Comportamento mecânico e primeiros estudos de bioprospecção de blendas de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) reforçadas com microfibrilas de celulose

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Dias, Paula do Patrocínio
• 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: bioprospecção de metabólitos; bioprospecting metabolites; blendas poliméricas; microfibrilas de celulose; microfibrillated celulose; poli (ε-caprolactona); poli (ácido láctico); poly(ε-caprolactone); poly(lactic acid); polymer blends
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-03012024-102835/

Neste trabalho foram produzidas blendas de poli(ácido láctico) (PLA)/poli(ε-caprolactona)(PCL) reforçadas com microfibrilas de celulose (MFC) a partir do estado fundido por meio de extrusão dupla-rosca co-rotacional. Um grande desafio tecnológico para produção de blendas poliméricas com nanoceluloses é sua secagem pré-processamento sem que haja aglomeração irreversível das MFC. Por isso, foi proposta uma metodologia de mistura da MFC com um copolímero de baixa massa molar, em que o copolímero reveste a superfície da MFC, impedindo a aglomeração das MFC durante o processo de secagem em estufa. Por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), observou-se que o revestimento da MFC pelo copolímero ocorre em função de ligação hidrogênio entre as hidroxilas terminais do copolímero com as hidroxilas da superfície da MFC. Por microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostrou-se que parte do copolímero reveste a MFC e parte migra para a região interfacial da gota de PCL com a matriz de PLA. Para a produção das blendas PLA/PCL foi investigada a influência dos parâmetros de ordem de extrusão, variação da velocidade de rotação de rosca em 50, 100 e 150 rpm, do teor de MFC em 2,5, 5,0 e 7,5 %m/m e do teor de copolímero na mistura MFC-copolímero de 60:40 e 40:60 %m/m na morfologia e propriedades mecânicas em tração e impacto Izod sem entalhe das blendas. As blendas produzidas em extrusão conjunta dos componentes com rotação de rosca em 150 rpm, 2,5 %m/m de MFC e mistura MFC-copolímero na proporção 40:60 %m/m apresentaram deformação na ruptura de 42 %, tensão máxima em tração de 46 MPa e resistência ao impacto Izod de 57 J.m-1, enquanto que a blenda PLA/PCL sem reforço apresenta 1,3 %, 33 MPa e 15 J.m-1, respectivamente. Esses resultados sugerem que o copolímero não ligado à MFC ocupa a região interfacial entre a PCL e o PLA, promovendo interação entre as fases e o aumento da contribuição da fase dúctil de PCL na matriz. Enquanto que as MFC se dispersam, formando uma rede de sustentação que confere maior resistência à tração e ao impacto à blenda. O aumento nessas propriedades permite que a blenda biodegradável PLA/PCL reforçada com MFC seja uma alternativa aos polímeros provenientes de fontes petroquímicas. Visando gerar maior valor agregado à blenda, foram realizados os primeiros ensaios de biodegradação in vitro da blenda PLA/PCL/MFC com os fungos Colletotrichum gloeosporioides, Penicillium brasilianum e Penicillium citrinum, com o objetivo de realizar a bioprospecção de metabólitos secundários de interesse comercial produzidos pelos fungos na presença da blenda polimérica. A análise putativa dos metabólitos separados por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS) e identificados com auxílio da plataforma GNPS mostrou que os fungos apresentaram produção de moléculas análogas a 5-Methoxyflavone, Brasiliamide E, Methyl Orsellinate, Andrastin A, Chrysin e Roquefortine. Algumas moléculas parecem ter produção aumentada pelos fungos na presença da blenda. O reforço com MFC em blendas PLA/PCL modificou significativamente as suas propriedades mecânicas e os estudos de bioprospecção mostraram que há imenso potencial comercial nesta atividade.