Desenvolvimento de biocompósitos de amido termoplástico reforçados por fibra de coco verde

Abstract

Resumo: O amido termoplástico é considerado um material promissor para a fabricação de produtos e embalagens com propriedades biodegradáveis. Este trabalho contemplou o desenvolvimento de biocompósitos de amido termoplástico de mandioca e de milho reforçados por fibras de coco verde, utilizando glicerina como plastificante. Foram caracterizadas a fibra de coco verde e os amidos de mandioca e milho para conhecer suas propriedades. Os biocompósitos foram plastificados através de compressão à quente, processo inovador que permitiu elaborar um material termoplástico com distribuição homogênea das fibras de coco e boas propriedades mecânicas. Foram preparados materiais com 0% (matriz), 5%, 10%, 15%, 20%, 25% e 30% de fibra de coco. Os compósitos foram caracterizados por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, absorção de água e inchamento, acondicionamento em umidade relativa de 75%, ensaio de resistência à tração, espectroscopia na região do infravermelho, difratometria de raios X, termogravimetria e análise termo-dinâmico mecânica. O tratamento térmico (annealing) realizado após a confecção das placas de amido termoplástico reforçado que permitiu desenvolver materiais com certa rigidez e maior resistência mecânica comparados aos compósitos sem tratamento que foram flexíveis e com menor resistência a tração. A adição de fibras na matriz de amido termoplástico provocou diminuição de absorção de água, menor valor de umidade de equilíbrio, aumento na cristalinidade relativa, melhora na resistência à tração e no módulo de elasticidade, diminuição na deformação, aumento no módulo de armazenamento. Não melhorou a estabilidade térmica dos biocompósitos pela incorporação de fibra. Não foram detectadas mudanças químicas por espectroscopia infravermelho. Os padrões cristalográficas predominantes nos biocompósitos foram EH e VH Os compósitos de amido de mandioca absorveram mais umidade e apresentaram maior resistência mecânica em comparação aos compósitos de milho.

Abstract: The thermoplastic starch is considered a promising material for the manufacture of products and packaging with biodegradable properties. This work included the development of thermoplastic biocomposite from cassava starch and corn starch reinforced with green coconut fibres, using glycerol as plasticiser. The green coconut fiber and you amides of cassava and maize were characterized to know their properties. Biocomposites were plasticized through thermal compression, innovative process that allowed producing a thermoplastic material with homogeneous distribution of coconut fibres and good mechanical properties. Biocomposites were prepared with 0% (matrix), 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30% of coconut fiber. The biocomposites were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, water absorption and swelling, conditioning at 75% relative humidity, tensile testing, infrared spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetry and thermo-dynamic mechanical analysis. The thermal treatment (annealing) performed after the manufacture of the ethermoplastic starch reinforced plates allowed the materials to develop certain rigidity and higher mechanical strength compared to the untreated composites that were flexible and less tensile strength. The addition of fibers in the matrix of the thermoplastic starch resulted in decreased absorption of water, reduced value of the equilibrium moisture content, increased relative crystallinity, improvement in tensile strength and modulus of elasticity, decreased in deformation, increase in the module of storage. It did not improve the thermal stability of the biocompuestos by incorporation of the fibre. There were no detected chemical changes by infrared spectroscopy. The representative crystallographic patterns of the biocomposites were EH and VH. Composites for cassava starch absorbed more moisture and showed higher mechanical strength compared to composites of corn starch.