Avaliação do uso do amido como emulsificante na polimerização em emulsão de poli(acetato de vinila) em adesivos

Abstract

Polimerizações de poli (acetato de vinila) (PVAc) em emulsão foram obtidas com o uso de amido de milho, material de fonte renovável como emulsificante substituindo o álcool polivinilico (PVA) de origem petroquímica e comumente utilizado. O amido de milho ceroso modificado, por ser um tipo de amido com alto teor de amilopectina e baixa concentração de amilose apresenta boas propriedades de estabilidade, retrogradação e baixa temperatura de gelatinização. O amido de milho modificado quimicamente possui suas propriedades naturais alteradas e com ação emulsificante de caraterísticas hidrofílicas e hidrofóbicas. Utilizou-se como emulsificantes dois tipos de amidos de milho ceroso modificado obtidos comercialmente, com diferença na massa molar e álcool polivinílico de baixa massa molar. Foram utilizadas três concentrações mássicas de emulsificante (3, 5 e 10% m/m). Os emulsificantes foram dissolvidos em água com aquecimento e agitação, obtendo uma solução. O processo de polimerização de PVAc se deu sob a solução preparada e em reator, utilizando processo semi-contínuo. Os amidos estabilizaram a polimerização nas três concentrações empregadas, já o PVA não atingiu estabilidade na menor concentração. Os amidos foram caracterizados por MEV, DSC e teor de amilose e os polímeros de PVAc obtidos foram caracterizados por viscosidade, pH, teor de sólidos, teor de monômero livre, estabilidade da viscosidade, resistência ao cisalhamento, FTIR, temperatura mínima de formação de filme (TMFF) e espalhamento de luz dinâmico (DLS). As amostras preparadas com amido apresentaram viscosidade, tamanho de partícula, distribuição de tamanho de partículas inferiores ao PVA, apresentando melhor ação emulsificante. Os ensaios de adesão mecânica e temperatura mínima de formação de filme (TMFF) não tiveram variação significativa. A viscosidade aumentou com o aumento da concentração de emulsificante para todos os tipos de emulsificante. A estabilidade do polímero ao tempo de armazenamento foi monitorada através da medição de viscosidade por 240 dias e obteve-se resultados satisfatórios nas amostras, sendo que as amostras com amidos apresentaram estabilidade semelhante comparando as amostras com PVA. Os amidos testados apresentaram desempenho satisfatório como agente emulsificante, destacando o amido de maior teor de amilose e com a concentração ótima de 10% (m/m).

Polymerizations of poly (vinyl acetate) (PVAc) in emulsion were obtained with the use of corn starch, a renewable source material as an emulsifier replacing polyvinyl alcohol (PVA) of petrochemical origin and commonly used. Modified waxy corn starch, as a type of starch with a high amylopectin content and low amylose concentration, has good stability, retrogradation and low gelatinization properties. Chemically modified corn starch has its natural properties altered and has an emulsifying action of hydrophilic and hydrophobic characteristics. Two types of commercially obtained waxy corn starches were used as emulsifiers, with a difference in molar mass and low molecular weight polyvinyl alcohol. Three mass concentrations of emulsifier (3, 5 and 10% w/w) were used. The emulsifiers were dissolved in water with heating and mixed, obtaining a solution. The PVAc polymerization process took place under the prepared solution and in a reactor, using a semi-continuous process. Starches stabilized polymerization at the three concentrations used, whereas PVA did not reach stability at the lowest concentration. Starches were characterized by SEM, DSC and amylose content and the PVAc polymers obtained were characterized by viscosity, pH, solids content, free monomer content, viscosity stability, shear strength, FTIR, minimum film formation temperature (TMFF) and dynamic light scattering (DLS). The samples prepared with starch showed viscosity, particle size, particle size distribution lower than PVA, showing better emulsifying action. The tests of mechanical adhesion and minimum temperature of film formation (TMFF) had no significant variation. Viscosity increased with increasing concentration of emulsifier for all types of emulsifier. The stability of the polymer to the storage time was monitored through the measurement of viscosity for 240 days and satisfactory results were obtained in the samples, and the samples with starches showed similar stability comparing the samples with PVA. The tested starches showed satisfactory performance as an emulsifying agent, highlighting the starch with the highest amylose content and with the optimum concentration of 10% (w / w).