Biocompósito hidrofóbico utilizando amido modificado e celulose

Abstract

O amido é um biopolímero abundante na natureza, renovável e que vem encontrando aplicabilidades em diversos segmentos. A modificação química através da enxertia de radicais funcionais vem se mostrando como solução para as limitações de aplicabilidade que o amido natural possui. Neste trabalho a modificação química através da enxertia do Éter Alil Glicídilico (AGE  Allyl Glycidil Ether) em meio alcalino foi estudada quanto ao efeito hidrofóbico proporcionado quando aplicado na formação de biocompósito juntamente com celulose. Para que se pudesse realizar tal modificação a 50 °C, amido solúvel foi utilizado, o alcalinizante usado foi o NaOH. Para obter um alto Grau de Substituição Molar (GS>2,0), o éter AGE foi utilizado em excesso molar de até três vezes a concentração de monômero formador do amido, o alfa-Dglicopirinose (AGU), com tempo máximo de reação de 12 h. Para a caracterização do produto obtido análises de FT-IR, TGA e RNM-1H foram realizadas, sendo determinada por esta última o grau de substituição, GS.O GS foi obtido através da relação entre as áreas dos picos do íons característicos presentes no éter e no amido. O maior valor de GS obtido foi 2,097, numa escala de 0 a 3. Isso por que há três hidroxilas em cada AGU os quais foram substituídos. A estabilidade térmica também aumentou, visto que nas análises de TGA, o pico de perda de massa foi 67,972% para o amido não modificado, caindo para 42,158%no amido modificado. Dois procedimentos experimentais de aplicação do amido na formação de um biocompósito com celulose foram realizados. No procedimento controle a celulose foi misturada ao amido e prensada com o auxílio de um molde de aço com 10 cm de diâmetro à 110 °C e uma tonelada de pressão numa termoprensa hidráulica, por 20 min. No outro procedimento foi adicionada à celulose o amido modificado e reticulado com dimetracrilato de etileno glicol e peróxido de benzoíla. O primeiro grupo de materiais formados foram submetidos ao teste de Permeabilidade ao Vapor d Água (PVA), de acordo com a normativa ASTM E96 1995. O segundo grupo foi submetido ao Cobb Test, teste de absorção superficial de água líquida, de acordo com a o normativa TAPPI T-441 om-09 de 2009. Houve uma ligeira redução no PVA com a utilização do amido modificado. Isso se deve principalmente à redução da porosidade que o amido proporciona a celulose. A influência na redução da absorção de água superficial do segundo grupo de amostras foi verificada. Materiais produzidos com diferentes quantidades de amido modificado com diferentes GS foram confrontados, porém um comparativo com material de pura celulose não foi possível devido à natureza da metodologia do Cobb Test. Ao confrontar as amostras verificou-se que o efeito principal GS forneceu um valor de -486,565 g/m2 , o outro efeito principal M, relacionado a massa de amido utilizado, foi -445,965 g/m2, porém o efeito de interação GSxM resultou em 2,424. Tendo como critério de significância um valor de 275,565 g/m2. O que pode ser visto que ambos efeitos principais são significantes, porém o efeito de interação não.<br>

Abstract : Starch is an abundant biopolymer in nature, renewable and has found applicability in various segments. The chemical modification by graftingof functional radicals has proved as a solution to the limitations of applicability that has natural starch. In this work, chemical modification by grafting of allyl glycidil ether AGE in alkaline medium was studied in relation to the hydrophobic effect provided when applied to the formation of biocomposite with cellulose. In order to perform such modification could at 50 °C, soluble starch was used, the alkalizing used was NaOH. To obtain a high molar degree of substitution (DS > 2.0 ), the AGE ether was used in molar excess up to three times the concentration of monomer forming the starch, a-D- glicopirinose (AGU), with a maximum time reaction 12 h. To characterize the product, FT-IR analysis, 1H-NMR and TGA, the latter being determined by the degree of substitution, DS. The DS was obtained from the ratio between the peak areas of the characteristic ions present in the ether and starch. The highest DS value obtained was 2,097, on a scale from 0 to 3. That's why there are three hydroxyl in each AGU which were replaced. The thermal stability also increased, since the TGA analysis, a peak of mass loss was 67.972 % for unmodified starch, falling to 42.158 % in the modified starch. Two experimental procedures for applying the starch in forming a biocomposite carried out with cellulose. In the control procedure starch mixed with cellulose was used and pressed with the aid of a steel mold of 10 cm diameter at 110°C and a pressure of one ton hydraulic term-press for 20 min. In the other procedure was added to cellulose the modified starch crosslinked with ethylene glycol dimetracrylate and benzoyl peroxide. The first group formed materials were submitted to the Water Vapor Permeability (PVA) test in accordance with rules ASTM E96 (1995) rules. The second group was submitted to Cobb Test, superficial liquid water absorption test according to the rules TAPPI T-441 om-09 (2009). A slight reduction in the use of PVA modified starch was observed. This is mainly due to reduction in porosity that starch provides to cellulose. The influence was observed in the reduction of water absorption when applied starch. Materials produced with different amount of modified starch were confronted with different DS, but a comparison with pure cellulose materials was not possible due to the nature of the methodology of Cobb Test. When we compare the samples it was found that the main effect of GS provided a value -486.565 g/m2, the other main purpose M, related to the mass of starch which was -445.965 g/m2, but the effect of DSxM interacting resulted in 2,424. Having as significance criterion a value of 275.565 g/m2. What can be seen that both main effects are significant, but the interaction effect not.