Desenvolvimento, caracterização e potenciais aplicações de blendas e compósitos baseados em alginato, carboximetilcelulose e xantana

dc.creatorKláudia Maria Machado Neves Silva
dc.date.accessioned2021-02-17T20:02:38Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:33:38Z
dc.date.available2021-02-17T20:02:38Z
dc.date.issued2020-09-11
dc.description.abstractNatural polymers are being targeted for forming biodegradable plastic films. However, these materials are usually less resistant than conventional polymers, mainly because they can absorb a lot of water from the environment. In order to minimize this problem, it was proposed to prepare polymeric films from the combination of two natural polymers based on alginate or xanthan and carboxymethylcellulose (CMC). For the mixture of the polymers, only the pH change was used (with the neutral medium, pH close to 7, for the mixture of alginate and CMC and the basic medium, pH close to 13, for mixtures of alginate or xanthan and CMC). The results obtained were divided into three sections, the first one focused on samples prepared in a basic medium, and the second and the third focused on films prepared in a neutral medium. Thus, in the first section, the physical and chemical properties of the formed films were evaluated. In the second, a composite with cellulose nanocrystals was prepared. And the third section consisted of make crosslinking, from the combination of calcium and iron ions or the use of epichlorohydrin or the use of a hydrophobic coating on films, in order to control and reduce the rate of swelling and evaluate the release of substances. The results obtained indicated that the films prepared in a basic medium showed a lower rate of transmission and permeation of water vapor and, consequently, from qualitative analysis, they were more effective in protecting against fruit ripening. The film prepared in a neutral medium had the highest rate of vapor transmission and the least rate of swelling. Its nanocomposite had the highest modulus of elasticity, but it did not reduce the rate of swelling of the material. The cross-linking test contributed to the reduction of the swelling rate and to the increase of the degradation time. It is worth noting that the combination of the addition of nanocrystals with crosslinking from metal ions in alginate and CMC films was presented as a potential substitute for epichlorohydrin, a reagent considered toxic. Thus, from this study, it was possible to obtain polymeric films of low production cost, which presented a modulus of elasticity comparable to conventional polymers, and which may be able to act as food packaging or release substances in the environment in which they will be placed.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/35003
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectEngenharia de produção
dc.subjectAlginatos
dc.subjectBlendas poliméricas
dc.subjectCompósitos poliméricos
dc.subject.otherFilmes poliméricos
dc.subject.otherAlginato
dc.subject.otherXantana
dc.subject.otherCarboximetilcelulose
dc.subject.otherNanocristais de celulose
dc.titleDesenvolvimento, caracterização e potenciais aplicações de blendas e compósitos baseados em alginato, carboximetilcelulose e xantana
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Priscila Pereira Silva-Caldeira
local.contributor.advisor1Paulo Eustáquio de Faria
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8566727057812765
local.contributor.referee1Patrícia Santiago de Oliveira Patrício
local.contributor.referee1Éder José Siqueira
local.contributor.referee1Luciano Machado Gomes Vieira
local.contributor.referee1Juan Carlos Campos Rubio
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0263671797426402
local.description.resumoAlguns polímeros naturais estão sendo bastante visados por serem capazes de formar filmes plásticos biodegradáveis. Entretanto, esses materiais são, normalmente, menos resistentes do que os polímeros convencionais, principalmente porque podem absorver muita água do ambiente. Com a intenção de contornar esse problema, neste trabalho, foi proposta a preparação de filmes poliméricos a partir da combinação de dois polímeros biodegradáveis, sendo eles alginato ou xantana e carboximetilcelulose (CMC). Para a mistura de ambos, utilizou-se apenas a mudança de pH (meio neutro, pH próximo de 7, para a mistura de alginato e CMC; e o meio básico, pH próximo de 13, para as misturas de alginato ou xantana e CMC). Os resultados obtidos foram divididos em três seções, sendo a primeira focada nas amostras preparadas em meio básico e a segunda e a terceira para os filmes preparados em meio neutro. Assim, na primeira seção, foram avaliadas as propriedades físicas e químicas dos filmes formados. Na segunda, foi preparado um compósito com nanocristais de celulose. A terceira seção consistiu na reticulação, a partir da combinação de íons cálcio e ferro ou da utilização de epicloridrina e na utilização de uma cobertura hidrofóbica sobre os filmes, a fim de controlar e reduzir a taxa de intumescimento e a liberação de substâncias. Para os filmes preparados em meio básico, os resultados indicaram que eles apresentaram a menor taxa de transmissão e permeação do vapor de água e, consequentemente, a partir de uma análise qualitativa, tiveram o melhor desempenho na proteção contra o amadurecimento das frutas. O filme de alginato e CMC preparado em meio neutro apresentou a maior taxa de transmissão de vapor e o maior controle do intumescimento. O nanocompósito apresentou o maior módulo de elasticidade, mas não reduziu a taxa de absorção de líquido do material. Após a reticulação desses filmes, foi observada a redução da taxa de intumescimento e o aumento do tempo de degradação. Vale destacar que a combinação da adição dos nanocristais com a reticulação iônica na blenda de alginato e carboximetilcelulose apresentou-se como potencial substituto para a epicloridrina, um reagente considerado tóxico. Assim, com este trabalho, foi possível obter filmes poliméricos de baixo custo de produção, que apresentaram módulo de elasticidade equiparável aos polímeros convencionais, e que poderiam ser capazes de atuar como embalagens ou liberar substâncias no meio em que são colocados.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA PRODUÇÃO
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção

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