Blendas biodegradáveis de PBAT/TPS com aditivo compatibilizante à base de PVAc

Abstract

Plásticos obtidos a partir de fonte fóssil, como por exemplo as poliolefinas, apresentam crescente preocupação ambiental devido aos impactos causados pelo descarte incorreto, apesar de serem passíveis de reciclagem. Dentre as alternativas mais sustentáveis a esses derivados de petróleo, destacam-se os bioplásticos biodegradáveis, como o amido termoplástico (TPS). O TPS é proveniente de fontes renováveis e é susceptível à biodegradação. Entretanto, esse derivado do amido é muito sensível à umidade, assim como, possui baixa estabilidade térmica e resistência mecânica. A partir de blendas com outros polímeros biodegradáveis com boas propriedades mecânicas, como o poli (butileno adipato co-tereftalato) (PBAT), é possível realizar a melhoria das propriedades do material. Contudo, a incompatibilidade e falta de miscibilidade entre os dois polímeros é comum e, portanto, a adição de um agente compatibilizante é aconselhada. Neste trabalho é apresentada a obtenção e processamento de blendas PBAT/TPS em um misturador de câmara interna e transformação via moldagem por injeção contendo um aditivo compatibilizante a base de poli (vinil acetato) (PVAc). As proporções mássicas das blendas PBAT/TPS estudadas foram 70/30 e 50/50, respectivamente, com 0, 5 ou 10% de aditivo PVAc. A presença do aditivo proporcionou melhor estabilidade térmica, além de maior fluidez, em todas as amostras sem alterar significativamente os parâmetros colorimétricos. Apesar de o TPS ser reconhecidamente hidrofílico, as blendas com PVAc apontam menor absorção de umidade e maior ângulo de contato. O PVAc se mostrou um bom compatibilizante, o que foi evidenciado na análise de DSC e no decréscimo de energia superficial livre (SFE). Propiciou também blendas mais flexíveis e aumento da tensão de escoamento, de ruptura e alongamento na ruptura para a blenda 70/30. Os resultados da biodegradação demonstraram perda de massa para todas as amostras. A blenda 70/30 com 5% de PVAc se mostrou promissora para aplicações de embalagens, devido à melhor performance mecânica e menor hidrofilicidade, aliada ao teor de fonte renovável e biodegradabilidade.

Fossil based plastics, such as polyolefins, present increasing environmental concerns regarding incorrect disposal, despite being recyclable. Among sustainable alternatives, biodegradable bioplastics like thermoplastic starch (TPS) stand out. TPS is derived from renewable sources and susceptible to biodegradation. However, this starch derivative is sensitive to water and presents low thermal stability and mechanical resistance. The improvement of material’s properties can be done blending it with other biodegradable polymers such as poly (butylene adipate co-terephthalate) (PBAT). Nevertheless, incompatibility and lack of miscibility between the two are a common issue so the addition of a compatibilizer agent is recommended. In this work is presented the blending in an internal mixer and further injection molding of PBAT/TPS blends containing a poly (vinyl acetate) (PVAc) based additive for compatibilization. The mass proportion of PBAT/TPS is 70/30 and 50/50, respectively, containing 0, 5% or 10% of PVAc additive. The additive promoted better thermal stability and flow index in all samples without altering colorimetric components. Despite TPS hydrophilicity, PVAc containing blends showed lower water absorption and higher contact angle. PVAc proved to be a good compatibilizer since it lowered the surface free energy (SFE) and merged some DSC peaks. It has also yielded more flexible blends and higher tensile strength, tensile at break and elongation at break in 70/30 blend. Biodegradation tests showed weight loss in all samples. 70/30 blend with 5% PVAc proved to be promising in packaging applications due to higher mechanical performance and lower hydrophilicity between all compositions combined with renewable content and biodegradability.