A review on chitosan-based composite film reinforced with cellulose: morphology and mechanical properties

Abstract

En el presente trabajo se realizó una revisión bibliográfica respecto a películas de compósitos basados en quitosano y reforzados con celulosa. Este refuerzo involucraba celulosa micro fibrilada, celulosa microcristalina, nanofibras de celulosa y nanocristales de celulosa. Las propiedades analizadas de los compósitos fueron la morfología superficial y el desempeño mecánico. Para llevar a cabo la investigación, se recolectó información de los últimos 5 años (2015-2020), y luego fue resumida y clasificada en tablas según el tipo de celulosa. La información de las tablas fue usada para obtener tendencias generales sobre la morfología superficial y las propiedades mecánicas de los compósitos a medida que el contenido del refuerzo incrementaba. Además, con ejemplos seleccionados de las tablas, se construyeron figuras para ilustrar mejor las tendencias del desempeño mecánico. La adición de celulosa dio como resultado películas de compósitos con una morfología superficial donde el refuerzo estaba cubierto por la matriz y uniformemente distribuido. La dispersión del refuerzo era adecuada siempre y cuando este no estuviera en exceso. Por encima del punto de umbral, las interacciones celulosa-celulosa eran más fuertes que las de celulosa-matriz, formando aglomeraciones. Este evento fue más notorio con la adición de las micropartículas, ya que con estas la formación de agregados ocurría más tempranamente. En cuanto a las propiedades mecánicas, todos los refuerzos mejoraron la resistencia a la tensión y el módulo de Young, mientras que la elongación a la rotura fue disminuida. Las razones de esto se debieron principalmente a los fuertes enlaces intermoleculares de hidrógeno y a las interacciones electrostáticas entre el refuerzo y la matriz; además, debido a la naturaleza rígida de la celulosa, que en consecuencia redujo el alargamiento a la rotura de las películas. Considerando que la celulosa aumentó la resistencia y rigidez de los materiales, y redujo la flexibilidad, con nanofibras de celulosa las películas compuestas alcanzaron los mejores valores. Si bien es cierto que este material podría considerarse frágil, su aplicación estaría destinada para usos donde la ductilidad no sea requerida. Además, los otros rellenos podrían considerarse buenas opciones, dependiendo de la aplicación que se le quiera dar a la película.