BR102016014420A2 - Processo de preparação de blendas poliméricas ambientalmente degradáveis reforçadas com nanocristais/nanowhiskers de celulose para produção de filmes flexíveis por extrusão - Google Patents

Abstract

processo de preparação de blendas poliméricas ambientalmente degradáveis reforçadas com nanocristais/nanowhiskers de celulose para produção de filmes flexíveis por extrusão. a presente invenção refere-se a uma blenda polimérica para preparação de materiais ambientalmente degradáveis, dita blenda sendo composta por polímeros biodegradáveis, o amido mandioca e/ou amidos de outras fontes, e pbat, um copoliéster alifático-aromático – poli(adipato-co-tereftalato de butileno), além de glicerina purificada ou glicerol, ácidos esteárico e cítrico, e pelo menos um aditivo de reforço como nanocristais/nanowhiskers de celulose. a presente invenção refere-se ainda ao processo de obtenção da referida blenda. um primeiro polímero (amido) e uma porção de uma nanocarga (nanocristais de celulose), mais aditivos como plastificantes e agentes de processamento, são proporcionados e misturados em um aparelho de amassamento sob fusão progressivo (extrusora dupla-rosca). o primeiro polímero agora termoplástico aditivado com nanocristais/nanowhiskers (atp nwc) e o segundo polímero pbat nas proporções 20-70/80-30 (m/m), respectivamente, são misturados e processados em extrusora dupla-rosca, para a obtenção de uma adequada morfologia na distribuição, na dispersão e na interação dos polímeros, de modo que sejam obtidas blendas poliméricas com propriedades superiores aos polímeros biodegradáveis puros, permitindo que os grânulos das blendas poliméricas produzidas sejam utilizados para a fabricação de produtos como filmes flexíveis através de técnicas como a de extrusão (mono e/ou dupla-rosca).

Description

(54) Título: PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO (51) Int. Cl.: C08K 5/15; B29C 47/00 (73) Titular(es): UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA (72) Inventor(es): JANICE IZABEL DRUZIAN; ALESSANDRA ALMEIDA LUCAS; DANIEL DO CARMO HORÁCIO; NÁDIA MAMEDE JOSÉ; FABIANO VARGAS PEREIRA; ROSÁRIO ELIDA SUMAN BRETAS; CLEIDIENE DE SOUSA MIRANDA FIÚZA (57) Resumo: PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO. A presente invenção refere-se a uma blenda polimérica para preparação de materiais ambientalmente degradáveis, dita blenda sendo composta por polímeros biodegradáveis, o amido mandioca e/ou amidos de outras fontes, e PBAT, um copoliéster alifático-aromático poli(adipato-cotereftalato de butileno), além de glicerina purificada ou glicerol, ácidos esteárico e cítrico, e pelo menos um aditivo de reforço como nanocristais/nanowhiskers de celulose. A presente invenção refere-se ainda ao processo de obtenção da referida blenda. Um primeiro polímero (amido) e uma porção de uma nanocarga (nanocristais de celulose), mais aditivos como plastificantes e agentes de processamento, são proporcionados e misturados em um aparelho de amassamento sob fusão progressivo (extrusora dupla-rosca). O primeiro polímero agora termoplástico aditivado com nanocristais/nanowhiskers (ATP NWC) e o segundo polímero PBAT nas proporções 2070/80-30 (m/m), respectivamente, são misturados e pro(...)

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RELATÓRIO DESCRITIVO DA PATENTE DE INVENÇÃO

TÍTULO: PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO.

