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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autora: Silva, Gislaine Aparecida da
Título: Compatibilização de Blendas de Acetato de Celulose e Poliestireno com Viniltriacetoxissilano: Comportamento Morfológico e Biodegradação
Ano: 2002
Orientadora: Profa. Dra. Maria do Carmo Gonçalves
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Acetato de celulose, Blenda polimérica, Morfologia
Resumo: O tema central deste trabalho foi o estudo da compatibilização de blendas de acetato de celulose (CA) e poliestireno (PS) com um composto organossilano. Inicialmente, o trabalho envolveu a preparação de blendas de CA e PS sem a adição de viniltriacetoxissilano (VTAS). Nesta etapa observou-se que as blendas de CA/PS apresentaram imiscibilidade e consequentemente, uma morfologia de duas fases. Através do estudo do comportamento termodinâmico das blendas de CA/PS em solução foi determinado o diagrama de fases para o sistema ternário CA/PS/THF onde se verificou uma faixa de miscibilidade extremamente pequena para o sistema. A remoção do solvente das misturas ternárias resultou em morfologias distintas e dependentes do caminho seguido durante o processo de evaporação do solvente. Morfologia de fases dispersas resultantes do processo de nucleação e crescimento foi obtida quando as soluções ternárias foram levadas à região instável através da passagem pela região meta-estável do diagrama de fases. Já a morfologia do tipo co- contínua, característica de separação de fases via mecanismo de decomposição spinodal, foi obtida quando a solução ternária atingiu a região instável diretamente. Além disso, verificou-se a ocorrência de separação de fases secundária no interior das fases contínuas e interconectadas. Com base nos resultados morfológicos obtidos através do estudo do sistema ternário CA/PS/THF, foi proposta uma alternativa de compatibilização entre o CA e o PS, através da incorporação de viniltriacetoxissilano (VTAS) à cadeia de CA e posterior polimerização do estireno na cadeia de CA modificado. Através das análises morfológicas foi possível verificar a redução no tamanho dos domínios das fases dispersas nas blendas de CA/VTAS/PS, evidenciando a compatibilização entre os polímeros CA e PS. As blendas de CA e PS compatibilizadas com VTAS apresentaram um melhor desempenho dinâmico-mecânico do que aquele apresentado para as blendas sem adição de VTAS, consequência de um reforço na matriz promovido pelo organossilano. Um outro aspecto considerado neste trabalho diz respeito à biodegradação dos polímeros. Os ensaios biológicos realizados com fungos da espécie trichoderma Harzianum foram avaliados através das microscopias de força atômica e eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo. As alterações morfológicas dos filmes permitiram avaliar o crescimento e fixação das hifas dos fungos, em filmes densos e porosos, após o período de 1 ano de incubação. O processo de fixação das hifas indicou que o fungo não utiliza a superfície dos filmes apenas como suporte, mas também como fonte de carbono para o seu crescimento. Após o período de 1 ano de incubação, os filmes fragilizados pela atuação do fungo apresentaram uma forte alteração das propriedades dinâmico-mecânicas evidenciada pela redução drástica no módulo de armazenamento (E') das blendas avaliadas. Todas estas considerações forneceram evidências diretas da ocorrência de biodegradação do acetato de celulose, bem como de blendas compatibilizadas.
Abstract: The main purpose of this work was to study the compatibilization of cellulose acetate (CA) and polystyrene (PS) blends by using an organosilane compound. Initially, the work involved the preparation of blends of CA and PS without organosilicon addition. In this part, it was observed that the CA/PS blends were immiscible and presented a two-phase morphology. The study of the thermodynamic behaviour of the CA/PS blends in solution allowed the determination of the phase diagram for the CA/PS/THF ternary system. A small miscibility gap due to the pronounced incompatibility between CA and PS was verified. The removal of the solvent from the ternary mixtures yielded films of different morphologies depending on the particular path followed during the evaporation process of the solvent. Dispersed phase morphology was obtained from the nucleation and growth process when the ternary solutions reached the unstable region through the metastable region of the phase diagram. The co-continuous structures, typical for spinodal decomposition, were obtained when the ternary solution entered the two-phase regime in the vicinity of the critical point. Moreover, a secondary phase separation was observed inside the continuous and interconnected phases. Based on the morphological study of the CA/PS/THF ternary system the compatibilization between CA and PS using vinyl triacetoxysilane (VTAS) as a coupling agent was proposed. The resulted morphologies of the CA/VTAS/PS blends showed a size reduction of the dispersed phase indicating the compatibilization between the polymers. These blends also showed an improvement in the dynamical-mechanical behaviour compared with the CA/PS blends due to the matrix reinforcement promoted by the VTAS. The biodegradation of the system was also evaluated. The biological tests were performed by using Trichoderma harzianum specie fungi. The morphology was investigated by atomic force and field emission scanning electron microscopies. The morphological changes allowed evaluating the growth and the fixture of the fungi hyphae on the dense and porous films after 1 year of incubation. The fixture process indicated that the fungi used the surface of the sample not only as a support, but also as a carbon resource for their growth. After 1 year of incubation, the films became fragile what affected their dynamical-mechanical behaviour. This was showed by a drastic reduction on the storage modulus (E') of the biodegradable polymers. These results suggested the occurrence of the biodegradation of the CA and of the compatibilized polymer blends.
Arquivo (Texto Completo): vtls000256974.pdf (tamanho: 8,10MB)

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