1. RIUdeG
  2. Tesis
  3. Maestría
  4. CUCEI
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dc.contributor.advisorSoltero Martínez, Félix Armando
dc.contributor.authorCastro López, Hugo César
dc.date.accessioned2026-04-13T19:55:08Z-
dc.date.available2026-04-13T19:55:08Z-
dc.date.issued2026-01-09
dc.identifier.urihttps://wdg.biblio.udg.mx
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/112611-
dc.description.abstractEn este estudio se prepararon mezclas de poli(ácido láctico) (PLA) con poli(ε-caprolactona) (PCL), empleando (1) un HAAKE PolyLab QC con el módulo de mezclado interno HAAKE Rheomix® 600 y (2) extrusión doble husillo en una Process 11. Los polímeros puros y la mezcla fueron caracterizados reológicamente en un HAAKE MARS iQ Air mediante pruebas de viscoelasticidad y barridos de tiempo-oscilación, además de barridos de corte a velocidades bajas (
dc.description.tableofcontentsÍndice de figuras ............................................................................................................. vii Índice de tablas ...............................................................................................................xi I. RESUMEN ................................................................................................................ 1 II. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 3 2.1. Objetivos .................................................................................................................... 4 2.1.1. General ............................................................................................................... 4 2.1.2. Específicos ......................................................................................................... 5 2.2. Justificación ................................................................................................................ 5 2.3. Hipótesis ..................................................................................................................... 5 III. MARCO TEÓRICO ................................................................................................ 6 3.1. Biopolímeros .............................................................................................................. 6 3.2. Clasificación de los biopolímeros ................................................................................ 7 3.3. Poli(ácido láctico) ....................................................................................................... 7 3.4. Poli(ε-caprolactona) ...................................................................................................11 3.5. Mezclas poliméricas ..................................................................................................12 3.5.1. Técnicas de mezclado de polímeros ..................................................................14 3.5.1.1. Mezclado en fundido ......................................................................................14 3.5.1.2. Mezcla en polvo fino y mezcla de molino .......................................................14 3.5.1.3. Mezcla en solución.........................................................................................14 3.5.2. Interacciones en las mezclas poliméricas ..........................................................15 3.6. Reología de polímeros fundidos ................................................................................15 3.7. Modelos reológicos ....................................................................................................19 3.7.1. Modelo de la potencia ........................................................................................19 3.7.2. Modelo de Cross ................................................................................................19 3.7.3. Modelo de Carreau ............................................................................................20 3.7.4. Modelo de Carreau-Yasuda ...............................................................................20 3.8. Curvas maestras .......................................................................................................20 3.9. Viscoelasticidad de polímeros ...................................................................................24 3.10. Determinación de velocidades de corte .....................................................................32 3.10.1. Determinación en extrusión doble husillo ...........................................................34 3.10.2. Determinación en reómetro de torque ................................................................36 3.11. Mezclas PLA/PCL ......................................................................................................37 IV. EXPERIMIENTACIÓN ......................................................................................... 42 4.1. Materiales ..................................................................................................................42 4.2. Métodos de preparación de mezclas .........................................................................42 4.2.1. Extrusión doble husillo .......................................................................................42 4.2.2. Mezclado interno................................................................................................44 4.2.3. Inyección ...........................................................................................................46 4.2.4. Moldeo por termocompresión.............................................................................48 4.3. Caracterización ..........................................................................................................48 4.3.1. Caracterización reológica ...................................................................................48 4.3.1.1. En oscilación ..................................................................................................48 4.3.1.2. En corte .........................................................................................................52 4.3.1.3. Barrido de tiempo-oscilación ..........................................................................54 4.3.2. Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)..........................................................54 4.3.3. Caracterización morfológica ...............................................................................55 4.3.4. Caracterización mecánica ..................................................................................55 4.3.5. Determinación de velocidades de corte .............................................................58 V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................ 