Reticulación de biopolímeros - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

Dado que los campos de aplicación son diversos y numerosos, las reacciones de reticulación se han estudiado intensamente durante mucho tiempo y continúan hasta la fecha. Los estudios para ajustar la polimerización y la reticulación tienen como objetivo regular la velocidad y estructura del polímero formado. Los agentes reticulantes de mayor uso incluyen :

La función del ácido carboxílico se ha investigado extensamente ya que se introduce fácilmente en los polímeros por polimerización de radicales (por ejemplo, de ácido acrílico) o por policondensación (por ejemplo, en el caso de dioles que contienen una función ácida o derivados de triácidos que tienen diferentes reactividades). Los ácidos carboxílicos mejoran las propiedades fisicoquímicas, térmicas y mecánicas de la mayoría de los biopolímeros, como el alginato, la pectina, las proteínas del suero, el quitosano, el almidón y la gelatina.

Las reacciones de reticulación que implican una función de alcohol son diversas y versátiles. La síntesis de acrilatos que contienen grupos hidroxilo laterales (como CH2 = CH-CO2-CH2-CH2-OH, HEA) es posible. También se pueden usar algunos alcoholes secundarios, producidos a partir de poli (acetato de vinilo) después de la hidrólisis. Además, también se han preparado trioles y alcohol diácido. Los alcoholes reaccionan con uretanos protegidos, azlactonas y metilamida.

Reaccionan con monómeros de acrilato y metacrilato. Representan una clase de compuestos muy interesantes que poseen una doble reactividad. Se obtienen de la reacción que implica una amina primaria y epiclorhidrina. Pueden reaccionar ya sea por homopolimerización catiónica o por copolimerización. La transesterificación de la función alcohol da los correspondientes monómeros de acrilato o metacrilato. Este monómero se copolimeriza fácilmente con metacrilato de metilo (MMA) para dar polímeros solubles en agua cuando el contenido de N-ciclohexilazetidina (CHA) es superior al 40%.

Los agentes reticulantes o de entrecruzamiento, han sido la manera más efectiva de mejorar los biopolímeros, modifican las propiedades físicas (absorción de agua, permeabilidad de vapor de agua, solubilidad, espesores de película, propiedades al paso de luz, color), mecánicas (tensión, compresión) y térmicas de los biopolímeros, es así como, entonces pueden ser usados con mayor desempeño en sus aplicaciones. La longitud de la cadena polimérica y la presencia de grupos funcionales dentro de la estructura polimérica tienen una influencia importante sobre las propiedades del polímero, como son, el punto de fusión y la cristalinidad del bioplástico, y por lo tanto determinan el tipo de procesamiento que se requiere y la aplicación final que éste puede tener. En principio las tecnologías empleadas para la trasformación de polímeros tradicionales son las que se utilizan con biopolímeros, lo cual puede favorecer la inclusión de estos en industrias de plásticos especializadas en polímeros sintéticos. Tampoco hay diferencias notables en cuanto a cantidad de material necesario para fabricar productos a partir de bioplásticos comparado con los plásticos sintéticos. Como ejemplo de lo anterior, se puede nombrar el caso específico del PLA, los productos derivados de éste se pueden fabricar mediante moldeo por inyección, extrusión de lámina, moldeo por soplado, termoformado y formación de película. Los plásticos biobasados todavía están en una etapa temprana de comercialización, solo unos pocos han ingresado a la producción a gran escala, mientras que la mayoría todavía se encuentra en etapa piloto o de I+D. En el pasado, para los plásticos de almidón y PLA, se realizaron esfuerzos para superar los desafíos técnicos clave. En la última década, se han establecido las primeras plantas a gran escala y se ha establecido un nicho de mercado. Para los plásticos de almidón, la técnica de la mezcla de almidón nativo extruido con otros compuestos hoy en día es bien comprendida y aplicada.