Nanocompósitos de amido termoplástico e argila

Inúmeros estudos vêm sendo realizados utilizando argilas como carga de

reforço em materiais nanocompósitos a base de amido termoplástico. Mbey,

Hoppe e Thomas (2012) avaliaram a influência do teor de argila caulinita em uma

matriz de TPS a base de amido de mandioca sobre as temperaturas de transição

vítrea e de decomposição, absorção de água, transparência e bloqueio de luz

UV-vis. Para a obtenção dos compósitos foram preparados filmes (30% em

massa de glicerol) com várias proporções de amido e argila (pura ou intercalada

com dimetilsulfóxido, DMSO). Por meio da análise térmica dinâmico-mecânica

(DTMA), os autores constataram que o conteúdo de argila, até uma proporção

de 10% em relação ao amido, diminui a temperatura de transição vítrea (Tg). A

argila ainda funcionou como um plastificante através de uma redução das

interações intermoleculares, o que promove a sua mobilidade. Além disso,

ocorreu uma redução mais acentuada da Tg com o de caulinita intercalada com

DMSO. Foi observado também que a adição de até 10% em massa de argila

elevou a temperatura de degradação térmica da matriz de amido. Nos testes de

absorção de água, a argila mostrou-se eficaz, causando um efeito de barreira

para baixas umidades relativas.

Pirsa, Mohtarami e Kalantari (2020) prepararam e estudaram as

propriedades mecânicas e físico-químicas de compósitos biodegradável de

amido de trigo, goma de tragacanto e nanoargilas. Foram preparados filmes pela

técnica de casting utilizando 40% de glicerol como plastificante sendo a goma de

tragacanto adicionada em dois níveis (0,2 e 0,5 em massa) e as nanopartículas

de argila em três níveis (0,1; 0,5 e 3% em massa). Foi investigada a espessura,

solubilidade em água, teor de umidade e permeabilidade a vapor de água (PVA),

resistência a tração e alongamento dos filmes. Dentre os resultados obtidos, foi

observado que a adição de nanoargilas reduziu a permeabilidade ao vapor de

água e a solubilidade, fato atribuído a localização das nanopartiulas de argila nos

espaços vazios entre as cadeias poliméricas do amido, e aumentou a

espessuras do filme. Além disso, a nanoargila aumentou a resistência a tração

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e reduziu o alongamento na ruptura, isso ocorreu devido a criação de interações

eletrostáticas da nanoargila com as cadeias de amido aumentando a coesão da

rede polimérica. Por fim, os autores concluíram que a adição de nanoargila

melhora as propriedades físicas e mecânicas do filme de amido.

Khairuddin et al. (2019) estudaram a propriedade de resistência ao vapor

de água de revestimentos à base de amido de mandioca e argila bentonita.

Foram utilizadas seis proporções de argila e os compósitos foram preparados

pela técnica de casting. Os autores observaram que a adição de argila melhorou

as propriedades de barreira ao vapor de água, sendo que, a melhoria mais

acentuada foi encontrada com a concentração de 10% em massa de argila. Os

resultados da difração de raios X mostraram que as cadeias poliméricas do

amido entraram na galeria de argila formando uma estrutura bicamada

intercalada, fato que justifica a redução da permeabilidade ao vapor de água do

compósito.

López-Chavez et al. (2017) prepararam nanocompósitos de amido e argila

e caracterizaram os filmes por espetroscopia de infravermelho por transformada

de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura

(MEV) e ensaio de tração. Os filmes foram preparados por meio da técnica de

casting utilizando glicerol como plastificante nas proporções de 25 e 30% em

massa. Foram utilizados dois tipos de argila montmorilonita sendo uma

organofilica e outra natural nas proporções de 5, 10 e 15% em massa que

inicialmente foram dispersas em água. Por meio do DRX e FTIR os autores

constataram que as macromoléculas do amido e do glicerol foram intercaladas

nas galerias da argila. Também foi observado uma boa dispersão dos

componentes na mistura por meio da microscopia eletrônica de varredura.

Observou-se ainda que a permeabilidade a umidade dos filmes foi reduzida de

forma considerável com a presença da argila. Além disso, foi observado que os

nanocompósitos com menor quantidade de argila foram os que apresentaram

menor módulo de elasticidade.

Mansour et al. (2020) investigaram os efeitos da concentração do glicerol

e de argila montmorilonita na estrutura e nas propriedades mecânicas de

nanocompósitos a base de amido de milho. Os filmes foram preparados pelo

método de casting sendo a argila inicialmente esfoliada em um solvente

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variando as concentrações de glicerol e argila (uma sódica e outra comercial).

Foi observado que tais concentrações afetam significativamente as propriedades

dos filmes. As melhores propriedades mecânicas foram observadas na utilização

de 20 e 30% em massa de glicerol e 10 e 15% em massa de argila. A argila

sódica apresentou melhores propriedades quando comparado com a comercial.

Nanocompósitos de amido-argila também foram investigados por Tang,

Alavi e Herald (2008) usando processamento por extrusão. Foi utilizado amido

de diversas fontes botânicas (milho nativo e ceroso, trigo e batata) juntamente

com dois tipos de argila montimorilonita, a natural e a organofílica. Foi avaliado

o efeito da natureza da origem botânica, concentração de argila e teor de amilose

de amido nas propriedades de barreira e propriedades mecânicas de filmes

nanocompósitos. Uma extrusora dupla rosca foi usada para processar

compósitos de amido e argila e filmes foram obtidos pela fusão dos pellets

extrudados. Os filmes com argila MMT natural apresentaram propriedades

mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água maiores do que filmes

contendo MMT modificada. Além disso, aumentando o teor de argila, os filmes

apresentaram maior resistência à tração e menor PVA. Também foi verificado

por meio da microscopia eletrônica de transmissão (MET) que para

concentrações baixas de glicerol produziram nanocompósitos esfoliados,

enquanto que para concentrações maiores (acima de 10% em massa) ela

encontra-se intercalada as macromoléculas do amido. Embora a origem botânica

de matrizes de amido não tenha afetado as propriedades finais dos

nanocompósitos, a relação amilose/amilopectina influenciou o desempenho dos

filmes.

Schlemmer, Angélica e Sales(2010) estudaram nanocompósitos a base

de amido acetilado e argila montmorilonita natural plastificado com óleo de Pequi.

Os filmes foram preparados com diferentes proporções de amido acetilado e

MMT pela técnica de casting. Dependendo da concentração de MMT,

nanocompósitos esfoliados ou intercalados foram obtidos. A esfoliação

predominou para baixa concentração de argila, enquanto que para as

concentrações maiores que 5% em massa a intercalação foi observada. Os

resultados derivados demonstraram que compósitos esfoliados apresentam

melhores propriedades térmicas e termomecânicas do que compósitos

intercalados. O óleo de pequi mostrou-se efetivo na ação plastificante do amido.

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