EFECTO DEL TRATAMIENTO TÉRMICO (THERMAL ANNEALING) EN LAS PROPIEDADES TERMOMECÁNICAS Y COMPORTAMIENTO EN INTEMPERISMO ACELERADO DE BIOCOMPOSITOS PLA/FRESNO Y PLA/TZALAM PRODUCIDOS POR ROTOMOLDEO Y TERMOCOMPRESIÓN

Abstract

Debido a que los polímeros basados en combustibles fósiles no son biodegradables (o lo son, pero en períodos de tiempo muy largos), se ha buscado sustituirlos por alternativas más ecológicas. En este sentido los polímeros biodegradables como el poliácido láctico (PLA) se presentan como una solución factible a este problema. El PLA es un biopolímero termoplástico que posee excelentes propiedades, pero presenta una baja estabilidad térmica y mecánica a altas temperaturas, baja resistencia al impacto y es relativamente costoso. Estas desventajas se pueden corregir al crear biocompositos a partir de la combinación del PLA con fibras naturales y, una vez procesados, aplicarles un tratamiento térmico (thermal annealing) para mejorar su cristalinidad y, consecuentemente, su estabilidad térmica y resistencia al impacto. En este trabajo se obtuvieron biocompositos a partir de PLA y partículas fibrosas de fresno y de tzalam por medio de moldeo rotacional y termocompresión con 0, 15 y 30 % (peso) de contenido de partículas fibrosas. Posteriormente se realizaron tratamientos térmicos en los biocompositos con distintas condiciones controladas de tiempo y temperatura (100 °C por 40 min) y se determinaron los cambios en su cristalinidad por DSC. Se evaluó el efecto del thermal annealing en las propiedades físicas (densidad, absorción de agua, morfología), térmicas (por medio de DSC, DMA y TGA) y mecánicas (impacto tipo Charpy, flexión, tensión, dureza). Los resultados mostraron que, a consecuencia del thermal annealing, los materiales alcanzaron hasta un 60 % de cristalinidad y aumentaron su resistencia al impacto hasta 144 %. Además, el módulo de almacenamiento de los materiales a 70 °C aumentó alrededor de dos órdenes de magnitud, por lo que la estabilidad térmica del PLA mejoró. Finalmente, se caracterizó el comportamiento térmico y mecánico de los materiales bajo condiciones de intemperismo acelerado. Se determinó que los materiales sin thermal annealing pudieron haber sido sometidos a una cristalización en frío durante las 600 h en la cámara QUV, por lo que no presentaron un decremento en sus propiedades mecánicas. Los materiales con thermal annealing sí presentaron un decremento en sus propiedades, equiparándose con los materiales sin tratamiento térmico. Sin embargo, la inalteración de la estabilidad dimensional de los materiales con thermal annealing presenta una ventaja frente a sus oponentes, si se toma en cuenta que los materiales estables podrían tener un mayor número de aplicaciones que materiales pandeados o deformados.