ES2433692T3 - Utilización de una mezcla citrato/lípido como plastificante de materiales compuestos biodegradables - Google Patents

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Abstract

Utilización de una mezcla de un citrato con un lípido (mezcla citrato/lípido) como plastificante para unosmateriales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es), siendo elcitrato el tri-n-butil-citrato y siendo el lípido el ácido esteárico.

Description

Utilización de una mezcla citrato/lípido como plastificante de materiales compuestos biodegradables.
La presente invención se refiere a la utilización de una mezcla citrato/lípido como plastificante de materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es).
La invención se refiere asimismo a unos materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es), que contienen una mezcla citrato/lípido. La expresión "mezcla citrato/lípido" tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a una mezcla de un citrato con un lípido.
Se sabe que los materiales de biodegradabilidad controlada son cada vez más buscados, en particular los materiales aptos para degradarse en medio natural, sin necesitar la aportación específica de microorganismos tales como los materiales a base de mezclas de polímero(s) biodegradable(s) y de harina(s) vegetal(es). Estos materiales, a base de polímeros biodegradables o de mezclas de polímeros biodegradables y de harinas vegetales, se utilizan generalmente mediante la realización de técnicas de tipo inyección, extrusión-soplado, extrusión-inflado, calandrado, etc., que requierne una fluidez importante en el estado fundido.
Ahora bien, las mezclas biodegradables cargadas con harinas vegetales presentan una fluidez baja en el estado fundido.
Una solución utilizada para mejorar la fluidez de estos materiales es añadirles un plastificante, por ejemplo un ftalato, un benzoato, un epóxido, etc., que permite generar un producto flexible, resistente y más fácil de manipular.
Sin embargo, los plastificantes empleados actualmente en la industria de los polímeros son de origen petroquímico, no renovables, y no son biodegradables.
Se encuentra al final por lo tanto con unos materiales que no son ecológicos y que no se degradan totalmente.
Existe por lo tanto una necesidad de un producto capaz de mejorar la fluidez en el estado fundido de los polímeros biodegradables y de las formulaciones a base de polímeros biodegradables, conservando sus propiedades mecánicas y su carácter degradable.
Es a lo que responde la presente invención, proponiendo utilizar una mezcla citrato/lípido como plastificante biodegradable de materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es).
Preferiblemente, la invención prevé la utilización de una mezcla citrato/lípido como plastificante biodegradable para mejorar la fluidez en el estado fundido de mezclas de polímeros biodegradables cargadas con harinas vegetales.
La mezcla citrato/lípido de la invención es una combinación de tri-n-butil citrato y de ácido esteárico.
Los elementos de la mezcla se añaden a los materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) y/o de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es).
La invención se refiere asimismo a unos materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) y/o de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es), que comprenden tri-n-butil citrato y ácido esteárico.
Ventajosamente, la presente invención permite obtener unas formulaciones a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es) que presentan una fluidez en el estado fundido importante, siendo al mismo tiempo degradables en medio natural y por lo tanto no perjudiciales para el medioambiente.
Estas formulaciones poseen además unas resistencias térmicas importantes.
Otras características y ventajas se desprenderán de la descripción detallada de la invención siguiente.
La presente invención prevé por lo tanto la utilización de por lo menos una mezcla citrato/lípido como plastificante de materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es).
La composición que comprende tri-n-butil citrato y ácido esteárico según la invención se utiliza como plastificante para unos materiales compuestos a base de por lo menos un polímero biodegradable cargado con harina vegetal.
A título de ejemplo, los polímeros se pueden seleccionar de entre:
-
el almidón y las mezclas de almidón,
-
los polipéptidos,
-
el polivinilalcohol,
-
los polihidroxialcanoatos, polihidroxibutiratos y polihidroxivaleratos,
-el ácido poliláctico y los polilactatos, 5 -la celulosa, y
-
los poliésteres.
Las harinas vegetales se pueden seleccionar de entre:
10 -las harinas de cereales amiláceas, tales como las harinas de trigo, maíz o centeno,
-
las harinas de proteínas, tales como las harinas de fríjol, altramuz, colza, girasol, soja o caseína, y
-
las harinas lignocelulósicas, tales como fibras de madera, cáñamo o lino.