CAMPO DA INVENÇÃO (01) A presente invenção refere-se à utilização de blendas poliméricas para a preparação de materiais ambientalmente degradáveis, dita blenda sendo composta por polímeros biodegradáveis, como amido mandioca e/ou amido de outras fontes e PBATum copoliéster alifático-aromático - poli(adipato-co-tereftalato de butileno) e, pelo menos com a incorporação de um aditivo de reforço como nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose. A presente invenção refere-se ainda ao processo de preparação das referidas blendas, na forma de filmes flexíveis produzidos pelo processo de extrusão. Um primeiro polímero (amido) e uma porção de uma nanocarga (nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose), além de aditivos como plastificantes e agentes de processamento, são proporcionados e misturados em um aparelho de amassamento sob fusão progressiva (extrusora dupla-rosca). O primeiro polímero, o amido termoplástico aditivado com nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose (ATP-NWC) e o segundo polímero PBAT nas proporções 20-70/80-30 (m/m), respectivamente, são misturados e processados utilizando uma extrusora dupla-rosca, para a obtenção de uma adequada morfologia na distribuição, na dispersão e na interação dos polímeros e aditivos, de modo que sejam obtidas blendas poliméricas com propriedades superiores aos polímeros biodegradáveis puros, permitindo que os grânulos das blendas poliméricas produzidas sejam utilizados

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2/14 para a fabricação de produtos como filmes flexíveis através de técnicas como a de extrusão (mono e/ou dupla-rosca). Mais especificamente a invenção se refere ao processo de preparação das referidas blendas em três etapas. A primeira etapa, caracterizada pela transformação do amido de mandioca natural (em pó) em amido termoplástico reforçado com nanocristais/nanow/zwÁerí de celulose (ATP-NWC) pelo processamento em uma extrusora dupla-rosca. A segunda etapa, caracterizada pela mistura do primeiro polímero ATP-NWC (o amido termoplástico aditivado/reforçado com nanocristais/nanow/zis&er.sj e o segundo polímero o PBAT nas proporções de 2070/80-30 (m/m), respectivamente, usando uma extrusora dupla-rosca, obtendo grânulos das blendas poliméricas com teores de nanocristais/nanow/zwÁerí variando 0 - 20 % na blenda, a terceira etapa, caracterizada pela utilização das blendas para a fabricação de produtos como filmes flexíveis, através de processos como extrusão plana ou balão (mono/dupla rosca).

(02) As nanocargas como talco, argilas, nanocristais de celulose entre outras são incorporadas aos polímeros para melhorar uma ou mais propriedades. Os nanocristais/nanow/zwÁerí de celulose receberam destaque na última década, por se tratar de um material com propriedades diferenciadas e com um grande atrativo, ser biodegradável. Os nanocristais/nanow/zwÁerí podem ser obtidos a partir da celulose de diferentes fibras vegetais, e quando incorporados em filmes flexíveis biodegradáveis, corpos injetados e mantas não tecidas tem o objetivo de melhorar as propriedades como, mecânicas, térmicas e de permeabilidade. As matrizes poliméricas biodegradáveis utilizadas para a obtenção das blendas podem ser o amido de mandioca, goma xantana, poli(3-hidroxibutirato), poli(ácido lático), poli(E-caprolactona) e poli(butileno-adipatoco-tereftalato), ou qualquer outro polímero natural ou sintético. Os nanocristais/nanow/zwÁerí de celulose podem ser obtidos a partir da polpa de celulose

