Desenvolvimento de compósitos poliméricos de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)/carbono vítreo para a produção de embalagens antiestáticas biodegradáveis
Data
2020-11-12
Autores
Vieira, Leonardo De Souza 
Orientadores
Passador, Fabio Roberto
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Antistatic packaging is used to protect electronic components against damage caused by electrostatic discharges and therefore must have sufficiently low electrical resistivity. Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxivalerate) (PHBV) is an interesting option for the production of biodegradable packaging, but it is an electrical insulator. Glassy carbon (GC) is an electrical conductive carbon material that is a promising alternative of an antistatic agent. Thus, PHBV/GC composites can be combined to obtain biodegradable and antistatic packaging. PHBV/GC composites with different GC contents (0; 0.5; 1.0; 2.5 and 5 wt%) and particle sizes (<45 μm and > 75 μm) were prepared by extrusion. Films (0.2 mm) were prepared by hot pressing and characterized by thermal analysis (differential scanning calorimetry - DSC and thermogravimetric analysis - TGA), mechanical properties (tensile test) and electrical characterization (impedance spectroscopy - IS). The effect of the addition of GC and its particle size on the biodegradability of the composites that presented the best electrical results were also evaluated. Before the biodegradation process, samples were subjected to a previous photodegradation test. The effects of the degradation tests on the samples were evaluated by visual analysis, scanning electron microscopy (SEM), measurements of residual weight, surface roughness, contact angle, Fourier-transform infrared spectroscopy and DSC. The results of the IS tests showed that the use of GC contents greater than 2.5 wt% (CV> 75 μm) decreased the electrical resistivity of PHBV/GC composites by 3 decades of magnitude when compared to neat PHBV, resulting in a material suitable for the production of antistatic packaging. Measurements of residual weight, DSC and SEM showed that the GC did not interfere in the biodegradation process, that is, the composites presented a similar behavior to neat PHBV. In this way, GC constitutes an interesting alternative of an antistatic agent, and PHBV/2.5 GC L composite can be considered a promising material for the production of biodegradable antistatic packaging.
Embalagens antiestáticas são invólucros especiais utilizados para proteção de componentes eletrônicos contra danos causados por descargas eletrostáticas devendo, portanto, apresentar uma resistividade elétrica suficientemente baixa. O poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) consiste em uma interessante opção na produção de embalagens biodegradáveis, porém é isolante elétrico. O carbono vítreo (CV) é um material carbonoso e condutor que constitui uma alternativa promissora de agente antiestático. Assim, compósitos de PHBV/CV podem ser uma combinação apropriada na obtenção de embalagens biodegradáveis e antiestáticas. Dessa forma, compósitos de PHBV reforçado com diferentes teores (0; 0,5; 1,0; 2,5 e 5% em massa) e granulometrias (<45 μm e > 75 μm) de CV foram preparados por extrusão. Filmes (0,2 mm) foram preparados por prensagem uniaxial a quente e foram caracterizados por análises térmicas (calorimetria exploratória diferencial - DSC e análise termogravimétrica - TGA), mecânica (teste de tração uniaxial) e por caracterização elétrica (espectroscopia de impedância - IE). O efeito da adição de diferentes teores e granulometrias de CV na biodegradabilidade dos compósitos que apresentaram os melhores resultados elétricos também foi avaliado. Amostras foram submetidas a um ensaio de fotodegradação previamente ao processo de biodegradação. Os efeitos da degradação foram avaliados por análise visual, microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de massa residual, rugosidade superficial, ângulo de contato, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e por DSC. Os resultados do teste de IE revelaram que o uso de teores de CV superiores a 2,5% em massa (CV> 75 μm) diminuiu a resistividade elétrica dos compósitos de PHBV/CV em 3 ordens de magnitude em relação ao PHBV puro, resultando em um material adequado à produção de embalagens antiestáticas. Medidas de massa residual, DSC e MEV mostraram que o CV não interferiu no processo de biodegradação, ou seja, os compósitos apresentaram comportamento similar ao PHBV puro. Dessa forma, o CV constitui uma interessante alternativa de agente antiestático, e compósitos de PHBV/2,5 CV L podem ser considerados materiais promissores para a produção de embalagens antiestáticas biodegradáveis.
Embalagens antiestáticas são invólucros especiais utilizados para proteção de componentes eletrônicos contra danos causados por descargas eletrostáticas devendo, portanto, apresentar uma resistividade elétrica suficientemente baixa. O poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) consiste em uma interessante opção na produção de embalagens biodegradáveis, porém é isolante elétrico. O carbono vítreo (CV) é um material carbonoso e condutor que constitui uma alternativa promissora de agente antiestático. Assim, compósitos de PHBV/CV podem ser uma combinação apropriada na obtenção de embalagens biodegradáveis e antiestáticas. Dessa forma, compósitos de PHBV reforçado com diferentes teores (0; 0,5; 1,0; 2,5 e 5% em massa) e granulometrias (<45 μm e > 75 μm) de CV foram preparados por extrusão. Filmes (0,2 mm) foram preparados por prensagem uniaxial a quente e foram caracterizados por análises térmicas (calorimetria exploratória diferencial - DSC e análise termogravimétrica - TGA), mecânica (teste de tração uniaxial) e por caracterização elétrica (espectroscopia de impedância - IE). O efeito da adição de diferentes teores e granulometrias de CV na biodegradabilidade dos compósitos que apresentaram os melhores resultados elétricos também foi avaliado. Amostras foram submetidas a um ensaio de fotodegradação previamente ao processo de biodegradação. Os efeitos da degradação foram avaliados por análise visual, microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de massa residual, rugosidade superficial, ângulo de contato, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e por DSC. Os resultados do teste de IE revelaram que o uso de teores de CV superiores a 2,5% em massa (CV> 75 μm) diminuiu a resistividade elétrica dos compósitos de PHBV/CV em 3 ordens de magnitude em relação ao PHBV puro, resultando em um material adequado à produção de embalagens antiestáticas. Medidas de massa residual, DSC e MEV mostraram que o CV não interferiu no processo de biodegradação, ou seja, os compósitos apresentaram comportamento similar ao PHBV puro. Dessa forma, o CV constitui uma interessante alternativa de agente antiestático, e compósitos de PHBV/2,5 CV L podem ser considerados materiais promissores para a produção de embalagens antiestáticas biodegradáveis.