INTERCALAÇÃO POR SOLUÇÃO Renato Lemos Cosse

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DESENVOLVIMENTO DE NANOCOMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA
BIODEGRADÁVEL DE PHB: INTERCALAÇÃO POR SOLUÇÃO.
Renato Lemos Cosse (bolsista do PIBIC/CNPq), Renata Barbosa (Orientadora, Curso
Ciência dos Materiais/CCN – UFPI)
INTRODUÇÃO
A definição clássica do desenvolvimento sustentável expressa no relatório de Brundtland
relata que “satisfaz as necessidades do presente sem comprometer as necessidades das gerações
futuras satisfazerem as suas próprias necessidades” (WORLD COMMISSION ON ENVIRONMENT
AND DEVELOPMENT, 1987). Por trás desse conceito temos a necessidade de repensar o
desenvolvimento econômico de uma nova forma, levando em conta a igualdade entre gerações. Até
então, o desenvolvimento econômico tinha uma óptica um pouco mais restrita e normalmente
considerava os determinantes fundamentais do crescimento econômico sem levar em conta o meio
ambiente. Esses determinantes fundamentais em última instância produziam alterações na
acumulação de fatores de produção e na produtividade (que engloba o progresso tecnológico e as
alterações na eficiência com que os fatores são empregados), além de influenciar a velocidade de
crescimento do país (DINIZ e BERMANN, 2011).
Pelo fato de algumas das aplicações dos polímeros serem de descartabilidade muito rápida,
associado a grande dificuldade de degradação no meio ambiente, eles têm despertado grandes
preocupações nos dias atuais (ALMEIDA, 2002). Devido a acumulação no final do ciclo de vida de
produtos poliméricos tradicionais, o desenvolvimento de um ambiente amigável em relação à
degradação tem chamado atenção para os polímeros.
Dentre os plásticos biodegradáveis, destaca-se o polihidroxibutirato (PHB), que é um
polímero natural do tipo poliéster obtido por meio de bactéria que alimentada com açúcar ou com
outra fonte de carbono, armazena energia na forma de poliéster.
Este trabalho tem o objetivo a obtenção e caracterização de nanocompósitos polímeros
biodegradáveis/argila vermiculita (modificadas ou não) desenvolvidos através do método da
intercalação por solução. Os filmes foram caracterizados por termogravimetria (TG).
METODOLOGIA
O Polihidroxibutirato (PHB) foi fornecido pela PHB Industrial S/A, São Paulo, a argila pela
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Mineração Pedra Lavrada, Santa Luzia-PB e o sal de amônio utilizado foi o Praepagen WB (cloreto
de estearil dimetil amônio), fornecido na forma de gel pela Clariant, Recife-PE. O processo de
organofilização consistiu no preparo de dispersões contendo concentrações de água destilada, argila
e o sal de amônio, conforme o método proposto por Barbosa (2009).
Inicialmente o polímero foi seco em estufa a 60°C por aproximadamente 4 horas. Em
seguida, ocorreu a mistura ao clorofórmio (solvente), onde ficaram sob agitação à temperatura
ambiente durante 1h para que possibilitasse o inchamento do polímero. Após esse tempo, a solução
foi aquecida a uma temperatura de 60°C então acrescentada a argila vermiculita natural (VMT) ou
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organofilizada (OVMT), que sob agitação e nessas condições no período de 2 horas. Em seguida os
filmes foram secos em ambiente saturado de clorofórmio. Os percentuais de argila natural (1, 3 e 6%)
foram variados. A concentração 85:15 foi a escolhida para caracterização dos filmes em virtude da
mesma apresentar as melhores características visuais e de homogeneidade. As análises de
termogravimetria foram realizadas em equipamento SDT Q600 V20.9 Build 20, operando com taxa de
aquecimento de 10 °C/min, da temperatura ambiente até 600 °C, sob fluxo de nitrogênio gasoso de
100 mL/min.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise termogravimétrica dos sistemas permitiu avaliar a influência da argila (modificada
ou não) na estabilidade térmica dos mesmos.
A figura 1 ilustra as curvas de termogravimetria dos sistemas analisados. Observa-se que
utilizando-se o método de intercalação por solução, a matriz de PHB começa a perder massa a
temperatura mais alta do que o resto das soluções mesmo quando adicionadas a VMT natural ou
organofilizada. Assim, a adição de argila reduziu a temperatura de início de degradação dos filmes.
As nanopartículas podem inibir ou retardar a degradação da matriz polimérica (AJAYAN et
al, 2003), pois quanto maior a intensidade da intercalação das cadeias poliméricas entre as camadas
de argila, maior a estabilidade térmica do material. Outro fator que deve ser considerado é que a
argila possui a capacidade de adsorver pequenas moléculas em sua superfície, tais como as
moléculas de antioxidantes e isso torna a matriz mais suscetível à degradação (NOWICKI et al.
2007).
O decaimento de massa se mostrou quase a temperatura constante para o filme de PHB
puro. Os filmes que foram intercalados com argila natural, pela análise dos resultados mostraram a
mesma tendência. Os filmes com argila natural não apresentaram uma perda de massa tão
acentuada, quanto a mostrada pelo filme de PHB puro.
Já os filmes com os filmes intercalados com argila organofilizada, verificou-se que o
intervalo de temperatura, para o decaimento de massa até se manter constante, é maior. A curva de
decaimento se torna mais inclinada. No geral, os filmes que foram intercalados com a argila
organofilizada, apresentaram uma taxa de perda de massa maior, que aquelas apresentadas pelos
filmes intercalados com a argila natural.
O filme que teve a menor perda de massa o de concentração 85:15-6% de VMT natural. Já
a solução de concentração 85:15-1% de argila organofilizada foi o filme, entre os que tiveram argila
adicionada, a maior perda de massa.
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Figura 1: Análises de termogravimetria para os filmes de PHB puro e para os sistemas
CONCLUSÃO
Neste trabalho foi realizada a incorporação da argila vermiculita com o polímero
biodegradável Polihidroxibutirato (PHB), com a finalidade de verificar a modificação existente no PHB
após a adição da argila. Os filmes foram obtidos pelo método de intercalação por solução. Observouse que a adição de argila natural e também modificada reduziu a temperatura de
início de
degradação dos filmes analisadas por termogravimetria.
APOIO
FAPEPI e CNPq
REFERÊNCIAS
AJAYAN, M.; SCHADLER, L. S.; BRAUN, P. V. Nanocomposites Science and Technology . Wiley,
VCH: Verlag, 2003.
ALMEIDA, U. L.; AQUARONE, E.; BORZANI, W. & SCHMIDELL, W.- “Biotecnologia industrial.
Processos fermentativos e enzimáticos”. Editora Edgard, 1ª ed, São Paulo. BRASIL. 3, p.219-245
(2002).
BARBOSA, R., Estudo da modificação de argilas bentoníticas para aplicação em
nanocompósitos de polietileno. Tese de doutorado em Engenharia de Processos. Universidade
Federal de Campina Grande, 2009.
DINIZ, ELIEZER M.; BERMANN, CELIO. Economia verde e sustentabilidade. Estud. av., São
Paulo, v. 26, n. 74, 2011 .
NOWICKI, A.; PRZYBYTNIAK, G.; KORNACKA, E.; MIRKOWSKI, K.; ZIMEK, Z.; Radiation-induced
modification of montmorillonite used as a filler in PP composite. Radiation Physics and Chemistry,
76, 893-900, 2007.
Palavras-Chave: Polímeros Biodegradáveis. Argila Vermiculita. Intercalação por solução