Estudo dos compósitos policaprolactona (PCL) / alumina e PCL / pentóxido de nióbio

Abstract

Neste trabalho, foram avaliados compósitos poliméricos obtidos a partir de um poliéster biodegradável, a policaprolactona (PCL), e dois óxidos caracterizados: alumina e pentóxido de nióbio com percentuais de 1, 3 e 5% em massa de carga processados em um reômetro de torque. A avaliação reológica dos compósitos obtidos mostrou a dependência do torque e da temperatura com a quantidade de óxido adicionado. Os materiais foram misturados e a degradação durante o processamento foi desprezível. Após a mistura, os materiais foram analisados por Microscopia Óptica (MO), Análise Termogravimétrica (TGA), Infravermelho Médio com Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e ensaios mecânicos. Também foi avaliada a biodegradabilidade dos compósitos em solo, bem como propostas correlações de modelos macrocinéticos aos dados experimentais de cristalização não isotérmica. A MO indicou que houve uma boa distribuição das partículas dos óxidos na matriz polimérica, com exceção da alumina com a formação de agregados. A análise termogravimétrica indicou que a adição de óxidos aumentou a estabilidade da matriz. Foi possível separar os resultados de FTIR das amostras utilizando a Análise dos Componentes Principais (PCA). O evento da fusão permaneceu praticamente inalterado, independente da taxa de aquecimento ou teor dos óxidos nas amostras analisadas. Já para o evento de cristalização, as propriedades térmicas foram sensíveis às variações da taxa de resfriamento. O aumento da taxa de arrefecimento deslocou o pico de cristalização para temperaturas menores. A variação da concentração de carga nos compósitos não provocou alterações na cristalização. Houve uma moderada diminuição das propriedades mecânicas da PCL com a adição da carga. Nos ensaios de biodegradação, todos os materiais (tantos os compósitos envolvendo alumina ou pentóxido de nióbio, quanto a PCL pura) sofreram ataques microbianos, com completa degradação em menos de 60 dias. Os resultados de cristalização foram modelados conforme os modelos de Pseudo-Avrami, Ozawa e Mo. Para os modelos de Pseudo-Avrami e Mo, ocorreu um ajuste aos dados experimentais, com discrepâncias máximas em torno de 10% para a cristalinidade relativa. O modelo de Ozawa não representou os dados experimentais. Este estudo proporcionou um melhor entendimento do processamento dos compósitos e quantificou a degradação da matriz polimérica, bem como correlacionou os dados experimentais de cristalização através de modelos macrocinéticos.