Come ottenere miscele omogenee di amido-PLA

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I biopolimeri sono materiali ottenuti da fonti rinnovabili che si candidano a sostituire la plastica convenzionale nel prossimo futuro. Tra i biopolimeri, molto importanti sono i polisaccaridi, che vengono estratti direttamente dalle biomasse e sono biodegradabili.

La famiglia dei polisaccaridi è molto vasta e comprende l’amido, la cellulosa, il chitosano, gli alginati, ecc. In particolare, l’amido è molto interessante per il packaging in quanto può diventare termoplastico in seguito all’aggiunta di plastificanti, che provocano la sua gelatinizzazione e lo rendono flessibile, modellabile e lavorabile a temperatura elevata, per poi solidificare per raffreddamento.

L’amido termoplastico mostra un’eccellente capacitĂ  filmogena, cioè è in grado di formare pellicole omogenee e trasparenti, con elevate proprietĂ  barriera per l’ossigeno, l’anidride carbonica o i lipidi. Tuttavia, l’amido termoplastico presenta alcuni inconvenienti limitanti come, ad esempio, un’elevata idrofilicitĂ  e quindi un’elevata affinitĂ  per l’acqua e un’elevata permeabilitĂ  al vapore acqueo, oltre a limitate proprietĂ  meccaniche.

Per migliorare queste proprietĂ , sono state messe a punto diverse strategie, tra cui l’aggiunta di agenti rinforzanti, l’incorporazione di agenti reticolanti come l’acido citrico, ed infine l’aggiunta di plastificanti per ridurre le forze intermolecolari e aumentare la miscelazione con altri polimeri.

Il ruolo dell’acido polilattico (PLA)

Un’ulteriore strategia per ridurre al minimo gli inconvenienti dell’amido consiste nella sua miscelazione con polimeri idrofobici, come ad esempio l’acido polilattico (PLA), giĂ  ampiamente studiata per preparare materiali per il confezionamento di prodotti secchi o parzialmente disidratati e di prodotti particolarmente grassi oppure sensibili all’ossidazione, per i quali porta un prolungamento del tempo di conservazione.

Il PLA è una bioplastica ottenuta per sintesi chimica a partire dall’acido lattico, è biodegradabile, rinnovabile e biocompatibile; è inoltre trasparente ed ha ottime proprietà barriera al vapore acqueo; queste caratteristiche sono paragonabili a quelle delle materie plastiche derivate dal petrolio, come il polietilene tereftalato (PET) o il polistirene (PS). Grazie alle nuove tecnologie di produzione disponibili, il PLA ha un prezzo molto competitivo sul mercato.

Tuttavia, anche il PLA presenta alcune limitazioni, come una bassa barriera all’ossigeno ed un’elevata fragilitĂ , nonostante sia altamente resistente alla trazione. Pertanto, il PLA e l’amido hanno caratteristiche opposte in termini di idrofilia-idrofobicitĂ , proprietĂ  barriera e meccaniche, e la loro combinazione può portare a nuovi materiali con proprietĂ  migliori rispetto ai precursori puri.

Bisogna però tenere presente che una buona miscelazione può avvenire solo in presenza di sostanze compatibilizzanti, con un’adeguata frazione di gruppi polari e non polari, che siano in grado di promuovere l’interazione all’interfaccia tra i 2 materiali e migliorare le proprietĂ  delle miscele finali.

Ad esempio, un effetto positivo sulla miscelazione è esercitato dall’aggiunta di poliesteri biodegradabili, come il poli-ε-caprolattone (PCL), funzionalizzato con anidride maleica e/o con glicidil metacrilato, che possiedono una parte idrofila e una parte idrofoba, in altri termini hanno natura anfifilica e quindi possono agire come compatibilizzanti, cioè migliorano la compatibilitĂ  tra i due materiali.

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