Estudo de variáveis que modificam a cinética de cristalização do PLA em blendas PLA/PVAL e PLA-g-MA/PVAL

Abstract

A busca por materiais biodegradáveis tem sido intensificada nos últimos anos com o objetivo de reduzir impactos ambientais. O poli(vinil álcool) (PVAL) e o poli(ácido lático) (PLA) são polímeros biodegradáveis amplamente produzidos. Uma alternativa para a obtenção de um material com propriedades diferentes dos polímeros puros é a preparação de blendas poliméricas. O presente trabalho avaliou o efeito do enxerto de anidrido maleico (MA) na cadeia polimérica do PLA na morfologia de blendas PLA-g-MA/PVAL, em comparação às blendas PLA/PVAL, bem como a influência do processamento, do enxerto e da presença de PVAL na cinética de cristalização isotérmica do PLA. A reação de enxerto foi realizada em reômetro de torque e o produto caracterizado por espectroscopia de UV-Vis, sendo ácido maleico o grupo funcional enxertado. As blendas PLA/PVAL e PLA-g-MA/PVAL foram preparadas por extrusão, em diferentes composições. Uma análise morfológica comparativa dos sistemas PLA/PVAL e PLA-g-MA/PVAL mostrou uma mudança na forma dos domínios de PVAL, de domínios esféricos para domínios fibrilares de dispersão regular nas blendas com componente enxertado, sugerindo uma estabilização da interface entre os dois polímeros. Efeitos significativos do processamento na cinética de cristalização, com base nos parâmetros cinéticos de Avrami, foram associados à diminuição do emaranhamento das cadeias, devido ao cisalhamento dos materiais no processamento. Os resultados mostraram que o PVAL pode atuar como agente de nucleação e que a taxa de cristalização aumentou com a área superficial dos domínios. Em quantidades elevadas, o PVAL atuou inibindo o efeito causado pelo processamento. O enxerto também apresentou influência no mecanismo de nucleação, bem como na forma dos cristais, que passaram da forma esferulítica (PLA) para hexagonal (PLA-g-MA).<br>

Abstract : The search for biodegradable materials has been intensified in recent years in order to reduce environmental impacts. Poly(vinyl alcohol) (PVAL) and poly(lactic acid) (PLA) are widely produced biodegradable polymers. An alternative to materials with intermediate properties in relation to neat polymers is the formulation of polymer blends. The present study evaluated the effect of maleic anhydride (MA) graft on the PLA polymeric chain in the morphology of PLA-g-MA/PVAL blends compared to PLA/PVAL blends, as well as the effect of processing, graft, and the presence of PVAL in the isothermal crystallization kinetics of PLA. The graft reaction was performed in a torque rheometer, the product was characterized by UV-Vis spectroscopy, and the maleic acid was the grafted functional group. Blends of PLA/PVAL and PLA-g-MA/PVAL were prepared through extrusion of the materials at different compositions. A comparative morphological analysis of the systems PLA/PVAL and PLA-g-MA/PVAL shows that there was a change in the form of PVAL domains, from spherical to fibrilar domains of regular dispersion in blends with a grafted component, suggesting some interface stabilization between the polymers. Significant processing effects in the crystallization kinetics, based on the Avrami kinetic parameters, were associated to a reduction of chain entanglement due to a high shearing of the materials in the processing. The results shows that the PVAL can act as a nucleating agent, and the crystallization rate increases with the surface area of the PVAL domains. PVAL acted by inhibiting the processing effect in blends of high PVAL proportion. The graft also showed an influence on the nucleation mechanism, as the PLA-g-MA presented a hexagonal spherulitic shape (PLA).