Biopolímeros - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

La producción sostenible de biopolímeros a mayor escala debe considerar los "cuatro aspectos mágicos": económicos, éticos, ambientales y de ingeniería. Todos los productos de la línea Mexpolimeros se han realizado con materiales que garantizan su biodegradabilidad y compostabilidad según la norma ASTM D6400 y EN13432. Usamos varios tipos de materiales derivados de fuentes renovables diferentes, como los aceites vegetales, el almidón de maíz o el bagazo de caña de azúcar, y esto significa que las características de los productos que se obtienen de ellos pueden ser sensiblemente diferentes. Los biopolímeros engloban todos aquellos polímeros que han sido producidos a partir de fuentes renovables, ya sean de origen vegetal o animal. En este grupo podemos encontrar polímeros obtenidos directamente de la naturaleza, como la celulosa, el almidón y proteínas como el suero o las gelatinas y también polímeros obtenidos a partir de microorganismos como el polihidroxibutirato y sus co-polímeros. Los biodegradables no necesariamente provienen de fuentes renovables, como podría ser la poli (ε-caprolactona), a pesar de que la gran mayoría que encontramos en el mercado provienen de monómeros naturales que se han polimerizado sintéticamente como el poli (ácido láctico) (PLA).

Es una familia de biopolímeros derivados del almidón de maíz, totalmente biodegradables y compostables según la norma EN13432 y ASTMD 6400. El polímero amorfo resiste a una temperatura máxima de 45°C  y es perfectamente transparente. Se utiliza principalmente termoformado, para producir vasos y cuencos con características estéticas y mecánicas parecidas a las del poliestireno pero, vista su escasa resistencia a las temperaturas elevadas, son adecuados exclusivamente para bebidas y comidas frías. El peso molecular, la estructura macromolecular y el grado de cristalización del PLA varían sustancialmente de acuerdo con los términos de reacción en el proceso polimerización. De las tres posibles formas isoméricas, el poli (ácido L-láctico) y el poli (ácido D-láctico) son ambos de naturaleza semicristalina, en lugar del poli (ácido D, L-láctico) es amorfo.La biodegradabilidad del almidón reside principalmente en el átomo de oxígeno que conecta las sucesivas estructuras de anillo, el almidón interactúa fuertemente con agua y se degrada por hidrólisis.

Los polihidroxialcanoatos (PHA) comprenden un grupo de poliésteres biodegradables naturales que son sintetizados  por microorganismos incluso a través de la fermentación bacteriana de  lípidos  o  azúcar. Sin embargo, varias desventajas limitan su competencia con los plásticos sintéticos tradicionales o su aplicación como biomateriales ideales. Estas desventajas incluyen sus pobres propiedades mecánicas, alto costo de producción, funcionalidades limitadas, incompatibilidad con técnicas de procesamiento térmico convencionales y susceptibilidad a la degradación térmica. Para evitar estos inconvenientes, los PHA deben modificarse para garantizar un rendimiento mejorado en aplicaciones específicas. En esta revisión, se resumen y discuten los métodos de modificación bien establecidos de los PHA. Se resumen las propiedades mejoradas de PHA que se combina con materias primas naturales u otros polímeros biodegradables, incluyendo almidón, derivados de celulosa, lignina, poli (ácido láctico), policaprolactona y diferentes mezclas de tipo PHA. La funcionalización de PHA por modificación química se describe con respecto a dos enfoques de síntesis importantes: copolimerización en bloque y copolimerización por injerto. También se aborda la utilización ampliada de los PHA modificados como materiales de ingeniería y la importancia biomédica en diferentes áreas.

