Aplicación de técnicas de imbibición capilar para caracterizar cambios estructurales en celulosa microcristalina debido a procesos de mojado y secado

Abstract

En este trabajo estudiamos cómo cambia la interacción del agua con la celulosa microcristalina (MCC-Avicel PH101)luego de que ésta fuese sometida a diferentes ciclos de mojado y secado. Para ésto, llevamos adelante experimentos de penetración de gotas en medios porosos levemente compactados. Realizamos los experimentos con agua y con aceite de silicona (Polydimethylsiloxane-PDMS) y así logramos cuantificar el conjunto de factores que determinan la penetración de la gota en el medio poroso a través de un parámetro adimensional. Aplicamos esta metodología para tres casos diferentes: el polvo original, con un ciclo de mojado y secado, y con dos ciclos. En cada caso el polvo fue tamizado y separado en dos muestras de acuerdo al tamaño de partículas SiA)25<φ<75μm y SiB)75<φ<125μm.Tal como se esperaba, pudimos determinar que el tiempo de penetración de gotas de PDMS no se ve afectado por los ciclos de mojado y secado de la MCC. En cambio, los tiempos de penetración de las gotas de agua sí se ven afectados, volviéndose más lento el proceso conforme se aumenta el número de ciclos de mojado y secado. Finalmente, discutimos la relevancia de estos resultados y la posibilidad de aplicarlos a diferentes procesos que involucren polvos que producen hinchamiento.

In this work we study the change on the wettability and solid properties of microcrystalline cellulose (Avicel PH101)after it was wet and dried, through drop penetration experiments in slightly compacted porous beds. We perform theseexperiments with water and a silicone oil, (Polidimethilsyloxane–PDMS) and we determine a dimensionless parameterthat takes into account all the water penetration factors, including wettability and swelling. We consider three differentscenarios, original MCC, and after one and two wetting and drying cycles. For each case we study the particle sizeeffects by considering two subset samples SiA)25<φ<75μm and SiB)75<φ<125μm. We were able to determine,as it was expected, that PDMS penetration dynamics is not affected by the wetting–drying cycles but water is. Thepenetration rate goes down after cellulose was wet. Finally we discuss how these behavior may affect the differentprocesses where microcrystalline cellulose is used.