Nanocristais de celulose bacteriana: da obtenção, sob diferentes condições de hidrólise, à incorporação como reforço em poli(L-ácido láctico)

Abstract

RESUMOEste trabalho almejou produzir celulose bacteriana (CB), obter nanocristais de celulose bacteriana (NCCB), incorporar NCCB como reforço em poli(L-ácido láctico) (PLLA) e avaliar propriedades destes bionanocompósitos. Foram produzidas membranas de CB provenientes da bactéria Gluconacetobacter hansenii. A partir das membranas foram obtidos NCCB por hidrólise com ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ), com base em 11 experimentos. Os parâmetros variados nos experimentos foram: concentração de H 2 SO 4 , temperatura e tempo. Pode-se definir critérios de obtenção de NCCB por análise termogravimétrica (TGA) e análise de espalhamento dinâmico de luz (DLS). Principais resultados indicam possibilidade de obtenção na condição de: 80% de concentração de H 2 SO 4 (m/m), 60 ºC e 60 min. Para esta condição obteve-se tamanhos adequados dos NCCB (média de 388 nm), potencial zeta adequado (-38 mV) e estabilidade térmica adequada (T onset2 = 301,9 ºC). Posteriormente, NCCB obtidos conforme critérios definidos foram incorporados ao PLLA em duas concentrações (2,5 e 5%), utilizando dois métodos (sem e com funcionalização dos NCCB). Os bionanocompósitos preparados foram caracterizados por TGA e calorimetria explanatória diferencial (DSC). Resultados das técnicas de caracterização dos bionanocompósitos foram comparados com resultados do PLLA puro. Principais resultados em relação aos métodos, revelam a importância da funcionalização dos NCCB antes de incorporá-los ao PLLA. Sobre a concentração de reforço utilizada, o aumento da estabilidade térmica foi gradual, conforme teor de reforço, sendo que para o bionanocompósito com 5% de NCCB funcionalizados o incremento foi de 10,4 ºC na T onset2 em relação ao PLLA puro. Contudo, o grau de cristalinidade diminuiu (X c do PLLA puro = 40,38% e X c do bionanocompósito com 5% de NCCB funcionalizados = 24,73%). Conclui-se que a adição de NCCB em PLLA é ambientalmente viável e promove melhoria de propriedades.Palavras-chave: bionanocompósitos, nanocristais de celulose bacteriana, poli(L-ácido láctico). ABSTRACTThis work aimed to produce bacterial cellulose, to obtain bacterial cellulose nanocrystals, to incorporate nanocrystals as a reinforcement in poly(L-lactic acid) and to evaluate the properties of these bionanocomposites. Bacterial cellulose membranes from the bacterium Gluconacetobacter hansenii were produced. From the membranes were obtained nanocrystals by hydrolysis with sulfuric acid (H 2 SO 4 ), based on 11 experiments. The parameters varied in the experiments were: concentration of H 2 SO 4 , temperature and COSTA, J.F.; GARCIA, M.C.F.; APATI, G.P., et al. revista Matéria, Suplemento , 2017. time. It is possible to define criteria for obtaining nanocrystals by thermogravimetric analysis and analysis of dynamic scattering of light. Main results indicate the possibility of obtaining in the condition of: 80% concentration of H 2 SO 4 (m/m), 60 °C and 60 min. For this condition, suitable sizes of the nanocrystals (mean 388 nm), suitable zeta potential (-38 mV) and adequate thermal stability...