• Nenhum resultado encontrado

A transformação do amido nativo em um material termoplástico é um

processo bastante atrativo, principalmente devido ao fato do amido ser um

recurso abundante, barato, renovável, além de ser obtido por diversas espécies

botânicas (SANTOS E SARON, 2012).

O amido granular não possui característica termoplástica devido a

presença dos grupos hidroxila que ocasionam fortes interações intra e

intermoleculares. Dessa forma, quando o amido é aquecido na ausência de

umidade, este se decompõe antes mesmo que ocorra a sua fusão (ALVES,

2018).

Entretanto, quando submetido à pressão, cisalhamento, temperaturas na

faixa de 90 a 180ºC e na presença de um plastificante como água e/ou glicerol

entre outros, o amido se transforma em um material fundido. Nesse material

fundido, as cadeias de amilose e amilopectina estão intercaladas, e a estrutura

semicristalina original do grânulo é destruída (ocorre a gelatinização). A estrutura

morfológica do amido natural e do TPS pode ser visualizada na Figura 9. Nota

se que com o processamento ocorre completa destruição da estrutura granular

do amido dando origem a uma fase amorfa totalmente contínua. (CORRADINI et

15

Vale destacar que em alguns casos, mesmo após o processamento o

amido pode se recristalizar formando novas estruturas cristalinas que são

afetadas pela razão amilose/amilopectina e pelas condições de processamento

utilizadas. Essas estruturas cristalinas podem ser divididas em três grupos

(YANG, YU E MA, 2006; BERTOLINI, 2010):

(i) Cristalinidade residual: relacionado a cristalinidade nativa dos grânulos

de amido que não foram completamente rompidos durante o processamento

(tipo A, B e C);

(ii) Cristalinidade induzida pelo processamento: característica da rápida

recristalização de moléculas de amilose em estruturas helicoidais simples

(tipos V

H

, V

A

e E

H

) e que estão relacionadas a complexos formados entre a

amilose e lipídios ou aditivos presentes nos grânulos de amido, ou entre a

amilose e plastificantes durante o processamento;

(iii) Cristalinidade induzida pelo envelhecimento pós-processamento:

relacionada a cristalinidade tipo B desenvolvida depois do processamento

quando o amido termoplástico é estocado em temperaturas acima da Tg

(temperatura de transição vítrea).

Figura 9 – Fotomicrografias obtidas por MEV mostrando a mudança ocasionada ao amido durante o processamento. Em (a), a superfície do amido granular antes do processamento; (b) Amido termoplástico com grãos desestruturados após o processamento. Adaptado (CORRADINI et al., 2007)

Para obtenção do TPS, várias técnicas industriais de processamento de

plásticos sintéticos convencionais podem ser utilizadas, tais como extrusão,

16

moldagem por injeção, moldagem por compressão, sopro ou mesmo em

misturadores internos. Existem alguns fatores que exercem grande influência no

comportamento reológico durante o processamento do amido, como a

temperatura do processo, velocidade de rotação dos rotores, a própria natureza

do amido e também o tipo e o teor de plastificante (CORRADINI ET AL., 2007).

Apesar de possuir um caráter ambiental favorável, ou seja, ser

proveniente de fontes renováveis e ser biodegradável, o TPS apresenta algumas

limitações, como sua baixa resistência mecânica e térmica, além de sua alta

susceptibilidade a umidade, características que dificultam sua aplicação nas

mais variadas áreas (ALVES, 2018; REIS ET AL., 2016), sendo necessário

adição de aditivos e cargas para melhorar as propriedades dos TPS obtidos.

3.3.1 Agentes plastificantes

Segundo Rabello e De Paoli (2013), os plastificantes são aditivos

adicionados a determinados polímeros com o objetivo de melhorar a

processabilidade e aumentar a flexibilidade. Na prática, os plastificantes alteram

a viscosidade do sistema, aumentando a mobilidade das macromoléculas.

Ao adicionar ao polímero um plastificante, as moléculas deste que

normalmente possuem baixa massa molar (mas o suficiente para não vaporizar

durante o processamento), penetram na fase polimérica, difundindo-se entre as

macromoléculas do polímero aumentando o espaçamento intermolecular e

consequentemente a mobilidade entre as cadeias. (OLIVEIRA, 2015; RABELLO

E DE PAOLI, 2013).

Os plastificantes alteram a temperatura de transição vítrea (Tg), a

temperatura de fusão cristalina (Tm) e as propriedades mecânicas do polímero,

pois reduzem ou neutralizam as forças intermoleculares, sem afetar a natureza

química do polímero. Além de miscível, o plastificante deve ser compatível e

permanecer no sistema. Para isso, deve haver uma similaridade de forças

intermoleculares entre os componentes (RABELLO E DE PAOLI, 2013).

No processo de plastificação do amido ocorre a destruição da estrutura

cristalina do grânulo devido a substituição de ligações intra e intermoleculares

de hidrogênio por parte do agente plastificante. Entretanto, para que isso ocorra,

o agente plastificante deve apresentar algumas características importantes,

17

como ser polar, hidrofílico e compatível com o amido. Alguns agentes que

apresentam essas características e são utilizados no processamento são os

polióis, no caso, o glicerol (Figura 10), e a água, pois apresentam hidroxilas em

suas respectivas estruturas, o que os tornam compatíveis com o amido, são

solúveis entre si e são de natureza hidrofílica (BEATRIZ, LIMA E ARAÚJO, 2011;

PONTES, 2004).

Figura 10: Estrutura química do glicerol. Adaptado (BEATRIZ, LIMA E ARAÚJO, 2011)

Estudos recentes reportam que o glicerol, por apresentar os requisitos

para atuar como plastificante do amido, é capaz de melhorar a processabilidade

e aumentar a flexibilidade das cadeias poliméricas do amido. Além disso, foi

observado que uma pequena variação da concentração de glicerol, utilizado

como plastificante do amido, afeta de forma considerável as características

morfológicas, a temperatura de transição vítrea (maior teor, menor a Tg) e a

cristalinidade de filmes de amido termoplástico obtidos por extrusão (GIURI et

al., 2018).

Outros estudos apontam a influência do teor de glicerol nas propriedades

mecânicas de TPS. Foi observado que o aumento do teor de glicerol pode

provocar uma queda do módulo de elasticidade, no limite de resistência a tração

e um aumento do alongamento na ruptura do amido termoplástico (CUERVO,

CHAPARRO E SANABRIA, 2012; SHIMAZU, MALI E GROSSMANN, 2007).

Outra propriedade bastante importante do amido termoplástico, que é

afetada pelo teor de glicerol, é a permeabilidade ao vapor de água (PVA). Giuri

et al., 2018; Matta Jr et al., 2011; Shimazu, Mali e Grossmann, 2007 em seus

respectivos estudos observaram que o incremento do teor de glicerol, que possui

natureza hidrofílica, utilizado para produzir o TPS, aumentou a permeabilidade

18

ao vapor de água do amido termoplástico, fato que afeta principalmente as

propriedades mecânicas, o que dificulta o uso do amido termoplástico nas mais

variadas áreas.

Documentos relacionados