Este trabalho tem como objetivos a preparação e a caracterização de blendas de amido termoplástico e borracha natural, obtidos a partir dos amidos de mandioca e milho e do látex de borracha natural utilizado diretamente como extraído da seringueira, sem nenhum tipo de tratamento prévio. Os amidos termoplásticos (TPS) foram processados em misturador intensivo em duas temperaturas diferentes (120oC e 150oC), utilizando como plasticizantes a glicerina, o etilenoglicol e o propilenoglicol na proporção de 30 % em massa na matriz, e teores de látex de borracha natural (NRL) variando na proporção de 2,5 a 10 % em massa na blenda. As propriedades das blendas foram avaliadas por difração de Raios-X, por termogravimetria (TG), ensaios mecânicos de resistência à tração, por ensaios de absorção de água e por microscopia eletrônica de varredura (SEM). O cisalhamento desenvolvido durante o processamento em misturador intensivo levou à perda da estrutura cristalina e à desestruturação dos grânulos de amido. A adição de látex diminuiu os valores de índice de cristalinidade dos TPS, não alterando, entretanto, o comportamento cristalográfico com relação ao tipo de padrão de cristalinidade apresentado pelos TPS. Com relação à estabilidade térmica, os TPS mostraram-se dependentes da fonte de amido utilizado, do tipo de plasticizante, da temperatura de processamento e do teor de látex presente. Quanto à resistência mecânica, o TPS de milho se mostrou mais resistente que o de mandioca, principalmente quando plasticizado com glicerina, tendo a temperatura de processamento pouca influência sobre os resultados. Com relação aos teores de látex adicionados, não foi observada nenhuma melhora significativa sobre a resistência mecânica dos TPS, exceto um pequeno aumento nos valores de alongamento à ruptura. A adição de látex proporcionou uma diminuição linear na absorção máxima de água no equilíbrio, assim como uma redução nos valores de coeficiente de difusão de água apresentado pelos TPS. Uma vez que o processo de mistura desempenha uma função importante na morfologia destas blendas, na maioria dos TPS plasticizados com glicerina, entretanto, para os TPS plasticizados com etilenoglicol e com propilenoglicol não houve uma boa dispersão dos componentes das misturas. Os TPS de milho plasticizados com glicerina à 150oC foram os que apresentaram uma melhor dispersão das partículas de látex quando comparado com os demais. A qualidade destas dispersões foi uma conseqüência da utilização do látex ao invés da borracha sólida, uma vez que o primeiro apresenta a presença de proteínas e lipídeos na superfície das partículas de borracha presentes no látex, atuando como um compatibilizante entre o amido, uma matriz polar, e a borracha, um material não-polar. / The aim of the study reported here was to prepare and characterize blends of thermoplastic starch and natural rubber, based on manioc starch (tapioca), corn starch and natural rubber latex used directly as extracted from Hevea brasiliensis (Brazilian rubber tree), without prior treatment. The thermoplastic starch (TPS) matrices were prepared in a high-intensity mixer at two temperatures (120°C and 150°C), with 30% (w/w) glycerol, ethylene glycol or propylene glycol as plasticizer, and from 2.5% to 10% (w/w) natural rubber latex (NRL) was added to form the blends. The properties of the composite blends were assessed by XRD, TGA, tensile strength tests, water absorption tests and SEM. The shearing forces developed during mixing resulted in a loss of crystallinity and breakdown of the starch granule structure. The addition of NRL reduced the crystallinity index of the TPS, but did not change the type of crystal structure exhibited by this phase. The thermal stability of the TPS matrix was found to depend on the origin of the starch, the type of plasticizer, the processing temperature and the latex content. In the mechanical strength tests, the cornstarch TPS proved stronger than the manioc product, especially when plasticized with glycerol, while the mixing temperature had little influence. With the addition of NRL, no significant was observed in the mechanical properties, except for a small increase in the elongation of the material at breakpoint. As latex was added there was a linear decrease in the maximum absorption of water at equilibrium, as well as a reduction in the diffusion coefficient of water in the matrix. While the mixing process played an important part in producing an adequate blend morphology in most of the mixtures containing glycerol, the components of blends in which the TPS was plasticized with ethylene or propylene glycol were not well-dispersed. The TPS that afforded the best dispersion of latex particles was composed of cornstarch and glycerol and plasticized at 150°C. The highquality dispersion achieved was a consequence of using raw latex instead of solid rubber, since in the latex the rubber particles are coated with surface proteins and lipids that help to compatibilize the starch, a polar matrix, with the nonpolar rubber.

