Investigação de compósitos biodegradáveis a base de poli ácido lático com nanocristais de celulose modificado com peróxido de dicumila e surfactantes

Abstract

A introdução de nanocristais de celulose (NCC) no poli (ácido láctico) (PLA) pode aperfeiçoar substancialmente as propriedades da matriz polimérica, devido às suas características como: grande área superficial ativa, biodegradabilidade, estabilidade térmica, elevada resistência específica e razão de aspecto. Este trabalho está dividido em duas partes: a primeira trata do estudo do NCC impregnado com quatro surfactantes não iônico e a segunda propôs-se estudar o efeito conjunto do uso de peróxido orgânico com surfactante não iônico nas propriedades do compósito de PLA com NCC. A modificação dos NCC com quatro surfactantes (S) não iônicos (Span 20, Span 80, Tween 20 e Tween 80) foi realizada durante o processo de liofilização, seguida da preparação dos compósitos de NCC/S com PLA por evaporação do solvente. Essas amostras foram caracterizadas por termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e resistência à tração. Para esses mesmos compósitos com diferentes surfactantes também foram avaliados a sua biodegradação em solo de jardim após 0, 90, 120, 150 e 180 dias. As amostras antes e após ensaio de biodegradação foram caracterizadas por análise visual, microscopia ótica (MO), TG e espectrofotometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Neste estudo foi observado que o surfactante favoreceu a biodegradação do polímero. A partir dos resultados do estudo dos compósitos com diferentes tipos de surfactante foi selecionado o Span 20 (SP20) para ser utilizado na segunda parte do trabalho. Nessa etapa foi determinada a concentração ótima do surfactante selecionado nas propriedades do compósito de PLA/NCC/S-s com e sem peróxido orgânico, preparados por evaporação de solvente, seguido de tratamento térmico em estufa para promover a ativação do peróxido de dicumila (DCP) na mistura. Entre as caracterizações realizadas destaca-se a microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), TG, DSC, FTIR e resistência à tração. A análise morfológica indicou que o peróxido orgânico favoreceu a interação do NCC/SP20 com a matriz do PLA, pois os compósitos PLA/NCC/SP20/DCP mostraram uma superfície de fratura com menos imperfeições, rugosidade que o PLA/NCC/SP20 e praticamente sem vazios. A análise por DSC indicou que os NCC/SP20 favoreceram a cristalização do PLA, independente da presença ou ausência de DCP, porém não para todas as proporções de surfactantes avaliadas. Na resistência à tração foi notado que as propriedades mecânicas dos compósitos e misturas formaram materiais fracos devido à forma de obtenção e tratamento térmico efetuado, como também pelo efeito concentrador de tensão dos aglomerados de NCC identificados por MEVFEG.