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Título: Desenvolvimento e caracterização de blendas poliméricas biodegradáveis de quitosana e policaprolactona
Título(s) alternativo(s): Development and characterization of chitosan and polycaprolactone biodegradable polymeric blends
Autor : Gomes, Ana Catarina Damasceno
Primeiro orientador: Dias, Marali Vilela
Primeiro coorientador: Oliveira, Juliano Elvis de
Primeiro membro da banca: Guimarães Junior, Mario
Segundo membro da banca: Sena Neto, Alfredo Rodrigues de
Palavras-chave: Alimentos – Embalagens
Polímeros biodegradáveis
Biopolímero
Quitosana
Policaprolactona
Food – Packaging
Biopolymer
Biodegradable polymers
Chitosan
Polycaprolactone
Data da publicação: 5-Jan-2018
Referência: GOMES, A. C. D. Desenvolvimento e caracterização de blendas poliméricas biodegradáveis de quitosana e policaprolactona. 2018. 56 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Resumo: No âmbito das pesquisas por novos materiais para embalagens de alimentos, a quitosana (QUI) é conhecida por formar filmes translúcidos, entretanto, apresenta propriedades a tração restritas, o que limita seu uso como material para aplicação em embalagens de alimentos. Para superar essa limitação, a utilização de quitosana com outros polímeros para a formação de blendas poliméricas biodegradáveis, pode ser uma solução que atenda à tendência de sustentabilidade. Nesse sentido, a Policaprolactona (PCL), um poliéster biodegradável, com propriedades mecânicas e cinética de degradação adequadas quando descartadas no meio ambiente, com rotas de produção relativamente baratas em relação a outros poliésteres alifáticos, surge com um grande potencial de utilização. Objetivou-se, neste trabalho, desenvolver blendas poliméricas a partir da quitosana e policaprolactona, adicionando Tween 80 a 18% (p/p) em relação a massa total de polímeros como compatibilizante. As concentrações de QUI e PCL foram variadas, sendo que as proporções de QUI foram maiores e PCL foram menores, limitando esta última a até 10% (p/p) em relação à massa dos polímeros, em razão do maior custo do PCL (em relação à quitosana) e a separação de fases em concentrações maiores. O processo de produção foi o casting, e as blendas foram caracterizadas quanto às propriedades morfológicas (Microscopia Eletrônica de Varredura- MEV), mecânicas (tração e punctura), ópticas (cor e opacidade), resistência a água (solubilidade), permeabilidade ao vapor de água, estruturais (Difração de Raio X - DRX e Espectroscopia na Região do Infravermelho - FTIR) e térmicas (Análise Termogravimétrica -TGA e Calorimetria Diferencial de Varredura - DSC). Na análise micrográfica, as blendas revelaram estruturas no formato de microesferas oriundas da PCL na fase continua de QUI. A interação dos grupos amino da quitosana com a carbonila da PCL, ficaram evidentes, em decorrência do deslocamento para maiores comprimentos de ondas, referentes às bandas de absorção na região do infravermelho, podendo ser atribuídas à formação de ligações de hidrogênio. Nas propriedades mecânicas de tração, a adição da PCL aumentou a ductilidade e deixou o filme menos rígido em relação aos filmes puros de QUI, tornando-os filmes mais resilientes, ou seja, capazes de absorver energia dentro de um limite elástico. A quantidade usada de PCL nas blendas não foi suficiente para alterar PVA. Quanto às análises colorimétricas, as amostras apresentaram tons amarelos provenientes da QUI. A presença de PCL aumentou a opacidade das amostras em relação ao filme de QUI, em razão da formação de uma fase cristalina, observada em análise de DRX, assim, a formação de cristais aumentou a reflexão da luz. As blendas apresentaram maior flexibilidade e menor solubilidade em água com redução de até 36 % e 26 % para módulo de Young e solubilidade, respectivamente. Diante dos resultados, as blendas podem ser aplicadas como alternativas de polímeros comerciais não biodegradáveis, como, por exemplo, o Polietileno de Baixa Densidade (PEBD), na aplicação de embalagens de alimentos para produtos desidratados.
Abstract: In the scope of researches for new materials for food packaging, chitosan (CHI) is known for forming translucent films. However, it presents restricted mechanical resistance, which limits its use as material for the application in food packaging. To overcome this limitation, the use of chitosan with other polymers for forming biodegradable polymeric blends can be a solution that meets sustainability tendencies. In this sense, polycaprolactone (PCL), a biodegradable polyester with mechanical and kinetic degradation properties, suitable for environmental disposal and relatively cheap production process when compared to other aliphatic polyesters, emerges with great use potential. The objective of this work was to develop polymeric blends based on chitosan and polycaprolactone, added with Tween 80 to 18% (wt/wt) in relation to total polymer mass as coupling agent. The concentrations of CHI and PCL were varied, with the proportions of CHI higher than those of PCL, limiting this last to up to 10% (wt/wt) in relation to the polymer mass, due to its higher cost (in relation to chitosan) and the separation of phases in increased concentrations. The production process was casting, and the blends where characterized regarding morphological (Scanning Electron Microscopy - SEM), mechanical (tensile strength and puncture), optic (color and opacity), water resistance (solubility), water vapor permeability (WVP), structural (X-ray diffraction - XRD and Fourier Transform Infrared Spectroscopy - FTIR) and thermal (Thermogravimetric analysis - TGA and Differential Scanning Calorimetry - DSC) properties. During micrographic analysis, the blend revealed structures in the format of microspheres derived from the PCL in the continuous phase of the CHI. The interaction of the amino groups of the chitosan with the carbonyl of the PCL were evident due to the dislocation to greater wave lengths, related to the absorption bands in the infrared region, which can be attributed to the formation of hydrogen bonds. For the tensile strength mechanical properties, the addition of PCL increased ductility and left the film less rigid in relation to the films made of pure CHI, making them more resilient, that is, capable of absorbing energy within an elastic limit. The quantity of PCL used in the blends was insufficient to change the WVP. Regarding the calorimetric analyses, the samples presented yellow shades derived from the CHI. The presence of PCL increased opacity of the samples when compared to the CHI film, due to the formation of a crystalline phase, observed in XRD analysis. Thus, the formation of crystals increased light reflection. The blends presented higher flexibility and lower water solubility with the reduction of up to 36% and 26% for the Young modulus and solubility, respectively. According to the results, the blends can be applied as an alternative to commercial non-biodegradable polymers, such as Low Density Polyethylene (LDPE), in the application of food packaging for dehydrated products.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/28346
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções:DCF - Engenharia de Biomateriais – Mestrado (Dissertações)



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