Se obtiene por polimerización de ácido glicólico glicólico  (origen: caña de azúcar) ,es un termoplástico biodegradable, no soluble en la mayoría de disolventes orgánicos, pero sensible a hidrólisis.Tiene un  temperatura de fusión (Tm=225ºC), degrada rapidamente y tiene un alta resistencia barrera al O2 y CO2 .Excelente módulo y resistencia mecánica, tipicas aplicaciones: suturas biodegradables (mínima toxicidad)

Es un termoplástico termoplástico semicristalino, biodegradable (en gran variedad de microorganismos, es soluble en agua, difícil de procesar (sin plastificantes se degrada)es posible el  moldeo por casting. Es un excelente barrera a gases, sellable por calor. Aplicaciones en envasado, textil, bolsas, láminas multicapa, etc.

PBS es un poliéster lineal alifático producido por la esterificación de BDO con ácido succínico (AS). El ácido succínico es producido actualmente por la hidrogenación catalítica de ácido maleico. El ácido succínico es un intermediario químico clave porque a partir de él es posible la producción del propio BDO, así como otras sustancias químicas como tetrahidrofurano, gamma-butirolactona y ácido adípico. PBS posee características físicas muy similares a los polímeros convencionales y sus diferentes tipos posibilitan aplicaciones producidas por inyección, extrusión y soplado. Es Termoplástico semicristalino con grados, entre LDPE - HDPE, resistencia térmica entre 70 - 95ºC, compostable y biodegradable, temperatura de extrusión 110 - 140ºC, alta flexibilidad flexibilidady resistencia resistencia al impacto impacto. Aplicaciones en lámina, film soplado, monofilamento, soplado de cuerpo hueco. Gran potencial de sustitución frente al PET, PE, PP y PS

PBAT es un copoliéster alifático aromático sintético biodegradable, derivado principalmente de 1,4-butanodiol, ácido adípico y ácido tereftálico. Su estructura química está formada por una parte alifática que es responsable por su biodegradabilidad, y una parte aromática que proporciona buenas propiedades mecánico. PBAT  es un copolímero sintético con buenas propiedades mecánicas. Esto polímero son biodegradable, ya que se degrada completamente, en corto espacio de tiempo, por ataque microbiano (hongos, bacterias y enzimas) bajo condiciones apropiadas en el medio ambiente. Sin embargo, estos materiales presentan un mismo problema: degradan significativamente durante su procesamiento, comprometiendo sus propiedades mecánicas y, por consiguiente, sus aplicaciones. Por esto ,  se utilizan aditivo para evitar la degradación precoz de estos polímeros, como  auxiliares de procesamiento (plastificantes y lubricantes), estabilizantes térmicos y UV, cargas minerales y vegetales, nanocargas, agentes de curación y de injerto, etc. Termoplástico Termoplástico amorfo, compostable compostable y biodegradable biodegradable, muy flexible, similar LDPE – LLDPE, buena estabilidad térmica, hasta 230ºC , bajas propiedades barrera al agua, buena procesabilidad en extrusión de film por soplado. Aplicaciones en films para envase de alimentos y agricultura.

Es la sigla con la que se indica el PLA Cristalizado. La cristalización es un proceso que permite convertir el PLA (originariamente amorfo) en capaz de resistir temperaturas más elevadas, hasta 85°C. Exactamente como el biopolímero PLA del que deriva, es biodegradable y compostable según la norma EN13432. Una vez cristalizado, el CPLA pierde su transparencia original y toma un color blanco leche. Se utiliza principalmente para la producción de tapas de vasos para bebidas calientes.

Se obtiene del bagazo de plantas de rápido crecimiento, sobre todo caña de azúcar, bambú o paja y, por consiguiente, está constituido por materiales naturales, además de ser totalmente biodegradable y compostable según la norma EN13432. La pulpa es de color blanco y resiste hasta una  temperatura máxima de 100°C. Apropiada para horno microondas y tradicional. Se utiliza principalmente para la producción de platos y envases con tapa pero se utiliza también para algunos tipos de vasos.

