Preparação e caracterização de biocompósitos e bionanocompósitos com matriz de poli(ácido láctico)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alberton, Josué
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/129564
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014
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spelling Preparação e caracterização de biocompósitos e bionanocompósitos com matriz de poli(ácido láctico)Engenharia de materiaisCiência dos materiaisPolimerosTermoplasticosBiodegradaçãoTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014O descarte indevido dos resíduos sólidos tem gerado grande acúmulo de material nos últimos anos. Os materiais biodegradáveis produzidos a partir de fontes renováveis podem ter um papel fundamental na redução do problema ambiental. Um dos polímeros que tem chamado atenção dos consumidores e das indústrias é o poli(ácido láctico), sigla PLA. O PLA é um polímero termoplástico biodegradável, compostável, atóxico e utilizado nos processos industriais para produção de artigos destinados à aplicação de engenharia, na área têxtil, agricultura e como material de embalagem. No entanto, não foram observados na literatura estudos do PLA com fibra de celulose (Eucalyptus spp.) e fibra/talco; tratamento da superfície da fibra com hidróxido de sódio (mercerização) e anidrido acético (acetilação), adição da fibra mercerizada e da fibra acetilada na matriz do PLA, aplicações do polímero com fibra acetilada/nanotubo de caulim (haloisita), fibra acetilada/nanopartícula de dióxido de titânio e nanopartícula de dióxido de titânio/nanotubo de caulim. Nesta pesquisa, a fibra de celulose foi modificada com diferentes soluções de hidróxido de sódio (1%, 5% e 10%) e em etapa seguinte, apenas a fibra resultante da mercerização com 1% de hidróxido de sódio foi tratada com anidrido acético em excesso. Na análise dos tratamentos da superfície da fibra foi verificado maior potencial de aplicação da fibra mercerizada (1% e 5%) com o PLA, devido a melhorias na adesão com a matriz do polímero. No estudo, os biocompósitos e bionanocompósitos foram preparados com matriz de PLA via extrusão e conformação dos filmes por prensagem a quente. Os resultados da caracterização dos filmes mostraram modificações na morfologia, propriedades térmicas, mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água do PLA. A cristalinidade, a temperatura de fusão cristalina e as entalpias de cristalização e fusão do PLA não foram alteradas significativamente com a adição da fibra de celulose, talco, fibra/talco, fibra mercerizada, fibra acetilada, nanopartícula de dióxido de titânio, nanotubo de caulim e adição simultânea dos materiais nanopartícula/nanotubo. As temperaturas de transição vítrea e de cristalização do PLA foram reduzidas, respectivamente, apenas com a adição da fibra acetilada e dos materiais talco, fibra/talco, fibra acetilada, nanotubo de caulim. Na análise da morfologia e das propriedades mecânicas, o efeito da adição no PLA dos materiais 1 g da fibra mercerizada com 1%, 1 g da fibra mercerizada com 5% e 1 g da nanopartícula de dióxido de titânio favoreceram a adesão com a matriz do polímero, apresentando, respectivamente, elevação da tensão na ruptura em 13,7%, 9% e 13,5%. A permeabilidade ao vapor de água do PLA foi reduzida com a adição de 10 g do talco, 7,5 g da nanopartícula de dióxido de titânio, 7,5 g do nanotubo de caulim e 0,5 g dos materiais nanopartícula/nanotubo, apresentando melhorias, respectivamente, de 16%, 36%, 38% e 11% na matriz do polímero.<br>Abstract: The unsuitable discard of solid waste has generated large accumulation of material in last years. Biodegradable materials made from renewable sources can play an essential role in reducing the exploration of environmental resources. The polymer that has attracted active interest of consumers and industries is poly(lactic acid) (PLA). PLA polymer is a biodegradable thermoplastic, compostable, nontoxic and is used in industrial processes for the production of articles to engineering applications, textiles, agriculture and packaging material. However, were not observed studies in literature with PLA/cellulose fiber (Eucalyptus spp.) and PLA/fiber/talc; fiber surface treatment with sodium hydroxide (mercerization) and acetic anhydride (acetylation);PLA application with mercerized fiber, acetylated fiber, acetylated fiber/halloysite nanotube, acetylated fiber/titanium dioxide nanoparticle, titanium dioxide nanoparticle/halloysite nanotube in the polymer matrix. In this search, the cellulose fiber was modified with solutions of sodium hydroxide (1%, 5% and 10%) and the next stage, only the fiber resulting from mercerization treatment (1% of NaOH) was treated with excess acetic anhydride. The treatments surface analysis was observed largest potential application of mercerized fiber (1% and 5% of NaOH) with the PLA, because of improvements in adhesion with the polymer matrix. Poly (lactic acid) biocomposites and bionanocomposites were prepared by extrusion process and the films were prepared by compression molding. The film characterization results showed morphology and thermal, mechanical, water vapor permeability properties changes the PLA matrix. The crystallinity, the melt temperature, crystallization enthalpy and melting enthalpy of PLA were not significantly changed with the addition of cellulose fiber, talc, fiber/talc, mercerized fiber, acetylated fiber, titanium dioxide nanoparticle, halloysite nanotube and addition of the nanoparticle/nanotube. The glass transition temperature and crystallization temperature of PLA were reduced, respectively, with the addition of acetylated fiber and talc, fiber/talc, acetylated fiber, halloysite nanotube. The results of morphology and mechanical properties analysis showed if the addition effect of the materials 1 g of mercerized fiber (1% of NaOH), 1 g of mercerized fiber (5% of NaOH) and 1 g of the titanium dioxide nanoparticle improved adhesion with the PLA matrix and also showed increased tensile stress, respectively, 13.7%, 9% and 13.5%. The water vapor permeability of PLA was reduced with addition of talc (10 g), titanium dioxide nanoparticle (7.5 g), halloysite nanotube (7.5 g) and materials nanoparticle/nanotube (0.5 g) and showed improvements, respectively, 16%, 36%, 38% and 11% in the polymer matrix.Soldi, ValdirUniversidade Federal de Santa CatarinaAlberton, Josué2015-02-05T21:14:44Z2015-02-05T21:14:44Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis167 p. | il., grafs., tabs.application/pdf330258https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/129564porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2015-02-05T21:14:44Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/129564Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732015-02-05T21:14:44Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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