Evaluación de nanocristales de celulosa polimorfos desde pulpa de eucalipto en el desarrollo de un material biobasado con ácido poliláctico.
| dc.contributor.advisor | Teixeira Mendonça, Regis Marcelo | es |
| dc.contributor.advisor | Aguayo Palma, María Graciela | es |
| dc.contributor.author | Donoso Riquelme, Cristóbal Alejandro | es |
| dc.date.accessioned | 2026-08-03T19:24:55Z | |
| dc.date.available | 2026-08-03T19:24:55Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias Forestales. | es |
| dc.description.abstract | Poliácido láctico (PLA) es un polímero biodegradable prometedor, pero su baja velocidad de cristalización, fragilidad y modesta estabilidad térmica limitan su uso en aplicaciones de envases de alto desempeño. Los nanocristales de celulosa (CNC) son refuerzos nanométricos de origen biobasado atractivos; sin embargo, su carácter hidrofílico dificulta la compatibilidad con matrices de PLA hidrofóbicas. En este trabajo, se produjeron CNC derivados de las formas polimórficas I y II de la celulosa a partir de pulpa kraft blanqueada de eucalipto, se acetilaron bajo condiciones heterogéneas idénticas y se incorporaron como nanorefuerzos en filmes biocompuestos de PLA obtenidos por colado en disolución, a contenidos de 0,5; 1,0 y 1,5% p/p. Los CNC del polimorfismo tipo II alcanzaron un grado de sustitución significativamente mayor (1,38) que los de tipo I (0,23), evidenciando la mayor accesibilidad química de la forma regenerada. Al incorporarse en los filmes de PLA, los nanocristales basados en celulosa II actuaron como agentes de nucleación más eficientes que la celulosa I, con índices de cristalinidad por XRD que alcanzaron hasta 44,20% para PLA/ACNC II al 1,5% p/p, en comparación con 13,32% para PLA puro. El análisis por DSC confirmó esta tendencia, observándose un incremento del grado de cristalinidad (Xc) desde 27,33% en PLA puro hasta 98,26% en PLA/CNC II al 1,5% p/p. Estas mejoras en la cristalinidad de la matriz se acompañaron de una mayor estabilidad térmica, donde PLA/ACNC II 1,5% p/p presentó un Tonset de 330,7 °C y un Tmax de 357,8 °C, lo que representa aumentos de aproximadamente 16 °C y 13 °C con respecto a PLA puro, atribuidos a la desulfatación parcial y a la hidrofobización superficial inducidas por la acetilación. Los ensayos mecánicos mostraron que los CNC y ACNC, en general, mantuvieron o incrementaron ligeramente la resistencia a la tracción y el módulo de Young en relación con el PLA puro; sin embargo, la alta dispersión de los datos a mayores contenidos sugirió una transferencia de esfuerzos limitada por la aglomeración. En conjunto, los nanocristales de celulosa acetilados de tipo II se perfilan como cargas nucleantes superiores para biocompuestos de PLA, siendo el intervalo de carga de 0,5–1,0% p/p el que ofrece el equilibrio más favorable entre cristalinidad aumentada, estabilidad térmica y desempeño mecánico esencialmente preservado para aplicaciones de envases sostenibles. | es |
| dc.description.abstract | Polylactic acid (PLA) is a promising biodegradable polymer whose low crystallization rate, brittleness, and modest thermal stability limit its use in high-performance packaging applications. Cellulose nanocrystals (CNCs) are attractive bio-based nanoreinforcements; however, their hydrophilic character hampers compatibility with hydrophobic PLA matrices. In this work, CNCs derived from cellulose polymorphs I and II were produced from bleached eucalyptus kraft pulp, acetylated under identical heterogeneous conditions, and incorporated as nanoreinforcements in solvent-cast PLA biocomposite films at loadings of 0.5, 1.0, and 1.5 wt%. CNCs of polymorph II yielded a markedly higher degree of substitution (1.38) than polymorph I (0.23), evidencing the greater chemical accessibility of the regenerated polymorph. When incorporated into PLA films, cellulose II-based nanocrystals acted as more efficient nucleating agents than their cellulose I-based, with XRD crystallinity indices reaching up to 44.20% for PLA/ACNC II at 1.5 wt%, compared to 13.32% for neat PLA. DSC analysis confirmed this trend, with the degree of crystallinity (Xc) increasing from 27.33% in neat PLA to 98.26% in PLA/CNC II at 1.5 wt%. These improvements in matrix crystallinity were accompanied by enhanced thermal stability, with PLA/ACNC II 1.5 wt% exhibiting a Tonset of 330.7 °C and a Tmax of 357.8 °C, representing increases of approximately 16 °C and 13 °C relative to neat PLA, attributed to partial desulfation and surface hydrophobization induced by acetylation. Mechanical testing showed that CNCs and ACNCs generally maintained, and in some cases slightly increased, tensile strength and Young’s modulus relative to neat PLA; however, high data dispersion at elevated loadings suggested agglomeration-limited stress transfer. Overall, acetylated cellulose nanocrystals of polymorph II emerge as superior nucleating fillers for PLA biocomposites, with a loading range of 0.5–1.0 wt% offering the most favorable balance between enhanced crystallinity, thermal stability, and essentially preserved mechanical performance for sustainable packaging applications. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Manejo de Bosques y Medio Ambiente | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ciencias Forestales | es |
| dc.description.sponsorship | ANID, Proyecto Fondecyt Regular N°1231086. | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/14306 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Celulosa | es |
| dc.subject | Nanocristales de celulosa | es |
| dc.subject | Eucaliptos | es |
| dc.subject | Polímeros Biodegradación | es |
| dc.subject.ods | INDUSTRIA, innovación, infraestructura | es |
| dc.subject.ods | CONSUMO responsable y producción | es |
| dc.subject.ods | Acción CLIMÁTICA | es |
| dc.subject.ods | Vida MARINA | es |
| dc.subject.ods | Vida en la TIERRA | es |
| dc.title | Evaluación de nanocristales de celulosa polimorfos desde pulpa de eucalipto en el desarrollo de un material biobasado con ácido poliláctico. | es |
| dc.type | Thesis | en |