Fully bio-based and biodegradable polylactic acid/poly(3-hydroxybutirate) blends: Use of a common plasticizer as performance improvement strategy

Biodegradable polymeric blends based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) and polylactic acid (PLA) were prepared by melt mixing. Trybutyrin, a bio-based plasticizer, was added at a fixed proportion in all blends. Crystal structure, percent crystallinity, miscibility, mechanical properties and permeation of fully biodegradable PHB/PLA blends were investigated in detail by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), tensile tests and water vapor permeation tests. From the thermal test, two glass transition temperatures were found for the whole range of compositions, which reveals the immiscibility between PHB and PLA. Moreover, the biphasic melt further confirms this fact. Tensile tests showed an increase in the elongation at break with the PLA content. SEM images reveal debonding between the interfacial surfaces, which justifies the increase in the elongation at break. Water vapor permeation values for blends were slightly higher than that of the plasticized pristine polymer. The plasticized polymer blends showed valuable properties to extend the applications of PHB and PLA.Fil: D'amico, David Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Iglesias Montes, Magdalena Luz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Design and Characterization of PLA Bilayer Films Containing Lignin and Cellulose Nanostructures in Combination With Umbelliferone as Active Ingredient

Poly (lactic acid) (PLA) bilayer films, containing cellulose nanocrystals (CNC) or lignin nanoparticles (LNP) and Umbelliferone (UMB) were extruded and successfully layered by thermo-compression starting from monolayer films. Lignocellulosic nanostructures were used in PLA based film as nanofillers at 3 wt.%, while UMB was used as active ingredient (AI) at 15 wt.%. The effects of processing techniques, presence, typology and content of lignocellulosic nanoparticles have been analyzed and thermal, morphological, mechanical and optical characterization of PLA nanocomposites have been made.Furthermore, X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) studies evaluated the presence of nanofillers and AI at chemical level. Bilayer formulations showed a good interfacial adhesion and improved stress at break with respect of PLA monolayers, although they were less stretchable and transparent. Data obtained from thermal, colorimetric and transparency investigations underlined that the presence of lignocellulosic nanofillers and AI in PLA monolayer and bilayer films induced relevant alterations in terms of overall color properties and thermal stability, while antioxidant activity of umbelliferone was enhanced by the addition of lignin in produced materials.Fil: Iglesias Montes, Magdalena Luz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Luzi, Francesca. Università di Perugia; ItaliaFil: Dominici, Franco. Università di Perugia; ItaliaFil: Torre, Luigi. Università di Perugia; ItaliaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Puglia, Debora. Università di Perugia; Itali

Evaluation of the Factors Affecting the Disintegration under a Composting Process of Poly(lactic acid)/Poly(3-hydroxybutyrate) (PLA/PHB) Blends

The overall migration behavior and the disintegration under composting conditions of films based on plasticized poly(lactic acid)/poly(3-hydroxybutyrate) (PLA-PHB) blends were studied, with the main aim of determining the feasibility of their application as biodegradable food packaging materials. The role of composition in the disintegration process was evaluated by monitoring the changes in physical and thermal properties that originated during the degradation process. PLA and PHB were blended in two weight ratios with 15 wt% of tributyrin, using a Haake mixer and then compression molded into ~150 µm films. We found that the migration level of all of the studied blends was below check intended meaning retained in non-polar simulants, while only plasticized blends could withstand the contact with polar solvents. The disintegration of all of the materials in compost at 58 ◦C was completed within 42 days; the plasticized PHB underwent the fastest degradation, taking only 14 days. The presence of the TB plasticizer speeded up the degradation process. Different degradation mechanisms were identified for PLA and PHB. To evaluate the annealing effect separately from bacteria degradation, the influence of temperature on materials in the absence of a compost environment was also studied. With the increasing time of degradation in compost, both melting temperature and maximum degradation temperature progressively decreased, while the crystallinity degree increased, indicating that the samples were definitely degrading and that the amorphous regions were preferentially eroded by bacteria.Fil: Iglesias Montes, Magdalena Luz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Soccio, Michelina. Università di Bologna; ItaliaFil: Luzi, Francesca. Università di Perugia; ItaliaFil: Puglia, Debora. Università di Perugia; ItaliaFil: Gazzano, Massimo. National Research Council; ItaliaFil: Lotti, Nadia. Università di Bologna; ItaliaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Composite materials based on modified resols and their thermal degradation

