Desarrollo y caracterización de formulaciones basadas en Ácido Poliláctico (PLA) con plastificantes ecológicos de la familia de los tartratos y de los tocoferoles

Abstract

[ES] El presente trabajo de fin de máster aborda el desarrollo y la caracterización de formulaciones de Ácido Poliláctico (PLA) con plastificantes ecológicos de la familia de los tartratos y de los tocoferoles. El PLA se caracteriza por ser un biopolíımero con un bajo alargamiento a la rotura, baja tenacidad y, en consecuencia, elevada fragilidad. El objetivo de este TFM es la mejora de las propiedades dúctiles y la reducción de la fragilidad intrínseca del PLA para ampliar sus aplicaciones industriales. El presente TFM se estructura en 2 bloques: en el primer bloque se abordará la definición y fabricación de diferentes formulaciones de PLA con distintos plastificantes naturales, incluyendo una revisión del estado del arte actual; el segundo bloque englobará la caracterización de los nuevos materiales fabricados, examinando, entre otras, las propiedades mecánicas obtenidas mediante ensayos de tracción, de impacto Charpy y de dureza, las propiedades térmicas derivadas de los ensayos de calorimetría diferencia de barrido (DSC), análisis termo-mecánico (TMA) y análisis dinámico-mecánico (DMA), así como procediendo al análisis de las microestructuras mediante microscopía electrónica de barrido (FESEM) y al estudio de los grupos funcionales de las formulaciones empleando espectroscopía de infrarrojos (FTIR). Así pues, el presente TFM tiene como finalidad desarrollar nuevos materiales ecológicos y sostenibles para el medio ambiente, y que sean de gran interés para aplicaciones industriales. De esta forma, se cumple con el siguiente objetivo de “La Agenda 2030”: “Objetivo 9: Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización sostenible y fomentar la innovación”.

[EN] This Master’s final project addresses the development and characterization of polylactic acid (PLA) formulations with ecological plasticizers from the tartrate and tocopherol families. PLA is known for being a biopolymer with low fracture elongation and toughness, which results in a very fragile material. This project main objective is to improve ductile properties and the reduction of the intrinsic fragility of PLA to broaden its industrial applications. To do so, it is divided in 2 blocks: in the first one, definition and fabrication of different formulations with natural plasticizers will be tackled, including a state of the art. The second block will cover the characterization of the new manufactured materials, examining, among others, mechanical properties obtained by means of traction, Charpy impact and hardness tests, thermal properties derived from Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermal-Mechanical Analysis (TMA), and Dynamic-Mechanic Analysis (DMA), as well as analysing microstructures by means of a Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) and studying the functional groups of the formulations with infrared spectroscopy (FTIR). Therefore, this project aims to develop brand new ecological and sustainable materials, which may be interesting for industrial applications. This way, the following objective of the “Agenda 2030” would be accomplished: “Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization and foster innovation”.

[CA] El present treball de fi de màster tracta sobre el desenvolupament i la caracterització de formulacions d’Àcid Polilàctic (PLA) amb plastificants ecològics de la família dels tartrats i dels tocoferols. El PLA es caracteritza per ser un biopolímer amb un baix allargament a la ruptura, baixa tenacitat i, en conseqüència, elevada fragilitat. L’objectiu d’aquest TFM és la millora de les propietats d'uctils i la reducció de la fragilitat intrínseca del PLA per ampliar les seues aplicacions industrials. El present TFM s’estructura en 2 blocs: en el primer bloc, s’abordarà la definició i fabricació de diferents formulacions de PLA amb diversos plastificants naturals, incloent-hi una revisió de l’estat de l’art actual; el segon bloc englobarà la caracterització dels nous materials fabricats, examinant, entre altres, les propietats mecàniques obtingudes mitjançant assajos de tracció, d’impacte Charpy i de duresa, les propietats tèrmiques derivades dels assajos de calorimetria diferencial d’escaneig (DSC), anàlisi termo-mecànica (TMA) i anàlisi dinàmica-mecànica (DMA), així com procedint a l’anàlisi de les microestructures mitjançant microscòpia electrònica d’escaneig (FESEM) i a l’estudi dels grups funcionals de les formulacions utilitzant espectroscòpia d’infrarojos (FTIR). Així doncs, aquest TFM té com a finalitat desenvolupar nous materials ecològics i sostenibles per al medi ambient, i que siguen de gran interés per a aplicacions industrials. D’aquesta forma, es compleix amb el següent objectiu de “l’Agenda 2030”: “Objectiu 9. Aconseguir infraestructures resilients, promoure la industrialització sostenible i fomentar la innovació”.