Neste Trabalho foi preparada e estudada a blenda de poli(tereftalato de etileno) (PET) com polietileno de baixa densidade (PEBD). Esta blenda apresenta interesse científico e tecnológico decorrente da possibilidade de associar as propriedades de resistência térmica e elevado módulo de elasticidade do PET à boa resistência à fratura e à flexibilidade a baixas temperaturas do PEBD. Duas séries de misturas contendo diferentes proporções de PET:PEBD foram preparadas através de mistura em fusão numa extrusora dupla-rosca, contendo como agente compatibilizante poli(etileno-butileno)-bloco-poliestireno (produto comercial) ou poli(etileno-butileno)-bloco-poliestireno sulfonado (produto sintetizado), respectivamente, na proporção de 0 a 6 %. O agente compatibilizante poli(etilenobutileno)- bloco-poliestireno sulfonado foi preparado neste Trabalho a partir do poli(etileno-butileno)-bloco-poliestireno. Todas as misturas preparadas foram caracterizadas quanto às suas propriedades mecânicas através de ensaios de impacto e de tração. As superfícies de fratura criogênica das misturas foram observadas através de microscopia eletrônica de varrredura para caracterização da sua textura. As blendas apresentaram valores de módulo de Young intermediários àqueles observados para o PET (3,54 GPa) e PEBD (110 MPa), entre 1,32 GPa e 2,84 GPa. O mesmo foi observado para a resistência à tração na ruptura, cujos valores das blendas variaram de 13,3 MPa a 33,9 MPa, comparados com 59,6 MPa e e 0,49 MPa para PET e PEBD, respectivamente. / In these work blends of poly(ethylene tereftalate) (PET) and low density polyethylene (LDPE) were prepared and studied. The PET/PEBD blend presents scientific and technological interests due to the possibility of combining the high thermal stability and high elasticity modulus of PET with the fracture resistance and low temperature flexibility of LDPE. Two series of PET:LDPE blends with different relative proportions were prepared by melting mixture in a twin-screw extruder having as compatibilizing agent poly(ethylene-butylene)-block-polystyrene (commercial product) or sulfonated poly(ethylene-butylene)-block-polystyrene (synthesized product), respectively, in the range 0-6 %. The compatibilizing agent sulfonated poly(ethylene-butylene)-blockpolystyrene was prepared in this work from poly(ethylene-butylene)-blockpolystyrene. The mechanical properties of the blends were characterized by impact resistance tests and extensional tension tests. Textural analysis of blends was performed by observing their cryogenically fractured surfaces were characterized by scanning electron microscopy. The blends presented Young modulus values between those observed for PET (3.54 GPa) and LDPE (110 MPa), in the range from 1.32 GPa to 2.84 GPa. The same behavior was observed for the tensile strength, which values varied from 13.3 MPa to 33.9 MPa, compared to 59.6 MPa and 0.49 MPa for PET and LDPE, respectively.

Esse projeto visa a melhoria das propriedades mecânicas e de processabilidade do Poli(3-hidroxibutirato) (PHB) para futuras aplicações. Foram preparados filmes de blendas de PHB por dissolução em clorofórmio. Poli(etileno glicol), com massa molar de 300 (PEG) ou 4.000.000 g mol-1 (PEO), foi misturado em proporções de 5 a 30 % em massa e análises termogravimétricas (TG), de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e ensaios dinâmico-mecânicos (DMTA) foram realizadas para avaliar a miscibilidade da blenda. Foram também analisados filmes recém-preparados e filmes envelhecidos, para avaliar o avanço da cristalização e consequente alteração das propriedades dos filmes com o passar do tempo. Para isso foram feitas comparações visuais de imagens microscópicas da morfologia das blendas, obtidas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). As blendas foram analisadas quanto ao grau de cristalinidade através de análise calorimétrica (DSC) e de difratometria de raio-X. As curvas de DSC mostram uma redução da Tm do PHB com a adição de PEG e PEO, o que indica uma forte interação entre os polímeros. As análises de TG mostram uma etapa principal de degradação, evidenciando a miscibilidade entre os polímeros. A TG também mostra uma sensível redução na temperatura de degradação do PHB para concentrações acima de 10 % em PEG, o que é indesejável. Através do MEV nota-se que existe também uma segregação de fases que aumenta com o tempo de estocagem do material, levando à recristalização do PHB e sua consequente fragilização. A difração de raios-X nos mostra que a adição de PEG e PEO ao PHB traz uma redução considerável para a cristalinidade do sistema, e que o aumento de 5 % para 30 % no teor de PEG é responsável por apenas uma pequena redução na cristalinidade, mas uma considerável redução na recristalização sofrida pela blenda com o tempo de estocagem. As análises de DMTA mostram que as blendas possuem módulo de armazenamento similar ao de polímeros flexíveis, evidenciando uma efetiva tenacificação do PHB. Amostras utilizando PEO apresentam maior rigidez do que as amostras contendo PEG. / This project aims the enhancement of both processability and mechanical properties of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) for future applications. Films of blends of PHB and poly(ethylene oxide) were prepared by chloroform solution casting and evaporation. Poly(ethylene oxide) having molar mass of 4,000,000 (PEO) or 300 g.mol-1 (PEG) was blended in proportion of 5 to 30 wt %, Thermogravimetric Analysis (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic-Mechanic Analysis (DMTA) were performed in order to evaluate the miscibility of the blends. As-cast and aged films were also compared in order to analyze the crystallization progress and the consequent changes in the blends properties due to the aging process. For this, visual comparison was drawn between microscopy pictures obtained through scanning electron microscopy (SEM). The blends have their crystallinity degree determined by analyzing their X-ray diffraction curves. The DSC curves show a reduction at the PHBs Tm as the mass percentage of PEG increases, indicating a strong interaction in between the polymers. The TG and DTG analyses reveal a single main degradation step, what denotes miscibility in between the polymers. The TG also shows a considerable reduction of the PHBs degrading temperature for PEG concentrations over 10 %, which is undesirable. Through SEM one can note a phase segregation that increases with storaging time, leading to further crystallization of PHB and its subsequent enbrittlement. The X-ray diffraction curves show that the PEG and PEO bring a considerable crystallinity reduction to the system, and that the increasing of PEG content from 5 to 30% has only a minor effect per se, though also a considerable reduction of the perfection undergone by the system with storage time. The DMTA shows that the blends have a storage modulus similar to the one of flexible polimers, hence showing an effective PHB toughening. Samples containing PEO are more rigid than those containing PEG.

