Produção e caracterização de filmes poliméricos à base de ágar-ágar - Pretto, Gian Lucas (My University, 2023)
Biopolymers have been used as alternative to fossil polymers and, in this context, agar-agar, a polysaccharide extracted from seaweed, has been drawing attention due to its properties on the formulations of polymeric films. In a scenario where synthetic polymers waste has become a problem due to the pollution caused by them and due to the low recycling rates, biopolymers have become attractive for being bio-based and/or for their fast degradation (in case of biodegradable polymers), without leaving environmentally harmful residues. Therefore, in this work, agar-agar was used in association with glycerol and glutaraldehyde on the formulation of polymeric films produced using the casting method of a solution where water was used as solvent. The produced films had their water interaction determined by swelling, solubility and contact angle tests. Mechanical and physical properties were determined by tensile test and thickness measurement. Optical microscopy was used to analyze the surface and scanning electron microscopy was used to analyze the surface and the cross section of the films. Spectroscopic properties were obtained by Fourier transform infrared spectroscopy, energy dispersive spectroscopy, color measurement and ultraviolet-visible spectroscopy. Thermal degradation was determined by thermogravimetric analysis and ageing of the material was evaluated by exposure to accelerated weathering. Using agar-agar, it was possible to produce polymeric films with thickness of about 120 μm and mechanical properties similar to those of low-density polyethylene, presenting tensile strength between 15-16 MPa. The solubility of the obtained material was 42% and the swelling ranged between 349 and 555% in mass, depending on the concentration of glutaraldehyde added to the formulation of the films. The addition of glutaraldehyde did not improve the properties of the polymer to the extent that its use would be advantageous. The polymer made from agar-agar show great potential for use as an alternative to some commercial polymers for packaging through analysis of the requirements of each application. [resumo fornecido pelo autor]
Os biopolímeros têm sido utilizados como alternativa aos polímeros de origem fóssil e, nesse contexto, o ágar-ágar, polissacarídeo extraído de algas, tem chamado a atenção por suas propriedades na formulação de filmes poliméricos. Em um cenário em que o descarte de polímeros sintéticos tem se tornado problema devido à poluição causada por eles e devido ao baixo índice de reciclagem, os biopolímeros tornam-se atrativos devido à sua origem biológica e/ou degradação rápida (no caso de polímeros biodegradáveis), sem que haja resíduos nocivos ao meio ambiente. Assim sendo, neste trabalho, utilizou-se o ágar-ágar em associação com glicerol e glutaraldeído na formulação de filmes poliméricos produzidos a partir do método de espalhamento (casting) de solução filmogênica utilizando água como solvente. Os filmes produzidos tiveram interação com a água caracterizada por ensaios de absorção de água, solubilidade e ângulo de contato. As propriedades mecânicas e físicas foram determinadas por ensaio de tração e medição de espessura. A microscopia óptica foi utilizada para análise da superfície e a microscopia eletrônica de varredura para análise da superfície e da seção transversal dos filmes. As propriedades espectroscópicas foram obtidas por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, espectroscopia por dispersão de elétrons, determinação de cor e espectroscopia nas regiões do ultravioleta-visível. A degradação térmica foi determinada por análise termogravimétrica e o envelhecimento do material foi avaliado por exposição ao intemperismo acelerado. Utilizando o ágar-ágar, foi possível produzir filmes poliméricos com espessura de cerca de 120 μm e propriedades mecânicas semelhantes às do polietileno de baixa densidade, apresentando resistência à tração entre 15-16 MPa. A solubilidade do material obtido foi de 42% e a absorção de água variou entre 349 e 555% em massa, em função da concentração de glutaraldeído adicionada às formulações dos filmes. A adição de glutaraldeído não melhorou as propriedades do polímero de forma a se tornar vantajosa sua utilização. O polímero produzido a base de ágar-ágar apresenta grande potencial de utilização como alternativa à alguns polímeros comerciais para embalagens mediante análise dos requisitos de cada aplicação. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Polímeros; Biopolímeros; Ágar; Embalagens; Sustentabilidade; Meio ambiente