Avaliação de biohíbridos sepiolita/rosin como agentes multifuncionais em embalagens biodegradáveis a base de PLA e PHBV

dc.contributor.advisor-co1Moreira, Francys Kley Vieira
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7156680316782417
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-6368-3177
dc.contributor.advisor1Marini, Juliano
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4533610255047654
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-2351-3477
dc.contributor.authorDuarte, Aline Vasconcelos
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0741141597377943
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-0777-4290
dc.contributor.refereeCosta, Lidiane Cristina
dc.contributor.refereeBettini, Sílvia Helena Prado
dc.contributor.refereePassador, Fabio Roberto
dc.contributor.refereeLeite, Liliane Samara Ferreira
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8246109223926480
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3687551763124327
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/0152213852695153
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1357974061571125
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-0280-6994
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-6549-2980
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-5239-5962
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-8163-0615
dc.date.accessioned2026-08-11T11:47:42Z
dc.date.issued2025-12-12
dc.description.abstractAdvances in materials science have enabled the development of multifunctional food packaging made from biodegradable polymers, such as polylactic acid (PLA) and polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV), capable of replacing non-biodegradable single-use plastics. In this context, this thesis proposed the development of nanocomposites based on immiscible PLA/PHBV (70/30) blends reinforced with sepiolite (SEP, 5% by mass) esterified with rosin. SEP is a microfibrous clay mineral with high rigidity, while rosin is a resinous product of plant origin with biological properties. The multifunctionality comes from the biodegradability of the blend, the reinforcement provided by SEP, and the antimicrobial activity of rosin. The central hypothesis is that esterification of SEP with rosin would improve the chemical compatibility of the blend, increasing the mechanical properties and conferring antimicrobial activity to the nanocomposites. The work was conducted in three stages. Initially, four mixing protocols were prepared in a torque rheometer to obtain PLA/PHBV/SEP. The characterizations indicated greater compatibilizing action of SEP located preferentially at the interface. In the second stage, SEP was modified with rosin, obtaining r-SEP in two reaction times (4 and 10 h). In both cases, the chemical reaction was successful, resulting in greater thermal stability and a 73% increase in pore diameter compared to unmodified nanoclay. Microbiological tests showed greater activity of r-SEP 4 h against S. aureus and r-SEP 10 h against E. coli. In the third stage, r-SEPs were incorporated into (PHBV/SEP)PLA. The greater dispersion of nanoparticles resulted in a higher elastic modulus (G’) and an increase of up to 18% in maximum tension compared to PLA/PHBV/SEP. Thermal stability and antimicrobial activity were maintained after processing. The results demonstrated scientific merit, with superior compatibilizing and antimicrobial effects, as well as lower environmental impacts than silver nanoparticles (AgNPs), widely used as antimicrobial agents.eng
dc.description.resumoOs avanços na ciência de materiais têm possibilitado o desenvolvimento de embalagens multifuncionais alimentícias de polímeros biodegradáveis, como o poli(ácido láctico) (PLA) e poli(hidroxibutirato-co-valerato) (PHBV), capazes de substituir plásticos de uso único não biodegradáveis. Inserida nesse contexto, esta tese propôs o desenvolvimento de nanocompósitos baseados em blendas imiscíveis PLA/PHBV (70/30) reforçadas com sepiolita (SEP, 5% em massa) esterificada com rosin. A SEP é um argilomineral microfibroso de elevada rigidez, enquanto o rosin é um produto resinoso de origem vegetal com propriedades biológicas. A multifuncionalidade advém da biodegradabilidade da blenda, do reforço conferido pela SEP e da atividade antimicrobiana do rosin. A hipótese central é que a esterificação da SEP com rosin melhoraria a compatibilidade química da blenda, aumentando as propriedades mecânicas e conferindo atividade antimicrobiana aos nanocompósitos. O trabalho foi conduzido em três etapas. Inicialmente, quatro protocolos de mistura foram preparados em reômetro de torque para a obtenção de PLA/PHBV/SEP. As caracterizações indicaram maior ação compatibilizante de SEP localizada preferencialmente na interface. Na segunda etapa, a SEP foi modificada com rosin, obtendo-se r-SEP em dois tempos reacionais (4 e 10 h). Em ambos, houve sucesso na reação química, resultando em maior estabilidade térmica e aumento de 73% no diâmetro dos poros em comparação à nanoargila não modificada. Ensaios microbiológicos evidenciaram maior atividade de r-SEP 4 h contra S. aureus e de r-SEP 10 h contra E.coli. Na terceira etapa, as r-SEPs foram incorporadas em (PHBV/SEP)PLA. A maior dispersão das nanopartículas resultou em um maior módulo elástico (G’) e aumento de até 18% na tensão máxima em relação a PLA/PHBV/SEP. A estabilidade térmica e a atividade antimicrobiana foram mantidas após o processamento. Os resultados demonstraram mérito científico, com efeitos compatibilizantes e antimicrobianos superiores, além de menores impactos ambientais do que as nanopartículas de prata (AgNPs), amplamente utilizadas como agentes antimicrobianos.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipId161342/2021-3
dc.identifier.citationDUARTE, Aline Vasconcelos. Avaliação de biohíbridos sepiolita/rosin como agentes multifuncionais em embalagens biodegradáveis a base de PLA e PHBV. 2025. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24483.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24483
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEmbalagens alimentíciaspor
dc.subjectCompatibilizaçãopor
dc.subjectEsterificaçãopor
dc.subjectSepiolitapor
dc.subjectRosinpor
dc.subjectFood packagingeng
dc.subjectBlendseng
dc.subjectCompatibilityeng
dc.subjectEsterificationeng
dc.subjectSepioliteeng
dc.subjectRosineng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleAvaliação de biohíbridos sepiolita/rosin como agentes multifuncionais em embalagens biodegradáveis a base de PLA e PHBVpor
dc.title.alternativeEvaluation of sepiolite/rosin biohybrids as multifunctional agents in biodegradable packaging based on PLA and PHBVeng
dc.typeTese

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