Resumo: Foi obtida lignina fórmica de bagaço de cana e essa amostra foi fracionada por dissolução em acetona num sistema soxhlet. Com a fração solúvel (FLBC) foram preparadas blendas com poli(acetato de vinila) (PVAc) na forma de filmes, por dissolução dos polímeros e posterior evaporação do solvente (acetona) em placas de teflon. As composições preparadas de FLBC/PVAc foram 0/100, 5/95, 10/90 e 15/85. Estes filmes foram irradiados com luz ultravioleta durante 96 horas, com o uso de uma lâmpada de vapor de mercúrio com fluência de 48 mJ/m2s (medida na superfície do filme). Estes filmes foram analisados por DSC, TGA, FTIR, MEV, AFM e medida de ângulo de contato. Os filmes de PVAc mostraram menor estabilidade térmica quando irradiados, enquanto os filmes de FLBC/PVAc revelaram possuir uma estabilidade térmica maior quando comparado aos filmes não irradiados. Estes resultados sugerem que a incorporação da FLBC ao PVAc promove um aumento na estabilidade térmica e fotoquímica deste último polímero. As simulações de FTIR, DSC e TGA das blendas produzidas sugerem a existência de interações intermoleculares específicas entre as cadeias de PVAc e FLBC. As micrografias obtidas por MEV revelaram que a irradiação UV provoca a fotodegradação do PVAc puro, mas esta degradação é minimizada na presença de FLBC no filme, indicando que a FLBC protege o PVAc da fotodegradação. As imagens de AFM mostraram que a superfície dos filmes de PVAc se torna mais irregular com a incorporação de FLBC e/ou com a exposição à irradiação UV. As medidas de ângulo de contato mostram que a incorporação de FLBC ao PVAc torna a superfície dos filmes mais hidrofóbica, enquanto que a irradiação tanto do filme de PVAc quanto do filme FLBC/PVAc ocasiona um aumento da tensão de molhamento. A análise da cinética de decomposição revelou que a energia de ativação aparente da reação de pirólise do filme contendo lignina é menor do que para os filmes de PVAc puro, logo a energia necessária para ocorrerem as reações de degradação térmica do filme é menor devido a presença de lignina, porém, ocorrem em temperaturas superiores. Pelo planejamento fatorial fracionário 25-2, o resultado mais importante observado foi da taxa de aquecimento ser o fato significativo na maioria das respostas (Tmax e T90).
Abstract: In this work, lignin was extracted from sugar cane bagasse with formic acid and then the acetone soluble formic lignin fraction (FLBC) was obtained in a soxlhet system. This lignin sample was used for blends preparation with poly(vinylacetate) (PVAc). They were prepared by casting from acetone solutions with the FLBC/PVAc compositions of 5/95, 10/90 and 15/85. The films were irradiated with UV light of a Hg lamp whose fluence was 48 mJ/m2s (measured at the film surface). These samples were analyzed through DSC, TGA, FTIR, MEV, AFM and contact angle measurements. The FLBC/PVAc films showed an increasing thermal stability when irradiated while PVAc films showed the opposite behavior. Theoretical FTIR, DSC and TGA curves for the blends were also simulated by adding the pure components curves in the corresponding proportions. These results suggest specific intermolecular interactions between the polar functional groups of the polymer chains. SEM micrographies revealed that irradiation causes polymer photodegradation of PVAc film surface which is minimized in the FLBC/PVAc films. AFM images showed that the film surface becomes more irregular when lignin is incorporated to PVAc and also when they are irradiated. From contact angle data it can be inferred that FLBC/PVAc films surface is more hydrophobic than PVAc film surface. Contact angles of the irradiated films were lower than the corresponding non-irradiated, indicating surface irregularity and /or hydrophylicity increase due to irradiation. The kinetics analyses of the thermal degradation reaction of the samples revealed lower apparent activation energy for the FLBC/PVAc than for the PVAc although this reaction occurs at higher temperature in the FLBC/PVAc blends. A 2 5-2 fractional factorial design was applied to TGA data and the most important result observed was that heating rate is a significant factor for the Tmax and T90 responses. |
