Aplicaciones del xilano en la formación de complejos de polielectrolitos para la obtención de películas y para la mejora de propiedades de papeles no blanqueados reciclados

Abstract

Durante el desarrollo de esta Tesis se obtuvieron y caracterizaron complejos de polielectrolitos naturales (PECs) formados por combinación controlada de un polielectrolito aniónico, el xilano (Xil), y un polielectrolito catiónico, el quitosano (Q). Estos complejos forman una nueva unidad, cuyo comportamiento es diferente a los polielectrolitos simples de partida. Los mismos se utilizaron, por un lado, para obtener películas aptas para ser usadas como material de embalaje y como hidrogeles para la liberación controlada de drogas, y por el otro, como agentes de resistencia en seco de papeles no blanqueados reciclados de coníferas de alta calidad. Se pretende reemplazar el uso de los polímeros sintéticos y los materiales obtenidos a partir de éstos, por polielectrolitos naturales, renovables y biodegradables como el xilano, el cual proviene de la biomasa lignocelulósica. Se evaluó el efecto de las condiciones del medio líquido y del orden de agregado de los polímeros en la formación de los complejos de Xil/Q. Se prepararon complejos catiónicos (CatPECs) y aniónicos (AnPECs) y se evaluó el efecto de la fuerza iónica sobre la densidad de carga, distribución de tamaño, potencial zeta y estabilidad coloidal. Como primera aplicación, se evaluó la capacidad de los PECs catiónicos (CatPECs) para formar películas con propiedades aptas para embalaje. Se evaluaron distintas relaciones de masa de ambos polielectrolitos (relación Xil/Q (%p/p): 70/30, 75/25, 80/20 y 85/25) en las características de los PECs formados y en sus posibilidades de aplicación. Las películas se prepararon por volcamiento/evaporación de suspensiones de CatPECs. Se evaluó el efecto de adición de un bajo porcentaje de plastificante, el glicerol. Las películas se caracterizaron principalmente a través de determinaciones de difracción de rayos X (DRX), solubilidad, propiedades mecánicas, permeabilidad al oxígeno y al vapor de agua, estabilidad térmica (TGA) y propiedades antimicrobianas. Además, se evaluó el efecto de la humedad relativa mediante ensayos de análisis mecánico dinámico (DMA) y mediante sorción de vapor de agua (DVS). A su vez, se analizó la capacidad de estas películas para actuar como hidrogeles sensibles al pH, para su posterior uso en la liberación controlada de fármacos. Se utilizó diclofenaco sódico como agente activo para el estudio. Se estudió el efecto del agregado de un agente de entrecruzamiento iónico y no tóxico como el ácido cítrico/citrato de sodio. Los hidrogeles se caracterizaron mediante la capacidad de hinchamiento, solubilidad y propiedades mecánicas. Particularmente se evaluó el comportamiento de estos hidrogeles frente a los cambios de pH y fuerza iónica durante la incorporación y liberación del diclofenaco sódico. Por otro lado, se analizó la adsorción de los CatPECs y AnPECs de Xil/Q sobre una superficie modelo de celulosa nanofibrilar a través de las técnicas de QCM-D (microbalanza de cristal de cuarzo con control de disipación) y SPR (resonancia de plasmon superficial). Además, se estudia la capacidad de adsorción de los CatPECs y AnPECs de Xil/Q sobre fibras celulósicas recicladas no blanqueadas y su contribución en la mejora de las propiedades papeleras. De esta manera, con el estudio de las aplicaciones mencionadas, se pretende ampliar las posibilidades de aplicación del xilano, y en el caso particular de los hidrogeles, ampliar su aplicación en productos de alto valor agregado.