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3/14 de diferentes fontes renováveis (fibras vegetais) e/ou dos resíduos industriais gerados pelo processamento de matérias-primas celulósicas, contribuindo para o aproveitamento desses resíduos que são descartados e também uma maneira de agregar valor à produção em várias cadeias agrícolas, por hidrolise ácida e/ou enzimática (Dufresne, A.; D. Dupeyre, M. Vignon. (1999). Cellulose Microfibrils firam Potato Tuber Cells: Processing and Characterization of Starch-Cellulose Microfibril Composites. Starchcellulose microfibril composites). Além disso, a grande disponibilidade no Brasil de fibras vegetais ricas em celulose, associado ao baixo custo, justificam a utilização destas fibras como matéria-prima para a obtenção de novos materiais biodegradáveis. O uso dessas nanocristais/zzazzow/zz^erí como reforço em blendas poliméricas biodegradáveis aparece como uma alternativa para melhorar as propriedades desses materiais, podendo ampliar o campo de aplicações. A compatibilidade química entre os nanocristais/zzazzow/zz^erí e o amido, possibilita uma boa dispersão nesta matriz polimérica, o que permite a incorporação desses nanocristais/zzazzow/zz^erí em matrizes como PB AT sem que aja modificação química, o que seria ineficiente se adicionada diretamente ao PBAT, devido a não compatibilização química, o que resultaria em uma má dispersão dos nanocristais/zzazzow/zz^erí, matriz de PBAT.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO (03) No Brasil, do total de plásticos rígidos e filmes flexíveis produzidos, 16,5% são reciclado, o que equivale a apenas 200 mil toneladas por ano. A maior limitação para a reciclagem é a diversidade das resinas empregadas, o que cria dificuldades para a separação e reaproveitamento das mesmas (Associação Brasileira da Indústria de Embalagens Plásticas Flexíveis - ABIEF, 2010). A busca por produtos

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4/14 biodegradáveis para substituir os polímeros derivados do petróleo nasceu da preocupação de encontrar um substituto que não se acumule no meio ambiente, denominados biodegradáveis.

(04) O amido é um biopolímero que ocorrência natural que pode ser extraído de muitas culturas como milho, trigo, arroz, batata e outras. Como uma fonte barata, renovável e biodegradável, tem sido utilizado como carga (Chandra and Rustgi, (1997). There are three main classes of biodegradable. Polymer Degrade Stability, 56, 185; Griffin, G. J. L. Synthetic resin sheet material. [S.l.:s.n], (1977). (US Patent n. 4.021.388) para plásticos “amigos” do ambiente por cerca de três décadas. No entanto, o amido natural tem que ser modificado, para ser processado como um termoplástico, uma vez que o amido seco (em pó) apresenta temperatura de fusão (Tm) entre 220°C e 240 °C e a temperatura de início da degradação é de cerca de 220 °C (Sarazin, P; G. Li, W. J. (2008). Orts and B.D. Favis, Binary and temary blends of polylactide, polycaprolactone and thermoplastic starch, Polymer, 49). O amido é uma mistura de duas macromoléculas de origem vegetal, a amilose e a amilopectina (Figuras 1 - a e b, respectivamente), que ocorre largamente em vegetais cultivados para alimentação. Nessas plantas, o amido é produzido na forma de grânulos que variam de tamanho e composição, o teor de amilose e de amilopectina depende da fonte do amido, dependendo do tipo de produto agrícola (PI 11100001122).

1. Figurai a - Estrutura molecular da amilose

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ii. Figura 1 b- Estrutura molecular da amilopectina (05) Pode-se obter o amido de termoplástico (ATP), tanto por métodos físicos como por modificação química, e os dois métodos já foram amplamente estudados. Modificação física do amido pode ser obtida por extrusão utilizando vários plastificantes, sendo a água e o glicerol os mais utilizados (Da Roz A. L., A. J. F. Carvalho, A. Gandini, A. A. S. Curvelo. (2006). Carbohydrate. Polymer. 63(3), 417; Forssell, P; J. Mikkila,Tt. Suortti, J. Seppala and K. Poutanen, Journal Macromolecules Science. 5 (1996) 703. 11; De Graaf, R.A; Karman, A. P.; and Janssen, L.P.B. M. (2003). Materials proprieties and glass transition temperature of different thermoplastic starches after extrusion processing. Starch, 55, 80). A função dos plastificantes é destructurar os grânulos do amido, quebrando as ligações de hidrogênio entre suas macromoléculas, o que é acompanhado por uma despolimerização parcial do amido. Outro método bem conhecido para obter o amido termoplástico (ATP) é através da modificação química, com a esterificação. Embora vários métodos tenham sido tentados para modificar o amido natural nos últimos anos, ainda é difícil superar completamente a sua absorção de umidade (Jagadish, R.S Baldev Raj, 2011. Properties and sorption studies of polyethylene oxide starch blended films. Food Hydrocolloids 25, 15721580).

