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Compatibilização de blendas PLA/TPU pela dispersão seletiva de sepiolita
Tiago Thomaz Migliati Zanon, Juliano Marini

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Nos últimos anos, o desenvolvimento de materiais poliméricos biodegradáveis e/ou obtidos de fontes renováveis se tornou um dos principais focos de pesquisa de setores como o de embalagens e biomédico, destacando-se o uso do poli(ácido lático), PLA, um termoplástico biodegradável, biocompatível, obtido de fontes renováveis e com propriedades similares aos dos polímeros produzidos a partir de derivados de petróleo, porém com inerente fragilidade [1]. Poliuretanos termoplásticos (TPUs) são excelentes candidatos para atuar como agentes tenacificantes em blendas com PLA uma vez que apresentam uma combinação de alta elasticidade e tenacidade com biocompatibilidade e biodegradabilidade [2]. Blendas de PLA/TPU são, de maneira geral, imiscíveis e para otimizar seus comportamentos mecânicos, a adição de agentes compatibilizantes se torna necessária [3]. Mais recentemente, uma nova abordagem tem atraído interesse: a compatibilização pela adição de nanopartículas (NPs), que podem atuar como agentes compatibilizantes se assegurarem uma adesão interfacial forte entre dois polímeros incompatíveis [4]. O presente trabalho se propôs a desenvolver blendas de PLA/TPU tenacificadas, a partir de mistura no estado fundido, utilizando-se sepiolita (SEP) como agente de compatibilização interfacial. Através de diferentes sequencias de mistura, seria analisada a dispersão seletiva da SEP na blenda, correlacionando-se a morfologia obtida com os comportamentos térmicos, reológicos e mecânicos dos compostos desenvolvidos. Devido à pandemia de COVID-19, que gerou restrições de saúde e segurança, não foi possível realizar todas as atividades experimentais propostas. Os nanocompósitos foram obtidos por mistura no estado fundido, além de caracterização das matérias primas por reometria capilar. As demais caracterizações não foram realizadas e foram substituídas por uma prospecção bibliográfica, buscando-se na literatura resultados obtidos em sistemas semelhantes, que possibilitasse inferir comportamentos possíveis dos materiais desenvolvidos. Os resultados, portanto, foram parte obtidos através de análises em laboratório e parte obtidos através de estudos de artigos científicos e relatórios. Durante o processamento, pode-se constatar que não houve degradação significativa dos materiais nos diferentes protocolos de mistura utilizados (mistura de todos os componentes ao mesmo tempo, obtenção da blenda PLA/TPU e posterior adição da SEP e inclusão da SEP em uma das fases e posterior diluição na outra). De acordo com a análise bibliográfica realizada, pode-se projetar que a presença de sepiolita não deve aumentar a velocidade de degradação da blenda, além de não apresentar efeito significativo na temperatura de transição vítrea (Tg) dos constituintes (PLA e TPU) [5 - 8]. Além disso, tanto a presença de SEP quanto o protocolo de mistura devem apresentar influência nas propriedades viscoelásticas, bem como no comportamento mecânico das blendas compatibilizadas. Espera-se aumentos nos módulos de armazenamento (G’) e perda (G’’) no estado fundido e aumento da rigidez no estado sólido, além de diminuição da resistência ao impacto da blenda [7, 8]. Portanto, é possível projetar que a adição de sepiolita à blenda PLA/TPU seria majoritariamente benéfica.

Palavras-chave


blendas poliméricas, poli(ácido lático), poliuretano termoplástico, sepiolita

Referências


[1] Raquez, J. M.; Habibi, Y.; Murariu, M.; Dubois, P. Polylactide (PLA)-based nanocomposites. Progress in Polymer Science, v. 38, p. 1504-1542, 2013.

[2] Jaso, V.; Cvetinov, M.; Rakic, S.; Petrovic, Z. S. Bio-plastics and elastomers from polylactic acid/thermoplastic polyurethane blends. Journal of Applied Polymer Science, v. 131, 41104, 2014.

[3] Dogan, S. K.; Reyes, E. A.; Rastogi, S.; Ozkoc, G. Reactive compatibilization of PLA/TPU blends with a diisocyanate. Journal of Applied Polymer Science, v. 131, 40251, 2014.

[4] Utracki, L. A. Compatibilization of polymer blends. The Canadian Journal of Chemical Engineering, v. 80, p. 1008-1016, 2002.

[5] Wu, J.; Zou, X.; Jing, B.; Dai, W. Effect of sepiolite on the crystallization behavior of biodegradable poly(lactic acid) as an efficient nucleating agent. Polymer Engineering and Science, v. 55, p. 1104-1112, 2015.

[6] Yu, G. H.; Chen, H. X.; Wang, W. W.; Zhou, Y.; Zhang, J. H.; Li, Y. J. Influence of sepiolite on crystallinity of soft segments and shape memory properties of polyurethane nanocomposites. Polymer Composites, v. 39. P. 1674-1681, 2018.

[7] Silva, Y. F. G. Obtenção e caracterização de bionanocompósitos de PLA/sepiolita. FAPESP, 2019. (Número do Processo: 2018/16747-1)

[8] Rodolfo, M. G. Compatibilização de blendas PLA/TPU por dispersão seletiva de nanotubos de haloisita. FAPESP, 2019. (Número do Processo: 2017/06909-1)