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Two major obstacles to utilizing polyhydroxybutyrate (PHB)—a biodegradable and biocompatible polymer—in commercial applications are its low tensile yield strength (<10 MPa) and elongation at break (~5%). In this work, we investigated the modification of the mechanical properties of PHB through the use of a variety of bio-derived additives. Poly(lactic acid) (PLA) and sugarcane-sourced cellulose nanocrystals (CNCs) were proposed as mechanical reinforcing elements, and epoxidized canola oil (eCO) was utilized as a green plasticizer. Zinc acetate was added to PHB and PLA blends in order to improve blending. Composites were mixed in a micro-extruder, and the resulting filaments were molded into 2-mm sheets utilizing a hot-press prior to characterization. The inclusion of the various additives was found to influence the crystallization process of PHB without affecting thermal stability. In general, the addition of PLA and, to a lesser degree, CNCs, resulted in an increase in the Young’s modulus of the material, while the addition of eCO improved the strain at break. Overall, samples containing eCO and PLA (at concentrations of 10 wt %, and 25 wt %, respectively) demonstrated the best mechanical properties in terms of Young’s modulus, tensile strength and strain at break.

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Compósitos que utilizam fibras vegetais como reforço têm despertado crescente interesse por parte da comunidade científica e industrial. O bagaço e a palha de cana são materiais renováveis e quando usados como reforço em uma matriz termoplástica podem dar origem a compósitos com baixo custo, baixa densidade e interessantes propriedades mecânicas. Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas e morfológicas de compósitos de polipropileno reforçados com celulose de bagaço e palha. A celulose foi obtida através do processo NaOH/AQ a 170ºC durante 3,5 h de reação. Os compósitos reforçados com 20 e 30% em massa de fibras foram preparados utilizando um misturador "Dryser". Após moagem e moldagem por injeção, esses materiais foram analisados por ensaios de tração, flexão, microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A resistência à tração dos compósitos reforçados com 20% em massa de fibras foi similar ao polipropileno puro, no entanto, diminuiu com o aumento de reforço. Os módulos de elasticidade em tração e flexão aumentaram em até 79,4 e 81,7 %, respectivamente, influenciados pelo alto módulo das fibras inseridas dentro da matriz polimérica. A análise por MO da superfície dos compósitos mostraram distribuição homogênea das fibras na matriz, comprimento e forma variada das fibras e ainda que as fibras celulósicas da palha são menores que as do bagaço. A análise por MEV dos compósitos fraturados mostrou descolamento das fibras em relação à matriz e comportamento típico de fratura frágil. As fibras celulósicas obtidas a partir do bagaço e da palha deram origem a compósitos com propriedades mecânicas e morfológicas semelhantes e forneceu à matriz uma maior rigidez.