Mejora de la resistencia térmica del ácido poliláctico obtenido por extrusión reactiva al añadir nanoarcillas

Abstract

In the present work, poly(lactic acid) sheets (with a nominal width of 1 mm) reinforced with organically modified montmorillonite (with a mass content of 2.5%) have been manufactured through a reactive extrusion process. A chain extensor (with a mass content of 0.5%) has been used in order to improve poly(lactic acid) properties. The kinetics of the thermal degradation has been analyzed by means of the general analytical equation. Various empirical and theoretical solid-state mechanisms have been tested to elucidate the best kinetic model. In order to reach this goal, master plots have been constructed by means of standardized conversion functions. Given that it is not always easy to visualize the best accordance between experimental and theoretical values of standardized conversion functions, a new index, based on integral mean errors, has been developed to quantitatively discern the best mechanism. By doing that, it has been possible to ascertain that random scission of macromolecular chains was the best kinetic model. The presence of nanoparticles has been beneficial, thus enhancing the thermal resistance of poly(lactic acid)

En este trabajo se han fabricado, mediante extrusión reactiva, láminas de 1 mm de espesor de ácido poliláctico y de su nanocompuesto con un 2.5% en masa de montmorillonita organomodificada. En este proceso de extrusión reactiva se ha utilizado un extensor de cadena, al 0.5% en masa, con el fin de mejorar las propiedades de estos materiales. Se ha empleado la ecuación analítica general para evaluar los parámetros cinéticos de la descomposición térmica del ácido poliláctico y de su nanocompuesto. Se han analizado diferentes mecanismos empíricos y teóricos de reacciones en estado sólido con el fin de elucidar cuál es el mejor modelo cinético. Para alcanzar este objetivo, se han construido las curvas patrón de las funciones de conversión estandarizadas. Puesto que estas curvas patrón suministran información tan solo cualitativa, se ha propuesto un nuevo índice cuantitativo, basado en el error medio integral (EMI) entre los valores teóricos y experimentales de la función de conversión estandarizada. De esta forma, ha podido demostrarse que el mejor modelo cinético teórico es el de escisión aleatoria de cadenas moleculares. La presencia de nanopartículas ha sido beneficiosa, al mejorar la resistencia a la degradación térmica del ácido poliláctico

En aquest treball s’han fabricat, mitjançant extrusió reactiva, làmines d’1 mm de gruix d’àcid polilàctic i del seu nanocompòsit amb un 2.5% en massa de montmorillonita organomodificada. En aquest procés d’extrusió reactiva s’ha fet servir un extensor de cadena, al 0.5% en massa, amb l’objectiu de millorar les propietats d’aquests materials. S’ha aplicat l’equació analítica general per avaluar els paràmetres cinètics de la descomposició tèrmica de l’àcid polilàctic i del seu nanocompòsit. S’han analitzat diversos mecanismes empírics i teòrics de reaccions en estat sòlid per tal d’elucidar quin és el millor model cinètic. Per assolir aquest objectiu, s’han construït les corbes patró de les funcions de conversió estandarditzades. Com que aquestes corbes patró subministren només informació qualitativa, s’ha proposat un nou índex quantitatiu, basat en l’error mitjà integral (EMI) entre els valors teòrics i experimentals de la funció de conversió estandarditzada. D’aquesta manera s’ha pogut demostrar que el millor model cinètic és el d’escissió aleatòria de cadenes moleculars. La presència de nanopartícules ha estat beneficiosa en millorar la resistència a la degradació tèrmica de l’àcid polilàctic.