Obtención de nanocristales de celulosa a partir de residuos textiles y su incorporación en compósitos de poliácido láctico

Abstract

En la presente tesis, se obtuvieron nanocristales de celulosa a partir de pantalones de mezclilla posconsumo y se utilizaron para reforzar matrices de ácido poliláctico con el objetivo de mejorar sus propiedades mecánicas. Los nanocristales fueron obtenidos mediante hidrólisis ácida a diferentes parámetros (concentración de ácido, temperatura y tiempo) para posteriormente, ser caracterizados mediante dispersión de luz dinámica (DLS), Espectroscopia Infrarroja con Transformada de Fourier (FT-IR), Microscopia electrónica de barrido (SEM), microscopia de fuerza atómica (AFM), Difracción de rayos X (DRX). Se realizaron 18 hidrólisis siguiendo un diseño de experimentos multifactorial de 3 niveles. Se obtuvieron nanocristales con tamaños en el rango de 160-460 nm con una forma elipsoidal típica con un índice de cristalinidad de hasta 90%. Se corroboró la influencia de los parámetros de hidrólisis en el tamaño y cristalinidad de los CNC obteniendo que todos los factores tienen influencia significativa siendo la concentración de ácido, tiempo y temperatura en orden de relevancia. Los CNC fueron secados en una estufa de ultravacio e incorporados en matrices de ácido poliláctico a 5% w/wt de concentración, utilizando diferentes tamaños de nanocristal. Se realizó el ensayo a la flexión y resistencia al impacto tipo Charpy según las normas ASTM D790 y ASTM D611 respectivamente. Se demostró una relación entre el desempeño de los CNC como refuerzo con el porcentaje de cristalinidad; entre más cristalino era el nanocristal, mayor es su resistencia, siendo el composito reforzado con el nanocristal de tamaño más pequeño y cristalinidad más alta que mejor desempeño mecánico obtuvo, aumenta su módulo de Young un 100% y su resistencia al impacto un 52%.