Water-induced structural changes in poly(lactic acid) and PLLA-clay nanocomposites

Resumen

Se investigó la influencia de las nanoarcillas en los cambios estructurales del PLLA hidratado a dos temperaturas, por encima y por debajo de su temperatura de transición vítrea (Tg). Se mantuvieron muestras de un PLLA comercial y nanocompuestos con un 2 % en peso de montmorillonita modificada orgánicamente y halloysita no modificada en una solución amortiguadora de fosfato durante diferentes tiempos a 37 y 58 °C, y luego se caracterizaron. Los grados de cristalinidad y la naturaleza de las estructuras cristalinas desarrolladas se determinaron mediante calorimetría diferencial de barrido, difracción de rayos X y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Mientras que en la cristalización en frío de PLLA en condiciones secas, la forma α se obtiene solo por encima de 100 ºC, se obtuvieron diferentes mezclas de las formas α y α’ en agua a 58 ºC, dependiendo de la arcilla utilizada. La degradación hidrolítica del PLLA desempeñó un papel principal en las transformaciones estructurales encontradas en tiempos prolongados de inmersión, ya que las cadenas cortas formadas permitieron mayores grados de cristalinidad y condujeron a cristales más perfectos. La estructura del PLLA cambia debido a las arcillas por su capacidad como agentes de nucleación, pero también debido a su efecto en la degradación hidrolítica. La halloysita tubular no modificada inhibió la degradación, de modo que se obtuvieron grados más bajos de cristalinidad en el nanocompuesto basado en halloysita. Por otro lado, la montmorillonita modificada actuó como catalizador de la degradación, lo que explicó la aparición de estructuras cristalinas en el nanocompuesto con montmorillonita después de 84 días de inmersión a 37 ºC.