(06) A maioria dos estudos sobre filmes biodegradáveis estão relacionados á produção pelo método casting, mas a extrusão é um método de processamento mais rentável, requer menos espaço, e exige um menor número de etapas de produção em

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6/14 comparação com o casting. Extrusão é também o método utilizado em grande escala de produção de filmes comerciais. Entre os primeiros filmes biodegradáveis e comestíveis estão os elaborados a partir do amido, por serem uma alternativa mais viável economicamente às resinas tradicionais e por advirem de fontes renováveis. Tais filmes possuem moderada permeabilidade ao oxigênio, baixa barreira à umidade e baixa resistência mecânica. Porém, o grande problema dos filmes de amido é que se apresentam quebradiços (PI BR 0704589-1), representando assim um problema para a sua comercialização. A incorporação de nanocristãis/nanowhiskers de celulose aos filmes a base de amido, biodegradáveis melhora as propriedades mecânicas destes biomateriais, por se tratar de nanocristais de alta perfeição que possuem alta polaridade e rigidez, excelente tensão de ruptura e alto grau de cristalinidade, entretanto a incorporação desses nanocristãis/nanowhiskers no amido não altera o seu processamento via processos industriais, como a extrusão, sendo necessária a sua mistura com polímeros que apresentam facilidade de processamento, dando origem as chamadas blendas poliméricas. Misturar o amido com o PB AT poli(butileno adipato cotereftalato), que tem características mecânicas semelhantes dos polímeros convencionais, tais como, polietileno (PE) e polipropileno (PP) (Bilck, A.P; M.V.E. Grossmann, and F. Yamashita, (2010). Polymer Test. 29, 471; R.P.H. Brandelero, F. Yamashita, and M.V.E. Grossmann, (2010). Carbohydrate Polymer, 82, 1102; Averous, L. and C. Fringant, (2001). Polymer Engineering and Science, 41, 727. Μ. M. Nobrega, E. Bona, C. Μ. O. Muller, F. Yamashita, (2011). Extruded cylindrical strands: mechanical properties correlated with the formation of biodegradable films through blown extrusion. Polymer Engineering and Science), aparece como uma boa alternativa.

(07) Misturas de polímeros é uma forma interessante de obtenção de novos materiais que pode atender a diferentes necessidades. Mistura de amido termoplástico

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7/14 (ATP) com outros polímeros representa uma importante via para superar as limitações do ATP. Misturas de dois ou mais polímeros são conhecidas como blendas poliméricas, que consistem na mistura física de dois ou mais polímeros e/ou copolimeros, sem que haja um elevado grau de reações químicas entre eles, podendo ser classificadas em miscíveis e imiscíveis, miscíveis quando as moléculas de ambos componentes poliméricos se misturam formando somente uma fase, já as imiscíveis apresentam separação de fases sendo, cada uma composta por um dos componentes da mistura. A morfologia é fundamental na determinação das propriedades do material, estando relacionada com a compatibilidade ou não entre os polímeros constituintes da blenda.

(08) O PBAT poli(adipato-co-tereftalato de butileno), é um copoliéster alifático-aromático estatístico produzido industrialmente, através da polimerização randômica dos oligômeros de diésteres de ácido adípico/butanodiol e ácido tereftálico/butanodiol (figura 2), polímero biodegradável, que pode degradar totalmente dentro de algumas semanas com a ajuda de enzimas naturais, sendo marca registrada da empresa BASF como Ecoflex.

