Efecto del reciclado mecánico simulado en las propiedades de nanocompuestos poli(ácido láctico) - haloisita destinados a aplicaciones de envasado

El incremento previsto en el consumo de poli(ácido láctico) (PLA) en los próximos años, especialmente en aplicaciones de envasado, justifica el interés de estudiar el reciclado mecánico como alternativa para el manejo de los residuos de PLA, reduciendo así el consumo de materias primas y energía. El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto del reciclado mecánico en las propiedades y estructura de un nanocompuesto de PLA y haloisita. Para ello se ha sometido un nanocompuesto con 2% m/m de haloisita a un proceso de reciclado que incluye un envejecimiento acelerado y un reprocesado. Los resultados de viscosidad intrínseca indican que el reciclado causa una ligera degradación del PLA; sin embargo, el efecto negativo de dicho descenso del peso molecular en la estructura y propiedades del material es limitado, lo que sugiere que los nanocompuestos PLA-haloisita reciclados podrían ser utilizados en aplicaciones de envasado

Caracterización por espectroscopía IR de cambios estructurales del poli(ácido láctico) en presencia de agua. Efecto de la incorporación de arcillas

En los últimos años ha aumentado de forma significativa el interés en el poli(ácido láctico) (PLA) debido, entre otros factores, a que es un polímero obtenido de fuentes renovables que se degrada en productos no tóxicos, como el ácido láctico, y a que es biocompatible. Estas características hacen que este polímero tenga aplicaciones importantes en biomedicina y en otros campos como, por ejemplo, en el de la fabricación de envases para contener alimentos. En las aplicaciones citadas, el PLA está en contacto con el agua presente en los fluidos corporales o en los alimentos. Por ello, es de gran importancia conocer cómo la interacción entre PLA y agua puede afectar a la estructura del polímero, ya que variaciones en dicha estructura pueden suponer cambios importantes en las propiedades mecánicas y ópticas del material. Por otra parte, se han desarrollado materiales nanoestructurados, de PLA con diferentes nanoarcillas en los últimos años que han conducido a una mejora de algunas propiedades, como la resistencia mecánica, la protección frente a la luz UV y las propiedades de barrera. Estas mejoras incrementan las prestaciones de estos nanocomposites en el envasado de alimentos. La cuestión es, ahora, cómo estas nanoparticulas pueden afectar al comportamiento del material en presencia de agua. El objetivo de la presente investigación es, por tanto, estudiar los cambios estructurales experimentados por PLA en presencia de agua y el efecto de las arcillas en dichos cambios

Mezclas poliméricas cristal líquido/olefinas: morfología y propiedades de transporte

Se han preparado mezclas con diferentes composiciones a partir de un copolímero de etileno-1-octeno, sintetizado con un catalizador de tipo metaloceno y un polímero cristal líquido. La caracterizción estructural y morfológica de las películas obtenidas se realizó mediante difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido y microscopía electrónica de barrido, mientras que el estudio de las propiedades físicas se ha llevado a cabo mediante análisis mecanodinámico, microdureza y ensayos esfuerzo-deformación, poniendo especial énfasis a la evaluación de sus propiedades de transporte de oxígeno

Effect of Iignocellulosic Nanoparticles Extracted from Yerba Mate (Ilex paraguariensis) on the Structural, Thermal, Optical and Barrier Properties of Mechanically Recycled Poly(lactic acid)

In this work, yerba mate nanoparticles (YMNs) were extracted from Ilex paraguairiencis yerba mate wastes and further used to improve the overall performance of mechanically recycled PLA (PLAR). Recycled PLA was obtained by melt reprocessing PLA subjected to an accelerated ageing process, which involved photochemical, thermal and hydrothermal ageing steps, as well as a final demanding washing step. YMNs (1 and 3 wt. %) were added to the PLAR during the melt reprocessing step and further processed into films. The main goal of the development of PLAR-YMNs bionanocomposites was to increase the barrier properties of recycled PLA, while showing good overall performance for food packaging applications. Thus, optical, structural, thermal, mechanical and barrier properties were evaluated. The incorporation of YMNs led to transparent greenish PLAR-based films with an effective blockage of harmful UV radiation. From the backbone FTIR stretching region (bands at 955 and 920 cm−1), it seems that YMNs favor the formation of crystalline domains acting as nucleating agents for PLAR. The morphological investigations revealed the good dispersion of YMNs in PLAR when they are used in the lowest amount of 1 wt. %, leading to bionanocomposites with improved mechanical performance. Although the addition of high hydrophilic YMNs increased the water vapor transmission, the addition of 1 wt. % of YMNs enhanced the oxygen barrier performance of the produced bionanocomposite films. These results show that the synergistic revalorization of post-consumer PLA and nanoparticles obtained from agri-food waste is a potential way for the production of promising packaging materials that meet with the principles of the circular econom

