INFLUENCIA DE LA DEGRADACIÓN DURANTE EL PROCESADO EN LAS PROPIEDADES REOLÓGICAS, TÉRMICAS Y DE TRACCIÓN DE COMPUESTOS DE POLI(ÁCIDO LÁCTICO) Translated title: INFLUENCE OF THE DEGRADATION DURING THE PROCESSING ON THERMAL, RHEOLOGICAL AND TENSILE PROPERTIES OF POLY(LACTIC ACID) COMPOSITES

Abstract

Se prepararon compuestos de poli (ácido láctico) con almidón de maíz en una extrusora doble tornillo. Se estudió la influencia de incorporar diferentes proporciones de carga en las propiedades y para ello se emplearon las técnicas de viscosimetría en solución, reometría dinámica en flujo oscilatorio, análisis termo-gravimétrico (TGA) y microscopía electrónica de barrido. También se determinaron las propiedades de tracción. Se estableció que la cinética de degradación termo-oxidativa del PLA y de las correspondientes fases de PLA en los compuestos con almidón de maíz bajo condiciones isotérmicas en el reómetro dinámico es por escisión de cadenas al azar. También se encontró que la degradación térmica e hidrolítica durante el procesado de la fase PLA en los compuestos se ajustó al modelo que considera el efecto catalítico de los grupos de ácidos carboxílicos terminales en esta fase. Además, se utilizaron varios modelos para predecir las relaciones de viscosidad a frecuencia y temperatura constantes, relaciones de esfuerzos y elongaciones a la ruptura para estos compuestos y el mejor ajuste con los valores experimentales se obtiene con los modelos de Maron-Pierce y de Thomas, Nicolais y Narkis y Nielsen, respectivamente. Los resultados mostraron que los compuestos con almidón de maíz poseen una mayor susceptibilidad a la degradación termo-mecánica e hidrolítica en el procesado que el PLA solamente inyectado, debido a la mayor adsorción de humedad del almidón en la alimentación a la extrusora. Esta mayor degradación durante el procesado le confiere a estos materiales similares valores de esfuerzos y módulos de elasticidad que aquellos del PLA inyectado debido a la cristalinidad inducida por la mayor movilidad molecular. Sin embargo, la viscosidad y módulo de almacenamiento a bajas frecuencias, elongación a la ruptura y estabilidad tanto a la degradación térmica en atmósfera inerte (TGA) como termo-oxidativa en el reómetro bajo condiciones isotérmicas son menores.

Translated abstract

Poly (lactic acid) (PLA) composites with corn starch were prepared in a corotating twin-screw extruder. The influence of incorporating different proportions of filler was studied in terms of intrinsic viscosities, oscillatory shear flow, thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy and tensile properties. Results showed that the kinetics of the thermo-oxidative reaction of the PLA and also of the PLA phase in the composites with corn starch under isothermal conditions in the dynamic rheometer was mainly a random chain splitting process. The thermal and hydrolytic degradation of the PLA phase in the composites with corn starch during their processing were fitted in an autocatalyzed carboxylic group degradation model. Also, several models were employed to predict the viscosity ratio at constant frequency and temperature, the tensile strength and elongation at break ratios and it was found that the experimental values in the composites lie close to those of the Maron-Pierce and Thomas, Nicolais and Narkis, and Nielsen models, respectively. Additionally, results showed that the composites of PLA with corn starch have higher susceptibility to thermal and hydrolytic degradation during its processing than the PLA processed only by injection molding due to higher water absorption of the corn starch while in the extruder feeding. However, the enhanced degradation of composites with corn starch increased the crystallinity degree due to a higher molecular mobility which produced similar tensile strength and modulus values to those of injection-molded PLA. Nonetheless, the complex viscosity and storage modulus at low frequencies, the elongation at break and thermal and stability both in inert atmosphere (TGA) and in air (in the rheometer) under isothermal conditions are lower.