Propriedades de filmes de amido incorporados de nanoargilas e fibras de celulose

Abstract

Os materiais obtidos de polímeros biodegradáveis podem ser uma alternativa para a redução do impacto ambiental provocado pelos polímeros derivados do petróleo. Amidos de diferentes origens têm sido considerados como uma matéria-prima com viabilidade técnica e econômica para o desenvolvimento de filmes biodegradáveis. Além disso, trata-se de material de fonte renovável, que permite a aplicação de políticas ambientais de manejo do ciclo de carbono. Filmes a base de amido não resistem aos esforços mecânicos associados às manipulações realizadas com a maioria das embalagens comerciais e possuem alta permeabilidade ao vapor de água. A incorporação de nanoargilas e fibras de celulose têm sido apresentadas como alternativa de reforço e melhoria das propriedades desses filmes. O objetivo deste trabalho foi investigar a influência da incorporação de nanoargila hidrofílica e de fibras de celulose nas propriedades de filmes de amido e glicerol. O trabalho foi realizado em duas etapas Na primeira estudaram-se diferentes formulações e processos de incorporação de nanoargilas em filmes de amido, e avaliação das propriedades mecânicas e da permeabilidade ao vapor de água dos mesmos. Na segunda etapa avaliou-se a influência da adição de fibras de celulose e nanoargilas aos filmes de amido. Assim, foram preparados filmes de amido, filmes-compósitos amido-nanoargila e filmes-compósitos amido-nanoargila-fibras. Foram obtidos filmes-compósitos amido-nanoargila com permeabilidade ao vapor de água 50% inferiores aos valores encontrados para filmes de amido. Além disso, esses filmes-compósitos foram cerca de 7 vezes mais rígidos que os filmes de amido. O valor característico da tensão de ruptura dos compósitos não diferiu do valor encontrado para os filmes de amido. A adição de fibras e nanoargila elevou a tensão de ruptura dos filmes em 8,5 vezes e o módulo de Young (rigidez) em 24 vezes, mas reduziu a capacidade de alongamento dos mesmos em 14 vezes. Os difratogramas dos compósitos indicaram que ocorreu intercalação das lamelas de argila na matriz polimérica. As propriedades de barreira ao vapor de água dos filmes foram menores que os valores determinados para filmes de amido e aumentaram com umidade relativa do ar. Os resultados encontrados indicam que a adição de fibras e nanoargilas a filmes de amido é uma alternativa viável para reforçar mecanicamente esses filmes e reduzir a permeabilidade ao vapor de água através dos mesmos. Materials prepared from biodegradable polymers can be an alternative for reducing the environmental problems provoked by petroleum derived polymers used to produce packages. Starches from different sources have been considered as a technically viable raw material for producing biodegradable films at low cost. Moreover, starches are from renewable sources, which allow applying environmental politics for controlling the carbon cycle. Starch based films dot not resist to the mechanical stress they are submitted when used in commercial packages, and have high water vapor permeability (WVP). Incorporation of nanoclay and cellulose fibers have been reported as a viable alternative for reinforcing these films. The objective of this work was to investigate the influence of the incorporation of nanoclay and cellulose fibers on the properties of starch bases films. The work was performed in two steps. In the first step, films were prepared with different formulations and different processes of nanoclays incorporation their mechanical properties and WVP were determined. In the second step, the addition of nanoclay and cellulose fibers was investigated. For that, starch films, starch-nanoclay films and starch-nanoclay-cellulose fibers composites-films were prepared. The starch-nanoclay composites-films showed WVP one-fold lower that the values found for starch films. These composites were seven-fold more rigid than starch films, but with the same tensile strength of starch films, indicating that the added nanoclay did not reinforce the starch films. On the other hand, the incorporation of fibers and nanoclay increased the films tensile strength in 8.5 times and their rigidity (Young modulus) in 14 times. The composites diffractograms indicated intercalation between the clay lamellas and the starch chains. The WVP of composites-films were lower than the values found for starch films, and increased with the air relative humidity. The results reported in this work indicate that the incorporation of nanoclay and fibers to starch films is a viable alternative for reinforcing mechanically these films, and for reducing their WVP.