Los investigadores de A * STAR han endurecido el ácido poliláctico manteniendo su elasticidad mediante la adición de nanopartículas de núcleo y capa como relleno1.

El ácido poliláctico (PLA) es un polímero biodegradable y altamente biocompatible con buena procesabilidad térmica. que ha encontrado un uso generalizado en aplicaciones biomédicas y como material de envasado. Sin embargo, es frágil y tiene poca estabilidad mecánica, por lo que a menudo se modifica agregando polímeros reforzantes e incorporando diferentes métodos de polimerización. Desafortunadamente, estas modificaciones también reducen la resistencia y el módulo elástico del material, lo que limita sus aplicaciones.

Ahora, Chaobin He, Beng Hoon Tan y sus colegas del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales, Singapur, informar el aumento de la tenacidad del PLA, manteniendo la resistencia y el módulo del material, mediante la adición de nanopartículas núcleo-capa como relleno. Las nanopartículas tienen núcleos de sílice con cadenas de caucho unidas covalentemente a la sílice, y poli (ácido D-láctico) (PDLA) injertado en la capa exterior. Estos pasos secuenciales se realizaron mediante el uso de una técnica llamada "polimerización por apertura de anillo".

Al agregar las nanopartículas a una matriz de poli (ácido L-láctico) (PLLA) mediante un proceso de mezcla en solución, se forma un complejo entre las cadenas colgantes de PDLA y la matriz de PLLA. Curiosamente, El análisis térmico del nanocompuesto polimérico indica que el material se vuelve a ensamblar perfectamente después de la recristalización de la masa fundida. Este efecto de memoria de fusión se mejora considerablemente mediante la incorporación de cadenas de caucho en las nanopartículas.

"La presencia de nanopartículas de sílice-caucho-PDLA en la matriz de PLA y su formación compleja con PLLA proporcionan alivio de tensión y efectos de puente durante la deformación, mejorando así la tenacidad sin sacrificar la resistencia y el módulo, ", dice He. El mayor alivio de tensión fácil se debe probablemente a la capacidad del caucho para actuar como un concentrador de tensión durante la deformación plástica. A partir del análisis microscópico del polímero nanocompuesto, los mecanismos de deformación del material se identificaron como 'agrietamiento', que implica la formación de microhuecos en el material, y fibrilación en sitios de deformación plástica local.

"La producción a gran escala de PLA a partir de recursos renovables hace que nuestro material ecológico sea un candidato prometedor para reemplazar los termoplásticos a base de petróleo, "dice Él." Si bien nuestro enfoque ha superado significativamente las deficiencias del PLA puro, tales como fragilidad y mala estabilidad mecánica, Es necesario llevar a cabo una mayor optimización de los materiales y el proceso, así como una mejora en la compatibilidad entre las nanopartículas y la matriz del polímero ".

"La capacidad de endurecer el PLA con la adición de estas nanopartículas de caucho de sílice y PLA allanará el camino para un mayor desarrollo de polímeros sostenibles para aplicaciones más amplias, ejemplo, electrónica de consumo, automoción y embalaje, "concluye.