Materiais biopoliméricos multicamadas produzidos por casting contínuo e deposição por sopro em solução

dc.contributor.advisor-co1Otoni, Caio Gomide
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9403804691367376por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7586-1014por
dc.contributor.advisor1Mattoso, Luiz Henrique Capparelli
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5839043594908917por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7586-1014por
dc.contributor.authorFranco, Giuliana Thalina
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2590846258083011por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-6742-4658por
dc.date.accessioned2024-10-30T20:54:07Z
dc.date.available2024-10-30T20:54:07Z
dc.date.issued2024-08-28
dc.description.abstractIn line with the growing demand for sustainable strategies to minimize the environmental impacts caused by plastics, natural and biodegradable polymers emerge as substitutes, albeit partially, for petrochemical polymers that are non-biodegradable. In this work, we pioneered the development of multilayer biopolymeric materials using contemporary processing techniques as continuous solvent evaporation (or continuous casting) and solution blow deposition (SBD). The work focused on multistructuring different biopolymers to promote a compatible system with their properties combined in a system containing three layers.To achieve this, bilayer films were initially produced by consecutive lamination steps of carboxymethylcellulose (CMC) as a support layer and casein layer, which exhibits good barrier properties. Additionally, a hydrophobic layer of zein was sprayed on the bilayer film to reduce the material's susceptibility to humidity. The key concept of this system is the interfacial compatibility between biopolymeric layers, which ensures a synergic relationship between the components. Incorporating tannic acid (TA) and 1,1,4,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA) into the CMC layer, along with their respective proportions, was investigated to promote interfacial adhesion of the bilayer. The appropriate rheological aspects for the zein deposition on the bistructured films and its influence on the interaction with water were studied. The multilayer materials were extensively characterized according to their generic characteristics (mechanical, barrier, thermal, morphological, and structural), and the interfacial adhesion energies were quantified using atomic force microscopy (AFM). This research showed that multilayer films are a strategy for combining proteins and polysaccharides in a material with an interface that covers its entire two-dimensional extension. Also, the study allowed for the understanding of the aspects that influence the compatibility of biopolymers and the forces responsible for interfacial interactions.eng
dc.description.resumoAlinhados com a crescente demanda por estratégias sustentáveis que visam à minimização dos impactos ambientais causados por materiais plásticos, os polímeros naturais biodegradáveis destacam-se como substitutos, ainda que parciais, dos polímeros oriundos de fontes petroquímicas, principalmente os não biodegradáveis. Neste trabalho, vislumbrou-se, de forma pioneira, a conformação de materiais biopoliméricos multicamadas utilizando técnicas de processamento contemporâneas denominadas evaporação de solvente em modo contínuo (ou casting contínuo) e deposição por sopro em solução (DSS). O trabalho teve como foco a multiestruturação de diferentes biopolímeros de forma a viabilizar suas compatibilizações e a combinação de suas propriedades em um sistema contendo três camadas. Para tal, filmes bicamadas foram inicialmente produzidos a partir de laminações consecutivas de uma camada suporte de carboximetilcelulose (CMC) e uma camada de caseína, esta última destacada pelas suas propriedades de barreira. Sobre esta, uma camada hidrofóbica de zeína foi aspergida com o intuito de diminuir a susceptibilidade do material à umidade. O conceito-chave neste sistema é a compatibilidade interfacial entre as camadas biopoliméricas, o qual assegura uma relação sinérgica entre os componentes. Investigou-se o uso do ácido tânico (AT) na promoção da adesão interfacial na bicamada, assim como, o efeito das proporções deste com o reticulante 1,1,4,4- ácido butanotetracarboxílico (BTCA), incorporados na camada de CMC. Além disso, estudaram-se os aspectos reológicos adequados para a deposição da camada de zeína e sua influência na interação com a água. Os materiais multicamadas foram extensivamente caracterizados segundo suas características mecânicas, de barreira, térmicas, morfológicas e estruturais, assim como das energias de adesão interfaciais pela técnica de microscopia de força atômica (AFM). O estudo realizado mostrou que a estruturação dos filmes em multicamadas é uma estratégia para a combinação de proteínas e polissacarídeos em um material contendo uma interface que abrange toda sua extensão bidimensional. Também, permitiu a compreensão dos aspectos que influenciam a compatibilidade entre os biopolímeros e as forças responsáveis pelas interações interfaciais.por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.description.sponsorshipId2019/26577-9por
dc.identifier.citationFRANCO, Giuliana Thalina. Materiais biopoliméricos multicamadas produzidos por casting contínuo e deposição por sopro em solução. 2024. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20910.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20910
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiopolímerospor
dc.subjectMateriais multicamadaspor
dc.subjectDeposição por sopro em soluçãopor
dc.subjectCasting contínuopor
dc.subjectForças de adesãopor
dc.subjectMicroscopia de força atômicapor
dc.subjectBiopolymerseng
dc.subjectMultilayer materialseng
dc.subjectSolution blow depositioneng
dc.subjectContinuous castingeng
dc.subjectAdhesion forceseng
dc.subjectAtomic force microscopyeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICApor
dc.titleMateriais biopoliméricos multicamadas produzidos por casting contínuo e deposição por sopro em soluçãopor
dc.title.alternativeProduction of multilayer biopolymeric materials by continuous casting and solution blow depositioneng
dc.typeTesepor

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