IV Simposio Chileno-Argentino ele Polimero.-ARCHIPOL 2007 SP120-PF
PELÍCULAS A PARTIR DE PROTEÍNAS DE ALGODÓN REFORZADAS CON FIBRAS NATURALES
Patricia Eisenberg; Guido de Titto; María Cristina Inocenti; Marianela Speraggi
INTI-Plásticos. Av Gral Paz 5445 Edificio 16, BI650KNA, San Martín, República Argentina
e-mail: guido@inti.gov.ar
Introducción
En las últimas décadas, ha crecido el interés por el uso de polímeros naturales para la producción de materiales biodegradables para envases para alímentos y productos para aplicaciones agrícolas, principalmente. Estos materiales olTecen varias ventajas ITente a los polímeros sintéticos tradicionales incluyendo la naturaleza renovable de las materias primas
empleadas. En la obtención de estos materiales se han empleado tanto proteínas como lípidos y polisacáridos [IJ[2J.Las proteinas de
las plantas, particularmente, son una materia prima abundante,
económica y renovable a partir de las cuales se pueden obtener
materiales biodegradables.
El estudio del empleo de proteinas de la semílla de algodón en la
formación
de películas fue publícado
. por primera vez en I 973[3J
Las propiedades mecánicas y solubilidad en agua de las películas
pueden modificarse por tratamiento químico con reactivos
bifuncionales capaces de producir entrecruzarniento[4J. Se ha
publicado [5]IOJque una forma de incrementar las propiedades
mecánicas de las películas de distintas matrices consiste en incorporar en su formulación fibras naturales. En este estudio, empleamos proteínas de la semílla de algodón obtenidas a partir del producto de extracción de su aceite. Se evaluaron las propiedades mecánicas de las películas obtenidas reforzadas con fibras nturales.
Materiales y Métodos Materiales. El residuo de la extracción del aceite de la semílla de
algodón fue obtenido de Vicentin S.A. (Santa Fe, Argentina). La proteina fue extraída de este residuo siguiendo el método propuesto por Marqui¿7J adaptado a escala planta piloto, obteniéndose un polvo concentrado en proteínas (DPCOT) con 35 mmol de amino ácidos potencialmente reactivos (AAR) cada 100 g. El glícerol (98%), el formaldehído (37%) y la trietilamina (TEA, 99%) utilízados fueron grado analítico. Se emplearon fibras de cáñamo, formio, seda, y velos de algodón y de algodón/lino (75/25). Se obtuvieron películas con contenido de refuerzo entre 3 y 45 % en masa. Humedad/Materia Seca. Pérdida o residuo, respectivamente, en masa porcentual luego de secar la muestra 2 horas a l 10°C. Preparación de Películas. Se prepararon las películas disolviendo DPCOT en agua ajustando a pH 10 con TEA. Se agitó durante 60 minutos a 40°C. Se agregaron 20 g de glicerol por cada loog de materia seca de la solución filmogénica. Se incorporó formaldehído (2,5 moles / mol de AAR) y se mantuvo la agitación por 60 min a temperatura ambiente. Los velos de seda, algodón, y algodón/lino y no-tejidos de formio y cáñamo preparados en el laboratorio se ubicaron en placas acrilicas. Se vertió la solución, previamente desgasificada, en las placas de tal manera de obtener una película de b'1"3l11ajdee 25-35 mg/cm2. Se dejó evaporar el solvente a temperatura ambiente de un día al otro y luego en estufa a 60°C por 24 hs. Se realizaron películas sin refuerzo como control.
PIVpiedadesmecánicas. Se realizó el ensayo de tracción seb'IÍn lineamientosde la normaASTM D882-ozlRe]mpleandouna máquina de ensayos universales INSTRON modelo 1125.
Previamente, se acondicionaron las probetas por 48 horas a 23°C y 50% HR. Las mediciones se realizaron a 500 mmlmin de velocidad y empleando una carga de 5,0 Kgf. Se midieron como mínimo 8 probetas de cada película. MiCIVscopía. Se analizaron las superficies, luego de una ITactura ITágil de cada película, empleando un microscopio de barrido electrónico (SEM) modelo Phillíps 505.
Resultados
Se observa un aumento en la tensión de las películas reforzadas con fibras. Para contenidos de 13 % de velo de algodón/lino se observa el incremento máximo del 26% de la tensión. Debido a su
mejor performance mecánica, la presencia de fibras de lino en el refuerzo promovió una mayor tensión máxima que aquellas que contenian solamente algodón. En el caso de la película con 18% de formio y la reforzada con 22% de cáñamo se observa un incremento en la tensión máxima del 360% y 224%, respectivamente. Para las películas reforzadas con estas fibras vegetales, la tensión máxima aumenta a medida que se incrementa el contenido de fibra. Los materiales reforzados con 13% de fibras de seda alcanzaron valores similares a los obtenidos con 18% de fibra de formio.
La elongación máxima disminuye con el incremento de la cantidad de refuerzo y para todas las películas reforzadas con contenido de fibra similar (-20%) se redujo drásticamente del 97% a aprox. 8% en promedio. Las películas con fibra de seda presentaron mayor porcentaje de elongación que las que contenían otras fibras, debido a la mayor elongación de dicha fibra lTente a
las demás [9J.
Micrografias de las películas evidencian buena interacción entre las fibras empleadas y la matriz proteica.
Conclusiones
Se observa que las proteínas de la semílla de algodón poseen buenas propiedades para formar películas. Las fibras vegetales empleadas para formar los materiales compuestos biodegradables cuadruplicaron la tensión máxima. Para los compuestos que contienen fibras de seda, se obtuvo una mayor elongación máxima comparado con las películas reforzadas con fibras vegetales. El incremento en la tensión máxima de las películas compuestas obtenidas indica una buena interacción entre la fibra y la matriz de proteina de semílla del algodón. En contraste con
materialescompuestosde matricessintéticas[IOJ [I1J,no fue
necesario ningún tipo de tratamiento superficial de las fibras para obtener mejoras en las propiedades mecánicas.
Agradecimientos. Este trabajo fue realizado como parte del proyecto INCO Internacional Scientitic Cooperation Proyect .. Processing Cottonseed into biodegradable materials for agriculture as an aternative to synthetic polymers in Latin America" Número de contrato ICA 4.CT-2001-10061
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IV 'Impodo Chlleno-A...entlno de Políme,o.-ARCHIPOL 2007
SP120-PF
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