Desenvolvimento de blendas ternárias com poli (álcool vinílico) e policaprolactona como estratégia de redução da sensibilidade à água de filmes de amido termoplástico

dc.contributor.advisor1Costa, Lidiane Cristina
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8246109223926480
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0280-6994
dc.contributor.authorNicolino, Marcos Vinícius Batista
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2729083804454349
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-6258-107X
dc.contributor.refereeMarini, Juliano
dc.contributor.refereeBarbosa, Rafael
dc.contributor.refereeCarvalho, Antonio José Felix de
dc.contributor.refereeFinocchio, Henrique
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4533610255047654
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/2477977102127336
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/5050955206618507
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4221003986826298
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-2351-3477
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-5041-0292
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-8403-1135
dc.date.accessioned2026-02-23T13:43:02Z
dc.date.issued2025-09-01
dc.description.abstractPolymeric solid waste management remains inefficient in mitigating the environmental consequences of improper disposal, motivating the development of biodegradable materials such as thermoplastic starch (TPS), derived from renewable sources. However, TPS is moisture-sensitive and shows tensile strength and elongation at break values about three times lower than those of low-density polyethylene (LDPE), requiring modifications to achieve comparable performance. In this work, TPS blends, with and without citric acid, were formulated with up to 20 wt% poly(ε-caprolactone) (PCL) and up to 30 wt% poly(vinyl alcohol) (PVOH) to produce flexible films. The strategy was based on the hypothesis that combining a polar polymer, a nonpolar polymer, and a modifying agent would direct the morphological development of the ternary system, enabling control over water interaction kinetics while preserving biodegradability. The study comprised: (i) TPS development from different vegetal sources and citric acid concentrations; (ii) definition of the mixing protocol for TPS/PVOH binary blends; and (iii) thermodynamic prediction of ternary blend morphology by correlating surface tensions with observed structures. A strong interaction between TPS and PVOH phases was observed, whereas PCL formed polydisperse domains and migrated toward the film surface. The resulting morphologies directly influenced film properties, leading to tensile strength and elongation at break values up to 15 times higher than neat TPS and wettability comparable to pure PCL with only 20 wt% PCL. Although PCL reduced soil deterioration, it did not inhibit biodegradation. The resulting TPS/PVOH/PCL blends may enable applications requiring a balance between stability in use and biodegradability, such as controlled-release systems and packaging films.eng
dc.description.resumoA gestão de resíduos sólidos poliméricos tem-se mostrado ineficiente para conter as consequências do descarte inadequado no meio ambiente. Como alternativa, tem-se buscado o desenvolvimento de materiais biodegradáveis, como o amido termoplástico (TPS), obtido de fontes renováveis. Entretanto, o TPS apresenta sensibilidade à umidade, e resistência à tração e deformação na ruptura três vezes menores em relação ao polietileno de baixa densidade (PEBD). Essas limitações exigem modificações para que o TPS atinja um desempenho comparável. Neste trabalho, foram formuladas blendas de TPS, com e sem ácido cítrico, com até 20% em massa de poli(ε-caprolactona) (PCL), e até 30% em massa de álcool polivinílico (PVOH), para a produção de filmes flexíveis. Essa estratégia partiu da hipótese de que a combinação com um polímero polar, um apolar, e um agente modificador, impactaria o desenvolvimento morfológico das blendas, permitindo controlar a cinética de interação entre as amostras e a água. Para isso, foi conduzido um estudo em três fases: (i) desenvolvimento do TPS a partir de diferentes fontes vegetais e concentrações de ácido cítrico; (ii) definição do protocolo de mistura para blendas binárias TPS/PVOH; e (iii) estudo termodinâmico de predição da morfologia da blenda ternária, correlacionando as tensões de superfície às morfologias observadas. Foi observada uma alta interação entre as fases TPS e PVOH; enquanto a PCL se distribuiu em domínios polidispersos e tendeu a migrar para superfície dos filmes nas blendas ternárias. Concluiu-se que as morfologias influenciaram diretamente nas propriedades dos filmes, promovendo valores de resistência à tração e deformação na ruptura cerca de 15 vezes superiores às do TPS puro, e molhabilidade equiparada ao da PCL pura com apenas 20%m de PCL. A presença de PCL reduziu a deterioração em solo, embora não tenha inibido o processo. O desenvolvimento das blendas ternárias TPS/PVOH/PCL pode viabilizar aplicações que exijam equilíbrio entre estabilidade durante o uso e biodegradabilidade, como em sistemas de liberação controlada de fertilizantes ou fármacos, e em filmes para embalagens.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.371837/2019-00
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23665
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCâmpus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1016/j.applanim.2025.106555
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectAmido termoplástico
dc.subjectPVOH
dc.subjectPCL;
dc.subjectblenda ternária
dc.subjecttensão interfacial
dc.subjectmorfologia de blendas
dc.subjectresistência à água
dc.subjectThermoplastic starcheng
dc.subjectternary blendeng
dc.subjectinterfacial tensioneng
dc.subjectblend morphologyeng
dc.subjectwater resistanceeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleDesenvolvimento de blendas ternárias com poli (álcool vinílico) e policaprolactona como estratégia de redução da sensibilidade à água de filmes de amido termoplástico
dc.title.alternativeDevelopment of ternary blends with poly(vinyl alcohol) and polycaprolactone as a strategy to reduce the water sensitivity of thermoplastic starch filmseng
dc.typeTese

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