El almidón, polímero anhidroglucosídico, esta usado considerablemente como material biodegradable para envases, debido a su abundancia y bajo coste. El almidón esta compuesto por dos isómeros, amilosa (estructura lineal) y amilopectina (estructura altamente ramificada), cuya proporción depende de la fuente de origen. Como bioplástico, el almidón termoplástico (TPS) puede ser procesado empleando plastificantes y convertido en plástico.  Su naturaleza hidrofílica hace que el TPS sea susceptible a los ataques de la humedad y provoque cambios significantes de estabilidad dimensional y en las propiedades mecánicas. Actualmente existen diferentes variedades de TPS, que combinan poliésteres con almidones nativos de diversos orígenes, como maíz, patata o guisante y que presentan propiedades diferentes. Esta variación hace que el TPS destaque por su versatilidad en sus propiedades, al poder ser modificado fácilmente con aditivos superficiales, además de tener unas buenas propiedades de sellabilidad y de imprimibilidad sin tratamiento superficial. El almidón termoplástico (TPS) es un polímero de baja resistencia mecánica, obtenido por la extrusión en caliente del almidón, glicerol y agua. Ambos materiales degradan significativamente durante su procesamiento, comprometiendo sus propiedades mecánicas y, por consiguiente, sus aplicaciones.

La policaprolactona (PCL) es un poliéster alifático, degradable en el medio ambiente como ríos, aguas de lago, efluentes de alcantarilla, suelo y compuesto. Las propiedades de las mezclas poliméricas dependen mucho de la morfología resultante de la interacción entre sus componentes. Así la selección de los componentes de las mezclas se constituyen en una tarea de extrema importancia para obtener un producto de calidad. Blenda de PCL con polímeros naturales, como las proteínas, celulosas y los carbohidratos, han sido particularmente interesantes. Ellas consisten en dos fases distintas, cuya interfaz está ligada débil con interacción pobre debido a la característica apolar del PCL y polar de los polímeros naturales y muchas proteínas, lo que resulta en bajas propiedades físicas. Se agrega un tercer componente (compatibilizante) aumentar la compatibilidad de una mezcla inmiscible, mejorando la adhesión interfacial de la mezcla y por tanto sus propiedades mecánicas. Nel 1977 utilizaron PCL y anhídrido maleico como compatibilizante (PCL-MAh). El PCL es un material plástico con alta flexibilidad. El estiramiento y la tensión de ruptura de películas de PCL tienen valores mayores que un material similar, pero no biodegradable, como el polietileno de baja densidad. Sin embargo, como el PCL tiene un bajo punto de fusión (aproximadamente 65ºC), resulta difícil procesarlo por las técnicas convencionales para materiales termoplásticos. Sin embargo, tales dificultades procesamiento pueden ser mejoradas con mezclas de PCL y tipos de carbohidratos; tal como: almidón, trigo, soja y sagu, reduciendo costes y aumentando la biodegradabilidad de los materiales obtenidos. Termoplástico semicristalino de baja viscosidad , flexible, similar LDPE. Baja resistencia térmica, baja procesabilidad debido a baja viscosidad (Tª extrusión 70-80 ºC), alta permeabilidad al agua, oxígeno y CO2, velocidad biodegradación baja (2 años). Aplicaciones en films y recubrimientos. Mezclas con otros biodegradables para mejorar propiedades.

Es una familia de biopolímeros derivados de fuentes vegetales totalmente biodegradables y compostables según la norma EN13432, muy parecido al PET. Resiste a una  temperatura máxima de 80°C y es de color blanco leche. Se utiliza para la producción de cubiertos o bien, en combinación con la celulosa, para platos y vasos. En forma de film se utiliza también para la producción de bolsas y para empaquetar el juego de cubiertos.

Se trata de un cartón realizado con fibras procedentes de bosques gestionados de manera responsable. El lado interior, en contacto con los alimentos, tiene un revestimiento de Biopolimeros hecho con BIO-BDO  que garantiza su resistencia a los líquidos y la idoneidad al contacto con los alimentos, hasta una  temperatura máxima de 70 °C.

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