Effect of simulated mechanical recycling processes on the structure and properties of poly(lactic acid)

The aim of this work is to study the effects of different simulated mechanical recycling processes on the structure and properties of PLA. A commercial grade of PLA was melt compounded and compression molded, then subjected to two different recycling processes. The first recycling process consisted of an accelerated ageing and a second melt processing step, while the other recycling process included an accelerated ageing, a demanding washing process and a second melt processing step. The intrinsic viscosity measurements indicate that both recycling processes produce a degradation in PLA, which is more pronounced in the sample subjected to the washing process. DSC results suggest an increase in the mobility of the polymer chains in the recycled materials; however the degree of crystallinity of PLA seems unchanged. The optical, mechanical and gas barrier properties of PLA do not seem to be largely affected by the degradation suffered during the different recycling processes. These results suggest that, despite the degradation of PLA, the impact of the different simulated mechanical recycling processes on the final properties is limited. Thus, the potential use of recycled PLA in packaging applications is not jeopardized

Applications of Nanomaterials Based on Magnetite and Mesoporous Silica on the Selective Detection of Zinc Ion in Live Cell Imaging

Functionalized magnetite nanoparticles (FMNPs) and functionalized mesoporous silica nanoparticles (FMSNs) were synthesized by the conjugation of magnetite and mesoporous silica with the small and fluorogenic benzothiazole ligand, that is, 2(2-hydroxyphenyl)benzothiazole (hpbtz). The synthesized fluorescent nanoparticles were characterized by FTIR, XRD, XRF, 13C CP MAS NMR, BET, and TEM. The photophysical behavior of FMNPs and FMSNs in ethanol was studied using fluorescence spectroscopy. The modification of magnetite and silica scaffolds with the highly fluorescent benzothiazole ligand enabled the nanoparticles to be used as selective and sensitive optical probes for zinc ion detection. Moreover, the presence of hpbtz in FMNPs and FMSNs induced efficient cell viability and zinc ion uptake, with desirable signaling in the normal human kidney epithelial (Hek293) cell line. The significant viability of FMNPs and FMSNs (80% and 92%, respectively) indicates a potential applicability of these nanoparticles as in vitro imaging agents. The calculated limit of detections (LODs) were found to be 2.53 X 10-6 and 2.55 X 10-6 M for Fe3O4-H@hpbtz and MSN-Et3N-IPTMS-hpbtz-f1, respectively. FMSNs showed more pronounced zinc signaling relative to FMNPs, as a result of the more efficient penetration into the cells.This research was funded by several sources. The URJC authors thank the financial support of theMinisterio de Economía y Competitividad and FEDER (Grants nos. CTQ2015-66164-R and CTQ2017-90802-REDT) and Universidad Rey Juan Carlos-Banco de Santander for supporting our excellence group QUINANOAP. The partial support of this work by the Isfahan University of Technology Research Council (grant number 500/95/24305 and the Iran National Science Foundation through INSF grant number 95828071 is also acknowledged. The CNIC is supported by the Spanish Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades and the Pro-CNIC Foundation and is a Severo Ochoa Center of Excellence (SEV-2015-0505). M.F. would like to thank MEyC for the research grant no. SAF2014-59118-JIN, co-funded by Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) and COST Action CA1520: ‘European Network on NMR Relaxometry-EURELAX’. M.F. would also like to thank the Community of Madrid for research contract num. 2017-T1/BIO-4992 (‘Atraccion de Talento’ Action) cofunded by Universidad Complutense de Madrid

Efecto del Peso Molecular en la Formación del Polimorfo Beta en Polipropileno Isotáctico Metalocénico.

