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Título: Funcionalização de montmorilonita com líquidos iônicos e aplicacão em sistema polimerico PBAT/PLA
Título(s) alternativo(s): Functionalization of montmorillonite with ionic liquids and application in polymeric PBAT/PLA system
Autor(es): Dias, Renata Saviato
Orientador(es): Leite, Oldair Donizeti
Palavras-chave: Biopolímeros
Impacto ambiental
Minerais de argila
Biopolymers
Environmental impact statements
Clay minerals
Data do documento: 7-Ago-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: DIAS, Renata Saviato. Funcionalização de montmorilonita com líquidos iônicos e aplicacão em sistema polimerico PBAT/PLA. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2020.
Resumo: O impacto ambiental causado pelos polímeros de fontes fósseis incentiva o desenvolvimento de novos materiais com características que mitiguem tais danos. Neste contexto, os biopolímeros destacam-se pelo avanço atual e seus estudos que objetivam o aprimoramento de suas propriedades como a incorporação de cargas como os silicatos. Neste trabalho, filmes compósitos foram obtidos pelo método de casting a partir da blenda biodegradável comercial Ecovio® C2224, composta por Poli(butileno adipato co-tereftalato) e Poli(ácido lático) (PBAT/PLA), e a argila montmorilonita (MMT) natural funcionalizada com líquidos iônicos imidazólios com três tipos de cadeias alquil: butil, octil e dodecil. Diferentes proporções (0, 2,5 e 5% m/m) entre as argilas funcionadas e a blenda Ecovio® foram obtidas em filmes e suas propriedades físico-químicas avaliados por termogravimetria (TGA), espectroscopia de infravermelho (FTIR), difração de raio-X (DRX) e ensaios de tração mecânica. As análises de espectroscopia de infravermelho (FTIR) confirmou a funcionalização das argilas e a difração de raios-X (DRX) validou o aumento do espaço interplanar (d001) para todas as MMT funcionalizadas em relação à amostra tratada termicamente, contudo a expansão não foi proporcional ao número de carbonos da cadeia alquilimidazólio. Para os compósitos, as análises de DRX e FTIR sugerem a esfoliação total nos filmes contendo MMT calcinada e de cadeia butil e perfis de intercalação para octil e microcompósito para dodecil. Por TGA, avaliou-se que as argilas funcionalizadas atuaram como barreira térmica conforme o grau de interação entre matriz/silicato e a proporção de argila. Com exceção dos filmes obtidos com argila funcionalizada com dodecil, os filmes com proporção de 2,5% de MMT indicaram melhores resultados de tração e módulo de elasticidade em comparação à blenda pura. No conjunto das análises, avalia-se que MMT naturais carecem de processos de beneficiamento a fim de mitigar efeitos adversos de seus contaminantes. Apesar da baixa capacidade de troca catiônica e sua influência na intercalação dos LI, foi possível confirmar a funcionalização da MMT. O método de casting apresentou-se eficiente e as proporções de 2,5% e 5% inferiram mudanças relativas significativas, com destaque para os filmes com maior interação entre carga/matriz. Considera-se a possibilidade de que o aumento da cadeia carbônica incidiu na maior impermeabilização da MMT, reduzindo a interação carga/matriz. Por fim, conclui-se que a blenda PBAT/PLA (Ecovio) pode ter suas propriedades térmicas e mecânicas aprimoradas com uso de MMT naturais funcionalizadas com LI à base de alquil-imidazólio.
Abstract: The environmental impact generated by fossil polymers encourages the development of new materials with characteristics that mitigate such damage. In this context, biopolymers stand out for their current progress and their studies that aim to improve their properties, such as, in this case, the incorporation of fillers. In this work, composite films were obtained by the casting method from the commercial biopolymer blend Ecovio® C2224, composed of Poly(butylene adipate co-terephthalate) and Poly(lactic acid) (PBAT / PLA), and natural montmorillonite clay functionalized with ionic imidazole liquids with three types of alkyl chains: butyl, octyl and dodecyl. Different proportions (0, 2.5 and 5% w / w) between the functioning clays and the Ecovio® blend were obtained in films and their physical-chemical properties evaluated by thermogravimetry (TGA), infrared spectroscopy (FTIR), diffraction of X-ray (XRD) and mechanical traction tests. Infrared spectroscopy (FTIR) analyzes confirmed the functionalization of clays and X-ray diffraction (XRD) validated the increase in interplanar space (d001) for all functionalized MMT in relation to the heat treated sample, however the expansion was not proportional to the number of carbons in the alkyl-imidazolium chain. For composites, XRD and FTIR analyzes suggest total exfoliation in films containing calcined and butyl chain MMT and intercalation profiles for octyl and microcomposite for dodecyl The TGA results indicated that the functionalized clays acted as a thermal barrier according to the degree of interaction between matrix/filler and the proportion of clay. With the exception of films obtained with functionalized clay with dodecyl, films obtained with the proportion of 2.5% of functionalized clays showed better results in traction and elastic modulus compared to pure blend. It is estimated that natural MMTs lack processing in order to mitigate adverse effects of their contaminants. Despite the low cation exchange capacity and its influence on the intercalation of LI, it was possible to confirm the functionalization of MMT. The casting method was efficient and the proportions of 2.5% and 5% inferred significant relative changes, with emphasis on films with greater interaction between load / matrix. It is considered that the increase in the carbon chain was due to the greater waterproofing of MMT, reducing the load / matrix interaction. Finally, it is concluded that the PBAT / PLA blend (Ecovio) can have its thermal and mechanical properties improved with the use of natural MMT functionalized with LI based on alkyl imidazolium.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28578
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