Ação compatibilizante de ácido carboxílico, anidrido e sericina em filmes tubulares de amido e poliéster produzidos por extrusão-reativa
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Garcia, Patrícia Salomão
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Resumo
Resumo: A compatibilização entre polímeros com polaridades diferentes é uma prática recorrente que tem por finalidade melhorar a interação entre as fases poliméricas e, por consequência, produzir materiais com melhores propriedades Na produção de embalagens para fins alimentícios, os compostos compatibilizantes devem atender, além de todas as exigências estruturais, a designação de GRAS (do inglês Generally Recognized as Safe) Diante da necessidade de se aprimorar as estratégias de compatibilização, alterações nas condições de processo de obtenção dos materiais e o uso de outros aditivos, como catalisadores e/ou iniciadores, tem se destacado no sentido de, como em uma ação sinérgica, melhorar a atuação de compatibilizantes O objetivo do presente trabalho foi avaliar a ação compatibilizante dos ácidos cítrico (AC), itacônico (AI) e succínico (AcS), bem como a do anidrido succínico (AnS) e sericina em filmes tubulares de amido e poli(adipato co-tereftalato de butileno) – PBAT, plastificados com glicerol e produzidos por extrusão-sopro Hipofosfito de sódio (HFS) foi incorporado como catalisador nos filmes compatibilizados com ácidos carboxílicos e hidróxido de sódio (NaOH), nos compatibilizados com anidrido succínico Comparado ao filme controle (sem AC ou HFS), o aumento nos valores de resistência à tração (de 2,55 para 5,21 MPa) e alongamento na ruptura (24,75 para 462,17 %), assim como a redução na permeabilidade ao vapor de água (de 6,72 para 4,37 x 1-11 g (m s Pa)-1) observados para o filme com AC-HFS foram majoritariamente atribuídos à presença do compatibilizante O efeito combinado de AC e HFS produziu filmes com estrutura mais homogênea, o que possivelmente contribuiu para o ligeiro aumento na estabilidade térmica Após avaliar o efeito das variáveis de processo (rotação da rosca e temperatura da matriz) sobre as propriedades dos filmes contendo AC-HFS, as condições de processamento indicadas para obter filmes de amido/PBAT/glicerol/AC/HFS com maior estiramento transversal, maior alongamento na ruptura e menor permeabilidade ao vapor de água (PVA) foram temperatura da matriz de 125ºC e rotação da rosca de 45 rpm O filme com AI e HFS apresentou maior resistência à tração (9,22 MPa) e menor alongamento na ruptura (636,82 %) quando comparado ao filme somente com AI (8,17 MPa e 891,47 %), o que foi atribuído à formação de ligações cruzadas entre duas moléculas de itaconoato de amido intermediado pelo HFS A ação conjunta de AI e HFS diminuiu o módulo de armazenamento dos filmes, quando comparado aos filmes produzidos somente com AI ou HFS O aumento na compatibilidade entre as fases poliméricas justificou a menor permeabilidade ao vapor de água dos filmes com AI e HFS, e a produção de filmes com estrutura mais compacta e homogênea A estrutura dicarboxílica saturada do AcS possivelmente não permite a reação com o HFS, portanto a ação deste composto sobre a resistência à tração dos filmes de amido e PBAT não pôde ser potencializada pela presença deste catalisador Enquanto que a presença de NaOH reduziu a ação compatibizante do AnS A adição de AcS ou AnS aumentou significativamente o alongamento na ruptura dos filmes, de 165,86 % (filme controle) para 678,4 e 825,6 %, respectivamente De maneira geral, a presença de AcS ou AnS contribuiu para formação de uma estrutura mais homogênea, com maior estabilidade térmica Nos filmes contendo AnS e AnS-NaOH (1:1) ocorreu redução nos valores de PVA, de 5,89 para 4,69 e 4,45 x 1-11 g (m s Pa)-1, respectivamente, enquanto que a ação conjunta de AcS e HFS na proporção de 1:1, reduziu a PVA dos filmes para 4,1 x 1-11 g (m s Pa)-1 O ácido cítrico (tricarboxílico) e o ácido itacônico (dicarboxílico insaturado) se mostraram mais eficazes na compatibilização de filmes de amido e PBAT e, com a adição do catalisador (HFS), algumas propriedades dos filmes foram melhoradas A diferença de reatividade entre anidrido e ácido succínico não influenciou na melhoria das propriedades dos filmes, uma vez que as características, principalmente mecânicas e térmicas, foram similares para os dois compatibilizantes A resistência à tração dos filmes aumentou de 4,76 MPa (filme sem sericina) para 5,75, 6,41 e 6,59 MPa com a adição de ,5, 1, e 1,5 % (m/m) de sericina, respectivamente O mesmo perfil de aumento para o módulo de Young foi observado para os filmes produzidos sem e com sericina nestas concentrações A adição de 1,5% de sericina produziu filmes com estrutura mais homogênea e compacta com redução dos valores de PVA de 7,55 (filme sem sericina) para 5,94 x 1-11 g (m s Pa)-1 A extrusão reativa foi um método eficiente nas estratégias de compatibilização de blendas de amido e PBAT O HFS exerceu efeito apenas nos filmes compatibilizados com AC e AI, enquanto que o NaOH comprometeu as propriedades dos filmes compatibilizados com AnS A sericina parece exercer algum efeito compatibilizante originando filmes mais resistentes
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Palavras-chave
Alimentos, Embalagens, Filmes biodegradáveis, Processo de extrusão, Plásticos nas embalagens, Food, Biodegradable films, Plastics in packaging, Starch - Polymers - Deterioration, Packaging, Extrusion process