CARACTERIZAÇÃO DOS FILMES BIOPOLIMÉRICOS

Os filmes foram submetidos a uma série de caracterizações a fim de determinar suas

propriedades.

3.5.1 Espessura

A determinação da espessura dos filmes ocorreu conforme a metodologia proposta por

Luchese et al., (2015) na qual 5 pontos do filme, escolhidos aleatoriamente, foram medidos

com um micrômetro digital.

3.5.2 Propriedade de barreira – Taxa de Permeabilidade ao Vapor de Água (TPVA)

A taxa de permeação do filme ao vapor de água foi determinada por gravimetria. Porções

do filme com 2 cm de comprimento por 2 cm de largura foram separados e colocados sobre a

abertura de células de permeação contendo água destilada, de modo que a única forma do

sistema perder massa se desse pela passagem do vapor de água através do filme, uma adaptação

da metodologia usada por Sun; Sun, C.; Xiong, (2013), por sua vez baseada no padrão ASTM

E96-96M-12.

O conjunto composto pelas células de permeação contendo água e filmes recobrindo o

orifício foi colocado dentro de um dessecador com umidade relativa em 50% e a 27°C. Todavia,

devido à natureza higroscópica dos filmes, um intervalo de 24 horas foi deixado entre a

colocação do dissecador e o início das sucessivas pesagens dos conjuntos. Sete medições foram

feitas de hora em hora para cada conjunto, de modo a determinar a taxa de perda de água de

cada um dos filmes, etapa realizada em triplicata.

Na Figura 3 é possível observar um esquema na célula de permeação:

Figura 3: Esquema de uma célula de permeação: 1: borda interna para selagem do biofilme na parte inferio com

água (alta umidade); 2: anéis de borracha para vedação da parte inferior (alta umidade); 3: suporte para o

biofilme; 4: vedação parte superior (ar- baixa umidade).

Fonte: (Morelli & Ruvolo Filho, 2010).

A taxa de permeação de vapor de água, TPVA, de cada filme foi calculada através da

Equação 1:

TPVA=W/(A.t) (Eq. 1)

Na qual:

TPVA: Taxa de permeabilidade ao vapor de água (g/m

2

.s);

W: Massa de água perdida através do filme (g);

A: Área de permeação, correspondente a área do orifício da célula (m²);

t: tempo decorrido de permeação (s).

Em posse desses valores foi traçado um gráfico contendo as perdas de massa de cada

filme em função do tempo. A inclinação desse gráfico representa a taxa de permeabilidade ao

vapor de água (TPVA) dos filmes, g/m².s.

3.5.3 Solubilidade em água

Para determinar a solubilidade dos filmes, quadrados de 2cm de lado foram destacados,

colocados em estufa a 105°C por uma hora, afim de que fosse removida qualquer umidade

excessiva. Os filmes foram então pesados e em seguida submetidos à agitação constante em

água destilada por 24 horas, etapa em que efetivamente o filme foi exposto a solubilização. Os

filmes foram então postos novamente na estufa, nas mesmas condições de temperatura e tempo

e, em seguida, pesados. A solubilidade pôde então ser determinada com auxílio da Equação 2:

S= [(m

i

-m

f

)x100] / m

i

(Eq. 2)

Na qual:

S: Solubilidade dos filmes (%);

m

i

: massa inicial da porção de filme (g);

m

f

: massa final da porção de filme (g);

3.5.4 Cor e opacidade

A determinação da cor e da opacidade dos filmes foi feita com auxílio de um colorímetro

com o qual as amostras foram analisadas. Para a opacidade verificou-se o parâmetro 'L',

luminosidade, sobre um fundo branco padrão e um fundo preto padrão, e no caso da cor, além

do 'L' foram colhidos valores de 'a', coordenada que indica vermelho/verde, e 'b', coordenada

que indica amarelo/azul, ambos em triplicada, segundo a metodologia apresentada por Fakhouri

et al (2015). A cor correspondente aos parâmetros encontrados pode ser determinada num

diagrama de cromaticidade do espaço de cor (tonalidade e saturação) e a opacidade calculada

com auxílio da Equação 3:

Op = (Op

b

x100)/Op

w

(Eq. 3)

Na qual:

Op: Opacidade dos filmes;

Op

b

: Opacidade do filme contra um fundo preto padrão;

Op

w

: Opacidade do filme contra um fundo branco padrão;

3.5.5 Elongação, resistência à tração e módulo de Elasticidade

Foi possível determinar as propriedades mecânicas dos filmes por meio de ensaio

mecânicos de tração, realizados em equipamento específico, modelo Dl 5000/10000. Porções

de filme medindo 60 mm de comprimento por 5mm de largura foram cortadas e colocadas

verticalmente entre as pinças do equipamento, de modo que os efeitos da tração seriam

provocados em apenas 50 mm de material, os outros 10 mm eram seguros pelas pinças. O ensaio

foi iniciado com velocidade de deslocamento das pinças de 5 mm/min até a ruptura da amostra,

conforme norma ASTM D882-83. Os ensaios ocorreram em quintuplicata e a partir da região

linear das curvas de tensão x deformação foi possível determinar as propriedades mecânicas

das amostras:

A resistência à tração foi determinada pela observação no equipamento do valor máximo

de tração suportado pela amostra.

A elongação foi determina como base nos comprimentos iniciais e finais da amostra com

auxílio da equação 4:

ε = (L

f

- L

o

) /L

o

(Eq. 4)

Na qual:

 L

f

: Comprimento final

 L

o

: Comprimento inicial

O módulo de elasticidade foi determinado a partir da observação da curva de tensão x

deformação das amostras, mais especificamente na porção elástica desta e com auxílio da

equação 5:

(Eq. 5)

Na qual:

: Tensão aplicada sobre a amostra

ε: Elongação da amostra

3.5.6 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)

Afim de que se observasse a microestrutura da superfície dos filmes foi utilizado um

microscópio eletrônico de varredura, modelo Vega 3. Primeiro as amostras foram submetidas

à metalização por 360 segundos a 20 mA, afim de lhes conferir condutividade elétrica, o que

ocorreu num metalizador a vácuo, modelo Q150R. Feito isto, as amostras foram fixadas em

suportes de alumínio do microscópio que então foi acionado a uma tensão de 15 kV, com

magnitude de 1000 vezes.

3.5.7 Microscopia de força atômica (AFM)

Com o intuito de conhecer a disposição física da superfície do material, foi realizada uma

Microscopia de Força Atômica (AFM), técnica que se baseia no mapeamento tridimensional da

superfície da amostra, o que é possível através da medição precisa de forças de pequena

magnitude entre a ponteira do equipamento e a amostra. Os filmes do presente estudo foram

analisados em um Microscópio de Força Atômica da marca Innova, modelo SPM-9700, o qual

foi configurado no modo dinâmico (tapping), com imagens geradas de 512 x 512 pixels, com

velocidade de digitalização de 1 Hz e deflexão vertical de 2V.

3.5.8 Termogravimetria (TG)

O comportamento do material em relação às variações de temperatura foi investigado

através de análise termogravimétrica. Neste ensaio destrutivo a variação de massa da amostra é

registrada ao longo do tempo no qual a temperatura é alterada de forma controlada, o que

possibilita observar a perda ou agregação de massa na amostra.

Amostras de aproximadamente 3 mg foram colocadas no analisador TGA (Shimadzu

Corp., modelo TGA-50) com atmosfera de gás nitrogênio e configurado com taxa de

aquecimento de 10°C por minuto, na faixa de temperatura ambiente até 900°C.

No documento UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS MESTRADO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS (páginas 35-39)