Effect of TiO2 Nanoparticles and Extrusion Process on the Physicochemical Properties of Biodegradable and Active Cassava Starch Nanocomposites

Autores
Iacovone, Carolina Adriana; Yulita, Federico; Cerini, Daniel; Peña, Daniel; Candal, Roberto Jorge; Goyanes, Silvia Nair; Pietrasanta, Lia; Guz, Lucas Martín; Fama, Lucia Mercedes
Año de publicación
2023
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Biodegradable polymers have been strongly recognized as an alternative to replace traditional petrochemical plastics, which have become a global problem due to their long persistence in the environment. In this work, the effect of the addition of titanium dioxide nanoparticles (TiO2NP) on the morphology, physicochemical properties and biodegradation under industrial composting conditions of cassava starch-based nanocomposites obtained by extrusion at different screw speeds (80 and 120 rpm) were investigated. Films performed at 120 rpm (S120 and S120-TiO2NP) showed completely processed starch and homogeneously distributed nanoparticles, leading to much more flexible nanocomposites than those obtained at 80 rpm. The incorporation of TiO2NP led to an increase in storage modulus of all films and, in the case of S120-TiO2NP, to higher strain at break values. From the Kohlrausch–Williams–Watts theoretical model (KWW), an increase in the relaxation time of the nanocomposites was observed due to a decrease in the number of polymer chains involved in the relaxation process. Additionally, S120-TiO2NP showed effective protection against UV light, greater hydrophobicity and faster biodegradation in compost, resulting in a promising material for food packaging applications.
Fil: Iacovone, Carolina Adriana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; Argentina
Fil: Yulita, Federico. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; Argentina
Fil: Cerini, Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; Argentina
Fil: Peña, Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; Argentina
Fil: Candal, Roberto Jorge. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental; Argentina
Fil: Goyanes, Silvia Nair. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
Fil: Pietrasanta, Lia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
Fil: Guz, Lucas Martín. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental; Argentina
Fil: Fama, Lucia Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
Materia
EXTRUSION
INDUSTRIAL COMPOSTING
STARCH NANOCOMPOSITES
TENSILE STRENGTH
TIO2NP
UV-SHIELDING
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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In this work, the effect of the addition of titanium dioxide nanoparticles (TiO2NP) on the morphology, physicochemical properties and biodegradation under industrial composting conditions of cassava starch-based nanocomposites obtained by extrusion at different screw speeds (80 and 120 rpm) were investigated. Films performed at 120 rpm (S120 and S120-TiO2NP) showed completely processed starch and homogeneously distributed nanoparticles, leading to much more flexible nanocomposites than those obtained at 80 rpm. The incorporation of TiO2NP led to an increase in storage modulus of all films and, in the case of S120-TiO2NP, to higher strain at break values. From the Kohlrausch–Williams–Watts theoretical model (KWW), an increase in the relaxation time of the nanocomposites was observed due to a decrease in the number of polymer chains involved in the relaxation process. Additionally, S120-TiO2NP showed effective protection against UV light, greater hydrophobicity and faster biodegradation in compost, resulting in a promising material for food packaging applications.Fil: Iacovone, Carolina Adriana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; ArgentinaFil: Yulita, Federico. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; ArgentinaFil: Cerini, Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; ArgentinaFil: Peña, Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; ArgentinaFil: Candal, Roberto Jorge. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental; ArgentinaFil: Goyanes, Silvia Nair. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pietrasanta, Lia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Guz, Lucas Martín. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental; ArgentinaFil: Fama, Lucia Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. 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