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c-o—/—M—

1. Figura 2- Estrutura molecular do PBAT (09) O alto custo total desse biopolímero comparado com muitos plásticos não biodegradáveis, de uso geral, tem levado à limitação da sua aplicação. Sendo o PBAT um copoliéster flexível, o mesmo pode ser considerado como um bom candidato para dimiuir o endurecimento de polímeros rígidos, como ATP e PLA em misturas binárias e temárias. No entanto, devido á incompatibilidade entre PLA e o PBAT, a

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8/14 interface ainda é um fator desfavorável, sendo necessário uso de compatibilizantes (F.M. Fakhouri, L.C.B. Fontes, L.H. Innocentini-Mei, and F.P. Collares-Queiroz, (2009). Starch Stárke, 61, 528; M. Peleg, 1979). Outras blendas miscíveis e imiscíveis de polímeros biodegradáveis têm sido relatadas (Kim J, Kim JH, Shin TK (2001) Europe Polymer Journal 37:2131).

(010) As embalagens produzidas com amido (ATP) têm baixa resistência mecânica e são altamente suscetíveis à umidade. Para obter produtos de alto desempenho, misturas de ATP com polímeros hidrofóbicos, como os poliésteres foram estudadas (Reddy & Yang, 2010). Poli (butileno adipato co-tereftalato) (PBAT), que é um polímero biodegradável, se destaca por apresentar propriedades mecânicas e de barreira interessantes, e combinado a alta tenacidade do PBAT e o preço relativamente baixo de ATP, pode resultar em uma mistura eficente (Costa, D.L.M.G. Produção por extrusão de filmes de alto teor de amido termoplástico de mandioca com poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT). Londrina Dissertação de mestrado (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos), Universidade Estadual de Londrina, 2008).

(011) A mistura desses dois polímeros resultou em um polímero comercial, o Ecobras, plástico de fonte renovável e compostável, como resultado da mistura de PBAT (Ecoflex) e um polímero vegetal a base de milho. O produto alia a tradição da BASF na indústria de plásticos e a da filial brasileira da Com Products International Inc. no processamento de matérias-primas vegetais. Durante a decomposição, o Ecobras comporta-se como um composto orgânico normal. O polímero pode ser aplicado em embalagens injetadas, filmes para a produção de tubetes para reflorestamento, sacolas plásticas, embalagens para cosméticos, entre alternativas. Os dois polímeros biodegradáveis amido e PBAT têm sido considerados como um mistura complementar.

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9/14 (012) Entre as vantagens para a utilização de nanocristais/nanowhiskers de celulose como carga de reforço em blendas, pode-se ressaltar a sua baixa densidade, seu caráter renovável, biodegradabilidade e grande disponibilidade, o que resulta em baixo custo, quando comparados as nanofibras sintéticas, além das suas excelentes propriedades mecânicas, podendo apresentar uma rigidez de até 300-600 GPa, com excelente tensão de ruptura (K. Kvien, K. Oksman, (2007) Orientation of Cellulose Nanowhiskers in Polyvinyl Alcohol (PVA). Applied Physics A, v. 87, p. 641-643). Outro aspecto relevante dos nanocristãis/nanowhiskers é a relação entre espessura e comprimento dos nanocristais, pois quanto maior esta relação, maior a capacidade de reforço dos mesmos. De acordo com NARAYAN, R. 41 st International Symposium on Macromolecules Proceedings, Rio de Janeiro, (2006), a produção de produtos parcialmente degradáveis pode causar danos irreparáveis ao meio ambiente, uma vez que os fragmentos degradados, com alta área superficial, podem migrar para o interior do solo e dos lençóis de água, onde irão atrair e fixar substâncias tóxicas, agindo como um meio de transporte de produtos químicos. Assim, garantir a preparação de produtos completamente biodegradáveis em um curto espaço de tempo é um desafio da comunidade científica e a indústria.

