Desarrollo y caracterización mecánica, térmica y estructural de nanocompuestos de almidón reforzados con nanopartículas de almidón

Abstract

Desde hace algunos años hay un interés creciente por la utilización de biopolímeros en aplicaciones para las cuales se utilizaban tradicionalmente polímeros sintéticos. En este contexto el almidón como material termoplástico es una alternativa viable ya que se trata de una materia prima económica, abundante, renovable y biodegradable. El objetivo principal del presente trabajo es la obtención de películas de almidón de papa blanca reforzados con nanopartículas de almidón de papa amarilla y la posterior caracterización mecánica, térmica y estructural de las mismas que pueda contribuir en el conocimiento tecnológico de la aplicación de estos materiales en áreas tales como el embalaje de alimentos. Para alcanzar el objetivo principal en primer lugar se revisó el estado de la literatura y se estudiaron los fundamentos teóricos que describen los procesos básicos para la obtención de nanocompuestos y nanopartículas de almidón. La metodología empleada para la obtención de las películas se fundamentó en la capacidad de gelatinización del almidón que sumado a la adición de plastificantes origina la formación de una pasta de la que se obtendrán las películas. Asimismo se obtuvieron nanopartículas de papa amarilla mediante la hidrólisis ácida de este biopolímero, que fueron vaciadas en suspensión en las pastas de almidón de papa blanca para obtener finalmente las películas de almidón reforzados, lográndose 3 categorías en peso de refuerzo: 3 %, 5 % y 7 %. Estas películas fueron sometidos a ensayos de tracción, a ensayos de espectroscopía de infrarrojo y a ensayos de análisis térmico como la calorimetría diferencial de barrido y el análisis termogravimétrico. Los resultados obtenidos muestran en general un mejoramiento en las propiedades mecánicas y térmicas de las películas encontrándose un aumento máximo de 97 % en la resistencia a la tracción y un aumento de cerca de 9 veces el valor original del módulo elástico. En cuanto a las propiedades térmicas se encontraron aumentos máximos de 22,68 °C y 7,07 °C en las temperaturas de fusión polimérica y degradación respectivamente. De manera similar el ensayo de espectroscopía de infrarrojo mostró un cambio en la vibración de grupos funcionales en las películas reforzados vinculado con la adición de las nanopartículas. Finalmente también se estudió el comportamiento mecánico de las películas comparando sus propiedades mecánicas experimentales con las teóricas establecidas por modelos para materiales nanocompuestos.