A tecnologia avançada das matérias-primas utilizadas nas atuais embalagens de multicamadas é acompanhada por inovações, atualizações e automação dos equipamentos de produção, por coextrusão e/ou laminação. Um aumento considerável de custos se origina na aquisição e manutenção de equipamentos, e no aperfeiçoamento da mão-de-obra operacional. Também, a sofisticação das embalagens, cria a dificuldade de seu posterior reaproveitamento e reciclagem, devido à utilização dos muitos e distintos materiais nelas aplicados. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de embalagens pet food com propriedades de barreira, que não necessitem de processos como coextrusão. Existem estudos e artigos publicados que se dedicam a estudar o comportamento de blendas binárias de poliolefinas no uso de embalagens, porém não se encontram informações acerca de blendas ternárias que, provavelmente, poderão agregar melhorias para as embalagens de pet food. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira foram processados filmes por compressão térmica de oito blendas ternárias, quatro contendo (PEAD) e outras quatro, polipropileno (PP). As oito amostras foram caracterizadas por ensaios mecânicos e utilizouse a Análise de Variância de Fator Único – ANOVA para determinação das melhores composições, uma de PEAD e outra de PP. Na segunda etapa, as duas blendas ternárias anteriormente selecionadas foram aditivadas com dois agentes de barreira baseados em poliamida (PA) e processadas em extrusão de filme plano. Os oito filmes obtidos foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, térmicos, de difração de raios X e reológicos aplicando-se um Projeto e Análise de Experimento – DOE para definir as melhores composições, uma contendo PEAD e outra PP. Na terceira etapa, as blendas aditivadas com agente de barreira selecionadas, uma de PEAD e outra de PP, foram processadas em extrusão de filme tubular com espessura de parede de 180 μm, nas razões de sopro de 2,5:1 e 3,5:1. Os filmes da blenda contendo PP não demonstraram compatibilidade adequada e foram descartados. Os filmes da blenda com PEAD foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, permeabilidade ao O2, térmicos e ópticos. Conclui-se que o filme selecionado, da blenda ternária de PEAD com adição de aditivo de barreira baseado em PA, na razão de sopro de 3,5:1, possui propriedades mecânicas superiores as da embalagem comercial e que houve um decréscimo significativo na permeabilidade ao O2 desta blenda quando comparada aos seus constituintes básicos, entretanto, o valor de permeabilidade ao O2 da embalagem comercial é acentuadamente menor, o que é um indicativo para a continuidade experimental com aditivos que proporcionem melhores resultados de barreira ao O2. / The advanced technology of the raw materials used in current multi-layer packaging is accompanied by innovations, upgrades and automation of production equipment, by coextrusion and/or lamination. A considerable increase in costs comes from the acquisition and maintenance of equipment and improvement of operational hand labor. The sophistication of packaging also creates the difficulty of subsequent reuse and recycling due to the use of many different materials applied to it. The objective of this study is to develop pet food packaging with barrier properties, which do not require processes such as co-extrusion. There are studies and articles dedicated to studying the behavior of polyolefin binary blends in the use of packaging, but there is no information about ternary blends which could probably add enhancements to the packaging of pet food. The work was divided into three stages. In the first step, films were processed by thermal compression from eight ternary blends, containing four different ratios of HDPE and four of PP. The eight samples were characterized by mechanical testing and used a Single Factor Analysis of Variance – ANOVA to determine the best compositions of HDPE and PP. In the second step, the two previously selected ternary blends were doped with two barrier resins based on PA and processed in a flat film extrusion. The eight films obtained were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, thermal testing, X-ray diffraction studies and, as well as, rheological testing, applying a Design of Experiment - DOE to define the best compositions, one containing HDPE and the other PP. In the third step, the selected blends were doped with barrier resin, one of HDPE and the other PP, and processed into blown film extrusion with a wall thickness of 180 μm in the blowing ratios of 2.5: 1 and 3.5: 1. The films of the blends with PP was ruled out, because did not show adequate compatibility. The films of the blends with HDPE were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, O2 permeability, thermal, and, as well as, optical testing. It follows that the selected film, the ternary blend of HDPE with the addition of barrier based resin PA in the blow up ratio of 3.5: 1, has superior mechanical properties to the commercial package and that there was a significant decrease in this blend O2 permeability when compared to its basic constituent. However, the O2 permeability value for the commercial package is markedly lower, which is a target for experimental continuity with additives that provide improved barrier results O2.

