Cristalização e morfologia do poli(ácido láctico) com agente nucleante heteropolissacarídeo de fonte natural

Abstract

O crescente acúmulo de embalagens plásticas no meio-ambiente tem gerado grande preocupação e motivado a busca por alternativas mais sustentáveis. Uma das alternativas é a utilização de embalagens biodegradáveis em substituição às atualmente utilizadas principalmente a base de poliolefinas. O poli(ácido láctico) (PLA) tem sido utilizado por ser biodegradável, pelo balanço de propriedades e baixo custo quando comparado a outros polímeros biodegradáveis. Um dos empecilhos à larga utilização do PLA se deve a sua baixa taxa de cristalização. Neste trabalho, goma de cajueiro (GC), um heteropolissacarídeo natural, foi investigada como agente de nucleação (1, 5 e 10% em massa) na cristalização do PLA. Foram avaliados filmes obtidos por vazamento em placa de Petry de dois tipos de PLA, de injeção (PLAI) e de filmes (PLAF). Os PLA/GCs foram avaliados quanto as propriedades térmicas, morfológicas e viscoelásticas, permeabilidade a oxigênio, aspecto quanto a cor e brilho, e degradação em câmara respirométrica. Verificou-se que a GC atuou como agente de nucleação na cristalização do PLA, observando-se um aumento da constante cinética de cristalização e um decréscimo do tempo de meia-vida de cristalização Por microscopia ótica acoplada a hot stage (MO-HOT) observou-se uma redução do tamanho dos cristalitos no PLA para injeção (PLAI), e maior fração de cristalitos no PLA para filme (PLAF). Não se observou alteração no módulo de armazenamento ou na Tg do PLA, bem como no tipo de fratura dos filmes por MEV. A adição de GC no PLA causou um aumentou na permeabilidade dos filmes e diferença visual perceptível na cor dos filmes. A cinética de degradação do PLA teve pouca ou nenhuma influência da GC, com exceção da amostra PLAF com 10% de GC que apresentou um decréscimo significativo na energia de ativação de degradação térmica em relação ao PLAF puro. Todas as amostras sofreram biodegradação na condição ensaiada. A GC mostrou ser um agente de nucleação efetivo para o PLA, e o teor de 5% foi o mais adequado para ambos os tipos de PLA.

Increasing in the plastic packaging disposal has brought to light a high concern about the environment and motivated the investigation of biodegradable polymers in alternative to polyolefins. The use of biodegradable packaging instead of the used nowadays, especially of polyethylene and polypropylene. Poly(lactic acid) (PLA) has been used because of the good adjustment of properties and low production cost when compared to others biodegradable polymers. Considering that the PLA low crystallization rate could be an obstacle to certain applications, on the present work, cashew gum (CG), a natural heteropolyssacaride, was investigated as a potential nucleating agent (1, 5 and 10% w/w) on PLA crystallization. Two grades of PLA, for injection molding (PLAI) and films production (PLAF), were evaluated. Films of PLA/CG, obtained by casting process, were assessed according to thermal, morphological and viscoelastic properties, oxygen permeability, color and glow aspect and degradation. It was observed that CG act as a nucleating agent on PLA crystallization by the increase of the crystallization rate constant and decrease of the crystallization half-time Comparative investigation by optical microscopy with hot stage (OM-HT) of the PLA films with and without GC revealed a higher fraction of crystallites in the PLA for the film application (PLAF) and a reduction on the crystallites size in the PLA for injection molding (PLAI). There was no difference on the storage modulus of the PLA films with GC, as well in the feature of the fractured surface. CG addition increased the film oxygen permeability and the PLA/GC films were slightly yellowish. The CG has had small or none influence on the PLA degradation kinetics, except in the sample of PLAF with 10% of CG that showed a significant decrease on the thermal degradation activation energy compared to parent PLAF. All the samples were biodegraded on the analysis conditions. CG proved to be an effective nucleating agent for PLA and the amount of 5% was the most suitable for both grades of PLA.