Estados Unidos. Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte dice que los aditivos bio-basados en ácido glutárico o lignina pueden aumentar drásticamente la dureza de las fibras de alcohol polivinílico.
Como un nuevo anti-plastificante, el aditivo casi puede triplicar la resistencia a la tracción de la resina y duplicar su módulo, y las fibras mejoradas de PVA pueden encontrar usos en productos bio-amigables tales como fibras y polímeros, detergentes, pinturas y pañales.
Actualmente, el ácido glucárico se usa a menudo como un ingrediente en los suplementos nutracéuticos. La lignina, un polímero orgánico aromático, es un subproducto residual de la industria de la pasta y el papel.
La empresa de biotecnología Kalion Inc. de Milton, Mass., proporcionó sales de ácido de glucarato para la investigación de la universidad. Kalion obtuvo el compuesto a través de su asociación con la instalación de bioexpresión y fermentación de la Universidad de Georgia en Atenas, Georgia.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Ericka Ford y Chunhong Lu, demostraron que las sales de ácido glucárico pueden antiplasticizar el hilado en gel de las fibras de PVA, mejorando el punto de fusión del material, las condiciones de procesamiento y las propiedades estructurales y mecánicas.
Ford tuvo la idea original a principios de 2017. Dijo por correo electrónico: "El equipo utiliza la técnica de hilado en gel para formar fibras a partir de polímeros que pueden extenderse a proporciones elevadas. Nuestro equipo siempre está buscando formas de mejorar el trazado de fibras a través de productos químicos procesos que no comprometen la resistencia de la fibra".
"En porcentajes de bajo peso, el ácido glucárico parecía ser un aditivo plausible para el hilado de fibras de PVA debido a sus grupos de hidroxilo. También se creía que su química participaba en fuertes enlaces de hidrógeno con polímeros de matriz estirados sin obstaculizar la cristalización de PVA", agregó Ford.
Las subvenciones del Instituto Nonwovens y la National Science Foundation apoyaron la investigación.
El proceso
El proceso de fermentación de Kalion produce ácido glucárico de alta pureza y bajo costo para nuevas aplicaciones y difiere del enfoque histórico que implica la oxidación de ácido nítrico del azúcar, dijo Darcy Prather, presidente. "Esperamos tener una producción a escala comercial para principios de 2019", en colaboración con las instalaciones de Georgia.
Dijo que el anti-plastificante puede dar como resultado "una mejora de 10 veces en la tenacidad a niveles bajos de Kevlar", una fibra sintética de para-aramida, y puede mejorar la procesabilidad y el rendimiento mecánico. "La mayoría de los plastificantes no mejoran el rendimiento mecánico".
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