Non-isothermal melt crystallization kinetics of poly(3-hydroxybutyrate), poly(butylene adipate-co-terephthalate) and its mixture

Cinética no isotérmica de cristalización en fusión de poli(3-hidroxibutirato), poli(adipato de butileno-co-tereftalato) y su mezcla

La cristalización no isotérmica y la fusión de los termoplásticos biodegradables poli(3-hidroxibutirato) (PHB), poli(butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT), y una mezcla 1:1 PHB/PBAT se investigaron mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) en un amplio rango de velocidades de calentamiento/enfriamiento (2 a 64°C/min). El diferente comportamiento de transición de fase de los componentes puros se reflejó en la mezcla y sugiere una mezcla inmiscible. Se utilizaron los modelos macrocinéticos clásicos Pseudo-Avrami, Ozawa y Mo para describir la evolución del proceso de cristalización de la masa fundida. 

Los resultados sugieren que ninguno de estos modelos podría utilizarse para predecir los resultados experimentales de la cinética de cristalización de la mezcla con suficiente precisión para las aplicaciones de procesamiento de polímeros. Sin embargo, algunos métodos pueden utilizarse para las resinas puras en rangos restringidos de velocidad de enfriamiento, temperatura o conversión (por ejemplo, Ozawa para PHB a baja velocidad de enfriamiento, Mo para PBAT).

INTRODUCCIÓN

Uno de los problemas más desafiantes de la tecnología de materiales en la actualidad es el impacto ambiental negativo de los materiales plásticos. La búsqueda de materiales y tecnologías alternativas para resolver el problema de la eliminación de residuos de plásticos de origen petroquímico está impulsando el desarrollo de polímeros biodegradables.

El poli(3-hidroxibutirato) (PHB) es un termoplástico biodegradable y biocompatible obtenido a partir de fuentes naturales renovables que puede procesarse con técnicas y equipos convencionales. Sin embargo, muchas aplicaciones requieren una mejora de sus propiedades. Además, el uso comercial generalizado del PHB está limitado por su inestabilidad térmica durante el procesamiento, su excesiva cristalinidad y su alto costo. El poli(butilenoadipato-co-tereftalato) (PBAT) es un copoliéster alifático-aromático sintético aleatorio con buenas propiedades físicas que es completamente biodegradable en vertederos municipales. Además, el PBAT es un termoplástico flexible y de baja cristalinidad, con propiedades térmicas y mecánicas similares a algunas polietilenas, apropiado para la producción de películas para la industria del embalaje. 

En comparación con las películas de polietileno de baja densidad (LDPE), las películas de PBAT son menos permeables al oxígeno (50%) y mucho más permeables al vapor de agua (80 veces), lo que lo recomienda para el embalaje de alimentos. El PBAT es relativamente estable durante el procesamiento. La mezcla de polímeros para mejorar propiedades y abrir nuevos campos de aplicación es un procedimiento común. Por lo tanto, el desarrollo de una mezcla completamente biodegradable de PHB/PBAT podría ser una alternativa interesante.