Tese

Efeito da estrutura molecular de copolímeros multiblocos de poli(ε-caprolactona-β-etileno glicol) na compatibilidade de blendas biodegradáveis de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) (2021)

• Authors:
  • Staffa, Lucas Henrique
  • Bettini, Silvia Helena Prado (coorient)
  • Chinelatto, Marcelo Aparecido (Orientador)
• Autor USP: STAFFA, LUCAS HENRIQUE - EESC
• Unidade: EESC
• Sigla do Departamento: SMM
• DOI: 10.11606/T.18.2021.tde-09082022-163831
• Subjects: POLÍMEROS (MATERIAIS); BIOMATERIAIS
• Keywords: Copolímero multibloco; Tensão Interfacial
• Agências de fomento:
  • Financiamento CAPES
  • Financiamento FAPESP
  • Financiamento CNPq
• Language: Português
• Abstract: O objetivo desse trabalho foi investigar o efeito compatibilizante de copolímeros multiblocos derivados de ε-caprolactona e etilenoglicol, sintetizados com diferentes tamanhos de blocos, em blendas de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) (PLA/PCL). Três copolímeros multiblocos de mesma massa molar, mas diferentes tamanhos de blocos, foram sintetizados por policondensação em massa em uma única etapa, a partir de macrodióis de ε-caprolactona e etilenoglicol de cadeia aberta e, hexametileno diisocianato (HDI). As curvas de distribuição de massas molares (DMM), obtidas via cromatografia por separação de tamanhos (SEC), revelaram que as massas molares numéricas-médias (Mn) dos copolímeros sintetizados estão por volta de 45000 Da e polidispersividades variando entre 1,88 e 1,94. Os resultados de FTIR, H1-RMN e TGA confirmam a estrutura multibloco com ligação uretânica intramolecular. Esses copolímeros multiblocos foram incorporados nos teores de 1, 3 e 5% (% em massa), em blendas imiscíveis PLA/PCL 80/20 (% em massa) a partir do estado fundido por extrusão dupla-rosca co-rotacional. A análise das imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que o raio numérico médio (Rn) das gotas da fase dispersa é de aproximadamente 1,74 μm para a mistura nãocompatibilizada. A redução do tamanho da fase dispersa é dependente da estrutura molecular dos copolímeros. O copolímero de maior tamanho dos blocos (CL2000PEG6000) reduziu o Rn da fase dispersa para0,78 μm com apenas 1% (% em massa) na blenda. Ainda, verificou-se que a estrutura molecular dos copolímeros também tem efeito direto no potencial de redução da tensão interfacial e na concentração crítica micelar (CMC). Os compatibilizantes permitiram diminuir a tensão interfacial da blenda PLA/PCL de 1,5 mN/m para aproximadamente 0,2 mN/m, valores estes estimados pelo modelo de Palierne. No entanto, para o copolímero de menor tamanho dos blocos (CL550PEG1500), maior quantidade é necessária para atingir esse valor mínimo de tensão interfacial, sendo necessário incorporá-los a 3% (% em massa). Com o aumento do tamanho dos blocos (CL2000PEG1500 e CL2000PEG6000), esse valor mínimo foi alcançado com menores teores de compatibilizantes, sendo necessário apenas 1% (% em massa). O copolímero CL550PEG1500, mesmo com menor potencial compatibilizante, foi o que permitiu os maiores ganhos de ductilidade e tenacidade, conforme evidenciado pelo aumento no alongamento na ruptura em tração e resistência ao impacto Izod da blenda, respectivamente. Blendas PLA/PCL não compatibilizadas possuem aproximadamente 3% de alongamento na ruptura, enquanto que com a compatibilização foi possível atingir 50%. De acordo com os resultados de AFM-IR, os aumentos de ductilidade e tenacidade podem estar associados à menor incidência de micelas na matriz, em comparação com a blenda compatibilizada com o copolímero CL2000PEG6000. Ainda, uma relação direta foi verificada entre a mudança no modo defratura da blenda com a CMC. As micrografias obtidas por MEV mostram que, quando o modo de fratura da blenda altera de inter- para trans-particular, há nivelamento da tensão interfacial. Os resultados de AFM-IR revelam que este nivelamento se relaciona com a saturação da interface e a segregação dos copolímeros na fase matriz. Aqui, pela primeira vez e para este determinado sistema, a compatibilização de copolímeros multiblocos de diferentes estruturas moleculares em blendas PLA/PCL foi corroborada pelo ponto de vista de tensão interfacial, estimado por métodos reológicos
• Imprenta:
  • Publisher place: São Carlos
  • Date published: 2021
• Data da defesa: 23.09.2021

Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2021.tde-09082022-163831 (Fonte: oaDOI API)
• Este periódico é de acesso aberto
• Este artigo é de acesso aberto
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• Cor do Acesso Aberto: gold
• Licença: cc-by-nc-sa

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How to cite

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• ABNT

  STAFFA, Lucas Henrique. Efeito da estrutura molecular de copolímeros multiblocos de poli(ε-caprolactona-β-etileno glicol) na compatibilidade de blendas biodegradáveis de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona). 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09082022-163831/. Acesso em: 16 maio 2025.

• APA

  Staffa, L. H. (2021). Efeito da estrutura molecular de copolímeros multiblocos de poli(ε-caprolactona-β-etileno glicol) na compatibilidade de blendas biodegradáveis de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09082022-163831/

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  Staffa LH. Efeito da estrutura molecular de copolímeros multiblocos de poli(ε-caprolactona-β-etileno glicol) na compatibilidade de blendas biodegradáveis de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) [Internet]. 2021 ;[citado 2025 maio 16 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09082022-163831/

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  Staffa LH. Efeito da estrutura molecular de copolímeros multiblocos de poli(ε-caprolactona-β-etileno glicol) na compatibilidade de blendas biodegradáveis de poli(ácido láctico)/poli(ε-caprolactona) [Internet]. 2021 ;[citado 2025 maio 16 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-09082022-163831/

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