XI Coloquio Venezolano de Polímeros

Suplemento de la Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, 2009, S2 (1): 147-148
DESARROLLO DE UN PE BIODEGRADABLE
Patricia Gómez 1, Agustín Torres 1, Ignacio Penichet 1
1: Dpto. de Aplicaciones, INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO, C.A. (INDESCA). Zulia, Venezuela
Trabajo presentado en el XIII COLOQUIO VENEZOLANO DE POLÍMEROS, 11 al 14 de Mayo de 2009 (Naiguatá, Venezuela).
Selección de trabajos a cargo de los organizadores del evento.
Disponible en: www.polimeros.labb.usb.ve/RLMM/home.html
Abstract
Polyethylene (PE) biodegradation was evaluated by the analysis of the effect of a pro-oxidant additive on a PE films
under solar exposure. The polymer was mixed with three different amount of the additive. Different properties were
studied: optical properties, propagation tear resistance, penetration resistance, elastic modulus, elongation at break, and
molecular weight distribution. All the properties were determined before and after every environmental exposure time (one
and two months). The additive effect on PE films after two months under environmental exposure was to increase the
elastic modulus and haze, and to decrease elongation at break, propagation tear resistance, and weight average molecular
weight (Mw).
Keywords: Polyethylene, Biodegradable, Environment, Additive, Plastic Films.
Palabras Claves: Polietileno, Biodegradable, Ambiente, Aditivo, Películas.
1. INTRODUCCIÓN
En el campo de la investigación de biodegradación
de polímeros se conocen dos tendencias que se
denominan
oxo-biodegradación
e
hidrobiodegradación. En ambos casos, la degradación
comienza con un proceso químico (oxidación e
hidrólisis, respectivamente) seguido por un proceso
biológico. Ambos tipos emiten CO2 cuando los
polímeros se degradan [1].
Se conoce que la biodegradación del polietileno
(PE) ocurre mediante dos mecanismos: hidrobiodegradación y oxo-biodegradación. Estos dos
mecanismos consisten en modificaciones del
producto por un aditivo, que puede ser un almidón o
un pro-oxidante, usados en la síntesis de polietileno
biodegradable. La mezcla de PE con almidón tiene
una fase continua de almidón que hace al material
hidrofílico y luego es catalizado por enzimas de
amilasa. Los microorganismos pueden acceder
fácilmente a este producto, atacar y remover esta
parte. Así, el polietileno hidrofílico, con una matriz
continua, es hidro-biodegradado. En caso de utilizar
un aditivo pro-oxidante, la biodegradación ocurre
siguiendo una fotodegradación y una degradación
química. Si el pro-oxidante es un combinación de
metales, después de la transición, el metal es
catalizado térmicamente por peroxidación y la
biodegradación de los productos de bajo peso
molecular obtenidos por oxidación ocurre
secuencialmente [2].
0255-6952 ©2009 Universidad Simón Bolívar (Venezuela)
En el presente estudio se evaluó el comportamiento
de un PE con un aditivo pro-oxidante ante la
exposición solar.
2.
PARTE EXPERIMENTAL
2.1 Materiales
Se utilizó un polietileno de baja densidad (PEBD-P)
grado película, producido por POLINTER C.A. y un
aditivo pro-oxidante (ad2) producido por la empresa
Symphony Environmental.
2.2 Ensayos
Se obtuvieron películas tubulares del PEBD con y
sin aditivo en una extrusora monotornillo, marca
DOLCI SPA, modelo SHRR 80200 879162,
(tornillo de L/D= 30 y diámetro del cabezal de 80
mm). Para el caso de las mezclas con el aditivo se
elaboraron tres mezclas físicas. Se sometieron las
películas a exposición ambiental y midieron las
siguientes propiedades en la dirección de la máquina
(MD) y transversal (TD) a tiempos 0, un mes y dos
meses de exposición:
• Propiedades ópticas de brillo, turbidez y
transmisión luminosa (TL), con un medidor Haze,
marca Gardner, modelo XL211.
• Módulo elástico a una velocidad de ensayo de 25
mm/min y la deformación en ruptura (Def.
Ruptura) a 500 mm/min, en una máquina de
ensayos universales, marca Instron, modelo
147
Gómez et al.
5500R.
• Resistencia al desgarre y penetración, en un
medidor Elmendorf, marca Thwing-Albert.
• Distribución de pesos moleculares, en un
cromatógrafo de permeación en gel, marca
Polymer Laboratorios, modelo PL-GPC 220.
3.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Exposición Ambiental
Luego de dos meses de exposición solar, la
presencia del aditivo aumenta más de un 30% el
módulo elástico y la turbidez, y disminuye los
valores de deformación a la ruptura más de un 50%
con respecto al PE virgen, además el aumento de la
dosificación disminuye el peso molecular promedio
en peso (Mw) (Figura 1).
Figura 2. DPM durante dos meses de exposición solar
para la mezcla con 1.5% del aditivo ad2.
Las películas evaluadas presentan fallas de rasgado,
las cuales son de mayor magnitud a medida que la
dosificación del aditivo es mayor; por lo tanto, se
presume que el proceso de rompimiento de cadenas
es más acelerado para dosificaciones mayores a 1%,
debido al efecto del aditivo observado en el DPM
(Figura 2).
4. CONCLUSIONES
La presencia del aditivo ad2 en el PEBD-P aumenta
el módulo elástico y la turbidez; a su vez, disminuye
los valores de deformación a la ruptura, resistencia
al desgarre y el peso molecular promedio en peso
(Mw) en las mezclas evaluadas.
Figura 1. Propiedades a dos meses de exposición a la luz
solar de las mezclas del PEBD-P con aditivo ad2.
En las distribuciones de pesos moleculares (DPM)
de la mezcla con 1.5% del aditivo ad2, luego del
primer mes, se observa el efecto del aditivo en las
mezclas con el desplazamiento de la curva hacia
menores pesos moleculares lo cual indica el
rompimiento de cadenas por parte del aditivo. El
efecto del aditivo persiste a los dos meses (Figura
2).
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Las propiedades moleculares de las muestras de
PEBD-P estudiado son afectadas por el aditivo
después del primer mes de exposición solar, donde
se observa un proceso de rompimiento de cadenas
más acelerado para dosificaciones mayores a 1%.
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Scientific Advisory Board. Briefing Note on
Biodegradable Plastics. En: The Oxobiodegradable Plastics Association Homepage
[en línea]. 9-abr-2008. [citado 17-abr-2008].
Disponible
en
internet:
<http://www.biodeg.org/briefing-note.htm>.
[2] Shah A., Hasan F., Hameed A., Ahmed S.
Biotechnology Advances. 2008; 26 (3): 24665.
Suplemento: Rev. LatinAm. Metal. Mater. 2009; S2 (1): 147-148