O aumento da demanda por embalagens flexíveis, a evolução dos processos de transformação e a demanda por materiais que viabilizem aumento de produtividade sem perda de qualidade das embalagens, tornam necessário o desenvolvimento de soluções que atendam este mercado. Com foco na manutenção da integridade e qualidade dos produtos embalados, a propriedade de selagem dos filmes é uma das mais importantes. Devido à necessidade de aumento de produtividade e ao aumento de velocidade na etapa de empacotamento automático dos produtos, soluções que viabilizem a redução de temperatura necessária para selagem das embalagens têm sido estudadas pelos fornecedores de resinas termoplásticas e a utilização de blendas poliméricas tem se mostrado uma solução rápida com baixo ou nenhum investimento e que proporcionam a combinação de propriedades de diferentes polímeros para obtenção do incremento desejado. Diante deste contexto, foram produzidas três blendas, BL1, BL2 e BL3, na proporção mássica 85/15 (PEBDL/PEUBDL), entre um PEBDL convencional, amplamente utilizado para produção de embalagens flexíveis, obtido com catalisador Ziegler-Natta, e três PEUBDLs, identificados como PEUBDL1, PEUBDL2 e PEUBDL3, todos obtidos com catalisadores metalocênicos. Foram obtidos filmes monocamada, em extrusora tubular, na proporção mássica 90/10 (PEBDL, BL1, BL2 ou BL3/PEBD). Foram avaliados os efeitos dessa mistura nas propriedades físicas, estruturais, reológicas, óticas, mecânicas e de soldabilidade e a partir destas avaliações, foram estabelecidas correlações entre estrutura e propriedade, com ênfase nas propriedades de selagem dos materiais. Os resultados obtidos mostram que as blendas proporcionaram melhoria da propriedade de selagem em comparação ao PEBDL, especialmente as blendas produzidas com os PEUBDLs de menor densidade. De maneira geral as blendas apresentaram melhores propriedades mecânicas e óticas, em comparação ao PEBDL. / The increasing demand for flexible packaging, the advances on conversion processes and the demand for materials that allow the increase in productivity with no quality loss of the packaging require the development of new solutions to this market. Focusing on keeping packed product’s quality and integrity, the sealing property is one of the most important property for this segment. Due to productivity increase and the increase on the speed of automatic packaging machines, the suppliers of thermoplastic resins have been studying solutions to reduce the temperature needed to seal the packaging. The use of polymer blends has been a fast and with low or none investment solution, which provide the combination of properties of different polymers to reach intended improvement. Given this context, three blends were produced, BL1, BL2 e BL3, with the following mass ratio 85/15 (LLDPE/ULDPE), among a conventional LLDPE, widely used to produce flexible packaging, obtained with Ziegler-Natta catalyst, and three ULDPEs, identified as ULDPE1, ULDPE2 and ULDPE3, obtained with metallocene catalysts. Monolayer films were obtained on a tubular extruder, with the mass ratio 90/10 (LLDPE, BL1, BL2 or BL3/LDPE). The effects of the blending were analyzed on physical, structural, rheological, optical, mechanical and sealing properties. Structure – property correlation were discussed, focusing on the sealing property. The results show that the blends enhanced sealing properties compared to LLDPE, highlighting the blends with ULDPE with lower density. In general, the blends presented better mechanical and optical properties when compared to LLDPE.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo com o poliéster biodegradável P[3HB] (poli[R-3-hidroxibutirato]) e seu copolímero P[3HB-co-3HV] (poli[R-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato]). Esses materiais são conhecidos por seu grande potencial de biodegradabilidade, porém sua utilização pela indústria ainda é limitada em função de seu baixo desempenho mecânico. Visando a tenacificação desses materiais, optou-se por misturá-los com os elastômeros EPDM (terpolímero de etileno-propileno-dieno) e PVB (Poli(vinil butiral)). Foram estudados quatro grupos de blendas: P[3HB]/EPDM e P[3HB-co- 3HV]/EPDM processados em misturadores internos e posteriormente prensadas em filmes; P[3HB]/EPDM e P[3HB]/PVB extrudados e posteriormente injetados. As blendas foram obtidas nas concentrações de 10, 20 e 30% em peso de elastômeros. Inicialmente, estudou-se efeito da incorporação de elastômeros na