Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/7843
Type: Tese
Title: Development of hydrophobic thermoplastic starch composites
Author(s)/Inventor(s): Fazeli, Mahyar
Advisor: Simão, Renata Antoun
Abstract: Este trabalho trata do fornecimento e caracterização de compósitos à base de biopolímero obtidos pela incorporação de fibras de celulose como reforço dentro da matriz plastificada de glicerol formada por biopolímero de amido de milho termoplástico. A função dos polímeros à base de amido é limitada devido a propriedades mecânicas ruins. No entanto, melhora-se com a formação de um biocompósito de amido termoplástico (TPS) como matriz e as fibras de celulose (CF) como reforço. A superfície das fibras de celulose é modificada com sucesso usando o tratamento com plasma de ar com o objetivo de melhorar a adesão matriz / fibra. As fibras modificadas são estudadas por meio de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os compósitos TPS/CF são preparados usando procedimentos de alta fricção e compressão a quente. Resultados de testes de tração e imagens de MEV das superfícies de fratura mostram uma melhora significativa na adesão entre as fibras de celulose tratadas e a matriz de TPS. Por outro lado, as nanopartículas de amido (SNP) foram preparadas pela entrega de etanol como precipitante na solução de pasta de amido, gota a gota. De acordo com a caracterização de nanopartículas de amido com FTIR, DRX e MEV, o SNP amorfo não pode ser gelatinizado em água quente por causa do cross-linking. Os filmes TPS/SNP também foram preparados usando o processo de fundição. MEV e microscopia de força atômica (AFM) revelaram que o SNP foi disperso uniformemente na matriz de amido. Como mostrado na análise térmica mecânica dinâmica (DMA) e TGA, a introdução do SNP poderia melhorar o módulo de armazenamento e a temperatura de transição vítrea dos filmes preparados.
Abstract: This work deals with provision and characterization of the biopolymer-based composites achieved by incorporation of cellulose fibers as the reinforcement within the glycerol plasticized matrix formed by thermoplastic cornstarch biopolymer. The function of starch-based polymers is limited due to poor mechanical properties. However, it is improved with forming a biocomposite of thermoplastic starch (TPS) as matrix and the cellulose fibers (CF) as reinforcement. The surface of cellulose fibers is successfully modified using the air plasma treatment with the aim of improving the matrix/fiber adhesion. The modified fibers are studied using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The TPS/CF composites are prepared using high friction and hot compression procedure. Tensile test results and SEM images of the fracture surfaces show significant improvement of adhesion between treated cellulose fibers and TPS matrix. In another hand, starch nanoparticles (SNP) were prepared by delivering ethanol as the precipitant into starch-paste solution dropwise. According to the characterization of starch nanoparticles with FTIR, XRD and SEM, amorphous SNP could not be gelatinized in hot water because of the cross-linking. The TPS/SNP films were also prepared using casting process. SEM and atomic force microscopy (AFM) revealed that SNP was dispersed evenly in the starch matrix. As shown in the dynamic mechanical thermal analysis (DMA) and TGA, the introduction of SNP could improve the storage modulus and the glass transition temperature of the prepared films.
Keywords: Engenharia metalúrgica e de materiais
Fibras de celulose
Compósitos à base de biopolímero
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Nov-2018
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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