Influence of additives incorporation on the properties of Poly(Hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) PHBV

Atualmente, quando o conceito de ambientalmente correto vem sendo amplamente discutido, o uso de polímeros biodegradáveis aparece como uma alternativa viável para o problema do descarte inadequado de produtos plásticos. O poli(hidroxibutirato) PHB e o copolímero poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato) estão entre os principais membros da classe dos polímeros biodegradáveis: são polímeros termoplásticos produzidos a partir de fonte renovável e 100% biodegradáveis. No entanto, o PHB e o PHBV ainda apresentam algumas limitações como rigidez e fragilidade, baixa estabilidade térmica e estreita janela de processamento. Uma melhora no desempenho térmico e mecânico do PHB e do PHBV podem ser obtidos por meio da utilização de aditivos. Diante disto, o presente trabalho buscou a obtenção de materiais com propriedades otimizadas através da incorporação de plastificante, nucleante e estabilizante térmico ao copolímero PHBV. As formulações foram submetidas a ensaios de tração e de impacto Izod com entalhe, índice de fluidez, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria (TG). A aditivação dos copolímeros mostrou-se eficiente resultando, em geral, em uma processabilidade adequada devido à presença de nucleante e em melhores propriedades físico-mecânicas proporcionada pela ação do plastificante. O estabilizante térmico utilizado não tornou o PHBV mais estável, revelando-se dispensável. Foi possível também a comparação dos resultados obtidos em algumas propriedades para os dois copolímeros com diferentes teores de hidroxivalerato. O copolímero com maior quantidade de HV mostrou-se superior ao outro, apresentando até mesmo maior compatibilidade com os aditivos selecionados como mais eficientes. Uma avaliação da biodegradabilidade foi realizada através da perda de massa, alterações nas propriedades mecânicas de tração e observação em MEV após 180 dias em solo orgânico. As formulações aditivadas apresentaram perdas de massa superior ao copolímero puro. Assim, verificou-se a possibilidade de obter um copolímero com características físico-mecânicas apropriadas mantendo a desejável biodegradabilidade.The concept of environmentally correct products has been exhaustively discussed and, today, the use of biodegradable polymers appears as a feasible alternative for the problem of inadequate disposal of plastic waste products. Poly(hydroxybutyrate) PHB and the copolymer poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) PHBV are among the main members of the class of biodegradable polymers, which are thermoplastic polymers produced from a renewable source and 100% biodegradable. However, PHB and PHBV still present several limitations, such as stiffness and brittleness, low thermal stability, and a narrow process window. However, the thermal and mechanical performance of PHB and PHBV can be improved through the use of additives. In view of this fact, the objective of this study was to produce materials with properties optimized through the incorporation of a plasticizer, nucleant and thermal stabilizer to the PHBV copolymer. The formulations were subjected to the following tests: tensile and notched Izod impact tests, melt flow index, differential exploratory calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TG). Additivation of the copolymers proved effective, usually resulting in adequate processability due to the presence of the nucleant and the improved physicomechanical properties provided by the plasticizer. The thermal stabilizer proved dispensable since the stability of the PHBV was not improved. A comparison was made of the results obtained in some properties for the two copolymers with different hydroxyvalerate contents. The copolymer containing more HV proved better than the other, even displaying greater compatibility with the most efficient additives. The biodegradability was evaluated based on mass loss, alterations in the mechanical tensile properties, and SEM analysis after 180 days in organic soil. The additivated formulations presented higher mass loss than the pure copolymer, indicating the feasibility of producing a copolymer with adequate physical and mechanical properties combined with the desired biodegradability