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http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/775| Estudio de las propiedades termomecánicas del nanocompósito PLA/C30B con distintos pesos moleculares después de ser sometido a condiciones de intemperismo acelerado | |
| WENDY MARGARITA CHAVEZ MONTES | |
| GUILLERMO GONZALEZ SANCHEZ SERGIO GABRIEL FLORES GALLARDO | |
| Acceso Abierto | |
| Sin Derechos Reservados | |
| Propiedades termomecánicas Pesos moleculares | |
| El uso de polímeros provenientes del petróleo ha perturbado considerablemente al ecosistema debido a su lenta degradación. Aunque las aleaciones metálicas, el vidrio y los cerámicos poseen también una lenta degradación, éstos son altamente reciclables, además de que el producto del reciclaje de estos materiales puede ser empleado para la misma aplicación que tenían de inicio.
En el caso de los plásticos su reciclaje es más complicado, además de que las propiedades térmicas y mecánicas del plástico reciclado disminuyen, por lo que no pueden ser usados para la misma aplicación. Por otro lado, los plásticos poseen una baja densidad, es decir, un volumen muy elevado de plástico posee un bajo peso de material, lo cual dificulta su manejo como material residual.
Por lo anterior, se han realizado muchos intentos para sustituir a los plásticos convencionales por productos con un tiempo de degradación significativamente menor. Uno de los principales factores que determinan su tiempo de degradación es el peso molecular de los polímeros, por lo tanto, su adecuada manipulación puede llevar a un control en el tiempo de degradación de dichos plásticos.
En este estudio, se empleó un polímero biodegradable, el ácido poliláctico (PLA), debido a sus ventajas medioambientales y a que sus propiedades mecánicas pueden competir con los plásticos convencionales. Con el fin de disminuir el tiempo de degradación del PLA, éste se sometió a condiciones de intemperismo acelerado (CIA) en donde se obtuvieron distintos pesos moleculares. Se pudo establecer una correlación entre las CIA y las condiciones de intemperismo natural (CIN) y así poder estimar el tiempo necesario para que dichos materiales tengan una completa degradación en condiciones de intemperie. Sin embargo, una reducción del peso molecular resulta en un decremento en las propiedades termomecánicas del PLA. Para evitar este decaimiento, y así mantener los mínimos requerimientos en propiedades térmicas y mecánicas para su posterior aplicación, se incorporó una montmorillonita organomodificada (C30B) como refuerzo. 11 Mediante las condiciones de procesamiento fue posible obtener un nanocomposito con una estructura parcialmente exfoliada debido a los puentes de hidrógeno entre los grupos carboxilo e hidroxilo del PLA y los grupos hidroxilo de la C30B, evidenciado por espectrometría de infrarrojo (ATR-FTIR). Bajo CIA se logró disminuir el peso molecular promedio número (Mn) de un valor 136 kg mol-1 del PLA original hasta valores de 16.4 kg mol-1 en el PLA blanco (PLA/B) y 11.3 kg mol-1 en el PLA nanocompuesto (PLA/C30B). El decaimiento del Mn bajo CIA obedeció a un ajuste de primer orden, el cual nos permitió obtener una estimación del tiempo que tardaría el PLA/B (3235 h en CIA y 31 meses en CIN) y el PLA/C30B (2456 h en CIA y 24 meses en CIN), en degradarse completamente. En este estudio se observó una degradación térmica más rápida en el PLA/C30B, la cual fue atribuida a la presencia de C30B ya que actúa como un promotor de las reacciones de depolimerización en la degradación térmica del PLA pudiéndose observar un decremento de la temperatura de transición vítrea (Tg) tanto del PLA/B como en el PLA/C30B debido a la disminución de Mn. La incorporación de la C30B en la matriz de PLA ocasionó un incremento del 13% en el módulo de almacenamiento en el Mn más alto, así como a un incremento significativo en la viscosidad obtenida mediante reometría rotacional, lo que puede atribuirse a las interacciones entre el PLA y las nanocapas de C30B. Además se observó un incremento en la cristalinidad tanto del PLA blanco como el nanocompuesto con C30B como resultado de la disminución el Mn bajo condiciones de intemperismo acelerado. Por último, fue posible reducir el Mn en el nanocomposito de PLA un 91% del valor inicial en el PLA original y obtener valores superiores en las propiedades mecánicas con respecto al PLA blanco con aproximadamente el mismo Mn además de poder emplearse en aplicaciones a temperatura ambiente. En éste estudio se demostró que la presencia de las láminas de C30B parcialmente exfoliadas promueven una mayor degradación térmica y fotooxidativa del PLA, manteniendo el módulo de almacenamiento con valores por encima del PLA blanco lo cual fue atribuido a los puentes de hidrógeno originados entre las láminas de la C30B y las terminaciones de cadena del PLA | |
| 2016 | |
| Tesis de doctorado | |
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| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Ciencia de Materiales |
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