Síntese e caracterização de poliuretanos biodegradáveis à base de poli(E-caprolactona) diol

Abstract

Resumo: O impacto ambiental decorrente da utilização crescente dos materiais poliméricos derivados do petróleo, um recurso não renovável, é um sério problema a ser resolvido, visto que esses materiais possuem um longo tempo de degradação, ficando acumulados e fazendo com que a poluição ambiental assuma proporções alarmantes. Nesse contexto,o interesse na utilização e na produção de materiaisque tenham origem vegetal, principalmente polímeros, com caráter biodegradável tem se intensificado como política em diversos setores da sociedade. Os polímeros biodegradáveis são materiais que começaram a surgir na década de 60, e apresentam durabilidade em uso e degradabilidade após o descarte, além disso, podem ser provenientes de fontes renováveis. O presente trabalho consiste na síntese, caracterização e estudo da biodegradação de poliuretanos à base de poli(c-caproIactona)dioI, polímero reconhecidamente biodegradável, utilizando o fungo Pleurotus sajor-caju, bem como em condições ambientais de degradação em solo previamente analisado. Os produtos foram caracterizados, antes e após a biodegradação, por espectroscopia na região do infravermelho, análise do comportamento térmico e morfológico (calorimetria exploratória diferencial, análise termodinâmico-mecânica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X e análise termogravimétrica), além de análise gravimétrica (perda de massa) estatisticamente verificada. Através dos resultados obtidos foi verificado que, devido à estrutura linear e a um empacotamento mais efetivo das cadeias, poliuretanos com1,4-butanodioI foram menos biodegradados em relação aos reticulados e, quanto maior o teor de segmento rigido, menor a degradação. Quando são comparados os dois reticuladores, os poliuretanos com sacarose foram mais biodegradáveis do que os com glicose, sendo o efeito mais acentuado nas amostras com maior proporção deste agente. Sendo assim, todas as amostras preparadas neste trabalho foram parcialmente biodegradadas, nos métodos utilizados, pois mostraram perdas de massa, estatisticamente comprovadas, e consideráveis alterações na superfície. Esses dados foram ainda mais evidentes quando da análise da biodegradação empregando o solo e, em maior tempo, 12 meses. A amostra que melhor biodegradou foi a de poliuretano com sacarose em maior proporção (teor desegmento livre (X) de 31%), pois apresentou maior perda de massa (aproximadamente 12%)e alterações de superfície mais destacadas.

Abstract: The environmental impact caused by the growing use of materials derived from petroleum, a non-renewable source, is a serious problem to be solved since these materials have a large degradation time. They are getting accumulated and this fact increases the environmental pollution until alarming proportions (especially incountries in both political and economical growth). The interest in use of alternative products based on natural sources for manufacture of plastic materials has became a political goal in various sectors of the society mainly if this new materials exhibitbio degradable characteristics. Biodegradable polymers research arised in the sixties. Preferentially they have to show durability in usage and degradability after disposal. Besides, they could be prepared from renewable sources. As consequence, it wouldbe possible to have a better control of the solid residues and smaller quantities of the garbage disposed in the sanitary land fills or sent to the incinerators. The main barrier to biodegradable packaging is the manufacturing cost when compared to the traditional polymers. The price of the biodegradable polymers materials, which has decreased over the years, is still high. This present work consists on the synthesis, the characterization and the study of the biodegradation of polyurethanes based on poly(r-caproIactone)diol, a recognized biodegradable polymer. For the biodegradation studies Pleurotus sajor-caju fungus was used for fermentation in solidor liquid phase's methods, as well as the environmental degradation conditions in apreviously analyzed soil. The products were characterized, before and after biodegradation, by infrared spectroscopy, thermal and morphological behavior analysis (differencial scanning calorimetry, dynamic mechanical thermal analysis, scanning electronic microscopy, wide-angle X-Ray, thermogravimetry, and also weight loss were statistically verified). The results showed that polyurethanes with1,4-butanedioI were less biodegraded compared to crosslinked polyurethanes because of the linear and more packed chains. lt was also observed that a greater percentage of hard segment resulted in a smaller degradation. When both crosslinking agents were compared, polyurethanes with sucrose were more biodegradable than the ones with glucose, and the effects were more emphasized in samples with a higher percentage of this agent. Therefore, all samples used in this work were partially biodegraded, because losses of mass and substantial surface changes were observed. The effect was emphasized when the biodegradation was in the soil for 12 months period. Polyurethanes samples with higher sucrose (hardsegment content 31%) showed the most significant biodegradation process by weightmass and notable surface changes.