Los termoplásticos de base biológica están hechos de materiales orgánicos renovables y pueden reciclarse después de su uso. Los termoplásticos de base biológica se pueden combinar con otros termoplásticos para mejorar su flexibilidad. Sin embargo, la interfaz entre los materiales de estos compuestos a veces requiere mejoras para lograr propiedades óptimas. Un equipo de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos) ha investigado en BESSY II cómo un nuevo proceso permite fabricar compuestos termoplásticos con alta resistencia interfacial a partir de dos materiales básicos: la nueva nanoestación de la línea de luz IRIS. Las imágenes tomadas muestran que es nanocristalino. Durante este proceso se forman capas, lo que aumenta el rendimiento del material.
Los termoplásticos de base biológica se consideran respetuosos con el medio ambiente, ya que se derivan de materias primas no derivadas del petróleo y pueden reciclarse como los termoplásticos estándar. El material base termoplástico es el ácido poliláctico (PLA), que puede producirse a partir de caña de azúcar o maíz. Investigadores de todo el mundo están trabajando para mejorar las propiedades de los plásticos a base de PLA, por ejemplo combinándolos con otros materiales base termoplásticos. Sin embargo, esto es un verdadero desafío.
Un nuevo proceso para una mejor mezcla
Ahora, un equipo de TU Eindhoven dirigido por la profesora Ruth Cardinales está demostrando cómo el PLA se puede combinar con éxito con otros termoplásticos. Desarrollaron un proceso en el que algunos copolímeros a base de PLA (como el SAD) se forman durante la producción, formando líneas cristalinas (estéreo) particularmente estables en la interfaz entre diferentes fases poliméricas (estrategia ICIC) entre dos materias primas. ).
Información sobre IRIS-Beamline.
En BESSY II han descubierto qué procesos garantizan que las propiedades mecánicas de los termoplásticos compuestos mejoren significativamente. Para ello, probaron muestras de mezclas puras al 50 % de PLA termoplástico y fluoruro de polivinilideno (PVDF), así como copolímeros a base de PLA, en la línea de luz IRIS de BESSY II.
Cristales estereocomplejos en las interfaces.
Utilizando espectroscopía infrarroja en la línea de luz IRIS, el estudiante de doctorado Hamid Ahmadi pudo demostrar la formación del copolímero SAD a base de PLA. Otras mediciones de rayos X muestran cómo la formación de SAD afecta el comportamiento de cristalización. Las nuevas capacidades de nanoimagen y espectroscopía en la línea de luz IRIS permiten una visualización química avanzada e identificación de áreas de muestra tan pequeñas como 30 nm. Esta precisión fue importante para determinar que los cristales estereocomplejos estaban ubicados exclusivamente en la interfaz. Las imágenes de nanoscopía infrarroja mostraron una capa de cristales estereocomplejos de 200 a 300 nm de espesor en la interfaz.
Causa de mayor estabilidad
La formación de cristales estereocomplejos en la interfaz aumenta la estabilidad y la temperatura de cristalización. La nucleación en la interfaz acelera el proceso general de cristalización dentro del compuesto PLLA/PVDF. Además, la capa cristalina interfacial mejora la transferencia de tensiones mecánicas entre las fases y, por tanto, las propiedades de tracción; El alargamiento de rotura aumenta hasta el 250%.
“Al dilucidar la ubicación y distribución de los cristalinos en nuestras muestras, podemos comprender mucho mejor el mecanismo de mezcla”, dice Hamid Ahmadi. “Al desarrollar una nueva estrategia, hemos despejado el camino para el desarrollo de compuestos poliméricos de alto rendimiento”, añadió Ruth Cardinale.