cristalinidade, estrutura cristalina, propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas das matrizes, e o efeito do tipo de processamento utilizado. Observou-se que a adição dos elastômeros às matrizes semicristalinas aumentou a nucleação de esferulitos, resultando em um aumento da cristalinidade das mesmas. O PVB apresentou um efeito plastificante na estrutura do PHB. Os filmes apresentaram uma degradação térmica maior que as amostras injetadas, resultando em uma cristalização mais lenta e um grau de cristalinidade maior. Em um outro estudo, avaliou-se a morfologia, tensão interfacial, comportamento reológico, propriedades mecânicas e a biodegradabilidade das amostras estudadas. Foi observada uma morfologia de dispersão de gotas para todas as misturas, exceto para a mistura P[3HB]/EPDM obtida por injeção que apresentou um certo grau de co-continuidade. No caso das misturas injetadas foi visto que o fator que parece influenciar mais fortemente em sua morfologia final são as razões de viscosidade observadas entre a matriz e a fase dispersa das mesmas. A adição de elastômeros aumentou a resistência ao impacto do P[3HB], principalmente no caso da mistura P[3HB]/EPDM, o que pode estar relacionado à morfologia co-contínua observada nesta blenda. A incorporação dos elastômeros resultou em uma redução do módulo de elasticidade e da resistência à tração do P[3HB], e aumento do alongamento, principalmente no caso da mistura com PVB. Foi visto que a biodegradação do P[3HB] e P[3HB-co-3HV] aumentou com a adição de elastômeros, devido à morfologia de dispersão e a diminuição do tamanho dos esferulitos que aumentam a área interfacial para a ação das enzimas, facilitando a biodegradação. / In this work a study with the biodegradable polyester P[3HB] (poly[R-3- hydroxybutyrate]) and its copolymer P[3HB-co-3HV] (poly[R-3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate]) was conducted. These materials are known for their high biodegradability but their use is still limited because of their poor mechanical properties. In order to improve these properties it was chosen to blend these biodegradable polymers with EPDM (Ethylene propylene diene monomer) and PVB (Polyvinyl butyral). Four groups of blends were obtained: P[3HB]/EPDM and P[3HB-co-3HV]/EPDM blends were prepared using an internal mixer and then compressed molded; P[3HB]/PVB and P[3HB]/EPDM blends were prepared using an extruder and further injected. The blend concentrations ranged from 10 to 30 wt. % of the rubbery phase. Initially, the effect of rubber type on the crystallinity, the crystalline structure, thermal and dynamic-mechanical properties of the matrices and the effect of processing method to obtain the blends were investigated. The addition of elastomers on P[3HB] (and P[3HB-co- 3HV]) increases the nucleation, resulting in an increase of matrix crystallinity. PVB showed a plasticizing effect on the P[3HB] structure. Film samples showed a higher thermal degradation than injected ones, resulting in a slower crystallization and higher crystallinity. The morphology, interfacial tension, rheological behavior, mechanical properties (tensile and impact) and biodegradability of samples were also studied. A droplet dispersion morphology type was obtained for all the blends except for P[3HB]/EPDM injected samples which presented some extent of degree of continuity. The experimental results indicated that the final morphology observed for the blends was controlled by the viscosity ratio between the matrix and dispersed phase. Elastomer addition increased P[3HB] impact strength mainly for P[3HB]/EPDM blends, probably due to its co-continuous morphology. Moreover, elastomer incorporation resulted in a decrease of P[3HB] elastic moduli and tensile strength and increase of elongation of break, mainly for P[3HB]/PVB blends. It was observed that P[3HB] and P[3HB-co-3HV] biodegradation increased with elastomer addition due to the droplet dispersion morphology and decrease of spherulites size witch causes an increase of interfacial area for enzymes, facilitating biodegradation.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-04-06T12:51:07Z No. of bitstreams: 1 Rosiane Silva Penha.pdf: 4194206 bytes, checksum: 7e3c0f380eac3e3015bece6a9325936d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T12:51:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosiane Silva Penha.pdf: 4194206 bytes, checksum: 7e3c0f380eac3e3015bece6a9325936d (MD5) Previous issue date: 2016-11-04 / Chitosan (QT) and collagen (COL) are natural macromolecules of wide interest and application, and which can interact themselves in order to develop blends with biomaterial characteristics. In this work, on account of the fish collagen advantages, we aimed to develop synthesis routes among both biopolymers. It was used chitosan from commercial source, with 82% of deacetylacion degree (DG) determined by conductometric titration, and