Hyperbranched polyester polyol modified with polylactic acid as a compatibilizer for plasticized tapioca starch/polylactic acid blends

Poliol de poliéster hiperramificado modificado con ácido poliláctico como compatibilizante para mezclas plastificadas de almidón de tapioca y ácido poliláctico

Se modificó un poliol de poliéster hiperramificado de segunda generación (HBP2) con ácido poliláctico (HBP2-g-PLA) y se empleó como compatibilizador para mezclas de almidón de tapioca plastificado (TPS)/ácido poliláctico (PLA). Se evaluó el efecto del compatibilizador HBP2- g-PLA en comparación con la muestra de control (mezcla TPS/PLA sin HBP2-g-PLA). El valor de torsión de las mezclas TPS/PLA con HBP2- g-PLA fue inferior al de la muestra de control, mientras que la estabilidad térmica y la cristalinidad siguieron un comportamiento opuesto. 

La temperatura de transición vítrea (T_g) y el grado de cristalinidad de las mezclas TPS/PLA con HBP2-g-PLA disminuyeron al aumentar la fracción másica de HBP2-g-PLA. Mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), se observó que la morfología de las mezclas de TPS/PLA con HBP2-g -PLA era más homogénea que la de la muestra de control, confirmando que el HBP2- g-PLA actuaba como compatibilizador y agente plastificante de las mezclas de TPS/PLA. El análisis reológico de las mezclas TPS/PLA compatibilizadas indicó la presencia de microestructura.

INTRODUCCIÓN

El impacto ambiental causado por los residuos de materiales poliméricos convencionales no biodegradables ha creado la necesidad de desarrollar materiales poliméricos sostenibles a partir de recursos renovables, ya que los métodos alternativos de reciclaje y disposición de materiales poliméricos no biodegradables no han sido completamente efectivos. Los recursos petroquímicos son no renovables y se están agotando continuamente, por lo que es importante encontrar sustitutos sostenibles, especialmente para aplicaciones de envases desechables con un corto tiempo de uso.

El almidón tiene forma granular y no es un polímero termoplástico. Por lo tanto, para obtener almidón termoplástico, debe ser plastificado. Los agentes plastificantes típicamente utilizados son hidrofílicos. Algunos de estos son urea, etanolamina, glicerol y sorbitol. El material obtenido tiene propiedades mecánicas pobres en comparación con los polímeros derivados de fuentes petroquímicas. Una forma de mejorar las propiedades mecánicas y mantener las propiedades de biodegradabilidad consiste en mezclar almidón con PLA, que es hidrofóbico, biodegradable y tiene buenas propiedades de procesabilidad y mecánicas (módulo de tracción y resistencia a la tracción altos). 

La incompatibilidad de los poliésteres alifáticos hidrofóbicos (por ejemplo, PLA) y el almidón genera una débil adherencia entre los dos componentes, lo que resulta en bajas propiedades mecánicas de esta mezcla. Para mejorar la compatibilidad entre las dos fases y las propiedades fisicoquímicas de las mezclas de almidón/PLA, se han desarrollado diferentes estrategias de compatibilización. Se prepararon mezclas de PLA/almidón modificadas con anhídrido maleico (almidón-g-MA), sin embargo, mostraron una adhesión interfacial deficiente, debido a la hidrofobicidad del PLA y la hidrofilicidad del almidón-g-MA.