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Previous issue date: 2008-03-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we sought to modify PHB, processing it in the melted state, and to
evaluate the effect of the modifications on its mechanical properties and
biodegradation characteristics. The following systems were therefore studied: a
PHB/EVA blend, in a 90/10 ratio, with an ethylene-co-vinyl acetate copolymer
containing 28% of VA; a PHB and PHB/EVA blend with 1% of Boron Nitride
(BN) nucleant; a PHB and PHB/EVA blend with 0,35% of HPN nucleant
( Hyperform Nucleant ); and a PHB/EVA blend with 5% of Elvaloy PTW, which
was used as a compatibilizer. These systems were characterized by thermal,
mechanical, morphological and biodegradation analyses using the following
techniques: Melt Flow Index (MFI), Differential Scanning Calorimetry (DSC),
Thermogravimetry (TG), Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA), Size
Exclusion Chromatography (SEC), Tensile Mechanical and Izod Impact
(notched) Tests, Wide-Angle X-ray Diffraction (WAXD), Scanning Electron
Microscopy (SEM), and Atomic Force Microscopy (AFM). The biodegradability
test involved burying the samples in a suitable compost for 60, 120 and 180
days. The DCS analysis indicated that Boron Nitride was an effective nucleating
agent for the PHB. However, the HPN did not act as a nucleant on this polymer,
but instead, induced degradation of the PHB upon heating, as indicated by MFI,
DSC and TG. Moreover, the addition of BN or even EVA did not improve the
mechanical properties of PHB, and Elvaloy PTW did not act as a compatibilizing
agent for the PHB/EVA blend. The HPN was found to interact antagonically with
the PHB, which displayed extremely low impact strength values and widely
dispersed results. The SEM and AFM analyses revealed poor distribution and
inadequate dispersion of EVA in the PHB matrix. In addition, the AFM technique
indicated that the PHB topography displayed the presence of pores, which
undoubtedly, combined with the other factors, hindered its modification. Biodegradation was found to be strongly composition-dependent, since the
addition of 10% of EVA to the PHB significantly accelerated the degradation of
the PHB in this blend. In other words, the PHB probably exhibited disordered
chain packing in the proximities of the EVA, facilitating the process of
biodegradation by microorganisms. Hence, this study demonstrated the
difficulty of modifying PHB, since it involves a variety of factors, as well as the
possibility of developing PHB-based materials that biodegrade more or less
rapidly according to the needs of a specific application. / Neste trabalho, buscou-se modificar o PHB utilizando-se do processamento no
estado fundido, e avaliar o efeito das modificações sobre as propriedades
mecânicas e características de biodegradação. Assim, os seguintes sistemas
foram estudados: blenda PHB/EVA, na razão 90/10, com um copolímero
etileno-co-acetato de vinila contento 28% de VA; PHB e blenda PHB/EVA com
1% do agente nucleante Nitreto de Boro (BN); PHB e blenda PHB/EVA com
0,35% do agente nucleante HPN ( Hyperform Nucleant ); blenda PHB/EVA
com 5% de Elvaloy PTW, o qual foi utilizado como compatibilizante. Com estes
sistemas foram efetuadas caracterizações térmicas, mecânicas, morfológicas e
de biodegradação utilizando-se várias técnicas: medidas de Índice de Fluidez
(MFI), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG),
Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMTA), Cromatografia de Exclusão por
Tamanho (SEC), Ensaios Mecânicos de Tração e de Impacto Izod com entalhe,
Difração de Raio-X de Alto Ângulo (WAXS), Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM). O ensaio de
biodegradabilidade foi efetuado enterrando-se as amostras em um composto
apropriado por 60, 120 e 180 dias. Como evidenciado por DSC, o Nitreto de
Boro mostrou-se como um agente nucleante efetivo para o PHB. Já o HPN não
atuou como tal para este polímero, e conforme comprovado por MFI, DSC e
TG, induziu à degradação do PHB mediante aquecimento. Em relação às
características mecânicas, a adição de BN ou mesmo EVA não propriciou
melhora nas propriedades mecânicas do PHB, e o Elvaloy PTW não atuou
como agente compatibilizante para a blenda PHB/EVA. O HPN mostrou
interação antagônica com o PHB, que exibiu valores de Resistência ao Impacto
extremamente baixos e com grande dispersão dos resultados. Conforme
demonstrado por MEV e AFM, não houve boa distribuição e adequada
dispersão do EVA na matriz de PHB. Além disto, a técnica de AFM evidenciou
que o PHB exibiu uma topografia com a presença de alguns poros, o que
certamente em conjunto aos demais fatores dificultou a sua modificação. Em
relação à biodegradação, esta mostrou-se fortemente dependente da composição, visto que a adição de EVA ao PHB, no teor de 10%, induziu a um
aumento significativo na velocidade de biodegradação do PHB nesta blenda.
Ou seja, provavelmente o PHB exibiu um empacotamento de cadeia
desordenado nas proximidades do EVA, facilitando o processo de
biodegradação por microrganismos. Assim, este estudo mostrou a dificuldade
na modificação do PHB, visto que vários fatores estão envolvidos, e além disto,
a possibilidade de desenvolver materiais baseados em PHB que se
biodegradem mais ou menos rapidamente de acordo com a necessidade de
uma aplicação específica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/655 |
| Date | 19 March 2008 |
| Creators | Falcone, Daniele Maria Bruno |
| Contributors | Agnelli, José Augusto Marcondes |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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