“Nanocompuestos poliméricos: Estudio de la interacción de mezclas de polímeros biodegradables con refuerzos químicamente modificados” es el título de la tesis que Juan Palo Correa Aguirre defendió con éxito el 26 de marzo en el Edificio 3iA del Campus Miguelete.

Su directora fue Patricia Eisenberg, profesora del Doctorado en Ciencia y Tecnología Mención Química de la UNSAM.

El jurado estuvo compuesto por Adrián Botana, Raúl de Micheli y Celina Bernal.

Resumen de la Tesis

Dentro de las investigaciones que se vienen realizando en los últimos años en el área de polímeros biodegradables, aquéllas que se encuentran en una fase de desarrollo más avanzada son las asociadas a polímeros producidos mediante microorganismos como el Polihidroxibutirato (PHB) y aquellos obtenidos a partir de monómeros procedentes de fuentes renovables como el Ácido Poliláctico (PLA).

Estos poliésteres presentan algunos inconvenientes que limitan el rango de aplicaciones en las cuales podrían ser utilizados como alta fragilidad y rigidez, alto costo de producción y baja estabilidad térmica.

Una de las estrategias utilizadas para mejorar las propiedades físicas de estos materiales es realizar mezclas con polímeros biodegradables que presenten mayor flexibilidad y elongación como la Policaprolactona (PCL) y el Polibutilenadipato co-tereftalato (PBAT). La mezcla de polímeros se presenta como una forma de combinar propiedades específicas de los materiales y el propósito es alcanzar propiedades intermedias e incluso superiores mientras se preservan las características principales de los componentes puros. De esta manera se puede ampliar el espectro de aplicaciones en que se pueden utilizar estos materiales e inclusive controlar el ciclo de vida y el tiempo de biodegradación de estos.

Los nanocompuestos poliméricos por su parte son una clase de materiales compuestos que se forman mediante la adición de cargas con alguna de sus dimensiones en escala nanométrica a una matriz polimérica. La adición de estas cargas aún en bajas proporciones mejora algunas propiedades físicas, térmicas y de barrera de las matrices poliméricas. Entre las cargas más empleadas en los nanocompuestos poliméricos se encuentra la montmorillonita (MMT), arcilla de carácter hidrofílico que se presenta como partículas constituidas por apilamientos de láminas de 1 nm de espesor. A esta MMT se le adicionan modificadores orgánicos (sales de amonio) para darle a la estructura un carácter hidrofóbico y mejorar la compatibilidad con la matriz polimérica. Estas arcillas orgánicamente modificadas se conocen como OMMT.

El objetivo general de esta tesis es plantear rutas y alternativas que permitan mejorar la procesabilidad y las propiedades de PHB y PLA con el propósito de obtener a escala piloto productos biodegradables con alto contenido de origen renovable. Estas alternativas involucran la incorporación de aditivos comúnmente utilizados en la industria plástica, la mezcla de PHB con PCL y PLA con PBAT, además de la obtención de nanocompuestos a partir de estas mezclas de polímeros biodegradables y arcillas comerciales.

Este trabajo se dividió en tres partes principales: En la primera etapa se evaluó el efecto de la incorporación de antioxidantes en las propiedades y en la procesabilidad de diferentes polímeros biodegradables. En una segunda etapa se realizó un estudio de mezclas PHB/PCL y PLA/PBAT en diferentes proporciones y sus nanocompuestos con diferentes arcillas comerciales. En los materiales obtenidos se evaluó la interacción de los diferentes tipos de arcilla con las mezclas poliméricas seleccionadas, además la relación de esta interacción y el porcentaje de polímeros en las mezclas con la morfología de los materiales obtenidos, su estructura, propiedades mecánicas, térmicas, reológicas y de barrera.

En la etapa final, se realizaron películas por extrusión plana de las formulaciones PHB/PCL/arcillas y PLA/PBAT/arcillas seleccionadas a partir de las etapas previas. A partir de estas películas fue posible termoformar productos biodegradables con un gran potencial de aplicación en diversos sectores de la industria plástica.

 

Defensa de Tesis, Doctorado en Ciencia y Tecnología Mención Química