Influência do tipo de amido e reticulação nas propriedades de blendas biodegradáveis contendo poli (butileno-adipato-co-tereftalato)

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dc.contributor.advisorPatrício, Patrícia Santiago de Oliveira
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5625112455084806
dc.contributor.authorMatusinho, Ingrid Amélia dos Santos
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5066280693876071
dc.contributor.refereePatrício, Patrícia Santiago de Oliveira
dc.contributor.refereeEliane Ayres
dc.contributor.refereeJoão Paulo Campos Trigueiro
dc.date.accessioned2025-04-03T22:39:31Z
dc.date.available2025-04-03T22:39:31Z
dc.date.issued2023-08-18
dc.description.abstractA preocupação com questões ambientais na sociedade tem aumentado, principalmente, em relação aos resíduos plásticos e à poluição ambiental associada a eles. Esses resíduos podem ocasionar grandes impactos ao meio ambiente devido à contaminação do solo, dos recursos hídricos e dos danos aos ecossistemas. O desenvolvimento de materiais totalmente biodegradáveis tem sido motivado pela necessidade de minimizar os impactos ambientais desses resíduos. Uma alternativa em longo prazo para contornar esse problema é substituir polímeros convencionais por polímeros biodegradáveis na fabricação de embalagens descartáveis e materiais de curta vida útil. Portanto, pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de materiais baseados em polímeros biodegradáveis têm sido crescentes. Um grupo extenso de materiais está sendo estudado para essa aplicação, e entre eles, os polímeros a base de amido tem apresentado um interesse crescente. Um exemplo disso, é a elaboração de blendas à base de amido e poli (butileno-adipato-co-tereftalato)-PBAT, no que se refere ao uso de polímeros biodegradáveis. No entanto, o amido em sua forma nativa apresenta várias limitações e baixa processabilidade, que podem ser superadas por meio de modificações, que possibilitam a conversão do amido em um material termoplástico. Porém, esse material é altamente hidrofílico e possui baixo desempenho mecânico. Para superar essas características, diversas técnicas têm sido empregadas, incluindo reações de reticulação, adição de carga e mistura com polímeros menos polares. Ademais, é importante compreender as diferenças entre fontes de amido distintas, a influência dos seus principais componentes, amilose e a amilopectina, e as alterações que estes e outros constituintes podem proporcionar nas suas propriedades e características. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da origem do amido nas propriedades de blendas poliméricas à base de amido reticulado e PBAT, bem como seu impacto em algumas características morfológicas, estruturais, térmicas e mecânicas. As blendas foram produzidas por extrusão, variando-se o tipo de amido e a quantidade de PBAT. No sistema polimérico em questão, foram utilizadas fécula de mandioca e fécula de batata doce como fonte de amido. Destaca-se como vantagens do sistema proposto a compreensão do tipo de amido e a sua influência nas propriedades das blendas. As caracterizações dos materiais desenvolvidos foram realizadas por análise termogravimétrica, Espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), Espectroscopia UV-visível, difração de raios-X (DRX), ângulo de contato, ensaio de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em relação à análise comparativa dos grânulos de amido de mandioca e batata doce, os resultados revelaram diferenças significativas, incluindo o teor de amilose, tamanho e forma. A presença do ácido cítrico desencadeou uma reação de reticulação, como indicado pelas alterações observadas no espectro de FTIR do Amido Termoplástico Reticulado (TPSR) em comparação com o do Amido Termoplástico não reticulado (TPS). Além disso, os resultados obtidos forneceram informações importantes sobre a influência da fonte de amido nas propriedades das blendas de Amido termoplástico reticulado (TPSR) e poli (butilenoadipato-co-tereftalato)-PBAT. A adição de PBAT aumentou a estabilidade térmica, com exceção das amostras com 10% de PBAT, que mostraram comportamento distinto. As blendas TPSR apresentaram maior intumescimento em comparação com o TPS não reticulado, enquanto o aumento do teor de PBAT resultou em menor intumescimento e inchamento, sendo que as blendas elaboradas com amido de batata doce apresentam um menor grau de intumescimento quando comparadas com pares de blendas elaboradas com amido de mandioca com o mesmo teor de PBAT. A fonte de amido exerceu influência nas propriedades mecânicas, resultando em maior resistência à tração e rigidez nas blendas elaboradas com amido de batata doce. Em conclusão, os resultados obtidos neste estudo revelaram alterações nas propriedades das blendas TPSR/PBAT em relação à fonte de amido e o teor de PBAT. As blendas elaboradas com amido de batata doce, demonstraram melhores resultados em termos de absorção de água e propriedades mecânicas. Especialmente aquelas com 30%m/m de PBAT, exibiram menor grau de intumescimento e inchamento, além de maior rigidez e resistência em comparação às blendas TPSR-M/PBAT produzidas com 30 e 40%m/m de PBAT. Essas características tornam este material atrativo, considerando a influência direta do teor de PBAT no preço final e nas aplicações. Diante do interesse crescente em alternativas com menor teor desse componente, buscando equilibrar desempenho e viabilidade econômica das blendas biodegradáveis para aplicações na fabricação de embalagens descartáveis e materiais de curta vida útil.
