The Effect of Additives Interaction on the Miscibility and Crystal Structure of Two Immiscible Biodegradable Polymers

Efecto de la interacción de los aditivos en la miscibilidad y la estructura cristalina de dos polímeros biodegradables inmiscibles

El ácido poli láctico (PLLA) es un biopolímero prometedor, obtenido a partir de la polimerización del ácido láctico derivado de recursos renovables mediante fermentación. La fragilidad característica del PLLA se atribuye a su lenta cristalización, que da lugar a la formación de grandes esferulitas. Su temperatura vítrea es relativamente alta, superior a la temperatura ambiente y cercana a los 60 °C, por lo que sus aplicaciones son limitadas. Los aditivos poli((R)-3- hidroxibutirato) (PHB), poli(acetato de vinilo) (PVAc) y citrato de tributilo (TBC) se utilizaron como compatibilizadores en la mezcla de polímeros biodegradables de (PLLA/PPC). Los resultados de los análisis DSC y POM indicaron que las mezclas de PLLA y PPC son inmiscibles. 

Sin embargo, las mezclas con aditivos son miscibles. Se añadió TBC como plastificante a PLLA para reducir su Tg. Se utilizó PVAc como compatibilizador para mejorar la miscibilidad entre PLLA y PPC. El FT-IR mostró un desplazamiento de unos 7 cm^-1 en el pico C=O en las mezclas miscibles debido a interacciones físicas. Los experimentos de POM junto con los resultados de DSC y WAXD mostraron que el PHB mejora el comportamiento de cristalización del PLLA actuando como bionúcleo y el proceso de cristalización puede ocurrir más rápidamente. En consecuencia, se observó un aumento de la intensidad del pico en WAXD.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, ha crecido el interés en polímeros biodegradables derivados de recursos renovables, como la celulosa y sus derivados, y poliésteres alifáticos renovables como PHB y PLLA, debido a los altos precios del petróleo, así como a la disminución de las reservas de petróleo crudo. Una parte considerable de los materiales petroquímicos (10% del petróleo crudo) se utiliza en la fabricación de plásticos como el polipropileno, polietileno, poliestireno, policarbonato y cloruro de polivinilo. Todos estos materiales plásticos se utilizan ampliamente en el hogar en el envasado de alimentos; su eliminación crea un gran problema para el medio ambiente. La conciencia ambiental está creciendo diariamente, por ejemplo, en contra de la quema de los polímeros a base de petróleo, lo que causa el calentamiento global y la contaminación del aire.

PLLA es un poliéster termoplástico, semicristalino y biopolímero. Se deriva de recursos renovables, como maíz, azúcar de remolacha, caña de azúcar y productos lácteos. Es una alternativa práctica a los plásticos convencionales hechos a partir de productos petroquímicos. PLLA también se ha utilizado para aplicaciones biomédicas, como sistemas de administración de medicamentos, materiales de implantes para fijación ósea y suturas quirúrgicas[1-3]. Sin embargo, PLLA es quebradizo y por esta razón no se puede aplicar en aplicaciones industriales generales, además de que su temperatura de transición vítrea es demasiado alta (cerca de 60 °C).