Modificación estructural de poli(ácido láctico) mediante extrusión reactiva: estudio del comportamiento reológico

Abstract

Este estudio, llevado a cabo en el Centre Català del Plàstic, pretende preparar y caracterizar sistemas de poli(ácidos lácticos) (PLA) con extensores de cadena (CE) que serían adecuados y eficientes para el sector de los envases. En este estudio han sido estudiadas las propiedades reológicas de dos sistemas de PLA obtenidas modificados por REX. Las viscosidades fueron medidas mediante ensayos de reometría capilar y los resultados fueron comparados con resultados obtenidos por reometría dinámica considerados en viscoelasticidad lineal. Las correcciones de Bagley y de Rabinowitch fueron aplicadas, utilizando capilares de L/D diferentes. La resistencia del fundido fue determinada mediante un módulo de melt-spinning del mismo reómetro capilar. Los materiales ensayados fueron cuatro sistemas distintos de poli(ácido láctico), el PLA 4032D y el PLA 2002D ambos procedentes de NatureWorks y los mismos dos grados modificados con 0,5% en masa de un extensor de cadena procedente de BASF. Resultó que el comportamiento reológico del PLA está apreciablemente modificado por el uso del extensor de cadena. Llevando a cabo el ajuste a la ecuación reológica propuesta por Carreau-Yasuda, se ha demostrado que los grados modificados no presentaban ninguna zona newtoniana definida a bajas velocidades de deformación y tenían un comportamiento pseudo-plástico más pronunciado. Se ha mostrado que la equivalencia de Cox-Merz no se cumplía en el caso de los grados modificados. Se explicó tal comportamiento por la introducción de ramificaciones en ambos grados de PLA, con una mayor reactividad observada en el caso del PLA 4032D por su menor contenido de Denantiómero. La viscosidad elongacional de los sistemas fue evaluada por el método de flujo convergente de acuerdo con el análisis de Cogswell. Se ha mostrado que los grados modificados presentaban viscosidades elongacionales mucho más importantes que los grados sin modificación. Los grados sin modificación presentaban endurecimiento para ciertas velocidades de deformación mientras que los grados modificados sólo presentaban una zona de ablandamiento para todo el rango de velocidades de deformación estudiado. La resistencia del fundido de los grados modificados fue considerablemente aumentada al introducir el extensor de cadena, debido a la introducción de ramificaciones. Sin embargo los grados modificados no podían estirarse hasta valores de relación de estiramiento (draw ratio) muy altos debido al aumento de su componente elástica y a su hinchamiento mucho más importante. Se observó también una resistencia del fundido menor en el caso del 4032D que en el caso del 2002D debido a su menor viscosidad elongacional.