the collagen was extracted from the swimming bladder and the skin of the Pescada Amarela (Cynosian acoupa) and Gurijuba (Arius luniscutis). The collagen‘s content used on the prepared gels was determined by the 4- hydroxyproline‘s method and equal to 189,24-394,75 mg.g-1. Both materials were separately characterized trough Fourier transform infrared spectroscopy in the infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TGA/DTG and DSC) and scanning electron microscopy (SEM). Amongst the proposed blend‘ synthesis, lyophilization and selective precipitation techniques (saline, alkaline, saline-alkaline) were used in the following QT:COL (wt%) mixtures: 80:20, 50:50 and 20:80. Regarding to precursors, the results of the characterization indicated that the protein structural integrity of the collagen was preserved during extraction and precipitation (FTIR), that it presents an amorphous form (XRD), rough and irregular (SEM). Chitosan also showed amorphous, but with some crystalline domains (XRD), rough (SEM), and thermally stable up to approximately 250 ° C. The obtained materials from chitosan:collagen mixtures and in all different proportions, showed differences in their spectral, thermal and viscosity profiles, indicating interaction between them and suggesting the formation of new materials. / Quitosana (QT) e colágeno (COL) são macromoléculas naturais de amplo interesse e aplicação, e que podem interagir entre si formando blendas com características de um biomaterial. Neste trabalho, em virtude das vantagens dos colágenos písceos, definiramse rotas de sínteses para blendas entre estes dois biopolímeros. Dentre as propostas de sínteses investigadas, foram empregadas as técnicas de liofilização e precipitação seletiva (salina, alcalina, salino-alcalina) em misturas QT:COL nas proporções (m%) de 80:20, 50:50 e 20:80. A quitosana empregada foi de origem comercial e com grau de desacetilação (GD) determinado por titulação condutométrica de 82 %, e o colágeno foi extraído da bexiga natatória e da pele da Pescada Amarela (Cynoscion acoupa) e da Gurijuba (Arius luniscutis). O conteúdo de colágeno nos géis preparados foi determinado pelo método da 4-hidroxiprolina, e equivalente a 189,24 - 394,75 mg.g-1. Ambos os materiais foram caracterizados separadamente e em conjunto por espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR), difratometria de Raios-X (DRX), análise térmica (TG, DSC e DTA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados das caracterizações indicaram, quanto aos precursores, que a integridade estrutural proteica do colágeno foi preservada durante a extração e precipitação (FTIR), que o mesmo apresentou-se em uma forma amorfa (DRX), rugosa e irregular (MEV). A quitosana apresentou-se amorfa, mas com certos domínios cristalinos (DRX), rugosa (MEV) e estável termicamente até, aproximadamente, 250 oC. Os materiais obtidos a partir das misturas QT:COL, nas diversas proporções, apresentaram diferenças em seus perfis espectral, térmico e de viscosidade em relação aos precursores, indicando interação entre as matrizes e a obtenção de novos materiais.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-12Bitstream added on 2014-06-13T19:03:40Z : No. of bitstreams: 1 campos_a_dr_rcla.pdf: 6052841 bytes, checksum: ff8b1d50db1631536475d658ea2b9b76 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os plásticos vêm sendo cada vez mais utilizados em nosso cotidiano em diversos tipos de produtos, no entanto, esses materiais são muito persistentes no ambiente, o que aumenta a quantidade de resíduos plásticos depositados nos aterros sanitários. A mistura de polímeros buscando obter materiais com diferentes propriedades mecânicas e degradativas pode ser um caminho para facilitar a adesão microbiana na matriz polimérica e contribuir para alterar o tempo de degradação desses materiais em aterros sanitários. Este trabalho teve como objetivo investigar a biodegradação de filmes de blendas de PP/PCL obtidos por fusão e PVC/PCL, PVA/PCL e PVA/PVC obtidos por casting, utilizando microrganismos do solo e de chorume, através dos métodos de respirometria de Bartha, Espectroscopia de Absorção no infravermelho (FTIR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Medidas de ângulo de contato e Perda de massa. Os resultados mostraram que no solo, os filmes sofreram biodegradação oxidativa. Com a adição de chorume, ocorreu uma erosão superficial e diminuição da biodegradação, devido à mudança no sistema microbiano. A biodegradação em todos os filmes foi influenciada pela morfologia da matriz polimérica (principalmente a cristalinidade). O PVA favorece a biodegradação do PVC e o PVC inibe a degradação do PVA. Efeito semelhante ocorre com PVC/PCL. O PCL favorece a biodegradação do PVC na blenda e o PVC inibe a rápida biodegradação do PCL. A presença de grupos ésteres na matriz polimérica é fundamental para a ação microbiana, isto