Formulaciones de almidón termoplástico con plastificantes de nueva generación
Debido al problema medioambiental que ha supuesto la deficiente gestión de los residuos plásticos, existe la necesidad no resuelta de continuar desarrollando materiales biodegradables, donde una de las alternativas más prometedoras sigue siendo el almidón termoplástico (TPS). Son conocidos los inconvenientes que tienen actualmente las formulaciones basadas en TPS, que radican principalmente en la retrogradación de las cadenas de almidón, que vuelve el material plastificado quebradizo, con pobres propiedades mecánicas, en un corto espacio de tiempo; esto supone un acortamiento de su vida útil, disminuyendo sus posibles aplicaciones en un entorno real. El presente trabajo de carácter aplicado, que emplea el procesado de mezcla en fundido escalable industrialmente, va enfocado a subsanar estas deficiencias, mediante el uso y/o desarrollo de diferentes plastificantes alternativos al agua y/o glicerol, y se ha analizado la influencia de cada uno de ellos sobre la matriz de TPS. En una primera aproximación, se ha estudiado la influencia del alcohol polivinílico (PVA) como plastificante de elevado peso molecular, analizando tres tipos de PVA con diferente peso molecular (47000, 125000 y 195000 Da), manteniendo constante el grado de hidrolisis (99 %). Tras la caracterización de las muestras, se ha concluido que un aumento en el peso molecular del PVA dificulta el procesado del bioplástico y la unión íntima de ambos polímeros, presentando peores propiedades mecánicas, debido a una mezcla incompleta con el almidón. Otros de los inconvenientes de las matrices de TPS que emplean glicerol como plastificantes es la migración del plastificante hacia la superficie, provocada por su retrogradación y sinéresis; para evitarlo se han sintetizado mezclas de oligómeros a base de citratos de glicerol, y se han empleado como plastificantes de peso molecular medio y con una estructura tridimensional, para que dificulte la migración a la superficie del TPS/PVA. Así, se han elaborado y caracterizado mezclas de oligómeros variando la cantidad inicial de ácido cítrico y el tiempo en la reacción determinando la conversión. Estas mezclas de citratos son más estables térmicamente que sus componentes puros, habiéndose determinado su peso molecular mediante RMN. Con estos plastificantes se mejoraron de forma considerable las propiedades mecánicas, el contenido en gel y su resistencia al agua, respecto a las muestras donde se añadió el ácido sin previa reacción en la formulación. Esto es debido a la moderada reticulación llevada a cabo por un reducido número de grupos carboxílicos libres, que quedan tras el proceso de la fabricación del oligómero, sin producir estos ácidos la hidrólisis del almidón. Finalmente, se empleó el líquido iónico acetato de 1–etil–3–metilimidazolio, como plastificante alternativo de TPS/PVA sin la presencia de agua. Estudiando el poder plastificante del líquido iónico, se observó una mayor homogeneidad de las matrices de TPS/PVA, dada la presencia de una única transición vítrea. En definitiva, el empleo de nuevos plastificantes de diseño abre un gran abanico de posibilidades para la fabricación de nuevos materiales basados en TPS, que superen las limitaciones actuales y sean una alternativa real, biodegradable y renovable a los polímeros convencionales en aplicaciones comerciales.
Almidón termoplástico (TPS), Alcohol polivinílico (PVA), Mezclas de oligómeros, Líquido iónico, Plastificante, Mezcla en fundido
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