O presente trabalho teve por objetivo estudar o amido termoplástico (TPS) proveniente de batata e suas blendas com os polímeros biodegradáveis da classe dos poli (hidroxialcanoatos), como o homopolímero Poli (β-hidroxibutirato) (PHB) e o copolímero Poli (β-hidroxibutirato-co-valerato) (PHBV). Para tanto, foram desenvolvidas formulações de TPS, TPS/PHB, TPS/PHBV, TPS/PHBV, TPS/PHB/PHBV e dos próprios polímeros. Os teores de poli(hidroxialcanoatos) nas misturas foram iguais a 25, 50 e 75%. O TPS e as blendas foram preparados via mistura física dos polímeros base com água e glicerol. O estudo da plasticização do amido com 30 % de glicerol foi realizado em um misturador intensivo e os parâmetros de processo determinados (160°C, 10 min e 60 rpm) mostraram-se eficientes para a obtenção do termoplástico TPS. Os ensaios de absorção de água revelaram que o TPS pode apresentar ganho de massa de até 37%. As blendas preparadas com maiores teores do polímero (PHB e/ou PHBV) apresentaram maior resistência à absorção de água. A análise termogravimétrica (TG) das blendas revelou a existência de dois estágios de perda de massa, correspondentes à degradação do TPS e aos poliestéres. Dados de calorimetria demonstraram que o amido de batata possui teor de amilose de 23,6%. A curva DSC das blendas foram observados dois eventos térmicos endotérmicos, sendo o primeiro relacionado à saída de água e glicerol do TPS e o segundo correspondente à fusão do PHB e/ou PHBV. A análise por microscopia eletrônica de varredura evidenciou a presença de grãos de amido residuais nas formulações contendo maiores conteúdos de PHB e/ou PHBV. A análise térmica dinâmico-mecânica do TPS revelou a ocorrência de dois picos em tan δ, sendo o primeiro correspondente a transições na fase rica do plasticizante glicerol e um segundo pico definido como Tg do amido plasticizado. Os Ensaios Mecânicos de Tração mostraram para a amostra TPS o maior valor de deformação máxima, menor valor de módulo de elasticidade e baixo valor de tensão máxima, quando comparado às blendas TPS/PHB, TPS/PHBV e TPS/PHB/PHBV. O comportamento do TPS mostrou-se fortemente influenciado pelo teor de água presente na amostra. / The aim of this work was the study of thermoplastic starch (TPS) prepared from potato and its blends with biodegradable polyhydroxyalcanoates as homopolymer - Poly (β-hydroxibutirate) (PHB) and/or copolymer - Poly (β-hydroxybutirate-co-valerate) (PHBV). To reach the objectives of this study, there were developed formulations of TPS, TPS/PHB, TPS/PHBV, TPS/PHBV, TPS/PHB/PHBV and of the polymers themselves. The content of polyhydroxyalcanoates in the mixtures were 25, 50 and 75 %. The TPS and the blends were prepared by physical mixture of the polymers with water and glycerol. The study of starch\'plasticization, performed with 30 % of glycerol, was carried out in an intensive mixer and the determined parameters of the process (160°C, 10 min and 60 rpm ) were effective for the production of the parent thermoplastic starch. The water absorption tests showed that the TPS can present gain of mass up to 37 %. The blends prepared with higher amounts of the polymer (PHB and/or PHBV) presented higher resistance to the absorption of water. Thermogravimetric analysis (TG) of the blends revealed the existence of two mass loss stages, correspondents to the degradation of TPS and the polyesters. Data from calorimetry (DSC) demonstrated that the potato starch present 23.6% of amylose. The traces of DSC from TPS revealed only events related to the elimination of water and glycerol. For the blends two thermal endothermic events were observed. The first one corresponds to the elimination of water and glycerol from TPS and the second to the melting of the PHB and/or PHBV. The analysis performed by using scanning electron microscopy showed the presence of residual grains of starch in the formulations containing 50% or higher amounts of PHB and/or PHBV. The Dynamic Mechanical Thermal Analysis of TPS revealed the occurence of two tan δ peaks, being the first one correspondent to transitions in the glycerol rich phase and a second peak described as Tg of the plasticized starch. The Mechanical Tests showed for the TPS sample the highest value of elongation, the lower value of tensile strength and a low value of Young\'s modulus, when compared to the blends TPS/PHB, TPS/PHBV and TPS/PHB/PHBV. The behaviour of the TPS appeared strongly influenced by the content of water in the samples.