é, hidrólise enzimática dos mesmos. Um aumento de cristalinidade do polímero também é considerado um processo degradativo. / Plastics are being increasingly used in our daily life in different types of products, however, these materials are very persistent in the environment, which increases the amount of plastic waste deposited in landfills. The mixture of polymers in different mechanical and degradative properties can be a way to facilitate the microbial adhesion in the polymeric matrix and help to modify the time of degradation of these materials in landfills. This work aims to investigate the biodegradation of films from blends of PP / PCL, obtained by melting and PVC / PCL, PVA / PCL and PVA / PVC, obtained by casting, using microorganisms soil and chorume, through methods of Bartha's respirometry, Spectroscopy infrared absorption (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM), angle of contact and loss of weight. The results showed that in the soil, the films have undergone oxidative degradation. With the addition of chorume, there was a surface erosion and decreased degradation, due to the change in the microbial system. The degradation in all films was influenced by the morphology of the polymer matrix (mainly crystallinity). The degradation of PVA helps the blend (PVA/PVC) degradation and the PVC inhibits the degradation of the PVA in the blend. Similar effect occurs with PVC/PCL. PCL helps the degradation of PVC in the blend and PVC inhibits the degradation of the PCL. The esther group presence in polymer matrix is fundamental to allow the microbial action, i.e., enzymatic hydrolysis of these groups. Polymer crystallinity increase is considered a degradative process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:54:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240096.pdf: 2478319 bytes, checksum: fd2f29da21b4b6c7476e26675f6f8bf0 (MD5) / Neste trabalho foi estudada a formação de complexos entre o polímero poli(vinilpirrolidona) (PVP) e blendas poli(vinilpirrolidona)/poli(4-vinilpiridina) (PVP/P4VP) e o íons Cu(II) na presença de tiocianato. Os espectros na região do infravermelho (IV) dos complexos PVP/Cu(II) mostram que a complexação ocorre pela coordenação entre os íons Cu(II) e o oxigênio carbonílico e com os ânions tiocianato coordenados através dos átomos de nitrogênio. As curvas de termogravimetria (TG) e de calorimetria diferencial exploratória (DSC) mostram influência dos íons Cu(II), que reduzem a temperatura de degradação do PVP, bem como valores de Tg pouco maiores que para o PVP puro. Os resultados para as blendas mostram que os polímeros são miscíveis, principalmente com relação às curvas de DSC, que mostram apenas um valor de Tg. Os resultados para os complexos obtidos entre Cu(II) e a blenda PVP/P4VP mostram que a complexação ocorre entre os íons Cu(II) e os componentes da blenda, apresentando deslocamentos nas bandas de estiramento C=O e C=N. As propriedades térmicas são modificadas, apresentando redução na temperatura de degradação da blenda e apenas um valor de Tg, consistente com um caráter miscível para o sistema. O comportamento eletroquímico do eletrodo de cobre em meio de tiocianato e PVP, evidenciam a potencialidade deste polímero em modificar as propriedades do eletrodo, como redução na densidade de corrente anódica, e dependentes da concentração do polímero, de sua massa molar e da concentração hidrogeniônica do meio. O filme gerado eletroquimicamente apresenta espectro de IV e curvas de TG similares aos complexos preparados.

No presente trabalho foram produzidos protótipos de liners de polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e de alta densidade (HDPE), usados para fabricar cilindros para Gás Natural Veicular GNV, tipo IV por moldagem rotacional ou rotomoldagem. Diversas composições da blenda de LLDPE/HDPE foram utilizadas de forma a verificar os efeitos dos parâmetros de processo (ciclo de temperatura, tempo e velocidade de rotação) na miscibilidade da blenda e das propriedades finais do liner, tais como, densidade, porosidade e comportamento de cristalização, permitindo produzir a parede do cilindro o mais homogênea possível e capaz de armazenar o gás à alta pressão. O liner foi produzido com a blenda polimérica que apresentou as melhores propriedades nos experimentos realizados. O trabalho avalia a resistência à pressão hidrostática (burst pressure test) de um protótipo de um liner polimérico para vasos de pressão. O liner será usado em um cilindro de GNV, feito de fibra de carbono e resina epóxi, manufaturado pelo processo de enrolamento filamentar, com variação da espessura da camada externa de fibra de carbono e mantendo constante a espessura da parede. Testes experimentais foram realizados no liner em modelos em escala reduzida e real. O desenho e a análise da falha do compósito laminado e do liner de blenda polimérica foram realizados utilizando o critério de Tsai-Wu