Desenvolvimento de filmes biodegradáveis a base de amido acetilado produzido por extrusão reativa

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dc.contributor.advisorYamashita, Fábio
dc.contributor.authorSimões, Bruno Matheus.
dc.contributor.bancaCarvalho, Gizilene Maria de
dc.contributor.bancaGrossmann, Maria Victória Eiras
dc.contributor.bancaShirai, Marianne Ayumi
dc.contributor.bancaOliveira, Suzana Mali de
dc.contributor.coadvisorGarcia, Patrícia Salomão
dc.coverage.extent89 p.
dc.coverage.spatialLondrina - PR
dc.date.accessioned2025-05-27T12:25:54Z
dc.date.available2025-05-27T12:25:54Z
dc.date.issued2023-09-15
dc.description.abstractO uso de polímeros a base de fontes não renováveis para produção de materiais plásticos vem causando sérios danos ao meio ambiente, devido a sua lenta degradação. Nas últimas décadas estudos sobre materiais biodegradáveis têm despertado interesse de pesquisadores e o amido destaca-se como matéria-prima para o desenvolvimento desses materiais devido à sua disponibilidade e baixo custo. Quando processado na presença de um agente plastificante dá origem ao amido termoplástico (ATp), base para muitos materiais relatados na literatura. Porém, para obtenção de um material com boas características, é preciso formar blendas de ATp com polímeros sintéticos biodegradáveis, como o poli (adipato co-tereftalato de butileno) (PBAT), além da incorporação de reforçadores e compatibilizantes. As características hidrofílicas do ATp e sua baixa compatibilidade limitam sua aplicação em misturas com PBAT. O uso de amido acetilado poderia contornar a baixa compatibilidade entre amido e PBAT, uma vez que a presença de grupos acetil confere um caráter mais hidrofóbico ao material. Considerando que o método convencional de produção de amido acetilado requer grande quantidade de reagentes, além da necessidade de neutralização da mistura, gerando resíduos e possíveis problemas ambientais, a extrusão reativa é uma opção viável para produção desse tipo de amido. No presente trabalho, amidos acetilados produzidos por extrusão reativa com diferentes concentrações de anidrido acético (Ac2O) e catalisador foram utilizados para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis de amido-PBAT. O amido acetilado foi analisado quanto suas propriedades reológicas, estruturais, térmicas e morfológicas e os filmes foram caracterizados quanto as suas propriedades mecânicas, de barreira, além de características morfológicas, térmicas e estruturais. Quanto a produção de amido acetilado, a extrusão reativa permitiu uma interação eficaz entre o amido e reagentes. Houve um aumento no teor de acetilação e no grau de substituição quando a concentração de AC2O foi elevada. A acetilação teve influência nas propriedades dos amidos, modificando a estrutura morfológica dos grânulos por meio da introdução de grupos acetila em sua estrutura química, aumentando a interação com a água, tornando o amido mais solúvel e propenso ao inchamento. A acetilação melhorou a compatibilidade dos filmes de amido e PBAT. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) dos filmes indicou que a incorporação de amido acetilado e a variação na proporção de ATp/PBAT modificaram a morfologia dos filmes. Os filmes formulados com amido acetilado e uma proporção mais elevada de ATp/PBAT apresentaram menor solubilidade em água e menor capacidade de inchamento, sem comprometer as propriedades mecânicas. A produção de filmes biodegradáveis utilizando amido de milho acetilado por extrusão reativa é uma técnica promissora, que permite a redução do uso de polímeros convencionais.
dc.description.abstractother1The production of plastic materials based on non-renewable sources has caused significant harm to the environment due to their slow degradation. Researchers have become interested in biodegradable materials in recent years, with starch being a popular raw material for their development due to its availability and low cost. However, in order to create materials with desirable properties, it is necessary to blend thermoplastic starch (TPS) with biodegradable synthetic polymers such as poly (adipate co-butylene terephthalate) (PBAT), as well as using reinforcers and compatibilizers. The hydrophilic nature of TPS and its low compatibility make it difficult to mix with PBAT, but acetylated starch can reduce this low compatibility since acetyl groups make the material more hydrophobic. Reactive extrusion is a viable method for producing acetylated starch since it requires fewer reagents and does not cause environmental problems. This study used acetylated starches produced by reactive extrusion with varying acetic anhydride (AC2O) and catalyst concentrations to develop biodegradable starch-PBAT films. The acetylated starch was analyzed for its rheological, structural, thermal, and morphological properties, while the films were characterized by their mechanical and barrier properties, as well as their morphological, thermal, and structural characteristics. The reactive extrusion method created an effective interaction between starch and reagents, increasing acetylation content and degree of substitution when the AC2O concentration was higher. Acetylation modified the morphological structure of the starch granules by introducing acetyl groups into their chemical structure, making the starch more soluble and prone to swelling. Acetylation also improved the compatibility of starch and PBAT films. Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis of the films indicated that incorporating acetylated starch and variation in the TPS/PBAT ratio altered the film morphology. Films formulated with acetylated starch and a higher TPS/PBAT ratio exhibited reduced water solubility and swelling capacity without compromising mechanical properties. The production of biodegradable films using acetylated corn starch by reactive extrusion is a promising technique that reduces the use of conventional polymers.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/18826
dc.languagepor
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCA - Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos
dc.subjectBiopolímeros
dc.subjectFilmes biodegradáveis
dc.subjectAcetilação
dc.subjectAnidrido acético
dc.subjectExtrusão-reativa
dc.subject.capesCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.cnpqCiências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos
dc.subject.keywordsBiopolymers
dc.subject.keywordsBiodegradable films
dc.subject.keywordsAcetylation
dc.subject.keywordsAcetic anhydride
dc.subject.keywordsExtrusion-reactive
dc.titleDesenvolvimento de filmes biodegradáveis a base de amido acetilado produzido por extrusão reativa
dc.title.alternativeDevelopment of biodegradable films based on acetylated starch produced by reactive extrusion
dc.typeTesept_BR
dcterms.educationLevelDoutoradopt_BR
dcterms.provenanceCentro de Ciências Agráriaspt_BR

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