Efecto de la modificación de la arcilla montmorillonita sobre el comportamiento estructural y degradativo en películas de almidón/tio2/arcilla

Abstract

En los últimos años se ha estudiado la obtención de materiales de almidón con la intención de aprovechar sus cualidades biodegradables. A pesar de esta conveniencia los materiales de almidón mantienen propiedades mecánicas débiles. Con el fin de incrementar su desempeño mecánico se han utilizado arcillas tal como la montmorillonita, la cual puede dispersarse en forma de láminas nanométricas y con ello reforzar al polímero. El presente trabajo se enfoca en la modificación por molienda mecánica de la arcilla montmorillonita (MMT) para generar defectos superficiales que ayuden a las interacciones de la arcilla con el almidón y con ello facilite la dispersión nanométrica de las láminas de la arcilla. Aunado a esto, se incorpora dióxido de titanio (TiO2) con la intención de generar propiedades fotodegradables. La molienda mecánica de la arcilla montmorillonita se llevó a cabo a diferentes tiempos de molienda (1, 6, 12, 24, 48 y 96 min). Los resultados obtenidos por difracción de rayos-X (DRX), microscopia electrónica de transmisión (MET), espectroscopia infrarroja (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA) y mediciones de área superficial por el método BET mostraron rompimiento de aglomerados, delaminación y defectos estructurales en la arcilla asociados a la energía de impacto durante la molienda mecánica. Las arcillas modificadas por molienda mecánica fueron usadas en la preparación por el método de solución-casting de nanocompuestos de Almidón/TiO2/MMT Modificada. Los materiales obtenidos en forma de película fueron analizados estructural y morfológicamente. Además, se analizaron las propiedades mecánicas, la permeabilidad al vapor de agua, la fotodegradación y la biodegradación de las películas. Los resultados mostraron la formación de una morfología nanoestructurada intercalada, la permeabilidad al vapor de agua de las películas disminuyó en función del tiempo de molienda de la arcilla montmorillonita. Las propiedades mecánicas fueron mejoradas, con incrementos en la elongación de las películas. Este fenómeno fue mayormente adjudicado a la presencia de partículas dispersas del TiO2. Tal como se esperaba, las partículas de TiO2 favorecen la fotodegradación del almidón. Contrariamente, pueden controlar la biodegradación del almidón. El estudio de biodegradación mostró que tanto las láminas de la arcilla como las partículas de TiO2 retardan el proceso de biodegradación del almidón, lo cual puede ser conveniente para los posibles usos de estas películas. El efecto es más evidente en películas Almidón/TiO2/MMT modificada que solo Almidón/MMT modificada.