Biodegradação do polipropileno pró-degradado com ácidos de Lewis

dc.contributor.advisor-co1Pileggi, Marcos
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dc.contributor.advisor1Pinheiro, Luis Antonio
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dc.contributor.instituicao-banca1Universidade Federal de Santa Catarinapt_BR
dc.contributor.instituicao-banca2Universidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.contributor.referee1Pachecoski, Wagner Maurício
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dc.contributor.referee2Etto, Rafael Mazer
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dc.creatorSelonke, Maurício Moraes
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dc.date.accessioned2020-03-05T12:56:13Z
dc.date.accessioned2026-06-29T14:27:41Z
dc.date.available2020-03-05T00:00:00Z
dc.date.available2020-03-05T12:56:13Z
dc.date.issued2019-12-18
dc.description.abstractLow-cost and short term polymers are essential to the environment. Controlled isotactic polypropylene (iPP) degradation via prooxidant additives is a way to lower the molar mass of the polymer. Usually these additives are peroxides and transition metal ions stearates (1-3) and the biodegradation of these modified polymers is also studied (3-6). Lewis acids are used as in-situ compatibilizants (7-9) and fillers for iPP (10). However, clarification is needed in terms of how some Lewis Acids degrade iPP in processing conditions and how the bacteria isolated from a specific topsoil act as biodegrading agents of the degraded polymer. In this work, it is aimed to understand the role of AlCl3, FeCl3 and AgNO3 as prodegradant agents of iPP by mixing them (separately) on the polymer in different concentrations in an internal mixer, and to understand the bahviour of the isolated topsoil bacteria in the presence of the degrade polymer as their only carbon source and in the presence of degraded polymer plus glucose as carbon sources. Results are obtained via parallel plate rheometry, DSC, FTIR, SEM and other techniques. Rheometry and DSC tests showed that AgNO3 is the Lewis acid that achieved the biggest degradation of iPP, reducing the polymer average molar mass the most in the concentration of 2.00 %w, from 221,473 g/mol to 114,270 g/mol, in the processing conditions. AlCl3 also reduced the molar mass of the polymer to 150.139 g/mol, while FeCl3 did not act as a prodegradant due to its melting point being higher than the processing conditions, thus reducing its reactivity with iPP. FTIR results showed us that double-bonds where formed on during degradation with AlCl3 and AgNO3 as prodegradants, in roughly the same amount, but only AgNO3 formed more aldehyde carbonyl than AlCl3, explaining why AgNO3 is more effective as a prodegradant agent than AlCL3 on iPP. In terms of biodegradation, SEM images shows us that in the conditions where glucose was part of the system, the bacteria were formed in a bigger quantity in the AlCl3 mixtures, a viscous material can indicate the formation of biofilm in the polymer surface, and the bacteria morphology did not show signs of cracks in the cellular wall. The test with AgNO3 shows a smaller population of bacteria and their cellular wall is affected by the silver in the system, modifying its morphology.pt_BR
dc.description.resumoPolímeros de baixo custo e de curta duração após a sua utilização são essenciais para o meio-ambiente. A degradação controlada do polipropileno isotático (iPP) via aditivos pró-degradantes é uma maneira de baixar sua massa molar Usualmente, estes aditivos são peróxidos e estearatos (1-3), e a biodegradação destes polímeros modificados também é estudada (3-6). Os ácidos de Lewis são utilizados como compatibilizantes in-situ (7-9) ou cargas (10) para o iPP. Porém, é necessário uma clarificação de como os ácidos de Lewis degradam o iPP em condições de processamento, e como bactérias isoladas de solo específico agem em termos de biodegradação do polímero degradado. Este trabalho tem como objetivo entender o papel do AlCl3, FeCl3 e AgNO3 como agentes pró-degradantes do iPP, por meio de uma mistura dos agentes (separadamente) no polímero em diversas concentrações utilizando-se um misturador interno, além de entender o comportamento das bactérias isoladas do solo na presença do polímero degradado como única fonte de carbono e na presença do polímero+glucose. Os resultados foram obtidos via reometria de placas paralelas, DSC, FT-IR, MEV entre outras técnicas. Testes de reometria e DSC mostraram que o AgNO3 é o pró-degradante mais efetivo, pois conseguiu a menor redução de massa molar calculada pela equação de Mark-Houwink: na sua concentração de 2,00% m, a redução foi de 221.473 g/mol para 114,270 g/mol, nas condições de processamento. AlCl3 também reduziu a massa molar para 150.139 g/mol, enquanto que o FeCl3 não atuou como pró-degradante pois seu ponto de fusão é maior que a temperatura de processamento, tendo então sua reatividade com o iPP reduzida. Os resultados de FTIR confirmaram que duplas ligações foram formadas praticamente na mesma quantidade durante a degradação do iPP com AlCl3 e AgNO3, porém o AgNO3 formou mais carbonila de aldeído do que o AlCl3, explicando porquê o AgNO3 é um agente pró-degradante mais efetivo que o AlCl3 no iPP. Em relação à biodegradação, imagens de MEV mostraram que nas condições estudadas em que a glucose fazia parte do sistema, as bactérias foram formadas em maior quantidade nas misturas com AlCl3, e há uma substância viscosa que pode indicar a formação de biofilme, além de sua morfologia não mostrar quebra de parede celular. Já os testes com AgNO3 mostram uma menor população de bactérias e suas paredes celulares são afetadas devido a presença da prata, modificando sua morfologia.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.identifier.citationSelonke, Maurício Moraes. Biodegradação do polipropileno pró-degradado com ácidos de Lewis. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.uepg.br/handle/123456789/2281
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUEPGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiaispt_BR
dc.relationConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectPolipropilenopt_BR
dc.subjectBiodegradaçãopt_BR
dc.subjectDegradação termomecânicapt_BR
dc.subjectÁcidos de Lewispt_BR
dc.subjectPolypropylenept_BR
dc.subjectBiodegradationpt_BR
dc.subjectThermo mechanical degradationpt_BR
dc.subjectLewis Acidspt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.titleBiodegradação do polipropileno pró-degradado com ácidos de Lewispt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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