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

During the development of this thesis, natural polyelectrolyte complexes (PECs) were obtained and characterized. They were formed by the controlled combination of an anionic polyelectrolyte, xylan (Xil), with a cationic polyelectrolyte, chitosan (Q). The effect of liquid medium conditions (ionic strength, pH) and the order of addition of the polymers in the Xil/Q complexes formation were evaluated. Cationic complexes (CatPECs) and anionic complexes (AnPECs) were prepared and the charge density, particle size, zeta potential and colloidal stability of they were evaluated. As first application, the ability of the CatPECs to form film with acceptable properties for packaging was evaluated. Films were characterized by X-ray diffraction (DRX), solubility, mechanical properties, oxygen permeability (OP) and water vapor transmission rate (WVTR). The ability of these films to act as hydrogels was analyzed for the later use in the controlled release of diclofenac sodium. The effect of the treatment of the hydrogels with an ionic crosslinking agent, the sodium citrate, was studied. Hydrogels were characterized by swelling capacity, solubility and mechanical properties. On other hand, the adsorption ability of the PECs onto model surfaces of cellulose nanofibrils by QCM-D (quartz crystal microbalance) and SPR (surface plasmon resonance), were analyzed. Finally, the adsorption ability of the PECs onto recycled unbleached cellulose fibers and their contribution in the improvement of the mechanical properties were studied.

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), con un polielectrolito catiónico, el quitosano (Q). Se evaluó el efecto de las condiciones del medio líquido (fuerza iónica, pH) 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 la densidad de carga, tamaño de partícula, potencial zeta y estabilidad coloidal. Como primera aplicación, se evaluó la capacidad de los CatPECs para formar películas con propiedades aptas para embalaje. Las películas se caracterizaron principalmente a través de determinaciones de difracción de rayos X (DRX), solubilidad, propiedades mecánicas, permeabilidad al oxígeno (OP), velocidad de transmisión al vapor de agua (WVTR). Se analizó la capacidad de estas películas para actuar como hidrogeles, para su posterior uso en la liberación controlada de diclofenaco sódico. Se estudió el efecto del tratamiento de los hidrogeles con un agente de entrecruzamiento iónico, el citrato de sodio. Los hidrogeles se caracterizaron mediante capacidad de hinchamiento, solubilidad y propiedades mecánicas. Por otro lado, se analizó la capacidad de adsorción de los PECs sobre una superficie modelo de celulosa nanofibrilar a través de las técnicas de QCM-D (microbalanza de cristal de cuarzo) y SPR (resonancia de plasmones superficiales). Finalmente, se estudió la capacidad de adsorción de los PECs sobre fibras celulósicas recicladas no blanqueadas y su contribución en la mejora de las propiedades papeleras.