COMPOSICIÓN Y PROCESAMIENTO DE PELÍCULAS BIODEGRADABLES BASADAS EN ALMIDÓNMario Enríquez - Reinaldo Velasco

Universidad del Cauca

Introducción

Problemática ambiental Baja biodegradabilidad de derivados del petróleo Investigación sobre diferentes clases de

polímeros biodegradables Películas basadas sólo en almidón tienen

limitaciones Necesaria la mezcla con otras sustancias.

Introducción

Almidón Polímeros Materiales de relleno Plastificantes Agentes acoplantes Agua Aditivos Agentes desestructurantes

Componentes de películas de almidón

Almidón

Sustancia que al calentarse, gelatiniza y puede moldearse.

Diversas fuentes (papa, trigo, maíz, yuca, arroz y otras)

Base de referencia

Almidón nativo o modificado

% de la mezcla: 30 – 70%

Componentes de películas de almidón

Polímeros

Ayudan a mejorar diversas propiedades fisicoquímicas, y en especial, las mecánicas.

Sustancias biodegradables o no

Preferiblemente hidrófobos

Sustancias de uso comúnHidroxiácidos aromáticos o alifáticos, celulosa, ésteres de celulosa, poliésteres (lactonas), ácidos bicarboxilicos alifáticos (ácido maleico, fumárico), poliuretanos, poliésteres aromáticos, poliesteramidas, polímeros de óxido de polietileno y uretanos de poliéster .

Componentes de películas de almidón

Polímeros

Polietilenvinil alcohol, ácido polietilenacrílico, acetato de polivinilo y acetato de etilenvinilo, polietileno de baja densidad (LDPE)

% de la mezcla: 10 – 45%

Policaprolactona

Ácido poliláctico

Polivinil alcohol

LDPE

Componentes de películas de almidón

Materiales de relleno

Adición de propiedades o características (dureza, biodegradabilidad, elasticidad, hidrofobicidad, «cuerpo»,

consistencia o volumen, entre otras)

Sustancias de uso comúnProteínas, materiales basados en celulosa, gomas, polímeros derivados de plantas, y animales y sus mezclas. También pequeñas cantidades de polímeros hidrofóbicos como polietileno, polipropileno, poliestireno, poliestireno/butadieno.

% de la mezcla: 0,05 – 5%

Componentes de películas de almidón

Materiales de relleno

Gelatinas: generan películas muy elásticas y gran claridad. Limitaciones por costos, disponibilidad y variaciones.

Gomas e hidrocoloides: reemplazo de las gelatinas, buenos resultados. Algarrobo, xhantan, agar, alginatos, guar, arábiga, pectina.

% de la mezcla: 0,05 – 15%

Gelatina

Componentes de películas de almidón

Plastificantes

Mejorar la flexibilidad y elongación del material. Baja presión de vapor, temp. de ebullición de al menos 150 °C.

Sustancias de uso comúnAgua, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos, aminas, esteres, amidas y mezclas entre éstos. Polioles, etilenglicol, propilenglicol, butanodiol, hexanotriol, sorbitol, alditol, manitol, arabitol, productos de la reacción de glucosa con óxido de etileno, alcoholes polihídricos generalmente esteres de glicerina, monoglicéridos, diglicéridos, entre otros.

% de la mezcla: 5 – 30%

Glicerol

Componentes de películas de almidón

Agente acoplante

Almidón: fase dispersa Polímero: fase continua Acoplante: mediador de fases

Sustancias de uso comúnGrupos epóxicos, ácidos anhídridos

% de la mezcla: 5 – 50%Anhídrido maleico

Componentes de películas de almidón

Agua

Efecto plastificanteConcentraciones muy bajas, indeseable en el producto final.

[ ] de agua en el almidón Antes de procesar: 12 – 20%

Antes de reprocesar: 2 – 5 % (Tomka)

[ ] en producto final: < 1 % (Lorcks)

Se puede reprocesar si [ ] es muy alta.

Componentes de películas de almidón

Aditivos

Confieren propiedades o desempeñan una función de acuerdo con el tipo de aditivo

Sustancias de uso comúnEstabilizantes UV, sustancias ininflamables, agentes para entrecruzado (aldehídos, cetonas), fungicidas, herbicidas, antioxidantes, fertilizantes, estabilizantes, entre otros.

HidrofobicidadTalco, mica, dióxido de titanio, óxido de aluminio, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, hidróxido de calcio, dióxido de titanio, cerámicas, sílica gel, minerales naturales, entre otros.

Inhibidores microbianosEvitar desarrollo en superficie del material y atenuar su biodegradaciónPreferiblemente propiedades antibacterianas y antifúngicas.

Componentes de películas de almidón

Aditivos

Inhibidores microbianos de uso comúnp-tolisulfona, 2,4,4´-tricloro-2-2hidroxidifenileter, N-triclorometiltio-4-ciclohexeno, y 1,2-dicarboximida entre otros compuestos, además de algunos derivados de las plantas.

% de la mezcla: 0,005 – 1%

Talco Mica

Aceites esenciales

TiO2

Componentes de películas de almidón

Agente desestructurante

Ayuda a destruir la cristalinidad del almidón. Menos rigidez.

Interrupción de puentes de hidrógeno

Composición obtenida puede mezclarse con polímeros con alto punto de fusión, pudiéndose extruír a temperaturas superiores a 120 °C y a baja presión, sin problemas de formación de burbujas

Componentes de películas de almidón

Agente desestructurante

Sustancias de uso comúnUrea, hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, ácidos grasos

% de la mezcla: 2 a 7 %

UreaCa(OH)2

NaOH

Ácidos grasos

Casting Calentamiento, gelatinización, moldeo.

Prensado Molino de caucho a Tm de los componentes

Extrusión Obtención TPS y mezcla. Vel. Tornillo, perfil T, humedad.

Procesamiento de películas de almidón

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