The effect of molecular weight and hydrolysis degree of poly(vinyl alcohol)(PVA) on the thermal and mechanical properties of poly(lactic acid)/PVA blends

Efecto del peso molecular y del grado de hidrólisis del poli(alcohol vinílico)(PVA) en las propiedades térmicas y mecánicas de las mezclas de poli(ácido láctico)/PVA

Se investigó el efecto de los pesos moleculares y los grados de hidrólisis (HD) del alcohol polivinílico (PVA) sobre las propiedades térmicas y mecánicas y la cristalinidad de las mezclas de ácido poliláctico (PLA)/PVA. Las mezclas se prepararon por el método de mezcla fundida utilizando proporciones PLA/PVA: 80/20, 90/10 y 97/3 % en peso. Se observó una única temperatura de transición vítrea para todas las mezclas PLA/PVA, lo que sugiere la formación de mezclas compatibles binarias en el rango de concentración estudiado. 

Los resultados del análisis termogravimétrico mostraron una mejor estabilidad térmica para las mezclas PLA/PVA que contenían PVA de mayor Mw y HD. De acuerdo con las propiedades mecánicas, las cantidades bajas de PVA (3 % en peso) no afectan a la resistencia a la tracción de las mezclas (independientemente del Mw y el HD). Sin embargo, a medida que aumenta el contenido de PVA, la resistencia a la tracción tiende a valores más bajos, especialmente en el caso de las mezclas con 20 % en peso de PVA, con un 98 % de HD.

INTRODUCCIÓN

El ácido poliláctico (PLA) es un poliéster alifático lineal obtenido a partir de fuentes renovables como almidón y azúcar. Es uno de los bioplásticos más ampliamente utilizados debido a sus propiedades ópticas, mecánicas y de barrera, así como a su buena procesabilidad mediante técnicas de transformación convencionales de termoplásticos. La capacidad de producción mundial de PLA en 2021 se estima en alrededor de 297,000 toneladas, un 40% más que la producida en 2016. El PLA está clasificado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos como generalmente reconocido como seguro, por lo que es muy común en la industria de envases de alimentos. Sus propiedades de barrera, térmicas y mecánicas son de hecho similares a las de polímeros sintéticos como el poliestireno.

El PLA puede biodegradarse en condiciones de compostaje; tarda hasta un año en degradarse en condiciones reales y simuladas de entierro en suelo. Esta degradación lenta en comparación con otros polímeros, como por ejemplo los polihidroxialcanoatos, se debe al hecho de que el PLA debe ser hidrolizado antes de que los microorganismos puedan usarlo como fuente de nutrientes. 

Agregar pequeñas cantidades de polímeros hidrofílicos compatibles como PVA, que es biodegradable, hidrofílico y flexible, es una forma de mejorar la biodegradabilidad del PLA. Por ejemplo, se ha informado que el alcohol polivinílico (PVA) tiene la capacidad de acelerar la degradación del PLA, al aumentar la hidrofilicidad de la mezcla y romper la cristalinidad del PLA.