Obtención y caracterización de película a partir de almidón reforzado con nanoarcillas
No Thumbnail Available
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
The growing concern about the environmental impact of conventional plastics has driven the need to develop biodegradable packaging materials. In this context, natural polymers, such as starch, emerge as sustainable alternatives. Commercial montmorillonite used as a reinforcing nanomaterial allows to improve the properties of biodegradable materials. In this study, commercial cassava starch was used, plasticized with water and 35% glycerol, and reinforced with 2% and 4% commercial clay to obtain films. The manufacturing process included the extrusion technique, which allowed to evaluate the effectiveness of the reinforcement in improving the mechanical and functional characteristics of the films produced. Three films were developed from commercial cassava starch, the optimal concentration of different glycerol concentrations for processing was determined, evaluating the thermal and rheological properties. These films were subjected to a thorough analysis using international standard techniques, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and morphological analysis using scanning electron microscopy (SEM). Among the aspects evaluated was water vapor permeability (WVTR), determined using the ASTM F1249-20 method. The results showed that a higher clay content in the films favored moisture retention, which in turn increased their barrier property. As for the results obtained from the mechanical tests under ASTM D882 and ASTM D1922, the film with the highest percentage of clay P-NA- 4% obtained tensile strength values of 0.23 ± 0.02 MPa and 66.90 ± 4.85 % deformation while P and P-NA- 2% obtained lower values with respect to the properties evaluated, the same was observed in the determination of the contact and tear angle with values 89.93 ° ± 8.78 of 0.740 kg ± 0.009 kg and respectively, finally a film with very good water vapor barrier of 0.003 g / m2.day ± 0.011 was obtained.
Description
La creciente preocupación por el impacto ambiental de los plásticos convencionales ha impulsado la necesidad de desarrollar materiales de empaque biodegradables. En este contexto, los polímeros naturales, como el almidón, emergen como alternativas sostenibles. La montmorillonita comercial empleado como, un nanomaterial de refuerzo, permite mejorar las propiedades de los materiales biodegradables. En este estudio, se empleó almidón de yuca comercial, plastificado con agua y glicerol 35 %, y se reforzó con arcilla comercial al 2 % y 4 % para la obtención de películas. El proceso de fabricación incluyó la técnica de extrusión, lo que permitió evaluar la efectividad del refuerzo en la mejora de las características mecánicas y funcionales de las películas producidas. Se desarrollaron tres películas a partir de almidón de yuca comercial, se determinó la concentración óptima de diferentes concentraciones de glicerol para el procesamiento, evaluando las propiedades térmicas y reológicas. Estas películas fueron sometidas a un exhaustivo análisis mediante técnicas normalizadas internacionales, análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría de barrido diferencial (DSC) y espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR) y análisis morfológicos mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Dentro de los aspectos evaluados se encuentran la permeabilidad al vapor de agua (WVTR), determinada a través del método del ASTM F1249-20. Los resultados mostraron que un mayor contenido de arcilla en las películas favorecía la retención de humedad, lo que, a su vez, aumentaba su propiedad de barrera. En cuanto a los resultados obtenidos de los ensayos mecánicos bajo la ASTM D882 y ASTM D1922 la película con mayor porcentaje de arcilla P-NA- 4% obtuvo valores de resistencia a la tensión de 0,23 ± 0,02 MPa y un 66,90 ± 4,85 % de deformación mientras que P y P-NA- 2% obtuvieron valores inferiores respecto a las propiedades evaluadas, lo mismo se observó en la determinación del ángulo de contacto y rasgado con valores 89,93° ± 8,78 de 0,740 kg ± 0,009 kg y respectivamente, finalmente se obtuvo una película con muy buena barrera al vapor de agua de 0,003 g/m2 .día ± 0,011.
Keywords
Almidón, Biodegradables, Extrusión, Nanoarcillas
Citation
Criollo Guevara, Heidy Tatiana; Ocoró Caicedo, L. V. (2024). Obtención y caracterización de película a partir de almidón reforzado con nanoarcillas. Universidad Santiago de Cali.