A indústria de plástico tem reconhecido que novos materiais podem ser produzidos por meio da mistura de polímeros dando origem às chamadas blendas poliméricas. Estes materiais, em geral, apresentam uma melhoria das propriedades em relação às dos polímeros que formam a blenda. Freqüentemente, as blendas são produzidas a partir de polímeros imiscíveis, os quais apresentam fases, microestruturas ou morfologias diferentes. A melhoria da miscibilidade entre os componentes da blenda, o que leva a um melhor desempenho, denomina-se compatibilização. Esta compatibilização pode ser feita por meio de processos químicos ou utilizando radiação ionizante. O presente trabalho tem como objetivo central o estudo do efeito da radiação ionizante de feixe de elétrons na blenda polimérica formada por poliamida PA 6,6 e polietileno de baixa densidade PEBD na proporção, respectivamente, de 75%/25% em peso, quando esta é submetida a diferentes doses de radiação no intervalo entre 50 kGy e 250 kGy. O efeito da compatibilização, induzida pela radiação ionizante, foi avaliado por meio de ensaios mecânicos que mostraram uma melhoria nas suas propriedades de tração e dureza e pela diminuição da resistência ao impacto das amostras irradiadas. Este comportamento mecânico pode ser atribuído à ação combinada da reticulação induzida na estrutura molecular dos polímeros que formam a blenda e ao aumento da miscibilidade destes componentes na blenda irradiada. O grau de compatibilização induzido pela radiação ionizante foi avaliado determinando-se as temperaturas de transição vítrea (Tg) dos componentes da blenda por meio de análise dinâmico mecânica (DMA). Dos resultados obtidos constatou-se que os valores de Tg dos polímeros PA 6,6 e PEBD se aproximaram em 8ºC, indicando que a radiação ionizante produziu efeito de compatibilização na blenda irradiada. / The plastic industry has recognized that mixture of polymers, called polymeric blends, yields new materials with improve properties and better features of those of the polymer blended. In most of the cases, blends are formed by immiscible components presenting separated phases, micro-structures or morphologies. One of the main factors for good mechanical performance is the interfacial adhesion of the blend components. The improvement of miscibility between the polymer components and the enhancement of blend performance is denominated of compatibilization. This compatibilization can be achieved by chemical methods or using ionizing radiation. The present work has as a main objective the study of the effect of the ionizing radiation from electron beam in the compatibilization of the polyamide (PA) 6.6 and low density polyethylene (LDPE) 75%/25% wt blend, in the range of applied doses from 50 to 250 kGy. The compatibilization effect was evaluated by mechanical test, which has shown improvement in the tensile strength and hardness properties and a reduction of the impact resistant. This mechanical behavior can be considered as a combination effect of the cross-linking, induced in the molecular structure on the polymers, and the increase of the miscibility of the blend components. The degree of compatibilization was evaluated by the behavior of the glass transition temperatures (Tg) for the blend components obtained by dynamic mechanical analysis (DMA) measurements. The results have shown that the values of Tg for PA 6.6 and LDPE get near by 8oC, showing that the ionizing radiation have promoted a compatibilization effect on the irradiated blend.

