Estudio de bio-nanocompuestos plastificados a base de PLA reforzados con celulosa nano-fibrilada

Abstract

[ES] En el marco actual para el desarrollo de alternativas ecológicas a los recursos convencionales, la polilactida (PLA) es un candidato destacado. PLA es un poliéster biodegradable biobasado derivado del ácido láctico. Aunque la mayoría de sus propiedades lo hacen comparable con los materiales fósiles más comunes, la gama de aplicaciones de PLA todavía está limitada por algunas inconvenientes como sus propiedades mecánicas o la estabilidad térmica. Debido a estas limitaciones, la mezcla de PLA con polímeros flexibles o/y refuerzo con aditivos naturales son propuestas habituales para mejorar las características del PLA. En este estudio se evaluó la preparación de nanobiocompuestos de PLA plastificado y celulosa nanofibrilada (NFC) como reforzante renovable para la modificación del PLA. Además, se utilizó polietilenglicol (PEG) como plastificante con diferentes masas molares. Para ello, se consideraron técnicas de análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría diferencial de barrido (DSC), test de tracción, microscopia electrónica de barrido (SEM) y cromatografía de permeación en gel (GPC). A través de análisis morfológicos, térmicos, mecánicos y de masa molar, se estudió la incorporación de PEG al PLA junto con el efecto del NFC. Las propiedades de los nanobiocompuestos resultantes se correlacionaron con métodos de procesamiento, presencia de plastificante y porcentaje y dispersión del refuerzo.

[EN] In the current framework for the development of environmentally friendly alternatives to conventional resources, polylactide (PLA) is an outstanding candidate. PLA is a biobased biodegradable polyester derived from lactic acid. Although most of its properties make it comparable with the most common fossil-based materials, the range of applications of PLA is still limited by some shortcomings as mechanical properties or thermal stability. Due to those limitations, blending PLAs with flexible polymers or/and reinforcing with natural fillers are common approaches to enhance the characteristics of PLAs. In this study, the preparation of nanocomposites based in plasticised PLA was assessed. In this regard, nano-fibrillated cellulose (NFC) was considered as a renewable filler for PLA modification. Moreover, polyethene glycol (PEG) was used as a plasticizer with different molar masses. For this purpose, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), tensile test, scanning electron microscopy (SEM) and gel permeation chromatography (GPC) techniques were considered. The contribution of the incorporation of PEG to the PLA along with the effect of the NFC was investigated through morphological, thermal, mechanical and molar mass analyses. The resultant composite properties were correlated with processing methods, plasticiser presence and percentage and dispersion of the reinforcement.