dc.description.abstractotherConcern about environmental issues in society has been increasing, particularly regarding plastic waste and the environmental pollution associated with it. These wastes can cause significant impacts on the environment due to soil contamination, water resource pollution, and damage to ecosystems. The development of fully biodegradable materials has been motivated by the need to minimize the environmental impacts of these wastes. A long-term alternative to tackle this problem is to replace conventional polymers with biodegradable polymers in the production of disposable packaging and materials with a short useful life. Therefore, research related to the development of materials based on biodegradable polymers has been increasing. An extensive group of materials is being studied for this application, and among them, starch-based polymers have been presenting growing interest. An example of this is the preparation of blends based on starch and poly(butylene adipate-coterephthalate)-PBAT, regarding the use of biodegradable polymers. However, native starch presents several limitations and low processability, which can be overcome through modifications that enable the conversion of starch into a thermoplastic material (TPS). However, this material is highly hydrophilic and has low mechanical performance. To overcome these characteristics, several techniques have been employed, including modification reactions, addition of fillers, and blending with less polar polymers. Furthermore, it is important to understand the differences between different sources of starch, the influence of their main components, amylose, and amylopectin, and the changes that these and other constituents can impart to their properties and characteristics. In this context, the present study aims to evaluate the effect of the origin of starch on the properties of polymeric blends based on modified starch and PBAT, as well as its impact on some morphological, physicochemical, and mechanical characteristics. The blends were produced by extrusion, varying the type of starch and the amount of PBAT. In the polymer system in question, cassava starch and sweet potato starch were used as sources of starch. It is highlighted as advantages of the proposed system the understanding of the type of starch and its influence on whether there is variation or not in the properties of the blends. The characterizations of the developed materials were carried out through thermogravimetric analysis, Infrared Absorption Spectroscopy (FTIR), UVvisible Spectroscopy, X-ray Diffraction (XRD), contact angle, tensile testing, and scanning electron microscopy (SEM). Regarding the comparative analysis of cassava and sweet potato starch granules, the results revealed significant differences, including amylose content, size, and shape. The presence of citric acid triggered a crosslinking reaction, as indicated by the changes observed in the FTIR spectrum of Crosslinked Thermoplastic Starch (TPSR) compared to Thermoplastic Starch (TPS). Furthermore, the obtained results provided important information about the influence of the starch source on the properties of Crosslinked Thermoplastic Starch (TPSR) and poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) blends. The addition of PBAT increased thermal stability, with the exception of samples with 10% PBAT, which exhibited distinct behavior. TPSR blends showed greater swelling compared to non-crosslinked TPS, while the increase in PBAT content led to reduced swelling and expansion. Blends made with sweet potato starch demonstrated a lower degree of swelling when compared to pairs of blends made with cassava starch at the same PBAT content. The starch source exerted influence on mechanical properties, resulting in higher tensile strength and rigidity in blends formulated with sweet potato starch. In conclusion, the results obtained in this study revealed alterations in the properties of TPSR/PBAT blends concerning the starch source and PBAT content. Blends formulated with sweet potato starch demonstrated better results in terms of water absorption and mechanical properties. Especially those with 30% PBAT by mass showed a lower degree of swelling and expansion, as well as higher rigidity and resistance compared to TPSR-M/PBAT blends produced with 30% and 40% PBAT by mass. These characteristics make this material attractive, considering the direct influence of PBAT content on the final price and applications. Given the increasing interest in alternatives with a lower content of this component, aiming to balance the performance and economic viability of biodegradable blends for applications in the production of disposable packaging and materials with a short useful life.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/1100
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
dc.subjectAmido
dc.subjectBatata-doce
dc.subjectMandioca
dc.subjectBlendas
dc.subjectPolímeros - Biodegradação
dc.titleInfluência do tipo de amido e reticulação nas propriedades de blendas biodegradáveis contendo poli (butileno-adipato-co-tereftalato)
dc.typeDissertação

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