O descarte inadequado de embalagens poliméricas tem gerado uma grande preocupação mundial. O alto consumo, atrelado ao curto tempo de uso dessas embalagens tem ocasionado um grande passivo ambiental. Diferentemente dos usuais polímeros empregados para este propósito, o poli(ácido lático) ou PLA é de fonte renovável e pode ser degradado no meio ambiente por ação de microrganismos como bactérias e fungos. Possui grande potencial para produzir sustentavelmente novos tipos de embalagens que sejam ambientalmente amigáveis. No entanto, para isso é preciso modificar algumas propriedades mecânicas para satisfazer sua aplicação, como a ductilidade e tenacidade. Uma boa alternativa para superar essas limitações é misturá-lo mecanicamente a um segundo polímero, produzindo blendas com propriedades melhoradas. Neste trabalho foram preparadas blendas poliméricas entre o PLA e o copolímero aleatório poli[(etileno)-co-(acetato de vinila)] (EVA), com teores de acetado de vinila (VA) de 65% (EVA65) e 90% (EVA90). As blendas foram preparadas por extrusão em dupla rosca co-rotacional interpenetrante. A morfologia e miscibilidade das blendas PLA/EVA foram estudadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise termodinâmico-mecânica (DMTA). As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração, flexão em três pontos e resistência ao impacto Izod com entalhe. A influência do teor de VA na biodegradabilidade do PLA foi avaliada por perda de massa e por propriedades mecânicas em tração dos corpos de prova que foram submetidos ao teste de biodegradação em solo e ficaram enterrados por 0, 30, 90, 120 e 150 dias. As curvas DSC e os resultados de DMA mostram que as blendas PLA/EVA90 apresentam uma única temperatura de transição vítrea (Tg), sendo, portanto, miscíveis. Entretanto, as blendas PLA/EVA65 apresentam duas Tg e nítida separação de fases comprovando que são imiscíveis em todas as frações testadas. Mudanças como deslocamento da temperatura de cristalização do PLA são influenciados pelo aumento do teor de EVA nas blendas. Todas as blendas apresentam melhora nos resultados de flexibilidade e deformação na ruptura, destaque para amostra contendo 20% de EVA65 onde a deformação na ruptura foi 350% maior que o PLA puro. A resistência ao impacto da blenda contendo 30% de EVA65 representou um aumento na tenacidade aproximadamente 2400% em relação ao valor obtido pelo PLA puro. A taxa de biodegradação do PLA foi reduzida com o aumento do teor de EVA nas blendas. Blendas com EVA90 obtiveram maiores perdas de massa que as equivalentes contendo EVA65, revelando também a influência da miscibilidade na taxa de biodegradação do PLA. No entanto, ao final de 180 dias todos os corpos de provas sofreram variação negativa da massa, ou seja, foram biodegradados no solo. / The inadequate disposal of packaging materials has led to a major worldwide concern. The high consumption, together with the short usage time of packaging materials, has created a serious environmental issue. Unlike conventional polymers, poly(lactic acid) or PLA comes from a renewable source and can be degraded by microorganisms (e.g., bacteria and fungi) in the environment. PLA has a great potential for the sustainable development of environmentally friendly materials intended for packaging applications. To do so, however, some of its mechanical properties (e.g., ductility and toughness) must be modified to meet the technical requirement for such applications. A feasible alternative of overcoming these limitations is mechanically blending PLA with a second polymer, producing blends featuring improved properties. In this study, we prepared polymer blends by mixing PLA and the random copolymer poly[(ethylene)-co-(vinyl acetate)] (EVA) comprising vinyl acetate (VA) contents of 65% (EVA65) and 90% (EVA90). The blends were prepared through interpenetrating co-rotating twin screw extrusion. PLA/EVA blend morphology and miscibility were investigated through scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), and dynamic thermomechanical analysis (DMTA). Mechanical properties were determined through tensile, three-point bending, and notched Izod impact strength tests. The influence of VA content on PLA biodegradability was assessed by weight loss measurements as well as tensile tests in specimens submitted to biodegradation in soil, wherein they remained covered for 0, 30, 90, 120, and 150 days. DSC curves and DMTA data showed that the PLA/EVA90 blends presented a single glass transition temperature (Tg), indicating miscibility. On the other hand, the PLA/EVA65 blends presented two Tg as well as marked phase separation, corroborating the immiscibility of all tested fractions. Shifts on the crystallization temperature of PLA are influenced by increased EVA contents in the blends. All blends showed improved flexibility and deformation at break, particularly that comprising 20% EVA65, which presented an elongation at break 350% higher than pristine PLA. The impact strength of the blend comprising 30% EVA65 evidenced a ca. 2400% increase in toughness in comparison with pure PLA. PLA biodegradation rate was reduced by increased EVA contents. EVA90-containing blends displayed greater weight losses than their EVA65-containing counterparts, also revealing the influence of miscibility on PLA biodegradation rate. Nevertheless, after 180 days, all specimens presented weight loss, that is, were biodegraded in soil.