Se estudió la relación entre la estructura química de resoles con distinta relación molar formaldehído/fenol (F/Ph) y las propiedades mecánicas, con la resistencia a la temperatura. Los resoles que muestran una mayor resistencia a la temperatura fueron los caracterizados como los más entrecruzados, de F/Ph=1.4 y 1.6. Se caracterizaron mezclas de los resoles con el sistema epoxi–amina. Se obtuvieron materiales compuestos con fibra de vidrio y matriz de resol y mezclas con epoxi– amina. La adición de un 20% de epoxi–amina a la matriz de resol disminuye la resistencia al fuego pero mejora la procesabilidad y las propiedades mecánicas de los resoles. Sin embargo, la modificación superficial de la fibra de vidrio permite mejorar las propiedades sin disminuir la resistencia a la llama del compuesto.The relationship between the chemical structure, mechanical properties and thermal resistance of resols with different formaldehyde to phenol molar ratios (F/Ph) was studied. The resols with the higher crosslinking network (F/Ph=1.4 and 1.6) were the most resistant to high temperatures. Blends of the resols with different epoxy-amine systems were characterized. A glass fiber composite material with blends of an epoxy – amine system and resol matrices has been prepared. Although the addition of a 20% of the epoxy – amine system to the resol improved their mechanical properties and processability, a lower fire resistance was observed. However, the surface treatment of the glass fiber improved mechanical properties not affecting the fire resistance of the composite materials.Fil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Study of the ablative properties of phenolic/carbon composites modified with mesoporous silica particles

Mesoporous silica particles and carbon black were selected as fillers for a resol-type phenolic resin, to be used as a matrix for ablative materials. Composites were processed with the modified polymer and carbon fibers were used as continuous reinforcement. The ablative properties of the materials obtained were studied by the oxyacetylene torch test and the ablated samples were observed by scanning electron microscopy. Composites with 30 wt. % of carbon black achieved the lowest linear erosion rate and the highest insulation index, denoting the ability of the char produced to protect the virgin material. Considering that such composite has 44% by volume of carbon fibers, it could be inferred that its properties could be improved by increasing the fiber content and maintaining the amount of carbon black. The composite with 20 wt. % of mesoporous silica particles exhibited the lowest mass erosion rate, indicating a better stabilization of the char. Regarding dynamic-mechanical properties, the addition of particles induced a decrease in the modulus and glass transition temperature of all the systems studied.Fil: Asaro, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, Exequiel Santos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Synthesis and characterization of furan resin and their nanocomposites

Formaldehyde emissions are nowadays trying to be reduced because of its atmospheric pollutant character. Besides, it is encouraged the use of polymeric materials synthesized from biomass wastes as row materials. For this reason, furan resins would be an alternative to phenolic resins, where formaldehyde is replaced by furfural as a reactant. Regarding, the addition of nanoparticles to the furan resin should enhance their performance as metal coatings with good thermal and oxidative resistance. The aim of this article is to study the influence of the in situ addition of different type of nanoparticles on the chemical reactions involved in the synthesis of a furan resin. From the viscosity measurements it was observed that the addition of the nanoreinforcements led to a higher resin reaction rate. Differences in the final chemical structure among the materials were also observed by infrared spectroscopy analyses. chemical reactions involved in the synthesis of a furan resin. From the viscosity measurements it was observed that the addition of the nanoreinforcements led to a higher resin reaction rate.Fil: Rivero, Guadalupe. Universidad Nacional de Mar del Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología de Materiales (i); ArgentinaFil: Vazquez, Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería; Argentina; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Universidad Nacional de Mar del Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología de Materiales (i); Argentin

