivo principal la mejora de la tenacidad y comportamiento a impacto de ácido poliláctico. Para ello, se pretende abordar la estrategia de mezclas binarias con materiales elastoméricos, altamente flexibles como son los elastómeros termoplásticos (TPE). Además, se pretende abordar la problemática de la compatibilización de ambos polímeros en las mezclas binarias a través de extrusión reactiva. Este trabajo se aborda desde un punto de vista multidisciplinar que incluye tareas de definición de composiciones, fabricación de los materiales mediante extrusión reactiva e inyección, y caracterización avanzada de los materiales obtenidos.

Los objetivos parciales son: 1.- Estudio del estado del arte de las tecnologías de mejora de propiedades a impacto de ácido poliláctico (PLA). 2.- Definición de formulaciones y selección de compatibilizantes. Mezclas y componentes para extrusión reactiva. 3.- Extrusión reactiva y compounding de mezclas binarias PLA/TPE. 4.- Obtención de probetas normalizadas mediante procesado por inyección. 5.- Caracterización mecánica, térmica, termomecánica y morfológica de los materiales desarrollados. 6.- Síntesis y análisis de resultados para redacción de documento de memoria científico-técnica.

[EN] Polylactic acid (PLA) is a polymer that can be obtained from renewable resources and is also biodegradable. However, it is highly brittle, an aspect that limits its massive use on an industrial scale. The main objective of this work is to improve the toughness and impact behavior of polylactic acid. For this purpose, it is intended to address the strategy of binary mixtures with highly flexible elastomeric materials, such as thermoplastic elastomers (TPE). In addition, it is intended to address the problem of compatibilization of both polymers in binary blends through reactive extrusion. This work is approached from a multidisciplinary point of view that includes tasks of composition definition, fabrication of the materials by reactive extrusion and injection, and advanced characterization of the obtained materials.

The partial objectives are: 1.- Study of the state of the art of the technologies to improve the impact properties of polylactic acid (PLA). 2.- Definition of formulations and selection of compatibilizers. Mixtures and components for reactive extrusion. 3.- Reactive extrusion and compounding of PLA/TPE binary mixtures. 4.- Obtaining of standardized specimens by injection processing. 5.- Mechanical, thermal, thermomechanical and morphological characterization of the materials developed. 6.- Synthesis and analysis of results for the drafting of a scientific-technical report document.

Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)

[CA] En el present treball de fi de màster s'ha estudiat el potencial de l'oli de llinosa maleinitzat (MLO) com compatibilitzador biobasat en mescles binàries d'àcid poliláctico (PLA) i un elastòmer termoplàstic, denominat estiré-etilé-butilé-estiré (SEBS), amb l'objectiu de millorar la resistència a l'impacte i la fragilitat del PLA, per a ampliar l'ús d'aquest biopolímer en la indústria de l'envasament. Els efectes del MLO s'han comparat amb una mescla convencional de l'estiré-etilé-butilé-estiré amb empelt d’anhidric maleic (SEBS-g-DT.), un copolímer d'origen petroquímic àmpliament usat com a agent compatibilitzador/plastificant en les mescles PLA/SEBS. Les formulacions de PLA/SEBS han sigut produïdes mitjançant extrusió i conformades en provetes normalitzades mitjançant injecció, per a la seua posterior caracterització mitjançant assajos mecànics, tèrmics, tèrmic-dinàmic-mecànics, morfològics, d’angle de contacte i color. Els resultats obtinguts indiquen que la mescla sense compatibilitzar amb un 20% en pes de SEBS proporciona una major resistència a l'impacte (4,8 kJ/m²) respecte al PLA pur (1,3 kJ/m²), no obstant això, la mateixa mescla compatibilitzada amb MLO produeix un augment de la tenacitat de 6,1 kJ/m². El MLO també proporciona majors propietats dúctils, ja que el PLA és un polímer fràgil amb una elongació al trencament del 7,4%, mentre que la seua mescla amb MLO com compatibilizador ofereix un allargament al trencament del 50,2%, molt més alt que el proporcionat pel SEBS-g-DT. (10,1).Encara que l'addició de MLO provoca cert engroguiment a causa del seu color groc intrínsec, això pot contribuir com a barrera a la llum UV, característica molt apreciada en la indústria de l'envasament. Per tant, l'ús de MLO com a additiu en mescles binàries de PLA/SEBS representa una solució rendible i sostenible a l'ús de compatibilitzadors convencionals derivats del petroli.