Plastificação do ácido lático por mistura reativa

Abstract

O poli(ácido láctico) (PLA) é um polímero produzido com recurso a matérias-primas renováveis, sendo também biodegradável. Nos últimos anos, o PLA tem ganho lugar de destaque em algumas aplicações industriais, nomeadamente na indústria da embalagem. Contudo, o PLA é caracterizado por ser rígido e quebradiço à temperatura ambiente, o que não permite que este seja usado mais vastamente. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo central o estudo da plastificação do PLA com recurso à mistura reativa, utilizando diferentes plastificantes: monoéster de álcool ramificado (MONO_ISO), oligómeros de ácido láctico com ligações duplas terminais (OLA_HEMA), e oligómeros de acido láctico funcionalizados com ligações -OH terminais (OLA_ISO e OLA_GL). Todos os plastificantes foram sintetizados no decorrer do trabalho e posteriormente empregues em duas concentrações, 4 e 20% (m/m). Após a mistura reativa, os materiais foram processados por prensagem a quente. A calorimetria diferencial de varrimento (DSC) revelou a diminuição mais significativa na temperatura de transição vítrea (Tg), para os plastificantes do tipo OLA_HEMA, no valor de 20% (m/m). O plastificante OLA_HEMA (2.5K) foi o que mais se destacou, tendo promovido uma redução na Tg de 11 ºC, face ao PLA puro. No entanto, é de salientar que a utilização de qualquer um dos plastificantes levou a uma redução da Tg face ao PLA puro, quando usados na proporção mássica 20% (m/m).Os ensaios de DMTA, por sua vez, revelaram que todos os plastificantes foram efetivos em reduzir o módulo elástico (E’) sendo que aquele que levou a resultados mais expressivos foi o MONO_ISO-4, com uma diminuição de 880 MPa do E’ face ao PLA puro. No entanto, foi o OLA_HEMA (10K)-20 que levou à maior diminuição da Tg, em 8ºC. Os testes de migração mostraram que todas as amostras plastificadas tinham uma perda de massa nula ou negligenciável, com a exceção das misturas PLA/OLA_HEMA (2.5K) e PLA/OLA_HEMA (10K) na proporção de 20% (m/m) de plastificante.

Poly (lactic acid) (PLA) is a polymer produced using renewable raw materials, being also biodegradable. In recent years, PLA has gained prominence in some industrial applications, particularly in the packaging industry. However, PLA is characterized by being rigid and brittle at room temperature, which does not allow it to be used more widely. In this sense, the main objective of this work was to study the plasticization of PLA by reactive mixture, using different plasticizers, namely a monoester derived from a branched alcohol (MONO_ISO), lactic acid oligomers with double terminal bonds (OLA_HEMA), and lactic acid oligomers functionalized with terminal -OH groups (OLA_ISO and OLA_GL). All plasticizers were synthesized in the course of the work and then used in two concentrations, 4 and 20% (w /w). After the reactive mixture, the materials were processed by hot pressing.Differential scanning calorimetry (DSC) revealed that the OLA_HEMA plasticizers were the most effective in reducing the Tg, for amounts of 20% (w/w). OLA_HEMA (2.5K) was the one that promoted the highest reduction in the Tg value (ca. 11ºC), in comparison with pure PLA. However, it should be pointed out that the use of any of the plasticizers led to a reduction of Tg in comparison with pure PLA when used in the 20% (w/w).The DMTA data showed that all plasticizers were effective in reducing the elastic modulus (E'), and the one that led to more expressive results was the MONO_ISO-4. MONO_ISO-4 presented a reduction of 880 MPa in the E’ value, when compared with neat PLA. However, it was OLA_HEMA (10K) -20 that led to the greatest decrease in Tg values (ca. 8 ºC). Migration tests revealed that all the plasticized samples had zero or negligible mass loss, with the exception of PLA/OLA_HEMA (2.5K) and PLA/OLA_HEMA (10K) mixtures in the proportion of 20% (w / w) of plasticizer.