Existe un gran número de referencias relativas al efecto que la adición de agentes nucleantes, AN, en el polipropileno, iPP, supone en la generación de los distintos polimorfos, no existiendo estudios previos en el iPP metalocénico, m-iPP. Es objetivo de este trabajo llenar la laguna existente en dicha área, con el fin de mejorar la estabilidad térmica y la transparencia, acortar los ciclos de producción y optimizar las propiedades. Se han estudiado diferentes tipos de nucleantes de última generación que conllevan, en primer lugar, la formación de la celdilla monoclínica α y el aumento de la temperatura de cristalización, lo que acorta los ciclos de transformación. Para la evaluación exhaustiva5 de la forma β, objetivo de este trabajo, se ha utilizado como AN una mezcla de estearato cálcico y ácido pimélico (1:2), denominada a5. La competencia entre las formas α, β y γ en el m-iPP depende de la velocidad de cristalización y de la temperatura de cristalización isoterma5. Además, el contenido de AN β necesario para generar esta forma cristalina en el m-iPP es considerablemente superior en relación con el iPP sintetizado con catalizadores Ziegler-Natta, Z-N, debido a la coexistencia del polimorfo γ en el primero. La competencia entre las tres formas cristalinas en el m-iPP provoca que la generación de la forma β en función de la velocidad de enfriamiento sea, bajo ciertas condiciones, opuesta a la observada previamente en el iPP Z-N convencional. Estos resultados novedosos son de gran interés dado que han establecido las bases científicas sobre las que se cimenta el objetivo de la adición de AN β en los diferentes iPPs seleccionados, objeto de estudio en esta comunicación. Se han mezclado dos m-iPP con índices de fluidez, IF, de 15 y 30 g/min, suministrados por Basell, con un 0.3 % en peso de AN, en un mezclador interno a 190 ºC, 40 rpm y 10 min. Posteriormente, se han preparado filmes mediante moldeo por compresión en muestras sin y con AN. Las muestras se han enfriado desde el fundido a unos 100 ºC/min (entre platos de agua fría y presión), tratamiento Q y a 1.5 ºC/min (velocidad de enfriamiento de la prensa bajo presión), tratamiento S. La caracterización de la estructura y la competición entre las diferentes formas cristalinas se ha seguido mediante difracción de rayos X y DSC, mientras que el estudio de las propiedades mecánicas se ha realizado mediante DMTA y microdureza. En la figura se reproducen los difractogramas de RX para las muestras en estudio sin y con 0.3% de AN y tratamiento térmico S. Las muestras sin aditivar, sn, presentan polimorfismo, es decir, la coexistencia de las difracciones a 18.5 y 21.2º características de las celdillas cristalinas α y γ, respectivamente. Por otro lado, la presencia del AN a5 da lugar a una difracción adicional a 16.1º asociada a la fase trigonal β. La intensidad de dicha difracción es mayor para el polímero de menor peso molecular (mayor IF)

Effects of Aging and Different Mechanical Recycling Processes on the Structure and Properties of Poly(lactic acid)-clay Nanocomposites

The growing use of poly(lactic acid) (PLA) and PLA-based nanocomposites in packaging has raised the interest of studying the mechanical recycling of the wastes and the properties of the recycled materials. The main objective of this work was to study the effect of two different mechanical recycling processes on the structure and properties of a PLA-montmorillonite nanocomposite. The two recycling processes included accelerated thermal and photochemical aging steps to simulate the degradation experienced by post-consumer plastics during their service life. One of them also included a demanding washing process prior to the reprocessing. A decrease in the molecular weight of PLA was observed in the recycled materials, especially in those subjected to the washing step, which explained the small decrease in microhardness and the increased water uptake at long immersion times. Water absorption at short immersion times was similar in virgin and recycled materials and was accurately described using a Fickian model. The recycled materials showed increased thermal, optical and gas barrier properties due to the improved clay dispersion that was observed by XRD and TEM analysis. The results suggest that recycled PLA-clay nanocomposites can be used in demanding applications

Caracterización del polimorfismo de un polirpopileno metalocénico por medio de espectroscopia FTIR

Se presentan resultados sobre al caracterización morfológica de PP's metalocénicos por medio de espectroscopía infrarroja