(013) Blendas biodegradáveis foram patenteadas, nos últimos anos, utilizando como um dos polímeros biodegradáveis o PB AT, uma delas a patente CN 101724251 trata do método de preparação de blendas de PBAT e PCC através processo de extrusão. Outra invenção CN 101724244 está relacionada ao método de preparação de uma blenda temária contendo PBAT/PCC/PCL, sendo que o método de preparação compreende as seguintes etapas: a realização mistura fria do PPC, PCL e do PBAT, o uso de um reagente final de compatibilização, o agente de lubrificação e o carbonato de cálcio precipitado modificado a mistura é feita em um agitador de alta velocidade com a

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10/14 temperatura não superior a 35 ° C, seguinda pela extrusão, em que a temperatura de extrusão e de granulação não é superior a 170 ° C. A invenção CN 101724249 refere-se ao método de preparação da blenda contendo PPC, PBAT, PCL, PBS e PLA, com as mesmas etapas de preparação da benda temária, anteriormente citada. Todas as patentes citadas acima utilizam polímeros biodegradáveis para a preparação das blendas, no entanto nenhuns dos polímeros usados na composição das blendas são abundantes como amido, principalmente no Brasil.

(014) A novidade da presente invenção está no processo de preparação de blendas poliméricas biodegradáveis reforçadas pela incorporação dos nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose ao amido de mandioca antes de tomá-lo termoplástico, seguido pelo processamento (extrusão dupla-rosca) do mesmo a fim de tomá-lo termoplástico, tendo como segunda etapa do processo de preparação das blendas, a mistura do ATP-NWC ao PBAT nas proporções de 20-70/80-30 (m/m), respectivamente, pelo processamento em extrusora dupla-rosca, obtendo blendas biodegradáveis de PBAT/ATP-NWC (em grânulos) para produção de filmes flexíveis, com propriedades melhores quando comparadas a dos polímeros puros, produzindo assim um biomaterial que possa ser utilizado como embalagem primária, secundária e/ou terciária de uma diversidade de produtos. Diante disso, o desenvolvimento e uso de embalagens biodegradáveis reforçadas com nanocristais/zzíznow/zz^erí de celulose tem um grande impacto de caráter social, ambiental, tecnológico e econômico. A sua comercialização pode diminuir os danos ao meio ambiente causados pelas embalagens derivadas unicamente pelo petróleo. Possibilita também à agregação de valor comercial das matérias-primas utilizadas, o que contribuirá para a valorização e incentivo do seu plantil e lucratividade pelos produtores.

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11/14 (015) A presente invenção “PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO.” apresenta todos os requisitos necessários de inventividade, novidade e utilidade, sendo, portanto merecedor do privilégio de Patente de Invenção, onde se enquadra perfeitamente nos critérios exigidos.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO (016) A presente invenção refere-se à utilização de blendas poliméricas para a preparação de materiais ambientalmente degradáveis, dita blenda sendo composta por polímeros biodegradáveis, o amido mandioca e/ou amido de outras fontes, e o PBAT, um copoliéster alifático-aromático - poli(adipato-co-tereftalato de butileno) e, pelo menos com a incorporação de um aditivo de reforço como nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose. A presente invenção refere-se ainda ao processo de obtenção da referida blenda. Um primeiro polímero (amido) e uma porção de uma nanocarga (nanocristais/nanowfoz^erí de celulose), mais aditivos como plastificantes e agentes de processamento, são proporcionados e misturados em um aparelho de amassamento sob fusão progressivo (extrusora dupla-rosca). O primeiro polímero agora termoplástico aditivado com nanocristais/zzízzzow/zz^erí (ATP-NWC) e o segundo polímero PBAT nas proporções 20-70/80-30 (m/m), respectivamente, são misturados e processados com a utilização de uma extrusora dupla-rosca, cujo perfil de aquecimento das zonas de alimentação, compactação, plastificação e saída 130-140-145-145-150°C, respectivamente, velocidade rotação das roscas entre 30-60 rpm, para a obtenção de uma adequada morfologia na distribuição, na dispersão e na interação dos polímeros, de modo que sejam obtidas blendas poliméricas com propriedades superiores aos polímeros biodegradáveis puros, permitindo que os grânulos das blendas poliméricas