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Nelson Eduardo Duran Caballero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T06:47:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cordi_Livia_M.pdf: 21857462 bytes, checksum: 3e42c7ea2ad32da6e7427d4169ca05d6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Imensurável é a quantidade de resíduos plásticos descartados no meio ambiente e o crescente desequilíbrio do mesmo. Esta situação leva ao desenvolvimento de novas formulações plásticas que sejam resistentes e funcionais enquanto em uso, mas que após o período de interesse sejam degradados no menor período de tempo possível. Com o intuito de minimizarmos as quantidades de polímeros descartados no meio ambiente, dentro de uma perspectiva de desenvolvimento sustentável e diminuindo a poluição ambiental, estudamos a aplicação de fungos e bactérias isolados de solo para reduzir o tempo de degradação de polímeros considerados biodegradáveis. Para isto, foi preparada e caracterizada uma blenda composta por Poli (e- caprolactona) e Amido de milho adipatado e também um compósito de Poli (e- caprolactona), Amido de milho adipatado e pó de fibra de coco, visando assim obter um material com alta taxa de biodegradação. A caracterização e o acompanhamento da biodegradação do filme de PCL, da blenda PCL/amido e do compósito PCL/amido/fibra de coco foi feita por Análise Visual, Perda de Massa, Espectroscopia no Infra-Vermelho Próximo (NIR), Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Análise de Componentes Principais (PCA). Os resultados obtidos pela biodegradação promovida por bactérias extraídas de solo foram de 54% de perda de massa para a blenda de PCL/amido e de 47% para o filme de PCL em 100 dias. A taxa de biodegradação para o PCL, independente do fungo utilizado é muito baixa para o período de 60 dias, não superando os 5% de perda de massa. O fungo F. moniliforme reduziu a massa da blenda PCL/amido em 22,5% no mesmo período em que a espécie F. oxysporum não apresentou mais que 10% de perda de massa para o mesmo material. Para a biodegradação dos compósitos PCL/amido/fibra de coco os resultados de perda de massa indicam que o aumento da porcentagem de fibra de coco leva a um aumento da biodegradação. / Abstract: Hugh amount of plastic waste is discarded in the environment causing a growing imbalance. This situation leads to the development of new resistant and functional plastic materials to last during their useful life and biodegrade after it, in a short period of time. In order to minimize the quantity of polymers discarded in the environment, within a perspective of sustainable development and reducing environmental pollution, we studied the application of fungi and bacteria isolated from soil to reduce the time of degradation of polymers considered biodegradable. For this, a blend composed of Poly (e-caprolactone) and maize starch adipate and also a composite of Poly (e-caprolactone/maize starch adipate/powder fibers from coconut has been prepared and characterized, seeking thereby to obtain a material with a high rate of biodegradation. The characterization and monitoring of the degradation of the PCL film, the PCL/starch blend and the composite PCL/starch/coconut fiber was made by Visual Analysis, Mass Loss, Near Infra-Red Spectroscopy(NIR), Thermogravimetric analysis (TGA ), Electronic Scanning Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and Principal Components Analysis (PCA). The results obtained in 100 days for the biodegradation promoted by bacteria isolated from soil were 54% of weight loss for PCL/starch blend and 47% of weight loss for PCL film. The rate of biodegradation for the PCL, regardless of the fungus used is very low for the period of 60 days, not exceeding 5% of the weight loss. The fungus F. Moniliforme reduced the mass of PCL / starch blend to 22.5% in the same period in which the species F. oxysporum not presented more than 10% of weight loss for the same material. For the biodegradation of PCL / starch / coconut fiber composites, the results of weight loss indicate that the increase in the percentage of coconut fiber leads to an increase in the degradation rate. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:54:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kuchnier_CarolineNogueira_M.pdf: 6599109 bytes, checksum: 59b6eb5172349da253716bfd2081593a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O poli(ácido lático), PLA, é um polímero biodegradável muito promissor para aplicações industriais e médicas. Contudo, algumas de suas características, como fragilidade à temperatura ambiente limitam sua potencial utilização e restringem sua degradação às condições de compostagem. Para promover modificações de propriedades do PLA este trabalho tem como objetivo o estudo de blendas com Poli(adipato-co-tereftalato de butileno), PBAT, outro polímero biodegradável. Buscou-se ainda, melhorar a compatibilidade entre os dois polímeros com a utilização do agente extensor de cadeia multifuncional Joncryl ADR-4368, que contém grupos epóxido reativos. Dois tipos de processamento foram adotados: em homogeneizador Drais e em reômetro de torque. Amostras dos polímeros puros e blendas em diferentes composições foram preparadas com e sem adição do extensor de cadeia. Na análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC), a temperatura de transição vítrea (Tg) dos polímeros originais mostraram-se inalteradas nas blendas e revelou a imiscibilidade entre PLA e PBAT. O comportamento associado à fração cristalina apresentou variações em função da composição dos polímeros nas blendas e as transições térmicas não foram alteradas pelo extensor de cadeia. Análises de termogravimetria (TGA) mostraram o efeito de aumento na estabilidade térmica gerada