Gelatinized and Nongelatinized Corn Starch/ Poly (ε-Caprolactone) Blends: Characterization by Rheological, Mechanical and Morphological Properties

Mezclas de almidón de maíz gelatinizado y no gelatinizado con poli (ε-caprolactona): Caracterización mediante propiedades reológicas, mecánicas y morfológicas

Se prepararon mezclas de poli(ε-caprolactona)/almidón de maíz con 25, 50 y 75 % en peso de almidón mediante procesamiento mecánico y se caracterizaron por el índice de flujo de fusión (IFM), ensayo de tracción y microscopía electrónica de barrido (MEB). A modo de comparación, se utilizó almidón gelatinizado y no gelatinizado, que también se caracterizó por viscografía. La adición de almidón al poli(ε-caprolactona) redujo los valores de MFI, la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura, mientras que el módulo aumentó. Las reducciones del IMF y de las propiedades de tracción fueron más evidentes cuando se utilizó almidón gelatinizado. La viscografía y el SEM mostraron que el almidón estaba bien gelatinizado por el proceso de gelatinización. Las mezclas que contenían almidón no gelatinizado mostraron una buena dispersión del almidón, pero interacciones interfaciales deficientes.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, la preocupación por el llenado de los vertederos con materiales no degradables, como los plásticos, ha llevado al desarrollo de técnicas de reciclado y al uso de materiales biodegradables. La poli(ε-caprolactona) (PCL) es un poliéster alifático biodegradable y muy flexible producido por la polimerización de apertura de anillo de la ε-caprolactona. El uso de PCL está limitado por su elevado coste, principalmente porque su bajo punto de fusión (~67 °C) dificulta su procesamiento mediante las técnicas convencionales para materiales termoplásticos. Sin embargo, este problema puede mitigarse mediante la mezcla de PCL con almidón, un polisacárido biodegradable barato.

En los últimos años, muchos intentos se han centrado en mezclar PCL con polímeros baratos y naturales, como el almidón, para crear nuevos materiales con propiedades específicas. Koenig y Huang evaluaron mezclas de PCL con un 25% de almidón de maíz con alto contenido en amilosa (HA-CS) y gránulos de almidón de maíz ceroso mediante ensayos de tracción y concluyeron que la resistencia a la tracción de las mezclas de PCL/HA-CS era un 15% mayor que la de la PCL. Sin embargo, estos autores no analizaron la influencia de la estructura del almidón en las propiedades estudiadas. Wu y Mani et al. observaron que las propiedades mecánicas y térmicas del PCL empeoraban notablemente cuando este polímero se mezclaba con almidón, principalmente debido a la escasa compatibilidad entre las dos fases.

Los gránulos de almidón son partículas parcialmente cristalinas y se componen principalmente de amilosa lineal y de polímeros de amilopectina muy ramificados. Sin embargo, las escasas propiedades de fusión del almidón nativo limitan su uso en mezclas con PCL. Para utilizar el almidón en mezclas con PCL, el almidón debe transformarse en un material esencialmente amorfo y homogéneo adecuado para el procesamiento termoplástico. La plastificación del almidón se suele realizar mediante extrusión a 120-220 °C.