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Tipo: Dissertação
Data do documento: 7-Fev-2024
Autor(es): PINTO, Bianca Corrêa
Primeiro(a) Orientador(a): MAIA, Ana Áurea Barreto
Primeiro(a) coorientador(a): PAULA, Marcos Vinícius da Silva
Título: Amido termoplástico: obtenção de nanocompósitos de amido de araruta termoplastificado com nanopartículas de óxido de zinco
Agência de fomento: 
Citar como: PINTO, Bianca Corrêa. Amido termoplástico: obtenção de nanocompósitos de amido de araruta termoplastificado com nanopartículas de óxido de zinco. Orientadora: Ana Áurea Barreto Maia. 2024. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Campus Universitário de Ananindeua, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16263. Acesso em:.
Resumo: A busca por novos materiais com desempenho comparável aos sintéticos tem impulsionado o desenvolvimento de materiais sustentáveis e biodegradáveis. A crescente demanda tem estimulado a criação de materiais inovadores, como filmes à base de amido, biopolímeros e outros, que oferecem excelentes propriedades mecânicas e de barreira, sendo ambientalmente amigáveis. Para atingir níveis mais altos de sustentabilidade, os filmes à base de amido, enriquecidos com novos componentes, ganham destaque como possíveis candidatos para aplicações em embalagens alimentares. Nesse contexto, o presente estudo visa obter e caracterizar nanocompósitos termoplastificado com amido de araruta (TPA) e nanopartículas de óxido de zinco (NPs ZnO) em diferentes proporções (1%, 3% e 5%). Filmes sem NPs ZnO foram usados como controle. Os filmes de amido termoplastificado foram elaborados por meio da técnica casting solution (evaporação por solvente). Eles foram avaliados quanto à concentração de NPs ZnO, sendo também submetidos às técnicas laboratoriais, como teste de umidade, solubilidade e intumescimento. Além disso, foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de tração, deformação na ruptura e módulo de elasticidade. Para o ensaio de umidade, os resultados revelaram que a adição de 1, 3 e 5% de NPs ZnO à matriz polimérica proporcionou a diminuição gradual do percentual da umidade quando comparados ao filme de TPA controle. Atribui-se a este fato a interação interfacial entre as NPs ZnO e a matriz do amido de araruta, que por sua vez, dificulta a interação das moléculas de água com o filme de nanocompósitos. Para o percentual de solubilidade dos filmes, percebeu-se pequena alteração após a adição das NPs ZnO a matriz do amido, o que se torna importante para a manutenção de produtos armazenados nas embalagens de alimentos como também a estabilidade dos filmes poliméricos. Quanto ao teste de intumescimento, para os filmes de TPA 1%, TPA 3% e TPA 5%, verifica-se que ao se adicionar as NPS, os mesmos apresentaram variações menores comparado ao filme TPA contendo apenas o amido de araruta na matriz polimérica. Diante do exposto, as micrografias obtidas pelo MEV revelaram a presença de agregados randomicamente dispersos de NPs ZnO na matriz polimérica do amido de araruta. Os ensaios de propriedades de tensão foram conduzidos em 5 replicatas, com uma velocidade de 5 mm/min. O filme TPA apresentou uma média de 0,34 MPa e 59,80% para resistência à tração e deformação na ruptura, respectivamente. A incorporação de nanopartículas de ZnO à matriz de amido de araruta resultou em um aumento na resistência à tração e deformação dos filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% em comparação com o filme TPA. As médias de resistência para os filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% foram de 0,42 MPa, 0,45 MPa e 0,60 MPa, respectivamente. Além disso, as médias de deformação na ruptura para os filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% foram 77,14%, 86,34% e 86,05%, respectivamente. Os espectros de FTIR, exibiram o mesmo comportamento espectral. Este fenômeno é decorrente da presença de alto teor de amido na matriz polimérica dos filmes. A estabilidade térmica para os filmes TPA, TPA1%, TPA 3% e TPA 5% foi investigada através da análise termogravimétrica (TGA). Os resultados obtidos para os filmes de TPA1%, TPA 3% e TPA 5% apresentou dados semelhantes a estabilidade térmica do filme TPA e mostraram que a adição das NPs ZnO à matriz polimérica não provocou diminuição significativa dos mesmos. Os resultados mostraram que é possível a utilização dos filmes produzidos neste trabalho no setor de embalagens.
