Polimerización vía radicales libres In-situ en presencia de nanocelulosa: un enfoque sostenible para la obtención de materiales compuestos
DOI:
https://doi.org/10.56845/terys.v3i1.212Palabras clave:
Polimerización in-situ, Nanocelulosa, Nanocompuestos, SostenibilidadResumen
Este trabajo describe las características principales de realizar polimerizaciones vía radicales in-situ (específicamente en suspensión) en presencia de nanocelulosa, con la finalidad de mostrar las ventajas de dicha técnica en la incorporación de este nanomaterial. Es bien sabido que el uso de nanocelulosa como refuerzo en matrices poliméricas está justificado por razones ambientales, ya que, al ser un material biodegradable y derivado de fuentes renovables, no solo permite obtener materiales con propiedades mecánicas específicas, sino que también contribuye a reducir la acumulación de residuos plásticos, promoviendo la economía circular, y aunque la adición de material celulósico de mayor tamaño mediante técnicas in-situ ha sido ampliamente estudiada durante décadas, la incorporación de nanocelulosa en la polimerización vía radicales libres in-situ mediante suspensión para obtener materiales compuestos es relativamente reciente. Debido a que el proceso ocurre en una sola etapa, se convierte en una opción simple y económica para la creación de compuestos de polímero/nanocelulosa, ya que al realizar este tipo de técnica se espera la formación de cadenas poliméricas alrededor de dicho refuerzo, con lo cual se pretende mejorar la compatibilidad entre la fase polimérica y la nanocelulosa evitando la necesidad de tratamientos complicados o la adición de agentes de acoplamiento.
Citas
Arif, Z. U., Khalid, M. Y., Sheikh, M. F., Zolfagharian, A., & Bodaghi, M. (2022). Biopolymeric sustainable materials and their emerging applications. Journal of Environmental Chemical Engineering, 10(4), 108159, https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108159.
Banerjee, M., Sain, S., Mukhopadhyay, A., Sengupta, S., Kar, T., & Ray, D. (2014). Surface treatment of cellulose fibers with methylmethacrylate for enhanced properties of in situ polymerized PMMA/cellulose composites. Journal of Applied Polymer Science, 131(2), https://doi.org/10.1002/app.39808.
Chakrabarty, A., & Teramoto, Y. (2018). Recent advances in nanocellulose composites with polymers: A guide for choosing partners and how to incorporate them. Polymers, 10, 517, https://doi.org/10.3390/polym10050517.
Dumanli, A. G. (2017). Nanocellulose and its composites for biomedical applications. Current Medicinal Chemistry, 24(5), 512-528, https://doi.org/10.2174/0929867323666161014124008.
Fujisawa, S. (2021). Material design of nanocellulose/polymer composites via Pickering emulsion templating. Polymer Journal, 53(1), 103–109, https://doi.org/10.1038/s41428-020-00408-4.
Kamel, S. (2008). Pharmaceutical significance of cellulose: A review. Express Polymer Letters, 2, 758-778, https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2008.90.
Kim, D. W., Shin, J., & Choi, S. Q. (2020). Nano-dispersed cellulose nanofibrils-PMMA composite from Pickering emulsion with tunable interfacial tensions. Carbohydrate Polymers, 247, 116762, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116762.
Lei, W., Hou, J., Fang, C., Qin, J., Zhou, X., & Li, L. (2024). High-efficiency modification of PET by the low addition of a self-assembled functional nanocellulose film prepared from waste paper. Polymer Composites, 45(13), 12453–12467, https://doi.org/10.1002/pc.28648.
Lv, P., Lu, X., Wang, L., & Feng, W. (2021). Nanocellulose‐based functional materials: From chiral photonics to soft actuator and energy storage. Advanced Functional Materials, 31, 2104991, https://doi.org/10.1002/adfm.202104991.
Odian, G. (2004). Principles of polymerization. John Wiley & Sons, Inc. https://doi.org/10.1002/047147875X.
Poulose, A., Parameswaranpillai, J., George, J. J., Gopi, J. A., Krishnasamy, S., Dominic, C. D. M., Hameed, N., Salim, N. V., Radoor, S., & Sienkiewicz, N. (2022). Nanocellulose: A fundamental material for science and technology applications. Molecules, 27, 8032, https://doi.org/10.3390/molecules27228032.
Punia, H., Tokas, J., Bhadu, S., Rani, A., Sangwan, S., Kamboj, A., Yashveer, S., & Baloda, S. (2021). Nanocellulose as reinforcement materials for polymer matrix composites. En A. Barhoum (Ed.), Handbook of Nanocelluloses. Springer, Cham, https://doi.org/10.1007/978-3-030-62976-2_25-1.
Ray, D., & Sain, S. (2016). In situ processing of cellulose nanocomposites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 83, 19-37, https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.09.007.
Subhedar, A., Bhadauria, S., Ahankari, S., & Kargarzadeh, H. (2020). Nanocellulose in biomedical and biosensing applications: A review. International Journal of Biological Macromolecules, 166, 587-600. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.217.
Tiwari, R., Azad, N., Dutta, D., Yadav, B. R., & Kumar, S. (2023). A critical review and future perspective of plastic waste recycling. Science of The Total Environment, 881, 163433, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163433.
Victoria-Valenzuela, D., Morales-Cepeda, A. B., & Cárdenas-Rangel, E. I. (2023). Toward an understanding of the effects of nanocellulose during the free-radical polymerization reactions. Kinetic aspects of suspension-free radical polymerization of methyl methacrylate (MMA) in the presence and absence of nanocellulose. Journal of Polymer Research, 30(6), 252, https://doi.org/10.1007/s10965-023-03637-2.
Wang, S., Meng, W., Lv, H., Wang, Z., & Pu, J. (2021). Thermal insulating, light-weight and conductive cellulose/aramid nanofibers composite aerogel for pressure sensing. Carbohydrate Polymers, 270, 118414, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118414.
Xie, S., Zhang, X., Walcott, M. P., & Lin, H. (2018). Applications of cellulose nanocrystals: A review. Engineered Science, 2(16), 4-16, https://doi.org/10.30919/es.1803302.
Xing, J., Tao, P., Wu, Z., Xing, C., Liao, X., & Nie, S. (2019). Nanocellulose-graphene composites: A promising nanomaterial for flexible supercapacitors. Carbohydrate Polymers, 207, 447-459. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.12.010.
Xiong, C., Xu, J., Han, Q., Qin, C., Dai, L., & Ni, Y. (2021). Construction of flexible cellulose nanofiber fiber@graphene quantum dots hybrid film applied in supercapacitor and sensor. Cellulose, 28, 10359-10372, https://doi.org/10.1007/s10570-021-04178-x.
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