Efeito da nanocelulose modificada com óxido de zinco sobre as propriedades do poli(adipato-co-tereftalato de butileno) visando as embalagens inteligentes - Melo, Amanda Ramos Aragão (UFRJ, 2020)
[PT]Questões ambientais têm orientado as pesquisas à sustentabilidade. Muitas estratégias vêm sendo adotadas com intuito de diminuir o volume de resíduos nos aterros sanitários, entre elas a substituição de polímeros convencionais por biopolímeros. A celulose, além de ser um dos biopolímeros mais abundantes no meio ambiente, pode ter os grupamentos hidroxilas modificados com diferentes reagentes e apresentar propriedade de reforço devido à sua rigidez. O poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) é um copolímero sintético biodegradável com potencial para aplicação na área de embalagens. Nesta Tese, foram obtidos nanocompósitos poliméricos de PBAT e nanocelulose que foram comparados aos nanocompósitos envelhecidos artificialmente por radiação UV em diferentes tempos. Foram preparados nanocompósitos de PBAT com três tipos de nanoceluloses, sendo elas: nanocristais e nanofibrilas de celulose obtidos por hidrólise ácida, nanocelulose modificada superficialmente com óxido de zinco e nanocristais de celulose comercial. Os sistemas foram preparados em extrusora dupla-rosca em diferentes proporções, entre 1, 2 e 4% (m/m). As caracterizações utilizadas foram espectrometria no ultravioleta visível e no infravermelho com Transformada de Fourier, potencial zeta, difratometria de raios X, análise termogravimétrica, calorimetria diferencial de varredura, microscopias de varredura de feixe de Hélio e de força atômica, ressonância magnética nuclear no domínio do tempo, análise dinâmico mecânica, reologia e permeabilidade a vapor de água. A hidrólise ácida produziu tanto nanocristais de celulose como nanofibrilas de celulose e que foram efetivamente modificadas com nanóxido de zinco em sua superfície. Além disso, notou-se o aumentou da estabilidade térmica da celulose após essa modificação química.Esta mesma nanopartícula aumentou o grau de cristalinidade do PBAT, apresentando efeitos deletérios à estabilidade térmica. Por fim, durante o ensaio de envelhecimento acelerado, o óxido de zinco apresentou atividade bloqueadora à radiação UV, como constatado pelo índice de carbonila.[EN]Environmental issues have guided research into sustainability. Many strategies have been adopted to reduce the volume of waste in landfills, including the replacement of conventional polymers by biopolymers. In addition to being one of the most abundant biopolymers in the environment, cellulose can have its surface easily modified and still confer reinforcing properties due to its rigidity. Poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) is a biodegradable synthetic copolymer with potential application in the packaging area. In this thesis, PBAT based nanocomposites and nanocellulose were obtained and compared to nanocomposites artificially aged by UV radiation at different times. PBAT nanocomposites were prepared with three types of nanocellulose: nanocrystal and nanofibril of cellulose obtained by acid hydrolysis, nanocellulose modified with zinc oxide, and commercial nanocrystals cellulose. The systems were prepared in a twin-screw extruder in different proportions, between 1, 2, and 4% (w/w). The characterizations used were visible, ultraviolet spectrometry and Fourier transform Infrared, Zeta potential, X-ray diffractometry, Thermogravimetric analysis, Differential scanning calorimetry, Scanning helium ion and Atomic force scanning Microscopy, Nuclear magnetic resonance in the time domain, dynamic mechanical analysis, rheology and water vapor permeability. The results suggest that acid hydrolysis produced both cellulose nanocrystals and cellulose nanofibrils and that they were effectively modified with zinc nano oxide on their surface. In addition, it was noticed an increase in cellulose’s thermal stability after this chemical modification. This same nanoparticle increased the degree of crystallinity of PBAT, presenting deleterious effects on thermal stability. Finally, during the accelerated aging test, zinc oxide showed a blocking activity against UV radiation, as evidenced by the carbonyl index.