Os pesquisadores do A * STAR endureceram o ácido polilático, mantendo sua elasticidade ao adicionar nanopartículas de núcleo-casca como enchimento1.

O ácido polilático (PLA) é um polímero biodegradável e altamente biocompatível com boa processabilidade térmica, que encontrou amplo uso em aplicações biomédicas e como material de embalagem. Contudo, é frágil e tem estabilidade mecânica pobre, portanto, é freqüentemente modificado pela adição de polímeros de reforço e pela incorporação de diferentes métodos de polimerização. Infelizmente, essas modificações também reduzem a resistência do material e o módulo de elasticidade, o que limita suas aplicações.

Agora, Chaobin He, Beng Hoon Tan e colegas do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, Cingapura, relatar o aumento da resistência do PLA, enquanto mantém a resistência e o módulo do material, pela adição de nanopartículas de núcleo-casca como enchimento. As nanopartículas têm núcleos de sílica com cadeias de borracha covalentemente ligadas à sílica, e poli (ácido D-láctico) (PDLA) enxertado na casca externa. Essas etapas sequenciais foram realizadas usando uma técnica chamada 'polimerização por abertura de anel'.

Na adição das nanopartículas a uma matriz de poli (ácido L-láctico) (PLLA) usando um processo de mistura de solução, um complexo se forma entre as cadeias PDLA pendentes e a matriz PLLA. Interessantemente, a análise térmica do nanocompósito de polímero indica que o material remonta perfeitamente após a recristalização do fundido. Este efeito de memória de fusão é consideravelmente aprimorado pela incorporação de cadeias de borracha nas nanopartículas.

"A presença de nanopartículas de borracha de sílica-PDLA na matriz de PLA e sua formação de complexo com PLLA fornecem alívio de tensões e efeitos de ponte durante a deformação, melhorando assim a resistência sem sacrificar a resistência e o módulo, "diz He. O maior alívio de tensão fácil é provavelmente devido à capacidade da borracha de atuar como um concentrador de tensão durante a deformação plástica. A partir da análise microscópica do nanocompósito de polímero, os mecanismos de deformação do material foram identificados como 'fissuras', que envolve a formação de microvazos no material, e fibrilação em locais de deformação plástica local.

"A produção em grande escala de PLA a partir de recursos renováveis ​​torna nosso material ecologicamente correto um candidato promissor para substituir os termoplásticos à base de petróleo, "diz Ele." Embora nossa abordagem tenha superado significativamente as deficiências do puro PLA, como fragilidade e baixa estabilidade mecânica, a otimização adicional de materiais e processos, bem como o aprimoramento da compatibilidade da matriz de nanopartículas com polímero, precisam ser realizados. "

"A capacidade de endurecer PLA com a adição dessas nanopartículas de sílica-borracha-PLA abrirá o caminho para o desenvolvimento de polímeros sustentáveis ​​para aplicações mais amplas, exemplo, eletrônicos de consumo, automotivo e embalagem, "conclui He.