pelo extensor de cadeia e o aumento da degradação térmica no processamento por injeção. A espectroscopia do infravermelho (FTIR) mostrou que grupos epóxido podem ter reagido com carboxilas e hidroxilas dos polímeros. A cromatografia por permeação em gel (GPC) mostrou que o extensor de cadeia promoveu aumento na massa molar do PLA, mas não apresentou o mesmo efeito no PBAT. Pela microscopia eletrônica de varredura (SEM), observou-se a presença de duas fases distintas. O extensor de cadeia promoveu a diminuição significativa no tamanho dos domínios da fase dispersa. Ensaios de resistência à tração mostraram que o PBAT aumentou a flexibilidade do PLA. Testes de resistência ao impacto mostraram aumento na resistência mecânica do PLA pela incorporação do PBAT. O extensor de cadeia reduziu a flexibilidade do PLA puro, mas aumentou a flexibilidade e a resistência mecânica nas blendas PLA/PBAT. Palavras-chave: Blendas poliméricas, plástico biodegradável, poli(ácido lático), aditivos / Abstract: Poly (latic acid) (PLA) is an attractive biodegradable polymer for industrial and medical applications. Although, some PLA properties like brittleness at room temperature restrict its potential applications and limit its full degradation only for composting conditions. The purpose of this work is to promote modifications in PLA properties by blending it with other biodegradable polymer, Poly (butylene-adipate-co-terephtalate) (PBAT). Joncryl ADR-4368, a multifunctional chain extender with epoxy functional groups was also used to increase polymers compatibility. Two processing methods were adopted: the samples in different compositions were processed in Drais homogenizer and torque reometer. Polymers and blends were processed with and without the chain extender. Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that the glass transition temperature (Tg) of the polymers did not change, which reveals immiscibility between PLA and PBAT. The behavior of the crystalline fraction exhibited variations depending on the composition of the blends and thermal transitions were not changed by chain extender. Thermo gravimetric analysis (TGA) showed that the chain extender caused an increase on thermal stability, and an increase of thermal degradation caused by injection molding processing. Infrared spectroscopy (FTIR) indicated that epoxy groups may be reacted with carboxyl and hydroxyl polymers functional groups. Gel permeation chromatograph (GPC) revealed that chain extender promoted molecular weight increasing in PLA but did not have the same effect on PBAT. Using Scanning electron microscopy (SEM) two phases morphology was detected. Chain extender promoted remarkable domains size reduction of the dispersed phase. Tensile strength tests demonstrated that PBAT enhanced flexibility and reduced brittleness of PLA. Impact strength tests showed an increment on PLA strength due to the presence of the PBAT. Chain extender reduced flexibility of PLA but also increased flexibility and tensile strength in PLA/PBAT blends. Keywords: polymer blends, biodegradable plastic, poly (latic acid), additives / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:49:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brito_TalitaAlmeidaVidade_M.pdf: 2327615 bytes, checksum: 1370c441c447a5a8dae05303883562b5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de nanofibras da blenda poli (L-ácido láctico) (PLLA)/poli (?-caprolactona) (PCL) através dos processos de eletrofiação e rotofiação destinada à produção de fibras visando futuras aplicações como suporte para a engenharia tecidual. As blendas foram preparadas através da dissolução do polímero em clorofórmio e clorofórmio mais acetona, resultando em uma solução de 6%. A eletrofiação é um processo relativamente simples e de baixo custo, que consiste na aceleração de uma solução polimérica, inicialmente contida em um capilar metálico, pela presença de um campo elétrico externo, para produzir fibras com diâmetro médio reduzido. Apesar da popularidade e da versatilidade, o processo de eletrofiação apresenta algumas desvantagens, tais como o uso de fonte de alta tensão, baixa taxa e longo tempo de produção das fibras. Com a necessidade de encontrar um método de produção de fibras para sanar eventuais obstáculos encontrados na eletrofiação, foi realizado um estudo com um novo processo: a rotofiação. O processo de rotofiação é um processo simples que forma fibras durante o jateamento da solução polimérica através de um orifício central utilizando alta velocidade de rotação e não utiliza campo elétrico de alta voltagem, como na eletrofiação. As fibras obtidas por meio dos dois processos foram analisadas e caracterizadas pelos seguintes métodos: microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), e espectroscopia na região do infravermelho por transformada de fourier (FTIR). A análise das fibras por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que é possível a formação de nanofibras da blenda PLLA/PCL através dos dois processos. Verificou-se que ocorreram diferenças significativas no diâmetro médio dos fios entre os processos, onde na rotofiação, os diâmetros foram maiores, os dois processos estudados permitiram a obtenção de fibras porosas, uma característica importante requerida na engenharia tecidual. Os resultados das análises térmicas indicaram o comportamento imiscível das blendas PLLA/PCL. Através da análise de FTIR foi possível demonstrar eliminação completa dos solventes durante o processamento e também a imiscibilidade dos polímeros / Abstract: This work presents the preparation and characterization of nanofibers of poly (L-lactic acid) (PLLA) / poly (?