Desenvolvimento de bionanocompósitos utilizando nanofibras celulósicas de bambu como agente de reforço em matriz de amido e álcool polivinílico.

Abstract

Diante da necessidade de produtos mais sustentáveis, nanofibras de materiais lignocelulósicos podem ser uma alternativa para o desenvolvimento de novos materiais a serem utilizados em diferentes aplicações. Neste sentido, bionanocompósitos a partir da mistura de polímeros biodegradáveis reforçados com nanofibras de polpa de bambu, para aplicações na indústria de embalagens plásticas e setor agrícola, utilizando o método “casting”, foram confeccionados. As polpas de bambu foram obtidas industrialmente através do processo químico soda/antraquinona, seguido de refino em moinho de disco, a partir de bambu com dois anos de idade. O primeiro estudo teve como meta determinar a metodologia de branqueamento da polpa. Os resultados mostraram que a solução com 4% de hidróxido de sódio e 24% de peroxido de hidrogênio, na proporção de 1:1, proporcionou melhores rendimento e alvura. A eficiência promovida pelos pré-tratamentos químicos e mecânico foi avaliada através dos resultados de suas analises químicas durante o segundo estudo experimental. As analises confirmaram a eficiência ao revelar um aumento gradativo do teor de alfa-celulose, apos o primeiro branqueamento, em relação à fibra “in natura”. No terceiro estudo, a polpa branqueada foi utilizada na obtenção de nanofibras através de um desfibrilador mecânico Super Masscolloider Masuko Sangyo MKCA6-3, seguido de cavitação em sonicador de 450W. A influencia do numero de passagens das suspensões de nanofibras pelo desfibrilador nas suas propriedades morfológicas, estruturais, óticas, térmicas e viscosimétricas foi analisada e avaliada apos sua diluição e sonicação. Apos 30 passagens, a suspensão se mostrou mais dispersa e transparente na faixa compreendida entre 400 e 800 nm, tornando-se mais estável que as demais. A análise de microscopia de forca atômica revelou uma redução de 87,2% nos valores médios das larguras das nanofibras destas suspensões em relação aquelas com 5 passagens. O quarto estudo foi norteado para averiguar as propriedades morfológicas, viscoamilográficas, térmicas, microestruturais e funcionais dos grânulos de polissacarideos. Por apresentar baixos valores de setback e viscosidade de quebra, aliado a elevados valores de viscosidade máxima, viscosidade final e temperatura de pasta, os grânulos de amido de modificado de mandioca (FMM) exibiram um alto potencial para formação de biofilmes. O quinto estudo foi dirigido a produção e seleção de biofilmes para a formação da blenda. Após a definição das concentrações de solução filmogênica e plastificantes dos biofilmes de polissacarideo e álcool polivinílico (PVA), fundamentado nas suas propriedades subjetivas, morfológicas, mecânicas, térmicas, microestruturais e físicas, foram escolhidas as formulações com 3% de FMM e 12% de glicerol e com 4% de PVA e 25% de glicerol. O sexto estudo foi conduzido para a elaboração da blenda. Cinco formulações foram elaboradas e avaliadas em função de suas propriedades funcionais, morfológicas, mecânicas, térmicas e físicas. A blenda com 80% de PVA e 20% de FMM se mostrou mais eficiente exibindo características almejadas para a formação da matriz do bionanocompósito. No sétimo estudo, a blenda selecionada foi reforçada com nanofibras obtidas apos 5 e 30 passagens pelo desfibrilador nas concentrações de 0,5; 1,5; 4,5 e 6,5% (b.s). Os bionanocompósitos foram avaliados segundo suas propriedades mecânicas, estruturais, morfológicas, físicas e térmicas. O bionanocompósito com 6,5% de nanofibras com 30 passagens apresentou um aumento de 24 e 51% em seus valores médios de tensão e alongamento máximo na ruptura, respectivamente, em relação a blenda de controle. O contrario aconteceu com os valores médios de permeabilidade ao vapor de água e solubilidade. Houve uma redução de 20 e 30%, respectivamente.