61 5.1. Caracterización reológica ..........................................................................................61 5.1.1. Comportamiento viscoelástico ...........................................................................61 5.1.2. Experimentos en corte .......................................................................................74 5.1.3. Barrido de tiempo-oscilación ..............................................................................80 5.2. Determinación de velocidades de corte .....................................................................84 5.2.1. Extrusión ............................................................................................................84 5.2.2. Mezclado interno................................................................................................86 5.3. Calorimetría diferencial de barrido .............................................................................88 5.4. Caracterización morfológica ......................................................................................90 5.5. Caracterización mecánica .........................................................................................92 VI. CONCLUSIONES ................................................................................................ 96 VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 98 VIII. APÉNDICE ........................................................................................................ 109 Figura 1. Clasificación de los biopolímeros (Modificado de Kogje et al. (2025)) ..................................................................................................... 8 Figura 2. Isómeros del ácido láctico ................................................................................ 8 Figura 3. Estructuras químicas de los isómeros de la lactida ............................................................................................................................ 10 Figura 4. Estructuras químicas de 1) PLLA, 2) PDLA y 3) PDLLA ........................................................................................................................... 10 Figura 5. Estructura química de la ε-caprolactona ........................................................ 13 Figura 6. Estructura química de la poli(ε-caprolactona) ................................................ 13 Figura 7. Comparación entre un fluido Newtoniano y no Newtoniano (polímero fundido) ..................................................................................... 18 Figura 8. Viscosidad en función de la velocidad de deformación en corte ..................................................................................................... 18 Figura 9. Viscosidad como función de la velocidad de deformación en corte para polietileno de baja densidad (LDPE) a diferentes temperaturas con sus líneas de tendencia. Modificada de Robledo-Ortiz et al. (2006) ................................................... 22 Figura 10. Curva maestra para polietileno de baja densidad (LDPE) ........................................................................................................... 22 Figura 11. Intervalos típicos de velocidad de deformación en corte aplicada en diversas técnicas de procesamiento y de caracterización mediante reometría. ...................................................................................................................................... 26 Figura 12. Retardación y relajación de esfuerzos para a) fluido puramente viscoso o newtoniano y b) fluido viscoelástico. Modificada de Agassant et al. (2017). ..................................................... 26 Figura 13. Barrido de deformación para polietileno de baja densidad (LDPE) a 160°C y 10 rad/s. .................................................................... 27 Figura 14. Comportamiento de la deformación aplicada y el esfuerzo resultante en experimentos de oscilación. Modificada de ThermoFisher Scientific (2021). ............................................................. 27 Figura 15. Barrido de frecuencia para polietileno de baja densidad (LDPE) a 160 °C y 0.1% de deformación. ..................................................... 30 Figura 16. Regla de Cox-Merz para poliestireno a 180°C. Modificada de Agassant et al. (2017). ........................................................................... 30 Figura 17. Extrusora de doble husillo Process 11 ......................................................... 43 Figura 18. Zonas de transporte y mezclado de la extrusora de doble husillo Process 11 ........................................................................... 43 Figura 19. Equipo HAAKE PolyLab QC con el módulo de mezclado interno HAAKE Rheomix® 600 ..................................................................... 45 Figura 20. Módulo de mezclado interno HAAKE Rheomix® 600 .............................................................................................................. 45 Figura 21. Equipo de moldeo por inyección NISSEI ES1000 (Japón) ............................................................................................................ 47 Figura 22. Moldes para termocompresión con geometrías a) circulares, b) para probetas tipo IV de ensayos de tensión y c) para probetas de ensayos de impacto .......................................................................................................................... 49 Figura 23. Prensa térmica con sistema de enfriamiento ............................................... 49 Figura 24. Reómetro HAAKE MARS iQ Air con el horno TM-CR-O450-PP10 adaptado. ...................................................................................... 51 Figura 25. Reómetro capilar Instron® CEAST SR20 .................................................... 53 Figura 26. Equipo DSC Q100 para Calorimetría Diferencial de Barrido .................................................................................................... 56 Figura 27. Microscopios a) óptico Olympus MIC-D y b) electrónico de barrido Jeol® JSM-IT710HR .................................................................. 56 Figura 28. Equipos a) pruebas universales Instron® modelo 3345 y b) péndulo de impacto Instron® CEAST 9050 .............................................................................................................................. 57 Figura 29. Metodología de obtención y caracterización de los materiales ........................................................................................................... 60 Figura 30. Barrido de deformación del PLA a distintas temperaturas ................................................................................................................. 62 Figura 31. Barrido de deformación de la PCL a distintas temperaturas ................................................................................................................. 62 Figura 32. Barrido de deformación de 80/20 Ext a distintas temperaturas ................................................................................................... 63 Figura 33. Barrido de deformación de todos los materiales a 180°C ........................................................................................................ 63 Figura 34. Barrido de frecuencia para el PLA a distintas temperaturas ................................................................................................................. 65 Figura 35. Barrido de frecuencia para la PCL a distintas temperaturas ................................................................................................................. 65 Figura 36. Barrido de frecuencia para 80/20 Ext a distintas temperaturas ................................................................................................... 