Efeito da estrutura molecular de copolímeros multiblocos de poli(ε-caprolactona-b-etileno glicol) na compatibilidade de blendas biodegradáveis de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona)

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Staffa, Lucas Henrique
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Copolímero multibloco; Interfacial tension; Multiblock copolymers; Palierne; PCL; PLA; Tensão Interfacial
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09082022-163831/

O objetivo desse trabalho foi investigar o efeito compatibilizante de copolímeros multiblocos derivados de &#949;-caprolactona e etilenoglicol, sintetizados com diferentes tamanhos de blocos, em blendas de poli(ácido láctico)/poli(&#949;-caprolactona) (PLA/PCL). Três copolímeros multiblocos de mesma massa molar, mas diferentes tamanhos de blocos, foram sintetizados por policondensação em massa em uma única etapa, a partir de macrodióis de &#949;-caprolactona e etilenoglicol de cadeia aberta e, hexametileno diisocianato (HDI). As curvas de distribuição de massas molares (DMM), obtidas via cromatografia por separação de tamanhos (SEC), revelaram que as massas molares numéricas-médias (<SPAN STYLE=\"text-decoration:overline\">Mn) dos copolímeros sintetizados estão por volta de 45000 Da e polidispersividades variando entre 1,88 e 1,94. Os resultados de FTIR, H1-RMN e TGA confirmam a estrutura multibloco com ligação uretânica intramolecular. Esses copolímeros multiblocos foram incorporados nos teores de 1, 3 e 5% (% em massa), em blendas imiscíveis PLA/PCL 80/20 (% em massa) a partir do estado fundido por extrusão dupla-rosca co-rotacional. A análise das imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que o raio numérico médio (<SPAN STYLE=\"text-decoration:overline\">Rn) das gotas da fase dispersa é de aproximadamente 1,74 &#956;m para a mistura nãocompatibilizada. A redução do tamanho da fase dispersa é dependente da estrutura molecular dos copolímeros. O copolímero de maior tamanho dos blocos (CL2000PEG6000) reduziu o <SPAN STYLE=\"text-decoration:overline\">Rn da fase dispersa para 0,78 &#956;m com apenas 1% (% em massa) na blenda. Ainda, verificou-se que a estrutura molecular dos copolímeros também tem efeito direto no potencial de redução da tensão interfacial e na concentração crítica micelar (CMC). Os compatibilizantes permitiram diminuir a tensão interfacial da blenda PLA/PCL de 1,5 mN/m para aproximadamente 0,2 mN/m, valores estes estimados pelo modelo de Palierne. No entanto, para o copolímero de menor tamanho dos blocos (CL550PEG1500), maior quantidade é necessária para atingir esse valor mínimo de tensão interfacial, sendo necessário incorporá-los a 3% (% em massa). Com o aumento do tamanho dos blocos (CL2000PEG1500 e CL2000PEG6000), esse valor mínimo foi alcançado com menores teores de compatibilizantes, sendo necessário apenas 1% (% em massa). O copolímero CL550PEG1500, mesmo com menor potencial compatibilizante, foi o que permitiu os maiores ganhos de ductilidade e tenacidade, conforme evidenciado pelo aumento no alongamento na ruptura em tração e resistência ao impacto Izod da blenda, respectivamente. Blendas PLA/PCL não compatibilizadas possuem aproximadamente 3% de alongamento na ruptura, enquanto que com a compatibilização foi possível atingir 50%. De acordo com os resultados de AFM-IR, os aumentos de ductilidade e tenacidade podem estar associados à menor incidência de micelas na matriz, em comparação com a blenda compatibilizada com o copolímero CL2000PEG6000. Ainda, uma relação direta foi verificada entre a mudança no modo de fratura da blenda com a CMC. As micrografias obtidas por MEV mostram que, quando o modo de fratura da blenda altera de inter- para trans-particular, há nivelamento da tensão interfacial. Os resultados de AFM-IR revelam que este nivelamento se relaciona com a saturação da interface e a segregação dos copolímeros na fase matriz. Aqui, pela primeira vez e para este determinado sistema, a compatibilização de copolímeros multiblocos de diferentes estruturas moleculares em blendas PLA/PCL foi corroborada pelo ponto de vista de tensão interfacial, estimado por métodos reológicos.