e von Mises, respectivamente, com a simulação por elementos finitos – FEA, no software Abaqus. Os resultados confirmam a importância dos testes e das simulações para definir os parâmetros de produção adequados do liner polimérico para desenvolver o vaso de pressão em compósito. / In the present work, liner prototypes of linear low density (LLDPE) and high density polyethylene (HDPE) blends, used for CNG (Compressed Natural Gas) type IV cylinders manufacture were produced. The LLDPE/HDPE blend composition was varied in order to verify the effect of the process parameters (temperature cycle, time and rotation speed) on the blend miscibility and liner final properties, such as density, porosity and crystallization behavior, in order to obtain a homogeneous wall capable of retain high pressure gas. The liner was produced with the polymer blend that showed the best properties in the experiments realized. The work concerns the hydrostatic pressure strength (burst pressure test) of a prototype polymeric pressure vessel liner. The liner is to be used in an all-composite carbon epoxy CNG shell, manufactured by the filament winding process, with varying the number of carbon fiber layers keeping constant the wall thickness. Experimental hydrostatic tests were conducted in the liner in reduced and real scale models. Design and failure prediction of the composite laminate shell and the polymer blend liner were conducted using Tsai-Wu and von Mises criteria respectively in the Finite Element Analyses - FEA software Abaqus. Results confirmed the importance of the tests and simulations to define adequate production parameters for polymeric liner in order to develop a composite pressure vessel.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:10:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326338.pdf: 1069847 bytes, checksum: 23e89434346c5cf064279e82e34a9468 (MD5) Previous issue date: 2014 / A utilização de materiais biodegradáveis e de fonte renovável, em diferentes setores industriais e comerciais, está em crescente avanço pela necessidade da diminuição dos impactos ambientais gerados em parte pela utilização de materiais petroquímicos não biodegradáveis. Neste cenário, o amido se destaca por ser renovável, ter baixo curto de produção e ser biodegradável. Entretanto, o amido termoplástico (ATp) apresenta características físico-químicas e mecânicas que inviabilizam a sua utilização, tornando-se necessária a incorporação de componentes que promovam mudanças nesta propriedades. A incorporação de poli(ácido lático) (PLA) a matriz de ATp vem despertando interesse dos pesquisadores por suas propriedades mecânicas e de barreira ao vapor de água. Neste trabalho foram estudadas blendas de ATp/PLA enxertado ou não com anidrido maleico (AM). A reação de enxerto e a formação da blenda ocorreram em meio fundido por extrusão ou reometria. Dois diferentes procedimentos experimentais foram utilizados para obtenção das blendas de ATp/PLA: i) PLA previamente enxertado com AM e posterior mistura com ATp e ii) simultâneo enxerto do PLA e obtenção das blendas. O enxerto de AM à cadeia polimérica de PLA foi maior nas amostras produzidas em uma única etapa em relação à amostra produzida com prévio enxerto do PLA. Os laminados produzidos em uma única etapa apresentaram maior deformação e menor tensão na ruptura quando comparados aos laminados de ATp/PLA sem enxerto de AM. O laminado produzido da amostra obtida por reômetria com prévio enxerto apresentou a maior deformação e uma tensão na ruptura na mesma magnitude que os laminados sem processamento. No que se refere à morfologia, os laminados das blendas obtidos com o PLA modificado apresentaram adesividade na interface e redução dos domínios de PLA na matriz de ATp. Os laminados obtidos por reometria apresentaram uma menor permeabilidade ao vapor de água quando comparados aos laminados obtidos por extrusão. O PLA extraído das blendas produzidas no reômetro apresentou uma redução significativa na massa molar em relação ao PLA sem processamento indicando uma degradação do material. A blenda obtida por reometria com prévio enxerto do PLA foi o que apresentou melhores resultados em todas as propriedades estudadas, destacando-a para possível aplicação como bandejas para a indústria de alimentos.