Materiais bionanocompósitos de baixa densidade baseados em paligorsquita.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Azevedo, J. (UFRN) ; Pergher, S. (UFRN) ; Alcântara, A. (UFRN)

Resumo

Neste trabalho, materiais bionanocompósitos de baixa densidade foram sintetizados utilizando polímeros de origem natural, tais como amido de arroz e a pectina, reforçados com o argilomineral de natureza fibrosa paligorsquita, proviniente do estado do Piauí.

Palavras chaves

espumas; bionanocompósitos; biopolímeros

Introdução

Bionanocompósitos são materiais híbridos formados a partir de uma fase contínua, normalmente orgânica, e a fase dispersa inorgânica, ambos de origem natural. O uso de bionanocompósitos tem aumentado devido às propriedades que estes materiais podem oferecer como capacidade de biodegradação quando comparados aos nanocompósitos comuns. Muitos biopolímeros, como os polissacarídeos, podem ser usados na preparação desses materiais. Assim, a pectina proveniente de cítricos e o amido obtido do arroz, podem ser boas opções como fase contínua na síntese de bionanocompósitos por serem abundantes e baratas. Ambos polissacarídeos apresentam estrutura ramificada, mas com cargas estruturais diferentes. A pectina possui grupos carboxílicos na sua estrutura conferindo-lhe um caráter negativo, já o amido de arroz não possui grupos com carga em sua estrutura, apresentando uma carga global neutra (Canteri et al., 2012). Por outro lado, argilominerais como paligorsquita são um interessante grupo de sólidos que apresentam uma série de propriedades interessantes para serem empregados como fase dispersa em bionanocompósitos. A paligorsquita é um filosilicato de estrutura 2:1 com morfologia fibrosa, com alta porosidade e superfície específica (200 m2/g), bem como a presença de grupos silanóis (−SiOH) externos, que podem atuar como ponto de interação com várias espécies orgânicas (Alcântara et al., 2012). Neste trabalho, se objetiva sintetizar materiais bionanocompósitos com baixa densidade. Para isso, os materiais a base de paligorsquita como amido de arroz e pectina serão processados como espumas, avaliando parâmetros de síntese. Pretende-se então estudar a compatibilidade de ambos componentes na síntese do material bem como possíveis interações entre a fase inorgânica e a matriz biopolimérica

Material e métodos

Para síntese das espumas bionanocompósitos, foram preparadas uma solução de cada biopolímero (2% m/v), onde suspensões de 0, 5, 10 e 25% de paligorsquita em 30mL de água foram incorporados a matriz polimérica. O sistema resultante foi colocado na mesa agitadora, onde ficaram por aproximadamente 48 horas sob agitação constante. Após isso, a solução foi armazenada em pequenos recipientes e colocada para congelar. Por fim, as amostras foram recolhidas e liofilizadas, por aproximadamente 72 horas. As espumas bionanocompósitos obtidas foram submetidas ao ensaio de microscopia eletrônica de varredura, para análise morfológica.

Resultado e discussão

A figura 1 apresenta os difratogramas da argila pura e seus respectivos bionanocompósitos abase pectina e amido. Mediante análise de DRX, observa-se que a estrutura da paligorsquita se mantem sem modificações durante todo o processo de síntese Indicado que devido os polímeros não terem acessos aos poros, proporcionando uma interação dos biopolímeros apenas na superfície externa da paligorsquita, por isso não há um deslocamento no pico característico da argila, que é em aproximadamente 8,50º de 2 theta. Os materiais porosos obtidos podem ser classificados como espumas desde que eles apresentaram um valor de densidade média entre 0,0039 e 0,020 m2/g (Gibson and Ashby, 2001). Os bionanocompósitos foram observados mediante microscopia eletrônica de varredura (Figura 2) e revelaram uma morfologia típica de materiais macroporosos (espumas).

DRX da paligorsquita pura e seus respectivos bionanocompósitos a base de amido de arroz ou pectina.


Espuma bionanocompósito preparada a partir da adição de 10% de argila em pectina.

Conclusões

Foi possível desenvolver materiais bionanocompósitos de baixa densidade a base de paligorsquita, amido de arroz e pectina, bem como se comprovou, mediante análise de DRX, que a estrutura da argila é mantida durante todo o processo de síntese. Os materiais obtidos podem ser classificados como espumas de baixa densidade, apresentando os mesmos, uma morfologia típica de materiais esponjosos. As análises de propriedades térmicas (TG – DTA), mecânicas desses materiais já estão em andamento.

Agradecimentos

J.A.A agradece a Pró-reitoria de pesquisa da UFRN (Propesq) pela sua bolsa de iniciação científica. ACSA e SBCP agradecem ao CNPq pelo projeto 406184/2013-5

Referências

Alcântara, A. C. S., Darder, M., Aranda, P., and Ruiz-Hitzky, E. (2012). Zein-fibrous-clays biohybrids materials. European Journal Inorganic Chemistry, 2012: 5216–5224.

Canteri, M. H. G., Moreno, L., Wosiacki, G., Scheer, A. P. (2012).Pectina: da Matéria-Prima ao Produto Final. Polímeros, vol. 22, n. 2, p. 149-157.

Gibson, J.G., and Ashby, M.F., editors (2001). Cellular Solids. Structure and Properties, chapter 1, pages 1–14. Cambridge University, Edinburgh, 2 edition.