Development and characterization of polymer films of native and modified corn with the incorporation of sugarcane bagasse fibers and vegetable oils

A few years ago, several studies have been conducted to transformatio n of raw matter into renewable biodegradable materials, since it is necessary to rethink consumption and rationalize the use of packaging derived from synthetic polymers. Among these raw materials can be detached corn starch produced worldwide, with low cost and high potential for biodegradability. In this paper, aiming a possible application in biodegradable packaging, starch polymeric films were developed using native corn starch with the incorporation of 1 to 4% of fibers sugarcane bagasse from industrial wastes, 2.5, 5 and 10% of castor oil, and 2.5, 5% epoxidized soy bean oil, and modified corn starch films with the incorporation of 1 to 3% fibers sugarcane bagasse, and 2.5, 5 % of epoxidized soybean oil. Some mechanical and thermal analysis for characterization of the films were made. The mechanical p roperties were analyzed by tensile test in Dynamic-Mechanical Thermal Analysis (DMTA) equipment. Among the films tested in tension, they stood the native corn starch films that have the best tensile strength results (1.05 MPa) and elongation at break (77.66%), followed by the native starch containing film 3% fiber (0.81 MPa) and native starch films containing 2.5% epoxidized soybean oil (58.55%). The fractured samples were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM). Thermal an alysis of all kinds of developed films were made by Differential Scanning Calo rimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Thermogravimetric Analysis Derivative, where the DSC curves showed higher thermal stability for native starch films containing castor oil and epoxidized soybean, in which the thermal decomposition was observed between 270 and 291 o C, being higher than the temperatures of other films , and four stages of degradation for these films, and the others had only three stages of degradation. Native starch films with incorporation o f 3% fiber and 2.5% epoxidized soybean oil were buried in soils incubated for completion of the biodegradability test, and analysis of the emissions o f CO2, CH4, and N2O were performed by gas chromatography, it was possible to observe high CO2 emission rates in the first month of incubation for all films. After 90 days, the films were dug up, and the polymer matrix was completely biodegraded.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Há alguns anos, vários estudos têm sido realizados para transformação de matéria- prima de fontes renováveis em materiais biodegradáveis, visto que se faz necessário repensar o consumo e racionalizar a utilização de embalagens derivada s de polímeros sintéticos. Dentre estas matérias-primas pode ser destacado o amido de milho, produzido mundialmente com baixo custo e alto potencial de biodegradabilidade. Neste trabalho, visando uma possível aplicação em embalagens biodegradáveis, filmes poliméricos de amido foram desenvolvidos, utilizando amido de milho nativo, com a incorporação de 1 a 4% de fibras de bagaço de cana- de - açúcar proveniente de resíduos industriais, 2,5, 5 e 10% de óleo de mamona, e 2,5 e 5% de óleo de soja epoxidado, e filmes de amido de milho modificado com a incorporação de 1 a 3% de fibras de bagaço de cana, e 2,5 e 5% de óleo de soja epoxidado. Foram realizadas algumas análises mecânicas e térmicas para caracterização dos filmes. As propriedades mecânicas foram analisadas através de ensaio de tração em equipamento de Análise Térmica Dinâmico-Mecânica (DMT A). Dentre os filmes ensaiados em tração, se destacaram os filmes de amido de milho nativo que obtiveram os melhores resultados de resistência à tração (1,05 MPa) e a o alongamento na ruptura (77,66%), seguido do filme de amido nativo contendo 3% de fibras (0,81 MPa) e do filme de amido nativo contendo 2,5% de óleo de soja epoxidado (58,55%). As amostras fraturadas em tração foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Análises térmicas foram realizadas por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG) e Termogravimetria Derivada (DTG), onde as curvas de DSC mostraram maior estabilidade térmica para os filmes de amido nativo contendo óleos de mamona e de soja epoxidado, em que foi observada a decomposição térmica entre 270 e 291 o C, sendo mais elevadas que as temperaturas dos demais filmes, além de, quatro estágios de degradação para estes filmes, sendo que os demais obtiveram apenas três estágios de degradação. Filmes de amido nativo com incorporação de 3% de fibras e 2,5% de óleo de soja epoxidado, foram enterrados em solos incubados, para realização do teste de biodegradabilidade, e as análises das emissões do s gases CO 2 , CH 4 e N 2 O foram efetuadas por cromatografia gasosa, onde foi possível observar altas taxas de emissão de CO 2 no primeiro mês de incubação para todos os filmes. Após 90 dias, os filmes foram desenterrados, e a matriz polimérica foi totalmente biodegradada