<br> / Abstract : The use of biodegradable materials and renewable resources, in different industrial and commercial sectors, has been remarkably growing since there is a need for reduction of environmental impacts caused by the use of non-biodegradable petrochemical materials. In this scenario, starch points outdue to the characteristics of biodegradability, renewability and low cost. Starch has physico-chemical and mechanical properties which prevent their use, incorporation of components that promote changes in the physico-chemical properties. The incorporation of poly(lactic acid) in thermoplastic starch matrix has been attracting interest of researchers due to its improved mechanical properties and as a barrier to water vapor. In this study, blends of TPS/PLA with or without grafted maleic anhydride (MA ) were studied. The graft reaction and the formation of the blends were cast by using extruder and torque rheometer. Two different experimental procedures were used in order to obtain blends of TPS/PLA: i) PLA was previously grafted with MA and then blends were formed with TPS and ii) simultaneously obtainment of graft PLA and the blends in a single step. The MA graft into the polymer chain PLA was higher in samples produced in one step than in sample produced with prior graft PLA. The laminates produced in a single step showed higher elongation and lower tensile strength when compared to TPS/PLA without graft MA. The laminate produced samples taken in a torque rheometer with previous graft had the highest elongation and tensile stress in the same magnitude as the laminates without modification. The laminates of the blends obtained with the modified PLA showed morphologies with reduced areas of PLA and continuity at the interface between the domains of TPS matrix and PLA. The laminates obtained using the rheometer had a lower water vapor permeability as compared to laminates obtained in the extruder. PLA extracted from blends produced in rheometer showed significant reduction in molecular weight indicating a degradation of the material. The laminate prepared in advance of the rheometer with graft PLA showed the best results in all studied properties, highlighting it for possible application as trays in food industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327495.pdf: 10822137 bytes, checksum: 86c8b2a9a4289a61e0e690b8fde50e5a (MD5) Previous issue date: 2014 / Blendas híbridas orgânico-inorgânicas contendo poliestireno (PS) e o precursor inorgânico poli(vinilsilazano) (HTTs), com os retardantes à chama trifenil fosfato (TFF), trifenilfosfano (TFFo) foram obtidos por mistura física direta em uma extrusora mono-rosca. O efeito retardante à chama foi caracterizado utilizando análises de termogravimentria (TGA), a aplicação do teste vertical ASTM D-635 e o teste de inflamabilidade UL94 HB. A interação química dos aditivos na matriz polimérica foi analisada utilizando a espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), e a dispersão do precursor inorgânico e dos retardantes foi estudada pela espectroscopia por dispersão de raios X (EDS). As amostras apresentaram boa processabilidade e a adição do precursor alterou o aspecto do PS. Os resultados revelaram que a adição do precursor cerâmico e dos compostos organofosforados aumentaram a estabilidade térmica e a retardância à chama do PS significativamente, de acordo com a concentração de compostos adicionados nas blendas. O efeito sinérgico entre o retardante de fase gasosa trifenilfosfano e a formação de uma camada cerâmica causada pela adição de HTTs foi observada no produto final. Entretanto, a análise de EDS mostrou uma baixa dispersão do HTTs na matriz polimérica, tornando o material mais frágil quando comparado com o poliestireno puro.<br> / Abstract : Organic-inorganic hybrid blends containing polystyrene (PS) and the ceramic precursor vinylpolysilazane (HTTs), with the flame retardant additives triphenyl phosphate (TPP) and triphenylphosphine (TPPo) were obtainedby direct melt intercalation in a single screw extruder. The flame retardant effect was characterized using thermogravimetric analysis (TGA), ASTM D-635 vertical flammability test and standard UL 94 HB flammability test.The chemical interaction of the additives in the polymer matrix was analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM), and the dispersion of innorganic precursor and the flame retardants are studied by Energy dispersive Xray spectroscopy (EDS). The samples showed a good processability and the addition of innorganic precursor changed the aspect of the PS. The results revealed that the addition of ceramic precursor and organophosphorus compounds enhanced the thermal stability and flame retardancy of PS significantly according with the amount of compounds in the blends. The synergistic effect of gas phase flame retardant triphenylphosphine and the formation of a ceramic protective layer caused by the addition of HTTs was observed in the final product. However, the EDS analysis showed a low dispersion of the HTTs in the polymer matrix, making the material more fragile, compared with the pure polystyrene.

