Biocomposite Films of Polylactic Acid Reinforced with Microcrystalline Cellulose from Pineapple Leaf Fibers

Abstract

Poly(lactic acid) (PLA) composite films reinforced with microcrystalline cellulose (MCC) extracted from pineapple leaf fibers (PALF) were prepared by a solution casting procedure. In an attempt to improve the interaction between PLA and cellulose, two approaches were adopted; first, poly(ethylene glycol) (PEG) was used as a surfactant, and second, the cellulosic fibers were pre-treated using tert-butanol (TBA). Lignocellulosic and cellulosic substrates were characterized using Fourier transform infrared (FTIR), wide-angle X-ray scattering (WAXS), and hermogravimetrical analysis (TGA). MCC from PALF showed good thermal stability, left few residues after decomposing, and exhibited high crystallinity index. Mechanical, thermal and thermomechanical properties of the PLA composites were also evaluated. Multiple PLA endotherms were observed in composites with TBA-treated MCC due to crystal nucleation effects. The ultimate tensile strain values for all composites were lower than that of the pristine PLA. However, 4 wt. % MCC content provided balanced engineering properties in terms of static and dynamic tensile properties.

Se prepararon películas compuestas de poli (ácido láctico) (PLA) reforzadas con celulosa microcristalina (MCC) extraída de fibras de hojas de piña (PALF) mediante un procedimiento de moldeo en solución. En un intento por mejorar la interacción entre PLA y celulosa, se adoptaron dos enfoques; en primer lugar, se utilizó poli (etilenglicol) (PEG) como tensioactivo, y en segundo lugar, las fibras celulósicas se pretrataron utilizando terc-butanol (TBA). Los sustratos lignocelulósicos y celulósicos se caracterizaron utilizando infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR), dispersión de rayos X de gran angular (WAXS) y análisis termogravimétrico (TGA). El MCC de PALF mostró una buena estabilidad térmica, dejó pocos residuos después de la descomposición y exhibió un alto índice de cristalinidad. También se evaluaron las propiedades mecánicas, térmicas y termomecánicas de los compuestos de PLA. Se observaron múltiples endotermos de PLA en compuestos con MCC tratado con TBA debido a los efectos de nucleación de cristales. Los valores finales de deformación por tracción para todos los compuestos fueron más bajos que los del PLA prístino. Sin embargo, 4 wt. El contenido de% MCC proporcionó propiedades de ingeniería equilibradas en términos de propiedades de tracción estáticas y dinámicas.