Miscibility studies on poly(hydroxybutyrate)/poly(vinyl alcohol) blends obtained mechanical mixing

Poli(hidroxibutirato) (PHB) é um polímero com um alto potencial de aplicação industrial, pois é biodegradável, tem propriedades físicas semelhantes ao poli(propileno) e é o mais abundante de sua classe, os poli(hidroxialconoatos). Porém, sua rigidez e fragilidade, combinadas com seu elevado custo de produção, têm limitado sua utilização em larga escala. Nesse sentido o PHB pode ser utilizado para o desenvolvimento de novos materiais como blendas, que são mais viáveis em comparação aos métodos de síntese. Estudos de blendas PHB/PVA por solução reportam boa compatibilidade entre os componentes, porém esse processo apresenta baixa produção, já que ampliação de escala é dificultada. Neste trabalho, blendas de PHB/PVA nas composições de 90:10, 75:25 e 50:50 em massa e plastificadas com glicerol foram obtidas por meio de mistura mecânica, utilizando uma extrusora rosca simples. As técnicas de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram empregadas para estudar a miscibilidade das blendas. Os principais resultados indicam que as blendas são miscíveis: i) deslocamentos de bandas dos espectros de FTIR das blendas nas regiões de 1277 e 1054 cm-1 indicando interações intermoleculares fortes no sistema, como por exemplo polares e ligações de hidrogênio, ii) Tg única e intermediária às Tgs dos polímeros puros observada nas curvas do DMTA para as blendas, e iii) a ausência de duas fases nas imagens do MEV realizadas para as blendas com 90% de PHB após extração em meio aquoso da possível fase rica em PVA. Também foi possível observar que a cristalinidade do PHB não foi afetada significativamente pela adição de PVA como mostrado pelos resultados de DSC e difratometria de raios X (DRX).Poly(hydroxybutyrate) (PHB) is a polymer with high potential for industrial applications, because it is biodegradable, has similar physical properties to poly (propylene) and is the most abundant in its class, the poly(hydroxyalconoates). However, its rigidity and fragility, combined with its high production cost, have limited its use in large-scale. Thus, PHB could be used to develop new materials as blends, which are more feasible compared to synthesis methods. Studies of PHB/PVA blends via solution shows good compatibility between the components, nevertheless, this process presents low production, since scaling up is hard to do. In this work blends of PHB/PVA in the compositions (w/w) 90/10, 75/25 and 50/50, and plasticized with glycerol were prepared by mechanical mixing using a single screw extruder. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) and scanning electron microscope (SEM) were used to study the miscibility of the blends. The main results indicate that the blends are miscible: i) shifted bands in FTIR spectrum of the blends in 1277 and 1054 cm-1 indicating strong intermolecular interactions in the system, such as polar and hydrogen bonds; ii) single Tg for the blends and intermediate between those of the pure component polymers observed on the DMTA curves; and iii) absence of two phases in the SEM images of blend with 90% PHB after extraction in aqueous medium of the possible PVA-rich phase. It was also possible to observe that the PHB crystallinity was not significantly affected by the addition of PVA as shown in the results of DSC and x-ray diffraction