Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
EFEITO ESTABILIZANTE DA LIGNINA KRAFT EM PBAT DURANTE ENVELHECIMENTO TÉRMICO E HIDROTÉRMICO
LARA TAVARES DOS SANTOS
TESE
13/12/2018

A demanda por polímeros ecologicamente sustentáveis e aditivos naturais está crescendo significativamente. Esses sistemas podem reduzir os impactos ambientais, ao mesmo tempo em que podem otimizar o desempenho de produtos finais. O copoliéster poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) é um polímero biodegradável com elevadas propriedades mecânicas e fácil processabilidade, com potencial para substituir polímeros tradicionais em aplicações como embalagens alimentícias e filmes agrícolas. De forma análoga, a lignina Kraft (LK), resíduo gerado a partir da indústria de papel, tem se mostrado uma matéria-prima de fonte renovável promissora para desenvolvimento de produtos de caráter sustentável. Sua estrutura fenilpropanóica e a presença de diversos grupos funcionais permitem que seja utilizada como alternativa para substituição de materiais sintéticos cuja utilização é restrita em razão do potencial risco à saúde, como por exemplo, os antioxidantes. Este trabalho propõe integrar as características destes dois materiais e investigar o efeito de estabilização termo-oxidativa de diferentes teores de lignina (0, 1, 3, 5 e 10%, em massa), quando incorporada ao PBAT. Devido ao caráter higroscópico da lignina, a absorção de água das formulações foi avaliada, com o objetivo de investigar sua influência no processo de estabilização. Inicialmente, foi realizada a caracterização das matérias-primas, bem como dos filmes obtidos a partir da combinação destes dois materiais. Todos os filmes obtidos com lignina apresentaram aumento da temperatura de degradação oxidativa, em comparação com o PBAT puro. No entanto, as imagens de microscopia de força atômica (AFM) mostraram uma aglomeração de lignina para as composições contendo 5% e 10% LK. Posteriormente, as amostras foram envelhecidas em duas condições ambientais distintas: a temperatura de 60 ºC em ar seco e a 60 ºC com umidade relativa de 90%, com o intuito de investigar os efeitos da temperatura e umidade (de forma isolada) na degradação do PBAT. Técnicas como microtomia associada à FTIR modo μ-ATR permitiram determinar a variação dos principais grupos químicos, como consequência da degradação em função da profundidade no polímero. Alterações causadas pelo envelhecimento nas propriedades térmicas e reológicas dos materiais foram estudadas por DSC e reômetro de placas paralelas, os quais revelaram a competição entre os efeitos de proteção e absorção de umidade. De forma geral, os resultados evidenciaram a ação estabilizante da lignina, permitindo sugerir uma condição ótima de aplicação.

Lignina Kraft;PBAT;polímero biodegradável
The demand for environmentally sustainable polymers and natural additives is growing significantly. These systems can reduce environmental impacts while optimizing the performance of end products. The copylester poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) is a biodegradable polymer with good mechanical properties and easy processability, which has the potential to replace traditional polymers in applications such as food packaging and agricultural films. Similarly, Kraft lignin (KL), a paper industry residue, has proved to be a promising renewable raw material for the development of sustainable products. Its phenylpropanoic structure and the presence of several functional groups allow it to be used as an alternative for the replacement of synthetic materials whose use is restricted due to the potential health risk, such as antioxidants. This work proposes to embed the properties of both materials and investigate the effect of thermo-oxidative stabilization of several lignin contents (0, 1, 3, 5 and 10%, by mass) when incorporated into PBAT. Due to the hygroscopic character of lignin, the water absorption of the compositions was evaluated, in order to investigate its influence on the stabilization process. Initially, the characterization of the raw materials, as well as the films obtained from the combination of these two materials, was carried out. All lignin-containing films showed an increase in oxidative degradation temperature compared to pure PBAT. However, the atomic force microscopy (AFM) images showed a lignin agglomeration for the compositions containing 5% and 10% KL. Subsequently, the samples were aged in two different environmental conditions: 60 ºC in dry air and 60 ºC in 90% relative humidity, in order to investigate the effects of temperature and humidity (on their own) on the PBAT degradation. Techniques such as microtomy associated to FTIR μ-ATR mode determined the main chemical groups variation in function of the depth profile in the polymer, as a consequence of the degradation. Changes caused by aging in the thermal and rheological properties were studied by DSC and parallel plate rheometer, which revealed the competition between the effects of protection and moisture absorption. In general, the results showed the stabilizing action of lignin, suggesting an optimal application condition.
Kraft lignin;PBAT;biodegradable polymer
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
MATERIAIS FUNCIONAIS AVANÇADOS
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Banca Examinadora

DERVAL DOS SANTOS ROSA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
DENISE FREITAS SIQUEIRA PETRI Participante Externo
ANNE CRISTINE CHINELLATO Participante Externo
DANILO JUSTINO CARASTAN Docente - PERMANENTE
ESPERIDIANA AUGUSTA BARRETOS DE MOURA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 35
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 12

Vínculo

Bolsa de Fixação
Outros
Empresas
Não