Morfologia, propriedades termicas e mecanicas de filmes de proteina isolada de soja / dodecilsulfato de sodio / policaprolactona-triol

Abstract

Neste trabalho, filmes de proteína isolada de soja (SPI)-dodecilsulfato de sódio (SDS)-policaprolactona-triol (PCL-T) foram preparados por evaporação em solvente comum a partir de soluções contendo diferentes concentrações de SDS e PCL-T. As propriedades físico-químicas dos filmes resultantes foram estudadas por métodos térmicos de análise (temperatura de transição vítrea - Tg - e degradação térmica) e ensaios mecânicos (Módulo de Young, Alongamento (L) e Tensão (T) na ruptura), também foi avaliada a quantidade de umidade e a morfologia. Os resultados foram interpretados com base nas interações intermoleculares (eletrostáticas, dipolo-dipolo e hidrofóbicas) entre os componentes do filme, considerando-se também as mudanças na estrutura da SPI conforme sugeriram as medidas de fluorescência. De acordo com os resultados obtidos, a degradação térmica dos filmes de SPI ocorre em uma única etapa que tem início em 292 ºC e atinge a máxima velocidade de degradação em 331 ºC. Quando SDS ou SDS/PCL-T são adicionados ao sistema, a estabilidade térmica do mesmo decresce, sendo que a temperatura inicial de degradação é 29 ºC menor para os filmes de SPI/SDS - 67/37, e 42 ºC menor para os filmes de SPI/SDS/PCL-T - 39/22/39 em comparação ao valor tipicamente observado para filmes de SPI. A variação da energia de ativação (E) em função da fração de perda de massa (a), assim como dos valores médios de E comportam-se de maneira similar. A energia de ativação decresce de 160 kJ mol-1 (filmes de SPI) para 128 kJ mol-1 (filmes de SPI/SDS; 67/37) (32 kJ mol-1 inferior) e para 123 kJ mol-1 (filmes de SPI/SDS/PCL-T ; 39/22/39) (37 kJ mol-1 inferior). Os espectros FTIR dos produtos gasosos liberados durante a degradação térmica de filmes submetidos à temperatura correspondente de máxima velocidade de degradação (TMAX) revelaram bandas de absorção características de CO2(g), CO(g), NH3(g), C=O, C-H, C=C e CH2, sugerindo que o mecanismo da reação de degradação compreende primeiramente a quebra de ligações mais fracas como C-N, C(O)-NH, C(O)-NH2 e -NH2, as quais estão presentes em diversas funções químicas encontradas na SPI. O efeito da presença de SDS e SDS/PCL-T sobre as propriedades mecânicas e morfológicas dos filmes mostrou-se estritamente dependente da umidade presente nos mesmos. As modificações mais importantes foram observadas para filmes de SPI/SDS/PCL-T acondicionados em umidade relativa de 75% cuja concentração de PCL-T é superior ou igual a 18%. Nestes casos, um decréscimo significante no módulo de Young de 1424 MPa (filmes de SPI) para aproximadamente 50 MPa foi observado, em paralelo à diminuição na Tg (de 150°C para to 135°C) e ao aumento de L (de 2% para 90%). O efeito plastificante da PCL-T pôde também ser evidenciado quando as amostras foram expostas à umidade relativa de 54% ou inferior. Neste caso, porém, as modificações foram menos acentuadas (Tg ~ 150°C, módulo de Young ~ 650 MPa, L ~ 5 %). As micrografias referentes à seção transversal dos filmes revelaram a formação de uma matriz porosa.