Determinación de parámetros de dispersión de celulosa nanofibrilada.

Abstract

Durante los últimos años, la nanocelulosa ha adquirido un papel relevante para la fabricación de materiales compuestos debido a sus notables propiedades mecánicas y su enfoque sostenible. En este contexto, determinar los parámetros de dispersión de Hansen de nanopartículas de celulosa se ha transformado en una herramienta importante para predecir su comportamiento en una serie de materiales. Sin embargo, esto aún representa un desafío debido a su naturaleza amorfa y encontrarse en suspensión acuosa. En esta investigación se estableció un método para determinar los parámetros de Hansen de 4 tipos de nanofibra de celulosa (NFC) con y sin lignina: NFC 5P, 10P, 15P (5, 10 y 15 pasadas por homogeneizador respectivamente) y LNFC (lignonanofibra de celulosa) a través de mediciones de ángulo de contacto utilizando 5 solventes diferentes. Se exploraron tres enfoques distintos para la determinación de los parámetros. En el primero, se empleó la energía superficial como punto intermedio y para esto se utilizaron dos modelos diferentes: el modelo de Owens & Wendt (OW) y el modelo Van Oss, Good & Chaudhury (VOGC). Los resultados demostraron que el modelo de OW fue el más efectivo para calcular los términos polar y dispersivo. Posteriormente, se aplicó el método clásico de la esfera de Hansen. Sin embargo, debido a la limitación de solventes, este enfoque resulta ser poco preciso. Finalmente, se exploró una metodología reciente que determina directamente los parámetros de dispersión de Hansen a partir de los ángulos de contacto. Aunque este enfoque mostró potencial, los resultados obtenidos no entregaron conclusiones definitivas. Los parámetros de Hansen calculados para la NFC 15P muestran resultados prometedores al emplear el modelo OW para la determinar la energía superficial. Estos valores son 𝛿𝑑≈15.4, 𝛿𝑝≈17.1 y 𝛿ℎ≈17.2 [𝑀𝑃𝑎0.5], los cuales se acercan a los reportados en la literatura en el término dispersivo y polar. Para la NFC 5P los resultados fueron similares a los anteriores, pero debido a la rugosidad de las películas resultan menos confiables. Por otro lado, se observaron anomalías en los resultados de la NFC 10P lo que impidió llegar a un resultado convincente, posiblemente por contaminación de las muestras. Finalmente, en el caso de las mediciones de LNFC, no se lograron obtener resultados que permitieran llegar a una conclusión definitiva.