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12/14 produzidas sejam utilizados para a fabricação de produtos como filmes flexíveis através de técnicas como a de extrusão (mono e/ou dupla-rosca).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO (017) A presente invenção consiste na utilização de diferentes fontes de fibras vegetais e resíduos industriais, da biomassa, e de qualquer outro produto, como fonte de celulose, para a produção de nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose e tendo como etapa inovadora, a incorporação destes nanocristais/zzízzzow/zz^erí em matrizes poliméricas biodegradáveis, obtendo assim blendas biodegradáveis com propriedades melhoradas. A invenção envolve o processo de incorporação dos nanocristais/zzízzzow/zz^erí no amido de mandioca natural, antes de tomá-lo termoplástico, o amido e uma porção de uma nanocarga (nanocristais/zzízzzowfoz^erí de celulose) em solução aquosa, mais aditivos como plastificantes em concentrações de 0 - 45% (água e glicerol) e agentes de processamento (ácido esteárico e ácido cítrico) em proporções 0,1 - 10%, são proporcionados e misturados em um aparelho de amassamento sob fusão progressiva (extrusora dupla-rosca). O primeiro polímero agora termoplástico aditivado com nanocristais/zzízzzow/zz^erí (ATP-NWC) e o segundo polímero PBAT nas proporções -20-70/80-30 (m/m), respectivamente, são misturados e processados utilizando uma extrusora dupla-rosca, para a obtenção de uma adequada morfologia na distribuição, na dispersão e na interação dos polímeros, de modo que sejam obtidas blendas poliméricas com propriedades superiores aos polímeros biodegradáveis puros.

(018) O processo de incorporação dos nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose como agentes de reforço em blendas de amido (ATP-NWC) e PBAT, é uma etapa inovadora, e ocorrem através da incorporação física destes nanocristais/zzízzzow/zz^erí em matrizes poliméricas biodegradáveis, como o amido e o PBAT com a formação de blendas biodegradáveis para produção de filmes flexíveis por extrusão.

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Exemplo 1:

(019) Foi determinado como referência demonstrativa e não restritiva pelos resultados experimentais que a incorporação de nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose de fontes diversas, em matrizes poliméricas biodegradáveis, utilizando, por exemplo: o amido de mandioca e plastificantes (como água e glicerol e outros) e o PBAT para formação de blendas biodegradáveis, utilizando nanocristais/zzízzzow/zz^erí nas concentrações de 0 a 10 %, em solução aquosa ou orgânica, ou na forma seca, melhoram as propriedades destas blendas, como por exemplo: as propriedades mecânicas.

Exemplo 2:

(020) Como referência demonstrativa e não restritiva a incorporação de 0 a 10 % de nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose (utilizando como fonte de celulose o sisal, eucalipto e outras fibras lignocelulósicas) no polímero biodegradável, o amido de mandioca, seguido pelo processamento através de uma extrusora dupla-rosca, com perfil de temperatura das zonas de alimentação, compactação, plastificação e saída 130, 140, 145, 145 e 150°C, respectivamente, velocidade da rotação das roscas em 40 rpm, toma o amido termoplástico reforçado com nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose (ATPNWC).

Exemplo 3:

(021) Como referência demonstrativa e não restritiva a mistura do amido termoplástico reforçado com nanocristais/zzízzzow/zz^erí (ATP/NWC) com o PBAT nas proporções 20-70/80-30 (m/m), respectivamente, pelo processamento em extrusora dupla-rosca, utilizando as mesmas condições de processamento do ATP anteriormente citado, resulta em para blendas poliméricas na forma de filmes flexíveis totalmente biodegradáveis (ATP-NWC/PBAT).

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Exemplo 4:

(022) Como referência demonstrativa e não restritiva as blendas de ATPNWC/PBAT usadas para produção de filmes flexíveis por extrusão ou mono e/ou dupla-rosca, quando avaliados mecanicamente pelo ensaio de tração, apresentaram aumento no módulo de elasticidade e na deformação na ruptura de aproximadamente 110% quando comparado com os filmes dos polímeros puros e com a blenda sem a incorporação dos nanocristais/nanow/zis&er.s, tomando estes biomateriais com propriedades adequadas para serem utilizados como embalagens de uma diversidade de produtos, como alimentos, fármacos, fitofármacos, cosméticos, produtos têxteis, entre outros.

