Revista de Termodinámica y Catálisis
Acceso abierto

abstracto

Cinética de degradación térmica de nanobiocompuestos basados en poli(3-hidroxibutirato)/nanocristales de celulosa

Prodyut Dhar, Sai Phani Kumar Vangala, Pankaj Tiwari, Amit Kumar y Vimal Katiyar

Los nanobiocompuestos de polihidroxibutirato (PHB)/nanocristales de celulosa (CNC) se preparan mediante la técnica de fundición de solución de intercambio de solvente en varias fracciones de carga. Se estudian los efectos de la carga CNC sobre la dispersión en la matriz polimérica. La hidrólisis ácida de la pulpa de celulosa del bambú (Bambusabalcooa) produce CNC en forma de varilla cristalina con un ancho en el rango de 10-20 nm y una longitud de 300-400 nm. Los estudios morfológicos y de difracción de rayos X (XRD) revelaron una mejor adhesión interfacial de PHB con grupos hidroxilo en la superficie CNC con una carga umbral del 3% en peso. El análisis termogravimétrico (TGA) mostró que la estabilidad térmica de los nanobiocompuestos (PHB/ CNC) mejoró ligeramente con una carga CNC del 3 % en peso en comparación con el PHB prístino. Además, el análisis cinético de los nanobiocompuestos PHB/CNC a diferentes cargas se investiga utilizando métodos isoconversionales para predecir el triplete cinético. Los parámetros cinéticos predichos a partir de métodos isoconversionales utilizando los modelos Ozawa Flynn Wall (OFW) y Kissinger Akahira Sunose (KAS) mostraron que la energía de activación no varía significativamente con el grado de degradación, lo que revela que la degradación general sigue un mecanismo de un solo paso. Los valores de energía de activación pronosticados de los modelos OFW y KAS están en el rango de 100-130 kJ/mol. Los valores de energía de activación son altos con cargas de CNC más altas, lo que muestra una mejora en la tasa de degradación térmica debido a la aglomeración de CNC. El fenómeno de degradación térmica se estudia más a fondo utilizando el método Coats Redfern considerando modelos controlados por límite de fase, modelo de reacción de primer orden y modelo de ley de potencia. La investigación general y la comparación de los parámetros cinéticos llevaron a la conclusión de que el mecanismo de degradación térmica de los nanobiocompuestos PHB/CNC siguió modelos de reacción de primer orden controlados por límite de fase (volumen de contracción) con mecanismo de escisión de cadena aleatoria