66 Figura 37. Barrido de frecuencia para todos los materiales a 180°C ........................................................................................................ 66 Figura 38. Ángulo de fase para el PLA a distintas temperaturas ................................................................................................................. 68 Figura 39. Ángulo de fase para la PCL a distintas temperaturas ................................................................................................................. 68 Figura 40. Ángulo de fase para 80/20 Ext a distintas temperaturas ................................................................................................................. 69 Figura 41. Diagrama de Cole-Cole para el PLA a distintas temperaturas ................................................................................................... 69 Figura 42. Diagrama de Cole-Cole para la PCL a distintas temperaturas ................................................................................................... 70 Figura 43. Diagrama de Cole-Cole para 80/20 Ext a distintas temperaturas ................................................................................................... 70 Figura 44. Curva maestra en oscilación para el PLA .................................................... 72 Figura 45. Curva maestra en oscilación para la PCL .................................................... 72 Figura 46. Curva maestra en oscilación para la mezcla 80/20 Ext ....................................................................................................................... 73 Figura 47. Barrido de velocidad de corte para el PLA. .................................................. 75 Figura 48. Barrido de velocidad de corte para la PCL ................................................... 75 Figura 49. Barrido de velocidad de corte para 80/20 Ext .............................................. 76 Figura 50. Curva maestra en corte para el PLA ............................................................ 78 Figura 51. Curva maestra en corte para la PCL ............................................................ 78 Figura 52. Curva maestra en corte para 80/20 Ext ....................................................... 79 Figura 53. Regla de Cox-Merz para el PLA ................................................................... 81 Figura 54. Regla de Cox-Merz para la PCL .................................................................. 81 Figura 55. Regla de Cox-Merz para 80/20 Ext .............................................................. 82 Figura 56. Barrido de tiempo-oscilación para el PLA .................................................... 82 Figura 57. Barrido de tiempo-oscilación para la PCL .................................................... 83 Figura 58. Barrido de tiempo-oscilación para 80/20 Ext ................................................ 83 Figura 59. Gráfico de viscosidad de corte de los datos obtenidos de la reometría de torque para la mezcla PLA/PCL 80/20 ............................................................................................................. 87 Figura 60. Comparativa de viscosidades obtenidas por reometría capilar y reometría de torque para la mezcla PLA/PCL 80/20 ............................................................................................................. 87 Figura 61. Transiciones térmicas de los materiales obtenidas por DSC ........................................................................................................ 89 Figura 62. Micrografías ópticas y electrónicas de barrido para (a-c) 80/20 MI y (d-f) 80/20 Ext ............................................................................. 91 Figura 63. Módulo de tensión para todos los materiales ............................................... 93 Figura 64. Elongación a la rotura para todos los materiales ...................................................................................................................... 93 Figura 65. Resistencia al impacto para todos los materiales ...................................................................................................................... 94 Tabla 1. Flujos viscosimétricos en distintas geometrías. Adaptado de Agassant et al. (2017). ............................................................................. 32 Tabla 2. Reportes previos sobre mezclas PLA/PCL...................................................... 38 Tabla 3. Composiciones de mezclas PLA/PCL reportadas en el estudio de Shin y Han (2017) ............................................................. 40 Tabla 4. Perfil de temperaturas empleado en la extrusora Process 11 .................................................................................................................... 42 Tabla 5. Perfil de temperaturas empleado en la inyectora NISSEI ES1000 ............................................................................................................. 46 Tabla 6. Identificación de materiales ............................................................................. 46 Tabla 7. Datos técnicos de la extrusora Process 11 ..................................................... 58 Tabla 8. Datos de la geometría del módulo HAAKE Rheomix® 600 .............................................................................................................. 59 Tabla 9. Resultados de parámetros para la extrusora Process 11 y otras propiedades .................................................................................... 85 Tabla 10. Intervalos de velocidades de corte aplicadas en extrusión doble husillo. ............................................................................................. 85 Tabla 11. Resultados de reometría de torque para la mezcla PLA/PCL 80/20 ................................................................................................. 86 Tabla 12. Propiedades térmicas de los materiales ........................................................ 89 Tabla 13. Valores de factores de corrimiento para curvas maestras en oscilación ................................................................................................ 109 Tabla 14. Valores de factores de corrimiento para curvas maestras en corte........................................................................................................ 109 Tabla 15. Valores de propiedades mecánicas ............................................................ 109
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp
dc.subjectEstudio Reologico Y Mecanico De La Mezcla De Poliacido Lactico/poli?-Caprolactona
dc.titleEstudio reológico y mecánico de la mezcla de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) y su relación en las técnicas de procesamiento
dc.typeTesis de Maestría
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderCastro López, Hugo César
dc.coverageGUADALAJARA, JALISCO
dc.type.conacytmasterThesis
dc.degree.nameMAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERIA QUIMICA
dc.degree.departmentCUCEI
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara
dc.rights.accessopenAccess
dc.degree.creatorMAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERO EN QUIMICA
dc.contributor.directorGonzález Núñez, Rubén
dc.contributor.codirectorMacías Balleza, Emma Rebeca
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