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Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES [01] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR processo de obtenção de blendas poliméricas ambientalmente degradáveis, dita blenda sendo composta por polímeros biodegradáveis, o amido mandioca e/ou amidos de outras fontes, e PBAT, um copoliéster alifático-aromático - poli(adipato-co-tereftalato de butileno) e, pelo menos com a incorporação de um aditivo de reforço como nanocristais nanowhiskers de celulose, refere-se ainda a obtenção de blendas poliméricas com propriedades superiores aos polímeros biodegradáveis puros, permitindo que os grânulos das blendas poliméricas produzidas sejam utilizados para a fabricação de produtos como filmes flexíveis através de técnicas como extrusão (mono e/ou dupla-rosca).

   [02] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR um primeiro polímero (amido em pó de diferentes fontes) e uma porção de um nanocarga (nanocristais/nanow/zzs&erV de celulose e de diferentes fontes obtidas por hidrólise acida e/ou enzimática, mais aditivos como plastificantes e agentes de processamento, proporcionados e misturados em um equipamento de agitação mecânica.

   Petição 870160029567, de 20/06/2016, pág. 7/28
2. 2/4 [03] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR um primeiro polímero (amido em pó) e uma porção de uma nanocarga (nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose), em solução aquosa, contendo plastificante como glicerol e/ou outros, proporcionados e misturados em um equipamento de agitação mecânica, em seguida secos em estufa.

   [04] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR mistura mecânica do amido com os aditivos, de reforço como nanocristais de celulose em proporções de 0-20 %, plastificante como glicerol em proporção de 1- 45% e os agentes de processamento como ácido esteárico e acido cítrico, entre outros em proporções entre 0,1 - 10 %.

   [05] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR um primeiro polímero (amido) e uma porção de um nanocarga (nanocristais/zzízzzow/zz^erí de celulose), mais aditivos como plastificantes e agentes de processamento, proporcionados e misturados com um aparelho de amassamento sob fusão progressiva (tipo extrusora dupla-rosca).

   [06] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS

   Petição 870160029567, de 20/06/2016, pág. 8/28
3. 3/4

   AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR processo de obtenção do amido termoplástico (em grânulos) aditivado/reforçado com nanocristais/nanowhiskers de celulose, preferencialmente, mas não restritiva através do processamento utilizando uma extrusora dupla-rosca, com perfil de temperatura das zonas de alimentação, compactação, plastificação e saída variando 100 - 180 °C dependendo de cada estágio, respectivamente, velocidade da rotação das roscas entre 30-60 rpm, tomando em amido termoplástico reforçado com nanocristais/nanowhiskers de celulose (ATP-NWC).

   [07] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR o primeiro polímero agora termoplástico aditivado com nanocristais e o segundo polímero PBAT nas proporções exemplo: 20-70/80-30, misturados e processados utilizando uma extrusora dupla-rosca (nas mesas condições utilizada para obtenção do ATP), para a obtenção de uma adequada morfologia na distribuição, na dispersão e na interação dos polímeros, de modo que sejam obtidas blendas poliméricas com propriedades superiores aos polímeros biodegradáveis puros.

   [08] PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS AMBIENTALMENTE DEGRADÁVEIS REFORÇADAS COM

   NANOCRISTAIS/NANOWHISKERS DE CELULOSE PARA PRODUÇÃO DE FILMES FLEXÍVEIS POR EXTRUSÃO, CARACTERIZADO POR o uso dos grânulos das blendas poliméricas produzidas sejam utilizados para a fabricação de produtos como filmes flexíveis

   Petição 870160029567, de 20/06/2016, pág. 9/28 através de técnicas como a de extrusão (mono e/ou dupla-rosca), entre outros, utilizando as mesmas condições de processamento indicadas a reivindicação 6.

   Petição 870160029567, de 20/06/2016, pág. 10/28

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