Desarrollo y caracterización de composites bioplásticos a base de almidón de maíz con diferentes materiales de refuerzo

The use of synthetic polymers as raw material in industry has increased significantly in recent decades, due to the many advantages they have. However, considering the environmental impact that these non-renewable source materials can cause, the search for more sustainable alternatives, such as bioplastics, began. One of these materials is starch, easy to obtain and low cost, however, it has thermal and mechanical properties inferior to polymers. In this sense, this work aims to develop bioplastic starch composites, incorporated with different reinforcement materials, and to evaluate the influence of their addition on the polymer matrix. For this, composites based on corn starch were synthesized through the casting method, incorporated with ZnO, TiO2 and silica. Then, these were characterized by determination of moisture content, tensile and elongation tests, by SEM, FTIR and TGA analysis and soil biodegradation test. The addition of ZnO and TiO2 improved the mechanical properties of the bioplastics, but the silica sample did not obtain good results, as it did not present a good dispersion in the polymer matrix, as could be seen in the morphological analysis. All samples showed similar behavior in the analysis of infrared spectrometry and in terms of thermal stability, however the composite containing ZnO was more stable. In the biodegradation test, the composite with TiO2 showed a behavior more similar to the unfilled bioplastic. Thus, ZnO and TiO2 proved to be interesting as reinforcements to be used in starch bioplastics, especially ZnO, with potential use for several applications. El uso de polímeros sintéticos como materia prima en la industria se ha incrementado significativamente en las últimas décadas, debido a las múltiples ventajas que presentan. Sin embargo, considerando el impacto ambiental que pueden causar estos materiales de origen no renovable, se inició la búsqueda de alternativas más sustentables, como los bioplásticos. Uno de estos materiales es el almidón, de fácil obtención y bajo costo, sin embargo, posee propiedades térmicas y mecánicas inferiores a los polímeros. En este sentido, este trabajo tiene como objetivo desarrollar compuestos bioplásticos de almidón, incorporados con diferentes materiales de refuerzo, y evaluar la influencia de su adición en la matriz polimérica. Para ello, se sintetizaron compuestos a base de almidón de maíz mediante el método de fundición, a los que se les incorporó ZnO, TiO2 y sílice. Luego, estos fueron caracterizados mediante determinación del contenido de humedad, ensayos de tracción y elongación, mediante análisis SEM, FTIR y TGA y ensayo de biodegradación del suelo. La adición de ZnO y TiO2 mejoró las propiedades mecánicas de los bioplásticos, pero la muestra de sílice no obtuvo buenos resultados, ya que no presentó una buena dispersión en la matriz polimérica, como se pudo apreciar en el análisis morfológico. Todas las muestras mostraron un comportamiento similar en el análisis de espectrometría infrarroja y en términos de estabilidad térmica, sin embargo, el compuesto que contenía ZnO fue más estable. En el ensayo de biodegradación, el composite con TiO2 mostró un comportamiento más similar al bioplástico sin relleno. Por lo tanto, ZnO y TiO2 demostraron ser interesantes como refuerzos para ser utilizados en bioplásticos de almidón, especialmente ZnO, con uso potencial para varias aplicaciones. O uso de polímeros sintéticos como matéria-prima na indústria aumentou significativamente nas últimas décadas, devido às diversas vantagens que possuem. No entanto, considerando o impacto ambiental que estes materiais de fonte não renovável podem causar, iniciou-se a busca por alternativas mais sustentáveis, como os bioplásticos. Um destes materiais é o amido, de fácil obtenção e baixo custo, entretanto, possui propriedades térmicas e mecânicas inferiores aos polímeros. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo desenvolver compósitos bioplásticos de amido, incorporados com diferentes materiais de reforço, e avaliar a influência da adição destes na matriz polimérica. Para isto, foram sintetizados compósitos à base de amido de milho por meio do método casting, incorporados com ZnO, TiO2 e sílica. Então, estes foram caracterizados pela determinação do teor de umidade, ensaios de tração e alongamento, pelas análises de MEV, FTIR e TGA e teste de biodegradação no solo. A adição de ZnO e TiO2 melhoraram as propriedades mecânicas dos bioplásticos, mas a amostra com sílica não obteve bom resultado, pois não apresentou uma boa dispersão na matriz polimérica, como pôde ser observado na análise morfológica. Todas as amostras apresentaram comportamento semelhante na análise de espectrometria de infravermelho e quanto à estabilidade térmica, no entanto o compósito contendo ZnO apresentou-se mais estável. No teste de biodegradação, o compósito com TiO2 apresentou comportamento mais semelhante ao bioplástico sem carga. Desse modo, o ZnO e o TiO2 mostraram-se interessantes como reforços a serem utilizados em bioplásticos de amido, sobretudo o ZnO, com potencial uso para diversas aplicações.