TPS | Almidón - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

El almidón es un biopolímero prometedor para producir materiales biocompuestos porque es renovable, completamente biodegradable y fácilmente disponible a un bajo costo. El almidón termoplástico (TPS), en sí mismo, presenta propiedades mecánicas pobres, como baja resistencia a la tracción y deformaciones severas, lo que limita su aplicación en envases o películas. Además, TPS presenta alta higroscopicidad. El uso de agentes de refuerzo en la matriz de almidón es un medio eficaz para superar estos inconvenientes y se han utilizado varios tipos de refuerzos biodegradables, como fibras celulósicas, bigotes y nanofibras, para desarrollar biocompuestos de almidón nuevos y económicos.  El almidón nativo es un material no plastificado debido a los enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares entre los grupos hidroxilo de las moléculas de almidón. Durante el proceso termoplástico, en presencia de un plastificante, un gránulo semicristalino de almidón se transforma en un material homogéneo con división de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de almidón, lo que conduce a la pérdida de la cristalinidad. Las propiedades físicas del almidón termoplástico están muy influenciadas por la cantidad de plastificante presente. En la mayoría de la literatura para el almidón termoplástico, los polioles generalmente se usaban como plastificantes, de los cuales el glicerol es el principal. El efecto del nivel de plastificación en la transición vítrea del almidón termoplástico.

Las láminas de almidón de patata acondicionar al 53% de humedad relativa (HR) y 23°C, plastificadas con glicerol con un alto contenido de amilosa (HAP) son más fuertes y rígidas que el almidón termoplástico normal con un contenido de amilosa típico para el almidón de papa común.  Para el NPS plastificado (almidón de patata nativo), el módulode aproximadamente es de160 MPa  aumentando el contenido de amilosa sube aproximadamente a 120 MPa. En ambos productos la tensión en la rotura fue de aproximadamente 50% para ambos materiales. La reticulación con CA mejora la resistencia mecánica y los extruidos con una tensión superior en la rotura y el alargamiento en la rotura.

Las propiedades mecánicas de los plásticos a base de almidón de almidón de maíz nativo, papa, maíz ceroso y trigo, producidos por moldeo por compresión de almidón nativo y glicerol en la relación en peso de 0 a 3, dependían en gran medida del contenido de agua y la fuente de almidón. Las propiedades mecánicas de un almidón termoplástico de baja y alta masa molecular se monitorizaron con contenidos de agua en el rango de 5-30% (p/p). Las propiedades de tensión-deformación de los materiales dependían del contenido de agua. Los materiales que contenían menos del 9% de agua tienen un módulo elástico entre 400 y 1000 MPa. Utilizando el glicerol como   plastificante las temperaturas de transición vítrea y las propiedades mecánicas cambian en base a su percentaje. Por encima de ciertos contenidos de glicerol, dependiendo de la fuente de almidón, la temperatura de transición vítrea se baja (Tg) , disminuye el módulo y la resistencia a la tracción y aumenta la elongacionde.  El uso de agentes de refuerzo en la matriz de almidón es un medio eficaz para superar estos inconvenientes y se han utilizado varios tipos de refuerzos biodegradables como fibras celulósicas, bigotes y nanofibras de celulosa (CNF) para desarrollar biocompuestos de almidón nuevos y económicos.

Las películas de TPS tienen baja permeabilidad a los gases, pobres propiedades de barrera de vapor de agua y deben resistir las tensiones derivadas de su uso en el empaque. El primer producto comercial hecho de almidón termoplástico moldeado por inyección fue la cápsula de administración de fármacos , y están apareciendo gradualmente otros productos, por camisetas de golf, cubiertos, platos y recipientes para alimentos. Además, la extrusión se aplica para producir espumas rígidas, adecuadas para envases de relleno suelto. El almidón se puede transformar en materiales espumados utilizando una corriente de agua, reemplazando la espuma de poliestireno como material de embalaje. El embalaje es el área de aplicación dominante para los polímeros a base de almidón. Las principales áreas de aplicación incluyen: l espumas (para el mercado de espumas de relleno suelto) l películas (para agricultura, por ejemplo, películas de mantillo) l bolsas de compras l productos moldeables (ollas, cubiertos, envases de comida rápida).