Efeito de ácidos carboxílicos em blendas de polipropileno e amido termoplástico

Abstract

Neste trabalho, blendas de polipropileno/amido termoplástico (PP/TPS) foram preparadas como um material alternativo para uso em embalagens descartáveis. Este material apresenta características morfológicas típicas de blendas imiscíveis e um agente compatibilizante é necessário. Para obter o amido termoplástico (TPS), amido de milho foi misturado com glicerol, na proporção amido/glicerol de 70/30 m/m. As blendas PP/TPS com e sem agentes compatibilizantes foram produzidas em extrusora dupla rosca. Utilizou-se como agentes compatibilizantes naturais (ACN) três diferentes ácidos carboxílicos: mirístico (C14), palmítico (C16) e esteárico (C18), em concentração constante de 3 % m/m. O efeito dos ACN nas propriedades mecânicas, físicas, térmicas e morfológicas foram investigadas e comparadas com blendas de PP/TPS com polipropileno graftizado com anidrido maléico (PPgMA). Entre as blendas, as com C14 apresentaram propriedades equivalentes ou melhores que as com PPgMA, como resistência à tração e deformação na ruptura (18,1 e 18,9 MPa, e 263 e 216 % respectivamente). A blenda PP/TPS/C14 mostrou a maior resistência ao impacto (370 J/m), boa adesão e interação interfacial entre PP e TPS como demonstrado nas imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após 180 dias de exposição ao intemperismo natural, a tensão na ruptura da blenda PP/TPS não se alterou, enquanto que a blenda PP/TPS/C14 apresentou 80 % de redução. Em relação a deformação na ruptura, a blenda não compatibilizada mostrou 75 % de redução e a blenda com C14, 97 %. As imagens de MEV da superfície dos materiais expostos mostram um início degradação biótica, devido a presença de possíveis microrganismos. Após o intemperismo as amostras foram submetidas ao ensaio de respirometria por 120 dias. Os resultados mostraram que a exposição ao intemperismo afeta diretamente a taxa de biodegradação, onde períodos maiores foram responsáveis por índices maiores de gás carbônico, principalmente para a blenda PP/TPS/C14. Assim, o ácido mirístico atuou como um agente compatibilizante e também como um foto-iniciador, catalisando a degradação abiótica das blendas PP/TPS.

In this work, polypropylene/thermoplastic starch (PP/TPS) blends were prepared as an alternative material to use in disposable packaging. This material displays morphological characteristics typical of immiscible blends and a compatibilizer agent is needed. For obtaining the thermoplastic starch (TPS), starch granules were plasticized with glycerol in a weight ratio of starch/glycerol 70/30. PP/TPS blends with and without compatibilizer agent were manufactured in a twin-screw extruder. It was used as natural compatibilizer agent (NCA) three different carboxylic acids: myristic (C14), palmitic (C16) and stearic (C18), in constant concentration of 3 % w/w. NCA effect on the mechanical, physical, thermal and morphological properties of PP/TPS blends were investigated and compared against PP/TPS with PP-grafted maleic anhydride (PPgMA). When compared to PP/TPS with PPgMA, blends with C14 presented equivalent or even better properties, as tensile strength and elongation at break (18.9 and 18.1 MPa, and 216 and 263 % respectively). PP/TPS/C14 blend showed the highest impact strength (370.4 J/m), good adhesion and interfacial interaction between PP and TPS was observed in scanning electron microscopy (SEM) images. After 180 days of natural weathering exposure, the tensile strength of the PP/TPS has not changed, while the PP/TPS/C14 showed 80 % reduction. For elongation at break, the non-compatibilized blend showed a 75 % reduction and blend with C14, 97 %. SEM images of exposed surface suggest the presence of microorganism. After the natural weathering, the samples were subjected to respirometry test for 120 days at 58 °C. Natural weathering exposition directly affects the rate of biodegradation, where longer period were responsible for higher rates of carbon dioxide, mainly for PP /TPS/C14. Thus, myristic acid served as a compatibilizer agent and also as a photo-initiator, catalyzing the abiotic degradation of the blends PP/TPS.