A tecnologia avançada das matérias-primas utilizadas nas atuais embalagens de multicamadas é acompanhada por inovações, atualizações e automação dos equipamentos de produção, por coextrusão e/ou laminação. Um aumento considerável de custos se origina na aquisição e manutenção de equipamentos, e no aperfeiçoamento da mão-de-obra operacional. Também, a sofisticação das embalagens, cria a dificuldade de seu posterior reaproveitamento e reciclagem, devido à utilização dos muitos e distintos materiais nelas aplicados. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de embalagens pet food com propriedades de barreira, que não necessitem de processos como coextrusão. Existem estudos e artigos publicados que se dedicam a estudar o comportamento de blendas binárias de poliolefinas no uso de embalagens, porém não se encontram informações acerca de blendas ternárias que, provavelmente, poderão agregar melhorias para as embalagens de pet food. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira foram processados filmes por compressão térmica de oito blendas ternárias, quatro contendo (PEAD) e outras quatro, polipropileno (PP). As oito amostras foram caracterizadas por ensaios mecânicos e utilizouse a Análise de Variância de Fator Único – ANOVA para determinação das melhores composições, uma de PEAD e outra de PP. Na segunda etapa, as duas blendas ternárias anteriormente selecionadas foram aditivadas com dois agentes de barreira baseados em poliamida (PA) e processadas em extrusão de filme plano. Os oito filmes obtidos foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, térmicos, de difração de raios X e reológicos aplicando-se um Projeto e Análise de Experimento – DOE para definir as melhores composições, uma contendo PEAD e outra PP. Na terceira etapa, as blendas aditivadas com agente de barreira selecionadas, uma de PEAD e outra de PP, foram processadas em extrusão de filme tubular com espessura de parede de 180 μm, nas razões de sopro de 2,5:1 e 3,5:1. Os filmes da blenda contendo PP não demonstraram compatibilidade adequada e foram descartados. Os filmes da blenda com PEAD foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, permeabilidade ao O2, térmicos e ópticos. Conclui-se que o filme selecionado, da blenda ternária de PEAD com adição de aditivo de barreira baseado em PA, na razão de sopro de 3,5:1, possui propriedades mecânicas superiores as da embalagem comercial e que houve um decréscimo significativo na permeabilidade ao O2 desta blenda quando comparada aos seus constituintes básicos, entretanto, o valor de permeabilidade ao O2 da embalagem comercial é acentuadamente menor, o que é um indicativo para a continuidade experimental com aditivos que proporcionem melhores resultados de barreira ao O2. / The advanced technology of the raw materials used in current multi-layer packaging is accompanied by innovations, upgrades and automation of production equipment, by coextrusion and/or lamination. A considerable increase in costs comes from the acquisition and maintenance of equipment and improvement of operational hand labor. The sophistication of packaging also creates the difficulty of subsequent reuse and recycling due to the use of many different materials applied to it. The objective of this study is to develop pet food packaging with barrier properties, which do not require processes such as co-extrusion. There are studies and articles dedicated to studying the behavior of polyolefin binary blends in the use of packaging, but there is no information about ternary blends which could probably add enhancements to the packaging of pet food. The work was divided into three stages. In the first step, films were processed by thermal compression from eight ternary blends, containing four different ratios of HDPE and four of PP. The eight samples were characterized by mechanical testing and used a Single Factor Analysis of Variance – ANOVA to determine the best compositions of HDPE and PP. In the second step, the two previously selected ternary blends were doped with two barrier resins based on PA and processed in a flat film extrusion. The eight films obtained were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, thermal testing, X-ray diffraction studies and, as well as, rheological testing, applying a Design of Experiment - DOE to define the best compositions, one containing HDPE and the other PP. In the third step, the selected blends were doped with barrier resin, one of HDPE and the other PP, and processed into blown film extrusion with a wall thickness of 180 μm in the blowing ratios of 2.5: 1 and 3.5: 1. The films of the blends with PP was ruled out, because did not show adequate compatibility. The films of the blends with HDPE were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, O2 permeability, thermal, and, as well as, optical testing. It follows that the selected film, the ternary blend of HDPE with the addition of barrier based resin PA in the blow up ratio of 3.5: 1, has superior mechanical properties to the commercial package and that there was a significant decrease in this blend O2 permeability when compared to its basic constituent. However, the O2 permeability value for the commercial package is markedly lower, which is a target for experimental continuity with additives that provide improved barrier results O2.