-caprolactone) (PCL) through electrospinning and rotary jet spinning processes for the production of fibers aiming future applications as scaffolds for tissue engineering. The blends were prepared using the two polymers cited above in chloroform and chloroform plus acetone, resulting in a solution of 6%. Electrospinning is relatively simple and low cost process, which consists in the acceleration of a polymer solution initially contained in a capillary, the presence of an external electric field to produce fibers with reduced average diameter reduced. Despite the popularity and versatility, the electrospinning process has some disadvantages such as the use of high voltage supply, low spinning rates and takes time for long fiber production. With the need to find a method of producing fibers to remedy any obstacles encountered in electrospinning, a study was conducted with a new process: rotary jet spinning. The process of rotary jet spinning is a simple process that forms fibers during the blasting of the polymer solution through a central hole using high-speed rotation and does not use high intensity electric fields, as in electrospinning. The fibers obtained by the two processes were analyzed and characterized by the following methods: scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectroscopy fourier transform (FTIR). The fiber analysis by scanning electron microscopy (SEM) showed that it is possible to form nanofibers of PLLA / PCL through two processes. It was found that there were significant differences in the average diameter of the fibers between the processes, where higher diameters were observed in rotary jet spinning, the two processes studied allowed to obtain porous fibers, an important feature required in tissue engineering. The results of thermal analysis indicated that it was formed immiscible blends of PLLA / PCL. By FTIR analysis it was demonstrated complete elimination of the solvents during processing and also the immiscibility of the polymers / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

A vasta gama de sistemas poliméricos classificados como blendas tem sido alvo crescente no meio acadêmico e científico. A possibilidade de obtenção de propriedades combinadas e múltiplas, associada a incorporações de blendas poliméricas, enriquece a condição de pesquisa abrindo assim uma extensa área de atuação. Neste trabalho foi proposto o estudo de mistura de composto de poli (cloreto de vinila) plastificado com resíduo de poli (vinil butiral), proveniente de laminados para produção de para-brisas da indústria automotiva, bem como a investigação do efeito da irradiação gama com dose absorvida de 25 kGy, 30 kGy e 40 kGy, controlado com uso de dosímetro de PMMA e taxa de dose equivalente de 0-10 kGy.h-1. Foram analisadas variações das propriedades mecânicas e térmicas das amostras antes e após exposição à radiação gama. As formulações foram constituídas em diferentes concentrações: composto de PVC-C, resíduo de PVB-R, PVC-C/PVB-R 90/10, PVC-C/PVB-R 50/50 e PVC-R/PVB-R 50/50. O composto de poli (cloreto de vinila) foi formulado e aditivado, apresentando comportamento de um elastômero termoplástico, produto flexível. Foram incorporadas aparas moídas de poli (vinil butiral), provenientes de laminados para produção de para-brisas. Ambos os materiais foram incorporados em extrusora granuladora tipo rosca simples e submetidos ao processo de calandragem para efetivação da mistura e formação de mantas plásticas. As mantas foram irradiadas em um reator multipropósito de 60Co e caracterizadas para verificação das propriedades mecânicas e térmicas. Para tanto, as blendas após exposição à radiação gama apresentaram propriedades mecânicas e térmicas intermediarias as propriedades dos seus componentes, mostrando-se um material resistente e de baixo custo. Por meio da microscopia eletrônica de varredura obteve uma redução nos vasos interfaciais mostrando um aumento na capacidade de percolação do PVB na matriz de PVC, favorecendo suas propriedades físicas. / The wide range of polymer systems classified as blends has been increasingly targeted in the academic and scientific milieu. The possibility of obtaining multiple and combined properties, combined with the incorporation of polymer blends, enriches the research condition, thus opening up an extensive area of performance. In this work the study of the poly (vinyl butyral) plasticized polyvinyl chloride mixture from laminates for automotive windshield production was investigated, as well as the investigation of the effect of gamma irradiation with absorbed dose of 25 kGy, 30 kGy and 40 kGy, controlled with use of PMMA dosimeter and equivalent dose rate of 0-10 kGy.h-1. Variations of the mechanical and thermal properties of the samples were analyzed before and after exposure to gamma radiation. The formulations were constituted in different concentrations: PVC-C compound, PVB-R residue, PVC-C/PVB-R 90/10, PVC-C/PVB-R 50/50 and PVC-R/PVB-R 50/50. The polyvinyl chloride compound was formulated and added, exhibiting the behavior of a thermoplastic elastomer, a flexible product. Poly (vinyl butyral) ground chips were produced from laminates for the production of windshields. Both materials were incorporated in a single-thread granulator extruder and submitted to the calendering process to effect the mixing and formation of plastic blankets. The blankets were irradiated in a 60Co multipurpose reactor and characterized for verification of mechanical and thermal properties. In order to do so, the blends after exposure to gamma radiation presented mechanical properties and intermediate thermal properties of their components, showing a resistant material and low cost. By means of the scanning electron microscopy it obtained a reduction in the interfacial vessels showing an increase in the percolation capacity of the PVB in the PVC matrix, favoring its physical properties.