Properties of Melt-processed Poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate)/ starch 1:1 Blend Nanocomposites

Propiedades de nanocompuestos de mezcla de poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato)/almidón 1:1 procesados por fusión

Se realizó la mezcla fundida 1:1 de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) y almidón plastificado con glicerol (TPS) en presencia de una montmorillonita modificada orgánicamente, incorporada en cantidades de 2,5, 5, 7,5 y 10 % en peso. Las micrografías electrónicas de barrido (SEM) revelaron el papel de la organoarcilla como agente compatibilizador de la mezcla inmiscible. Las mezclas también se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX), ensayos de tracción, absorción de humedad y pruebas de biodegradación bajo tierra. Los resultados indicaron una mejora de las propiedades de los materiales híbridos en relación con el TPS solo, con una tasa de biodegradación más rápida que la del PHBV.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de tecnologías y productos respetuosos con el medio ambiente se ha visto impulsado por dos factores principales: el reto de eliminar los residuos plásticos sintéticos, que plantean riesgos ambientales y sanitarios, y la preocupación por el aumento de los precios asociado al agotamiento de las fuentes de combustibles fósiles [1]. Los bioplásticos, como los polihidroxialcanoatos (PHA), han surgido como alternativas prometedoras debido a su biocompatibilidad, biodegradabilidad y origen renovable a partir de bacterias como Ralstonia eutropha y Azobacter chroococcum [2].

Sin embargo, a pesar de sus beneficios potenciales, los bioplásticos ocupan actualmente menos del 0,4% del mercado mundial de plásticos, en gran parte debido a problemas de coste y rendimiento técnico [2]. Los polihidroxialcanoatos (PHA), como el poli(3-hidroxibutirato) (PHB) y el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), se producen comercialmente, pero se enfrentan a problemas como sus elevados puntos de fusión (>170°C), su alta cristalinidad, su fragilidad y un estrecho margen de procesamiento, que limitan sus aplicaciones prácticas [3-5].

Los esfuerzos para mejorar las propiedades del PHA se han centrado en los copolímeros con otros monómeros de 3-hidroxialcanoato, que mejoran la dureza, la flexibilidad y la procesabilidad al tiempo que reducen la cristalinidad y la fragilidad [6]. Además, se han estudiado compuestos y mezclas para mejorar aún más las propiedades de los PHA [7-33].

Por ejemplo, en los materiales compuestos, se han conseguido mejoras significativas mediante la incorporación de agentes de refuerzo como la fibra de bambú o los nanodiscos de celulosa (CNW).