Desenvolvimento de filmes biodegradáveis baseados em pectina e nanofibras de celulose funcionalizadas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Franco, Giuliana Thalina
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12042
Resumo: Renewable polymers are an interesting alternative to synthetic polymers from petrochemical sources. The work aims at the development of nanocomposite films based on pectin and functionalized cellulose nanofibers. The functionalization of nanofibers ocurred by oxidation, mediated by 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO), and by cationization, through nucleophilic substitution by glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC), in order to provide interactions with the pectic matrix. Low methoxylation pectin showed Zeta potentials around -35 mV at pH close to 7, which promotes the arrangement of surface charges in the polymer matrix. Nanocomposite films were obtained by discontinuous casting from aqueous suspensions of pectin and cellulose nanofibers, which were characterized for their thermal, mechanical, antimicrobial, rheological and structural properties. The functionalization of the NFC promoted the decrease of the crystallinity due to its influence on the packaging of cellulosic chains, as well as the decrease of the viscosity of the filmogenic suspensions. Antimicrobial analyzes showed inhibition of Escherichia coli growth in filmogenic suspensions containing 1 and 5% oxidized and cationized NFC, respectively. Mechanical tests showed that incorporation of NFC promoted an increase of 2 in tensile strength and of 3 in rupture elongation, which allowed the production of nanocomposites with better mechanical performance.
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The functionalization of nanofibers ocurred by oxidation, mediated by 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO), and by cationization, through nucleophilic substitution by glycidyltrimethylammonium chloride (GTMAC), in order to provide interactions with the pectic matrix. Low methoxylation pectin showed Zeta potentials around -35 mV at pH close to 7, which promotes the arrangement of surface charges in the polymer matrix. Nanocomposite films were obtained by discontinuous casting from aqueous suspensions of pectin and cellulose nanofibers, which were characterized for their thermal, mechanical, antimicrobial, rheological and structural properties. The functionalization of the NFC promoted the decrease of the crystallinity due to its influence on the packaging of cellulosic chains, as well as the decrease of the viscosity of the filmogenic suspensions. Antimicrobial analyzes showed inhibition of Escherichia coli growth in filmogenic suspensions containing 1 and 5% oxidized and cationized NFC, respectively. Mechanical tests showed that incorporation of NFC promoted an increase of 2 in tensile strength and of 3 in rupture elongation, which allowed the production of nanocomposites with better mechanical performance.Polímeros provenientes de fontes renováveis são uma alternativa interessante para os polímeros sintéticos produzidos a partir de fontes petroquímicas. O presente trabalho visa o desenvolvimento de filmes nanocompósitos a base de pectina e nanofibras de celulose funcionalizadas. A funcionalização da nanofibras foi feira pela oxidação, mediada por 2,2,6,6- tetrametilpiperidina-N-oxil (TEMPO), e pela cationização, via substituição nucleofílica pelo cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTMAC), com o intuito de favorecer as interações com a matriz péctica. Pectina de baixo grau de metoxilação apresentou potenciais Zeta em torno de -35 mV em pH próximo à 7, favorecendo a disposição de cargas superficiais na matriz polimérica. Filmes nanocompósitos foram obtidos por casting descontínuo a partir de suspensões aquosas de pectina e nanofibras de celulose, os quais foram caracterizados quanto as suas propriedades térmicas, mecânicas, antimicrobianas, reológicas e estruturais. A funcionalização das NFC promove a diminuição da cristalinidade das nanoestruturas devido sua influência no empacotamento das cadeias celulósicas, assim como, a diminuição da viscosidade das suspensões filmogênicas. Análises antimicrobianas mostraram a inibição do crescimento da Escherichia coli em suspensões filmogênicas contendo 1 e 5% de NFC oxidadas e cationizadas, respectivamente. Os testes mecânicos mostraram que a incorporação das NFC promoveu um aumento de 2 vezes na resistência à tração e de 3 vezes na elongação de ruptura, o que permitiu a produção de nanocompósitos com melhor desempenho mecânico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 88882.332747/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPectinaNanocompósitosNanofibras de celuloseBiodegradáveisCelulose funcionalizadaPectinNanocompositesFunctionalized celluloseCellulose nanofibersBiodegradableCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICADesenvolvimento de filmes biodegradáveis baseados em pectina e nanofibras de celulose funcionalizadasDevelopment of biodegradable films based on pectin and functionalized cellulose nanofibersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600cd4a0e5b-b40b-46f6-8c76-2c2bcc3239a9reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_GiulianaFranco.pdfDissertação_GiulianaFranco.pdfDissertaçãoapplication/pdf2679883https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_GiulianaFranco.pdfc01adad411f4b357affa0d638c82caa6MD55carta orientador.pdfcarta orientador.pdfCarta ssinada pelo orientador autorizando a submissão da dissertaçãoapplication/pdf298204https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/1/carta%20orientador.pdf7d0efbd79a3cd50b0d0b759e2a335af9MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/6/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD56TEXTDissertação_GiulianaFranco.pdf.txtDissertação_GiulianaFranco.pdf.txtExtracted texttext/plain164923https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/7/Disserta%c3%a7%c3%a3o_GiulianaFranco.pdf.txt91cf2363d7b9ac952c222fcdc1ec6951MD57carta orientador.pdf.txtcarta orientador.pdf.txtExtracted texttext/plain22https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/9/carta%20orientador.pdf.txtcc4a1be4ad7e47ba4fe5327259a9f389MD59THUMBNAILDissertação_GiulianaFranco.pdf.jpgDissertação_GiulianaFranco.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9180https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/8/Disserta%c3%a7%c3%a3o_GiulianaFranco.pdf.jpga8bd255564d96a483fedeb1730d488a1MD58carta orientador.pdf.jpgcarta orientador.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg15240https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12042/10/carta%20orientador.pdf.jpgd74059b8633bb30c62912270260cdb2eMD510ufscar/120422023-09-18 18:31:46.44oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12042Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:46Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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