Resumen:
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[ES] El estudio del comportamiento durante la inmersión en agua de los materiales compuestos de base
biológica es de gran importancia para evaluar su rendimiento en un entorno húmedo como material
de embalaje ecológico. ...[+]
[ES] El estudio del comportamiento durante la inmersión en agua de los materiales compuestos de base
biológica es de gran importancia para evaluar su rendimiento en un entorno húmedo como material
de embalaje ecológico. En este estudio se prepararon láminas de materiales bionanocompuestos a
base de poli(lactida) (PLA), plastificadas con poli(etilenglicol) (PEG) y reforzadas con celulosa
nanofibrilada (NFC). Se investigó la presencia de PEG y la influencia de NFC (1, 3, 5% en peso) sobre las
propiedades fisicoquímicas tras la inmersión en agua durante diferentes tiempos (7, 15, 30, 60, 90 días)
y temperaturas (8, 23, 58, 70 ° C). Se estudió la absorción de agua en términos de saturación,
difusividad, solubilidad y permeabilidad. Además, se caracterizaron los cambios de morfología, masa
molar y propiedades térmicas mediante microscopía electrónica de barrido, cromatografía de
permeación en gel, análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido, respectivamente.
A las temperaturas de inmersión más bajas (8 y 23 ° C) se encontró un aumento de masa seguido de
un equilibrio estable, mientras que a temperaturas más altas (58 y 70 ° C) las muestras que contenían
PEG comenzaron a perder masa linealmente después de la absorción inicial. Tras largos tiempos de
inmersión, especialmente a temperaturas altas, las muestras se volvían blancas y frágiles,
desintegrándose en pedazos más pequeños. La inmersión en agua promovió una morfología con una
superficie rugosa con grietas y poros, así como una disminución de la masa molar y un aumento de la
cristalinidad, a causa de la degradación hidrotérmica. En resumen, se determinó el efecto crítico de la
temperatura y el tiempo durante la inmersión en agua y la contribución del PEG y la NFC en el
rendimiento de estos materiales basados en bioplásticos, resaltando las limitaciones para su uso en un
ambiente húmedo a elevadas temperaturas.
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[EN] The understanding of the short- and long-term behaviour of biobased composites during immersion in
water is of great importance for its performance in a wet environment as an eco-friendly packaging
material. In this ...[+]
[EN] The understanding of the short- and long-term behaviour of biobased composites during immersion in
water is of great importance for its performance in a wet environment as an eco-friendly packaging
material. In this study, bionanocomoposite films based on poly(lactide) (PLA) plasticised with
poly(ethylene glycol) (PEG) and reinforced with nanofibrillated cellulose (NFC) were prepared. The
presence of PEG and the influence of NFC (1, 3, 5 wt%) on the physio-chemical properties were
investigated after immersion in water for different times (7, 15, 30, 60, 90 days) at different
temperatures (8, 23, 58, 70 °C). The water absorption behaviour in terms of saturation, diffusivity,
solubility, and permeability was assessed. The changes of the morphology, molar mass, and thermal
properties of the samples through immersion were characterised with field emission scanning electron
microscopy, gel permeation chromatography, thermo gravimetric analysis, and differential scanning
calorimetry, respectively. At the lower immersion temperatures (8 and 23 °C) a mass gain followed by
a stable equilibrium was found while at higher temperatures (58 and 70 °C) the samples containing
PEG started to linearly lose mass after the initial water absorption. After storage in water, especially
at higher temperatures, the specimen become white, very fragile and disintegrate into smaller pieces.
The immersion in water, dominantly in higher temperatures, also promoted a rough surface with
cracks and pores in the morphology as well as a drastic decrease in molar mass. Furthermore, the
materials show a reduction of the decomposition and melting temperature and an increase in
crystallinity, due to hydrothermal degradation. In summary the critical effect of temperature and time
during water immersion and the contribution of PEG and NFC on the performance of the bioplastic
materials is assessed and thus the usability and limitations in a wet environment demonstrated.
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