Un ejemplo de material compuesto particularmente adaptado según la invención es un material compuesto que
15 comprende por lo menos un ácido poliláctico, por lo menos un polihidroxialcanoato, harina de trigo, de madera o de fibras vegetales, y la mezcla citrato/lípido.
Según un modo de realización particular, la utilización según la invención consiste en extruir por lo menos una mezcla de polímeros biodegradables, de harina vegetal, de citrato y de lípido, a unas temperaturas comprendidas
20 entre 50 y 250oC, más particularmente entre 150 y 200oC.
Ventajosamente, los materiales compuestos a base de polímeros biodegradables eventualmente cargados con harina vegetal obtenidos según la invención presentan buenas propiedades mecánicas y una fluidez en el estado fundido.
25 Poseen unas resistencias térmicas importantes, que pueden ser superiores a 100oC.
Los materiales compuestos según la invención se pueden utilizar en diferentes campos. Ventajosamente, debido a sus propiedades particulares, se pueden utilizar en el campo de la transformación por calandrado, la termoformación
30 o la inyección.
Estas características se pueden ilustrar mediante el ejemplo siguiente, realizado sobre unos materiales compuestos a base de ácido poliláctico (PLA) cargado con harina de trigo.
35 Para este ejemplo:
-
las características en tracción de las materias plásticas han sido determinadas según la norma ISO/R 527,
-
el índice de fluidez en el estado fundido de las materias plásticas sigue la norma ISO 1133, y
-
la resiliencia de los materiales ha sido determinada según la norma ISO 179 a partir de probetas no cortadas.
40 El protocolo de realización es el siguiente.
Se han extruido tres mezclas, señaladas A, B y C, que contienen unas proporciones dadas de PLA, de harina de trigo (Amo La Dorée, con una tasa de humedad residual del 1%) y de tri-n-butil-citrato con la ayuda de una extrusora
45 co-rotativa Clextral BC21 (L = 600 mm, L/d = 24) a 170oC en presencia de 0 o 1 o 2% en masa de lípidos (ácido oleico o ácido esteárico).
Los productos obtenidos por granulación son inyectados en una prensa Arburg 100T con el fin de formar unas probetas necesarias para sus caracterizaciones mecánicas y reológicas.
50 Los resultados obtenidos están presentados en la tabla siguiente que indica las características mecánicas y reológicas de los productos A, B y C, comparadas con las del PLA puro:
Muestra
PLA A B C
Contenido másico en citrato en la mezcla (%)
0% 8,7% 8,7% 10%
Contenido másico y natural en lípido en la mezcla
0% 0% 2%* Ácido oleico 2% Ácido esteárico 0% 1%* Ácido oleico 2% Ácido esteárico 0% 2%* Ácido oleico
MFR (2,16 kg, 170°C) g/10 min
4,3 / 17,6 17,9 / 5,4 13,2 / 4,3
Resiliencia kJ/m2
15
Flexión
Tensión Max. MPa Módulo de flexión MPa 92 32 / / 36 29 27 22 15
3156
2036 / / 2320 1545 1572 106 1 587
Tracción
Tensión Max. MPa Alargamiento a la ruptura Módulo de tracción MPa 27 19 11 13 23 16 14 10 7
3
2 2 2 2 4 4 75 85
1564
1550 1008 1437 1775 890 1044 907 377
* Comparativo
Se constata que la combinación de citrato y de lípido permite plastificar los materiales compuestos A, B y C. En
5 efecto, con respecto al PLA solo, la mezcla citrato/lípido según la invención permite mejorar la fluidez en el estado fundido de los materiales compuestos A, B y C a base de PLA cargado con trigo, mientras que hace al material más flexible y por lo tanto más fácil de trabajar.
Estos resultados muestran bien que la mezcla citrato/lípido desempeña un papel de plastificante, conservando al 10 mismo tiempo las propiedades mecánicas del PLA, así como su carácter degradable en medio natural.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Utilización de una mezcla de un citrato con un lípido (mezcla citrato/lípido) como plastificante para unos
    materiales compuestos a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es), siendo el 5 citrato el tri-n-butil-citrato y siendo el lípido el ácido esteárico.
  2. 2. Utilización de por lo menos una mezcla citrato/lípido según la reivindicación 1, para mejorar la fluidez en el estado fundido de las formulaciones a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) con harina(s) vegetal(es).
    10 3. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque consiste en extruir por lo menos una mezcla de polímeros biodegradables, de harina vegetal, de lípido y de citrato a unas temperaturas comprendidas entre 50 y 250oC.
  3. 4. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque consiste en extruir por lo menos
    15 una mezcla de polímeros biodegradables, de harina vegetal, de lípido y de citrato a unas temperaturas comprendidas entre 150 y 200oC.
  4. 5. Material compuesto a base de polímero(s) biodegradable(s) cargado(s) en harina(s) vegetal(es), caracterizado porque comprende tri-n-butil-citrato y ácido esteárico.
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