Effect of kaolin waste annealing on the structural and thermal behavior of poly(ε−caprolactone)

Efecto del recocido de residuos de caolín sobre el comportamiento estructural y térmico de poli(ε−caprolactona)

The heat treatment effect on kaolin waste from mining was evaluated on the structural and thermal behavior of poly(ε-caprolactone) (PCL). The PCL/KW (kaolin waste) and PCL/HTKW (heat-treated kaolin waste) composites were processed in an internal mixer and subsequently characterized by X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The kaolin waste showed kaolinite and quartz in its composition, while the heat treatment at 1200°C modified it to mullite, quartz and silica-rich amorphous phase. By XRD, there was an increase in the intensity of the peak 2θ = 23.9° of the PCL/KW composites compared to neat PCL. In contrast, PCL/HTKW composites tended to reduce the intensity of the peak 2θ = 23.9°, especially at 5% HTKW. The crystalline melting temperature and the degree of crystallinity of PCL/KW and PCL/HTKW composites were practically unchanged, compared to PCL. However, the crystallization process was more effective with the kaolin waste (KW) without heat treatment, indicating that the HTKW amorphous phase inhibited crystallization. The PCL/KW development promoted an increase in crystallization temperature, relative crystallinity, and crystallization rate, surpassing PCL and the PCL/HTKW system. In view of this, kaolin waste has the potential to accelerate the PCL crystallization process, contributing to add value to a material that would otherwise be discarded and minimizing environmental impacts.

Se evaluó el efecto del tratamiento térmico en los desechos de caolín de la minería sobre el comportamiento estructural y térmico de la poli (ε-caprolactona) (PCL). Los compuestos PCL/DC (desechos de caolín) y PCL/DCT (desechos de caolín tratados térmicamente) se procesaron en un mezclador interno y luego se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX) y calorimetría de barrido diferencial (DSC). El residuo de caolín tenía caolinita y cuarzo en su composición, mientras que el tratamiento térmico a 1200 °C lo cambió a mullita, cuarzo y fase amorfa rica en sílice. Por XRD, hubo un aumento en la intensidad del pico 2θ = 23,9° de los compuestos PCL/DC, en comparación con el PCL puro. Por el contrario, los compuestos PCL/DCT tendieron a reducir la intensidad máxima 2θ = 23,9°, especialmente con el 5% de DCT. La temperatura de fusión cristalina y el grado de cristalinidad de los compuestos PCL/DC y PCL/DCT se mantuvieron prácticamente sin cambios, en relación al PCL. Sin embargo, el proceso de cristalización fue más eficiente con residuo de caolín (DC) sin tratamiento térmico, lo que indica que la fase amorfa del DCT inhibió la cristalización. El desarrollo de los PCL/DC promovió un aumento en la temperatura de cristalización, cristalinidad relativa y velocidad de cristalización, superando a la PCL y al sistema de los PCL/ DCT. Como resultado, el residuo de caolín tiene el potencial de acelerar el proceso de cristalización de la PCL, contribuyendo a agregar valor a un material que de otra manera sería descartado y minimizando los impactos ambientales.