Nuevos agentes nucleantes para el PLA : PDLA activado

• Autores: M. Hortós, J. Bou, D. Font, Sebastián Espino
• Localización: Revista de plásticos modernos: Ciencia y tecnología de polímeros, ISSN 0034-8708, Vol. 117, Nº. 743, 2019 (Ejemplar dedicado a: Made from plastics)
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    La preocupación global sobre el medio ambiente, tanto por el cambio climático como por la limitación de los recursos fósiles, ha motivado al conjunto de los gobiernos, las compañías y la comunidad científica a buscar alternativas al petróleo como fuente de energía y como materia prima de muchos de los productos sintéticos que emplea nuestra sociedad. En los últimos años se están haciendo esfuerzos considerables en investigación para desarrollar nuevos materiales plásticos de bajo o nulo impacto ambiental. Los polímeros naturales, los biopolímeros y los polímeros sintéticos basados en recursos renovables son la base de la cartera de los plásticos sostenibles y ecoeficientes del siglo XXI [1].

    Los bioplásticos en general, y entre ellos el ácido poliláctico (PLA), presentan la ventaja de su sostenibilidad (origen renovable, baja huella de carbono y ciclo de vida cerrado) en comparación con los plásticos convencionales de origen fósil, pero también, al igual que éstos, poseen algunas limitaciones técnicas que restringen su uso en ciertas aplicaciones. Por ejemplo, la baja Tg (temperatura de transición vítrea) del PLA, alrededor de los 60 ºC, hace que no sea apto para aplicaciones donde la temperatura supere estos 60 ºC.

    Cuando se quiere obtener una pieza de PLA altamente cristalino mediante moldeo por inyección, se tiene que emplear un molde caliente con una temperatura marcadamente superior a la Tg del polímero con el propósito de promover su cristalización. Y también se requieren tiempos de ciclo largos debido a que la velocidad de cristalización del PLA es baja y solo será posible desmoldear sin problemas cuando el polímero esté ya cristalizado. Consecuentemente, un aspecto crucial para extender industrialmente el uso del PLA es el control y promoción de su cristalinidad. Optimizar este proceso es un factor muy importante para aumentar la productividad, reducir costes de procesado y alcanzar unas propiedades (mecánicas, térmicas, ópticas, barrera a los gases, etc.) que hagan posible que este polímero sea capaz de competir técnicamente con los polímeros derivados del petróleo de mayores prestaciones mecánicas [2].

    Este artículo presenta un estudio focalizado en la incentivación de la cristalinidad del PLLA, que es un PLA donde el monómero es mayoritariamente el enantiómero L- del ácido láctico, mediante agentes nucleantes basados en un PDLA, que es un PLA donde el monómero mayoritario es el enantiómero D- del ácido láctico, que ha sido activado termoquímicamente. El estudio se llevó a cabo aplicando técnicas calorimétricas en la modalidad dinámica de barridos térmicos controlados (enfriamiento y calentamiento) evaluando distintos parámetros del proceso de cristalización no isotérmica del PLA.

  • English

    The global concern about the environment, both by climate change and by the limitation of fossil resources, has motivated governments, companies and the scientific community to look for alternatives to fossil oil as a source of energy and as a raw material for many of the synthetic products that our society uses. In recent years, considerable efforts are made in research to develop new plastic materials with low or no environmental impact. Natural polymers, biopolymers and synthetic polymers based on renewable resources are the basis of the portfolio of sustainable and eco-friendly plastics of the 21st century [1].

    Bioplastics in general, including poly(lactic acid), PLA, have the advantage of their sustainability (renewable origin, low carbon footprint and closed life cycle) in comparison with conventional plastics from fossil origin. However, they also present, as fossil plastics do, some technical limitations that restrict their use in certain applications. For example, the low Tg (glass transition temperature) of PLA, around 60 ºC, makes it unsuitable for applications where the temperature exceeds 60 ºC.

    When one is willing to manufacture a plastic article of highly crystallized PLA by injection moulding, a hot mould with a temperature markedly higher than the Tg of the polymer is required to promote its crystallization. Long cycle times are also required because the crystallization rate of the PLA is low and unmoulding without problems will only be possible when the polymer is already crystallized. Consequently, a crucial aspect for industrially extending the use of PLA is the control and promotion of its crystallinity. Optimizing this process is a very important factor to increase productivity, reduce processing costs and reach the properties (mechanical, thermal, optical, gas barriers, etc.) that help this polymer to compete technically with the polymers derived from petroleum owning a high mechanical performance [2].

    This article presents a work focused on the promotion of the crystallinity of PLLA, a PLA where the monomer is mostly the L- enantiomer of lactic acid, by the addition of nucleating agents based on PDLA, a PLA where most part of the monomer is the D-enantiomer of lactic acid that has been activated thermochemically. The work was carried out applying calorimetric techniques in the dynamic mode of controlled thermal sweeps (cooling and heating) evaluating different parameters of the non-isothermal crystallization process of the PLA