3.10.1. Aspectos gerais e características
Blenda polimérica é definida como uma mistura física de homopolímeros e/ou copolímeros com diferentes estruturas químicas, sem que haja ligação química entre eles. Segundo Jacob (2006) esta mistura física deve ser realizada sem a formação de uma reação química intencional entre seus componentes. De acordo com Hage & Pessan (2001) para que o sistema seja considerado uma blenda, cada mistura que o compõe deve contribuir com pelo menos 2% da sua massa total. O propósito da mistura é a obtenção de um novo material com características físicas, químicas e físico-químicas iguais ou melhores que as apresentadas por cada componente isoladamente (Olabarrieta, 2005). A mistura pode resultar em um material homogêneo de uma só fase ou heterogêneo de duas ou mais fases. Esta combinação de dois ou mais polímeros formando uma blenda tem sido objetivo de diversos estudos voltados para o desenvolvimento de novos materiais poliméricos. Esta grande atenção está na relativa facilidade de obtenção de materiais com propriedades desejadas sem altos investimentos aplicados no desenvolvimento das mesmas. Segundo Camargo (2003) a obtenção de blendas biodegradáveis de polímeros naturais é um campo fértil e ainda pouco explorado.
3.10.2. Estado de mistura de blendas poliméricas
É importante comentar que apenas a mistura dos polímeros não garante a formação de uma blenda com as propriedades desejadas (Passador et al. 2006). Segundo os mesmos autores, uma característica importante que deve ser observada é a miscibilidade entre seus componentes. O termo miscibilidade se refere à produção de um sistema homogêneo em que ocorre a mistura das cadeias poliméricas a nível molecular. Para que isso ocorra, um dos requisitos esperados termodinamicamente é que a energia livre de Gibbs de mistura seja menor que zero, fato raro
de se ocorrer, uma vez que o processo depende fortemente do sinal e valor da variação de entalpia da mistura e, consequentemente, da intensidade das interações intermoleculares, uma vez que os valores da variação de entropia da mistura são bem pequenas (Sperling, 2006). Considerando estes aspectos a maioria das blendas é parcialmente miscível ou imiscível. As blendas imiscíveis são sistemas heterogêneos nos quais as propriedades dos componentes que constituem a blenda estão presentes. Alguns autores consideram que há um estado intermediário denominado “parcialmente miscível”, onde existem duas regiões distintas, onde em uma delas as moléculas de uma fase não se misturam, enquanto na outra, a mistura é uma única fase (Hage & Pessan, 2001; Paul & Newman, 1978). A figura 3.10 representa esquematicamente os estados de mistura descritos anteriormente.
Fig.3.10 – Morfologia de uma blenda constituída por dois polímeros (A e B), (a) miscíveis; (b) imiscíveis e (c) parcialmente miscíveis (Grande, 2010 e Hage & Pessan, 2001).
Um outro conceito considerado mais relativo e abrangente que a miscibilidade, é a compatibilidade, que representa o estado de mistura onde as propriedades finais da blenda estão de acordo com valores desejados. Segundo Jacob (2006) uma blenda é compatível quando suas propriedades finais apresentam um comportamento sinérgico em relação aos valores apresentados pelos componentes individuais. Já um sistema incompatível é aquele que apresenta valores das propriedades inferiores aos apresentados pelos componentes em separado (Jacob, 2006). As blendas poliméricas podem ser produzidas a partir de termoprensagem, casting de solução ou espalhamento de solução, mistura mecânica e térmica, dentre outros (Utracki, 1989).
3.10.3. Blendas polissacarídeos/PVA
As principais desvantagens dos filmes a base de amido são as baixas propriedades mecânicas de tração e sua hidrofilicidade em relação aos polímeros sintéticos, permitindo aplicações somente a produtos que não requerem grandes valores de tensões e alongamento na
ruptura (Follain et al. 2005). Para superar estes inconvenientes e produzir produtos à base de amido comercialmente aceitáveis, diversos autores têm investigado a influência da adição de PVA em sistemas de amido, mostrando a boa compatibilidade existente entre estes polímeros (Follain et al. 2005; Siddaramaiah et al. 2004; Cinelli et al. 2006; Ramaraj, 2007; Imam et al. 2005; Zhai et al. 2003; Jayasekara et al. 2004; Khan et al. 2006; Sin et al. 2010a; Sin et al. 2010b; Chen et al. 2008; Mao et al. 2010; Tang & Alavi, 2012). Tanto o amido, quanto o PVA são polímeros polares. Na figura 3.11, observa-se o mecanismo da interação proposto entre as moléculas de amido e o PVA.
Fig.3.11 – Mecanismo de interação proposto entre as moléculas de amido modificado (grupo acetil incorporado) e o PVA. A macromolécula de amido está representada por ambas as moléculas que compõe o mesmo:
amilopectina e amilose.
Lawton (1996) estudou o efeito de diferentes tipos de amido nas propriedades de filmes de amido/PVA, observando que filmes com alto teor de amilose apresentaram melhores propriedades mecânicas, entretanto os filmes com amido ceroso apresentaram pobre desempenho mecânico comparado com outros filmes, devido a sua estrutura com alto teor de amilopectina. Jayasekara et al. (2004) estudaram a adição de PVA (20%) e glicerol (20%) ao amido de trigo (60%). Os filmes foram analisados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e não se evidenciou a formação de ligações entre os componentes individuais. Kondo et al. (1994) verificaram excelente compatibilidade dos componentes na blenda de amido/PVA. Follain (2005) também estudou blendas de amido/PVA com várias concentrações de PVA pelo método casting e extrusão, com e sem reticulante com
glicerol como plastificante. Como resultado o alongamento foi aumentado sem redução da força nos dois processos. A absorção de água também foi verificada, apresentando redução no seu teor com o aumento do teor de PVA na mistura. Segundo os autores, a compatibilidade se mostrou bastante eficiente, sendo atribuída a fortes interações existentes entre os polímeros. Os resultados também mostraram um aumento da flexibilidade das blendas formadas com PVA. Grazuleviciene et al. (2007) estudaram o efeito de diferentes concentrações de PVA e amido em biofilmes utilizados para fabricação de potes para plantação. Os autores verificaram que houve melhorias nas propriedades mecânicas e de sorção dos novos materiais obtidos em relação aos potes produzidos apenas com turfa. Os novos potes apresentaram maiores valores de absorção de umidade e menores valores de permeabilidade de vapor de água, propriedades necessárias para manter a temperatura constante do solo. Sin et al. (2010a) estudaram as interações entre as ligações de hidrogênio em filmes de PVA e amido de mandioca por casting, por meio de análise de FTIR. As análises mostraram que as ligações de hidrogênio entre o PVA e o amido são estáveis e que altas concentrações de PVA em relação ao amido pode tornar o sistema mais estável e compatível.