Métodos físico-químicos de caracterización de las fibras de polilactida

Abstract

The interest of studying this fiber resides in the fact that it is a biodegradable polymer that is obtained from annually renewable resources, besides being a fiber that is beginning to be introduced in the market. Nowadays there is no deep knowledge about the variation in its fine structure (332699) during its textile process and we wish to study it in order to improve, if possible, the processes in which it is extracted. The determination on the variation of the microstructure of the polylactide fibres (PLA) during its textile process and the influence over the most relevant properties, are all part of the characterized study of this thesis. Along its fabrication and chemical-textile manipulation processes, polylactide fibres are submitted to a series of thermal, hydrothermal and mechanical treatments to which the fibers structure can be sensitive and therefore its mechanical and dyeing properties. These changes in its fine structure or microstructure can reflex in more or less important modifications on its degree of crystallinity or orientation. We have used as raw material polylactide filaments (POY) textured with different temperatures and stretching relationships. The overall objective of this thesis is to know, through the available techniques and physio-chemical methods, the effect that different extracting processes produce over the fine structure of this fiber. We will specifically study the variation on the microstructure of PLA with the textured variables (stretching and temperature relationship), just as after a subsequent application of a process of thermal stabilizer on all the substrata. In order to reach this general objective we have established the next specific objectives: ¿To determine the microstructure through physic-chemical characterized techniques such as critical dissolution time, differential solubility and iodine sorption. To compare the results of the fine structure obtained through physic-chemical techniques with the crystallinity and the orientation. In order to determine crystallinity we recur to differential scanning calorimetry techniques (DSC) and to density gradient column and orientation will be determined by sonic modulus. ¿To know the variation with the mechanical parameter processing such as tenacity, elongation, elasticity modulus and rupture work. To know the importance of the differences in the fine structure found on the application that was produced by the dyeing. To know the behavior to ageing that PLA fibres suffer in different conditions of temperature, moist and light exposure. For this we will analyze the loss of resistance (load- elongation curve) and the molecular weight of these substrata. ¿The study of texturized and stabilized polylactide degradability.

El interés de estudiar esta fibra reside en que se trata de un polímero biodegradable obtenido a partir de recursos anualmente renovables, además de ser una fibra que se está empezando a introducir en el mercado. Actualmente no se conoce en profundidad la variación de su estructura fina (332699) durante el procesado textil y se desea estudiar para mejorar, en lo posible, los procesos de obtención. La determinación de la variación de la microestructura de las fibras de polilactida (PLA) durante su procesado textil y la influencia sobre las propiedades más relevantes, son parte del estudio de caracterización de esta tesis. A lo largo de sus procesos de fabricación y manipulación químico-textil, las fibras de polilactida se someten a una serie de tratamientos térmicos, hidrotérmicos y mecánicos a los que puede ser sensible la estructura de la fibra y por lo tanto sus propiedades mecánicas y tintóreas. Esos cambios de estructura fina o microestructura pueden reflejar en modificaciones más o menos importantes de su grado de cristalinidad o de su orientación.Como materia prima se han utilizado filamentos de polilactida POY texturado con diferentes temperaturas y relaciones de estirado. El objetivo global de esta tesis es conocer, con las técnicas disponibles y las técnicas físico-químicas que se han puesto a punto, el efecto que los diferentes procesos de obtención de las fibras de polilactida producen sobre la estructura fina de esta fibra. En concreto se estudiará la variación de la microestructura del PLA con las variables del texturado (relación de estirado y temperatura), así como tras una posterior aplicación de un proceso de estabilización térmica a todos los sustratos. Para alcanzar este objetivo general se han planteado los siguientes objetivos específicos:Determinar la microestructura mediante técnicas físico-químicas de caracterización de la microestructura como el tiempo crítico de disolución, la solubilidad diferencial y la sorción de yodo.Comparar los resultados de la estructura fina obtenidos mediante las técnicas físico-químicas con la cristalinidad y la orientación. Para determinar la cristalinidad se recurre a las técnicas de calorimetría diferencial de barrido (DSC) y determinación de la densidad por columna de gradientes de densidades; para la orientación se determinará por módulo sónico. Conocer la variación con el procesado de parámetros mecánicos como tenacidad, elongación, módulo de elasticidad y trabajo de rotura.Conocer la importancia de las diferencias de estructura fina encontradas por la aplicación de pequeñas diferencias en el procesado en el proceso de tintura.Conocer el comportamiento al envejecimiento que sufren las fibras de PLA en diferentes condiciones de temperatura, humedad y exposición a la luz. Para ello se analiza la pérdida de resistencia (curva carga-alargamiento) y el peso molecular de estos sustratos. Estudio de la degradabilidad de la polilactida texturada y estabilizada.