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Nanocompósitos de poli(hidroxibutirato) e poli(ácido láctico) reforçados com celulose nanofibrilada utilizando poli(álcool vinílico) como agente de incorporação do reforço

Chiromito, Emanoele Maria Santos

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de São Carlos 2021-07-01

Acesso online

  • Título:
    Nanocompósitos de poli(hidroxibutirato) e poli(ácido láctico) reforçados com celulose nanofibrilada utilizando poli(álcool vinílico) como agente de incorporação do reforço
  • Autor: Chiromito, Emanoele Maria Santos
  • Orientador: Carvalho, Antonio José Felix de
  • Assuntos: Masterbatch; Secagem Por Atomização; Poli(Hidroxibutirato); Poli(Álcool Vinílico); Poli(Ácido Láctico); Nanocompósitos; Blendas Poliméricas; Celulose Nanofibrilada; Nanofibrillated Cellulose; Polymer Blends; Poly(Vinyl Alcohol); Poly(Lactic Acid); Poly(Hydroxybutyrate); Masterbatch; Nanocomposites; Spray Drying
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Descrição: O poli(hidroxibutirato) – PHB – e o poli (ácido láctico) – PLA – são dois poliésteres termoplásticos biodegradáveis com grande potencial para uso em aplicações industriais, sendo viáveis nos principais métodos de processamento. Porém, devido às suas propriedades mecânicas limitadas, necessitam de modificações para melhorar seu desempenho e tornarem-se industrialmente competitivos. O desenvolvimento de nanocompósitos reforçados com matérias primas sustentáveis, como a celulose nanofibrilada (CNF), tem chamado atenção na área da pesquisa e da indústria como material de reforço melhorando as propriedades mecânicas dos materiais finais. Desta forma, a proposta deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de preparação de nanocompósitos de matrizes termoplásticas reforçados com CNF utilizando um polímero hidrossolúvel como agente de incorporação das nanofibras. Duas abordagens foram realizadas de modo a promover a incorporação da nanocelulose a partir de sua dispersão em uma matriz hidrossolúvel que seja capaz de formar uma blenda miscível ou uma blenda imiscível (compatível) com a matriz termoplástica. Para isso, foi realizada a preparação de um material concentrado \"masterbatch\", de CNF em polímero termoplástico hidrossolúvel, o poli (álcool vinílico), na concentração de 75:25 via secagem por atomização que em seguida foi incorporado na matriz via processamento por extrusão na concentração de 95:5. Também foram preparadas a blenda miscível de PHB/PVA e blenda imiscível (compatível) de PLA/PVA plastificadas com glicerol, e nanocompósitos preparados por mistura direta da CNF em suspensão aquosa na matriz processadas por extrusão que foram utilizados como referência neste estudo. As técnicas de caracterização de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise dinâmico mecânica (DMA), ensaios de tração e flexão e miscroscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para avaliar o grau de mistura e caracterizar os materiais puros, blendas e nanocompósitos. As análises de DSC e DMA confirmaram a miscibilidade e imiscibilidade das misturas. As micrografias obtidas por MEV mostraram uma boa dispersão e adesão interfacial entre as matrizes e a CNF, esse resultado corroborou com os resultados positivos significativos obtidos pelos ensaios de DMA, ensaio de tração e flexão. Os ensaios de tração e flexão, mostraram um aumento de 36.65% no módulo de Young e 27.27% na tensão de tração de ruptura e de 23.32% no módulo de Young e 45.86% na tensão de flexão de ruptura. O aumento nas propriedades mecânicas do PLA foi de 4.68% no módulo de Young e 10.41% na tensão de tração de ruptura.
  • DOI: 10.11606/T.18.2021.tde-18102021-153322
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola de Engenharia de São Carlos
  • Data de criação/publicação: 2021-07-01
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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