Resumen

La estabilidad térmica de las nanofibras de celulosa está relacionada con su aplicación y, en especial, con el procesamiento de polímeros, que normalmente tiene lugar a unos 200 °C. En este trabajo se obtuvieron nanofibras de algodón comercial por hidrólisis ácida empleando diferentes ácidos: sulfúrico, clorhídrico y una mezcla (1:1; ácido sulfúrico: ácido clorhídrico).La morfología de las nanofibras se caracterizó por microscopía de transmisión (TEM), potencial zeta, análisis elemental, cristalinidad por difracción de rayos X (DRX) y estabilidad térmica (TGA) en atmósfera de aire por análisis termogravimétrico. Los resultados indicaron una morfología y cristalinidad muy similares entre ellos. Las principales diferencias radicaban en el estado de agregación y la estabilidad térmica. El estado de agregación de las suspensiones disminuye en el orden HCl.

INTRODUCCIÓN

Las suspensiones acuosas de nanofibras de celulosa pueden prepararse por hidrólisis ácida, generando partículas coloidales de alta cristalinidad. Éstas pueden tener la apariencia física de finas varillas aciculares de dimensiones nanométricas (diámetro en el rango de 5 a 90 nm) con una elevada relación de aspecto (longitud/diámetro). Se utilizan como refuerzos de matrices poliméricas y los nanocompuestos resultantes suelen tener propiedades superiores de estabilidad térmica, resistencia mecánica y permeabilidad a líquidos y gases, incluso cuando las nanofibras están en baja concentración [1]. Entre otros puntos que fomentan su uso incluyen su naturaleza biodegradable, su bajo coste y el hecho de que se obtienen de fuentes naturales renovables muy abundantes. Sin embargo, la incorporación de grupos sulfato en la superficie de la celulosa tras la hidrólisis tiene un efecto catalizador en sus reacciones de degradación térmica. 

Este efecto se debe a las reacciones de deshidratación de la celulosa causadas por el ácido sulfúrico. El agua liberada cataliza estas hidrólisis de las cadenas de celulosa. Otro efecto es que los grupos OH de la celulosa se sustituyen por grupos sulfato, lo que conduce a una reducción de la energía de activación para la degradación de las cadenas de celulosa[2,3]. En general, las nanofibras de celulosa obtenidas por hidrólisis ácida se degradan a temperaturas más bajas que su fibra de celulosa. El uso de HCl para obtener nanofibras de celulosa ya se ha descrito[2,3], y los estudios muestran que el uso de HCl solo para la hidrólisis aumenta la estabilidad térmica de la nanocelulosa, pero los iones de cloruro se eliminan fácilmente con lavados repetidos con agua, no hay suficientes fuerzas electrostáticas que provocan la repulsión entre las partículas y, en consecuencia, se produce un alto nivel de formación de agregados. Este trabajo propone un estudio de extracción y caracterización de nanofibras de algodón utilizando una mezcla de ácidos (sulfúrico y clorhídrico), investigando las propiedades de las nanoestructuras resultantes, comparándolas con las de las nanofibras extraídas con cada tipo de ácido. 

• Materias:Nanofibras Hidrólisis Celulosa Análisis de estabilidad Algodón
• Subjects:Nanofibers Hydrolysis Cellulose Stability analysis Cotton
• Palabras claves:Algodón; Nanofibras de celulosa; Hidrólisis ácida
• Keywords:Cotton; Cellulose nanofiber; Acid hydrolysis