Abstract: The search for new materials with comparable performance to synthetics has driven the development of sustainable and biodegradable materials. The growing demand has stimulated the creation of innovative materials, such as starch-based films, biopolymers, and others, which offer excellent mechanical and barrier properties while being environmentally friendly. To achieve higher levels of sustainability, starch-based films, enriched with new components, gain prominence as possible candidates for food packaging applications. In this context, the present study aims to obtain and characterize thermoplasticized nanocomposites with arrowroot starch (TPA) and zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) in different proportions (1%, 3% and 5%). Films without ZnO NPs were used as controls. The thermoplasticized starch films were made using the casting solution technique (solvent evaporation). They were evaluated for the concentration of ZnO NPs, and were also submitted to laboratory techniques, such as moisture, solubility and swelling tests. In addition, they were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM) and tensile, strain at break and modulus of elasticity tests. For the moisture test, the results revealed that the addition of 1, 3 and 5% of ZnO NPs to the polymeric matrix provided a gradual decrease in the percentage of moisture when compared to the control TPA film. This fact is attributed to the interfacial interaction between the ZnO NPs and the arrowroot starch matrix, which in turn hinders the interaction of water molecules with the nanocomposite film. For the percentage of solubility of the films, a small change was observed after the addition of the NPs ZnO to the starch matrix, which becomes important for the maintenance of products stored in food packaging as well as the stability of the polymeric films. As for the swelling test, for the 1% TPA, 3% TPA and 5% TPA films, it was verified that when the SPL was added, they presented smaller variations compared to the TPA film containing only arrowroot starch in the polymeric matrix. In view of the above, the micrographs obtained by SEM revealed the presence of randomly dispersed aggregates of ZnO NPs in the polymeric matrix of arrowroot starch. The stress properties tests were conducted in 5 replicates, with a speed of 5 mm/min. The TPA film showed an average of 0.34 MPa and 59.80% for tensile strength and deformation at break, respectively. The incorporation of ZnO nanoparticles into the arrowroot starch matrix resulted in an increase in the tensile strength and deformation of TPA 1%, TPA 3% and TPA 5% films compared to TPA film. The mean strength for the films TPA 1%, TPA 3% and TPA 5% were 0.42 MPa, 0.45 MPa and 0.60 MPa, respectively. In addition, the mean strain at break for TPA 1%, TPA 3% and TPA 5% films were 77.14%, 86.34% and 86.05%, respectively. The FTIR spectra exhibited the same spectral behavior. This phenomenon is due to the presence of high starch content in the polymeric matrix of the films. The thermal stability for TPA, TPA1%, TPA 3% and TPA 5% films was investigated by thermogravimetric analysis (TGA). The results obtained for the TPA1%, TPA 3% and TPA 5% films presented similar data to the thermal stability of the TPA film and showed that the addition of ZnO NPs to the polymeric matrix did not cause a significant decrease in them. The results showed that it is possible to use the films produced in this work in the packaging sector.
Palavras-chave: Araruta
Nanopartículas de óxido de zinco
Nanocompósitos
Termoplastificado
Arrowroot
Zinc oxide nanoparticles
Nanocomposites
Thermoplasticized
Área de Concentração: CARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAIS
Linha de Pesquisa: TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Pará
Sigla da Instituição: UFPA
Instituto: Campus Universitário de Ananindeua
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Fonte: Disponível na internet via Sagitta
Aparece nas coleções:Dissertações em Ciência e Engenharia de Materiais (Mestrado) - PPGCEM/Ananindeua

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