OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE POLI(HIDROXIBUTIRATO) E MICROESFERAS DE VIDRO: propriedades térmicas, morfológicas, mecânicas e biodegradação

Abstract

RESUMO: O acúmulo de resíduos gerados pelo descarte inadequado de polímeros obtidos a partir do petróleo está causando sérios problemas ambientais. O desenvolvimento de materiais alternativos é de grande importância, por exemplo, polímeros biodegradáveis, em especial aqueles produzidos a partir de fontes renováveis. Contudo, os polímeros biodegradáveis apresentam algumas desvantagens como elevada fragilidade e alta permeabilidade a gases. No entanto, a formação de compósitos poliméricos oferece uma alternativa para melhorar as propriedades dos polímeros biodegradáveis. Neste trabalho foram desenvolvidos compósitos via intercalação por fusão de Poli(hidroxibutirato) (PHB), Microesferas de Vidro (MV) em diferentes composições e Poli(propileno) graftizado com Anidrido Maleico (PP-g-MA), e em seguida filmes a partir dos compósitos e da matriz polimérica foram obtidos. Posteriormente, foram avaliadas as propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas, a molhabilidade e a biodegradabilidade dos filmes por meio do teste de Sturm. Observou-se distribuição adequada e dispersão intermediária da fase dispersa ao longo da matriz com a formação de alguns aglomerados, e que a adesão entre os componentes não foi alcançada. As MV não afetaram significativamente as propriedades térmicas dos sistemas, pois observaram-se variações discretas na Tonset, Tp, Tm. Porém, o grau de cristalinidade diminuiu com a adição de MV, sendo o filme com 3 % de MV o que teve a variação acima de 11 %. Adicionalmente, percebeu-se que os compósitos com as MV sem e com o PP-g-MA apresentaram menores valores de alongamento e tensão máxima em comparação ao PHB puro. A adição de MV não apresentou efeito significativo nas molhabilidade do PHB e os valores de ângulo de contato para os filmes foram similares. Finalmente, as MV modificaram o mecanismo de biodegradação: o processo degradativo dos filmes dos compósitos ocorreu de seu interior e do filme de PHB puro ocorreu apenas na superfície; porém, não se observou modificação na taxa de biodegradação, já que as massas de CO2 produzida pelos três sistemas foram similares. ABSTRACT: The accumulation residues from petroleum-based polymers are causing environmental problems globally. The development of alternative materials is of great importance, i.e., biodegradable polymers, especially those produced from renewable sources. However, biodegradable polymers present some disadvantages such as high brittleness and high gas permeability. Therefore, blends or composite formation offer an alternative to improve the biodegradable polymers’ properties. In this work, of poly(hydroxybutyrate) (PHB), hollow glass microspheres (HGM) in different compositions and poly(propylene) grafted with maleic anhydride (PP-g-MA) composites were developed by melt intercalation, and then the composites and the polymer matrix were processed via pressing to obtain them as films. Subsequently, the morphological, thermal, mechanical properties, the wettability and biodegradability by the Sturm test were evaluated. Intermediate distribution and dispersion of the dispersed phase was observed along the matrix, and adhesion between the components was not achieved. The HGM did not significantly affect the thermal properties of the systems, small variations were observed in Tonset, Tp, Tm. However, the degree of crystallinity decreased with the addition of HGM, and the film with 3% of HGM had the most appreciable variation. Additionally, it was noticed that the composites films with the HGM without and with the PP-g-MA had lower values of elongation and tensile strength than the pure PHB film. The addition of HGM showed no significant effect on PHB wettability, contact angle values for all three films were similar. Finally, the HGM modified the mechanism of biodegradation, the films of the composites were degraded from the interior and the PHB film from the surface, however, the HGM did not modify the rate of biodegradation, since the masses of CO2 produced by the three systems were similar.