Propiedades mecánicas y morfológicas de mezclas espumadas de poli (ácido láctico)/polietileno obtenidas por moldeo rotacional

Abstract

En este trabajo se fabricaron piezas de PLA, PELMD y mezclas PLA/PELMD mediante moldeo rotacional. En una primera parte, se analizó el efecto de la estrategia de mezclado (mezclado en seco o extrusión) y composición de la mezcla sobre las propiedades finales de los materiales rotomoldeados. Se realizaron composiciones a diferentes relaciones en peso de PLA/PELMD (100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100). Las piezas fabricadas fueron caracterizadas mediante reología, análisis térmico (DSC y TGA), microscopía (óptica y SEM) y pruebas mecánicas (tensión, flexión e impacto). El análisis morfológico demostró que el proceso de extrusión genera partículas más pequeñas de la fase dispersa. Sin embargo, el doble procesamiento térmico (extrusión y moldeo rotacional) propició un mayor nivel de degradación en las muestras con un mayor contenido de PLA, dando lugar a materiales con menor estabilidad térmica y menores propiedades mecánicas. El monitoreo de la temperatura interna del aire del molde durante el proceso de moldeo rotacional permitió analizar el comportamiento térmico de los materiales en el ciclo de moldeo. La disminución del espesor promedio de las piezas con mayor contenido en peso de PLA resultó en mayores valores de PIAT pero menores tiempos de enfriamiento debido a que espesores menores incrementan la velocidad de transferencia de calor hacia el molde (etapa de calentamiento) y fuera de él (etapa de enfriamiento). Este resultado permite realizar la optimización del proceso, buscando disminuir la degradación del material. Debido a la incompatibilidad entre los polímeros puros, se estudió el efecto de compatibilización de dos diferentes agentes compatibilizantes, anhídrido maleico injertado en polietileno (MAPE) y glicidil metacrilato injertado en polietileno (PE-GMA). La incorporación de los compatibilizantes se realizó mediante simple mezclado en seco con la finalidad de evitar la degradación del PLA en un primer procesamiento como el de extrusión. La interacción entre los componentes se corroboró mediante espectroscopía FTIR y el efecto de compatibilización resultó en materiales con mayores propiedades mecánicas. De los compatibilizantes utilizados, el PE-GMA demostró ser más eficiente en la compatibilización de la mezcla PLA/PELMD debido a que se obtuvieron incrementos mayores en las propiedades de resistencia a la tensión y resistencia a la flexión de las mezclas.