Characterization of resol resins modified by the addition of PVC plastisols

Plastisols, which are a blend of poly(vinyl chloride) resin and a plasticizer (DEHP), were used as a toughening agent of a resol resin in order to improve the mechanical properties. It was not possible to formulate resol blends by adding more than 10 % of plastisol owing to a lack of apparent homogeneity in the systems, which also showed many air bubbles. The relationship between dynamic mechanical, mechanical and thermal properties and the amount of plastisol added was studied. It was determined from the infrared spectroscopy and dynamic mechanical results that the resol-plastisol blends seem to be formed by a reaction between the phenol and PVC giving a higher crosslinked structure. An improvement in the thermal resistance of the blends at lower temperatures was observed with an increase in the percentage of plastisol. Flexural analysis showed the elastic behaviour of the systems. However, it was not possible to observe the effect of the plasticizer (DEHP) owing to the low quantity of plastisol that was added to the resol. © 2004 Society of Chemical Industry.Fil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Jiménez, A.. Universidad de Alicante; EspañaFil: Vázquez, Analía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Influence of the addition of montmorillonite to the matrix of unidirectional glass fibre/epoxy composites on their mechanical and water absorption properties

Epoxy nanocomposites were used as matrix of glass fibre-reinforced composites. The dispersion of the clay in the epoxy was studied by X-ray diffraction analyses given strong evidence that the clay formed an intercalated structure in the polymer. An increment in the mechanical properties after the addition of clay in the epoxy matrix was observed in the composites. The water absorption curves at 80 °C fitted a two-step diffusion model, where the first step was diffusion controlled and the second one was associated with the molecular motion and relaxation process of the polymer chains. The composites containing a nanocomposite matrix absorbed higher quantity of water at long times than the one with a pure epoxy matrix due to the diminution in the crosslinking density of the epoxy. A diminution in the mechanical properties after water submersion as well as a detrimental effect of the water on the matrix and interface of the composites was observed.Fil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: de Santis, H.. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Vázquez, Analía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin

Desarrollo de un recubrimiento basado en PHB para la obtención de biocompuestos con cartón de celulosa

En la actualidad, la demanda de envases ha evolucionado hacia los más pequeños, ligeros y reciclables por razones ambientales y económicas, que cada vez son más restrictivas a nivel mundial. Por lo cual, los envases basados en cartón de celulosa presentan gran demanda en el mercado, por ser además materiales biodegradables. Sin embargo, su uso se encuentra limitado por la baja capacidad de barrera al vapor de agua. Por ello, el uso de biopolímeros como recubrimiento en productos de cartón podría satisfacer esta necesidad, presentando el valor agregado de la biodegradabilidad.El polihidroxibutirato (PHB) es biodegradable y biocompatible. Presenta buenas propiedades de barrera a gases y vapor de agua, por su alta cristalinidad e hidrofobicidad, lo que lo hace apto para ser usado como recubrimiento.1 Sin embargo, para obtener un compuesto multicapa con buenas propiedades mecánicas, es esencial asegurar una buena adhesión entre el recubrimiento polimérico y el cartón.2 El agregado de nanocristales de celulosa (CNC) como nanocarga hidrofílica a la película de PHB podría favorecer esta adhesión.1El propósito de este trabajo es obtener compuestos bicapa con cartón de celulosa y PHB nanoreforzado con buenas propiedades de barrera y mecánicas para su uso en envases.Fil: Seoane, Irene Teresita. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaIV Workshop de Polímeros Biodegradables y Biocompuestos - BIOPOLI 2020Mar del PlataArgentinaUniversidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiale

Crystallization behavior of polymer nanocomposites

This chapter is an overview of the effect of the different nanofillers on the crystallization performance of polymer matrices. The most relevant nanocomposites were classified according to the nature of the reinforcement.In general, it was reported that the way of processing greatly affected the crystal sizes, crystalline structure, and the degree of crystallinity of semicrystalline polymer nanocomposites, modifying the performance of the material. Therefore the influence of the different crystallization processes on barrier, thermal stability, and dynamic or mechanical properties of nanocomposites is described. Moreover, it was observed that the crystallization mechanism of polymers in the nanocomposites strongly depends on the intrinsic characteristics of the nanoparticles and the matrix, and in consequence the dispersion of the filler in the matrix.This chapter focuses on the studies about the effect of different types of nanofillers on several aspects of polymer crystallization, such as kinetics, crystal structure, nucleation effect, as well as spherulitic growth and morphology.Fil: Cyras, Viviana Paola. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: D'amico, David Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Manfredi, Liliana Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentin