| Summary: | A compatibilização entre polímeros com polaridades diferentes é uma prática recorrente que tem por finalidade melhorar a interação entre as fases poliméricas e, por consequência, produzir materiais com melhores propriedades. Na produção de embalagens para fins alimentícios, os compostos compatibilizantes devem atender, além de todas as exigências estruturais, a designação de GRAS (do inglês Generally Recognized as Safe). Diante da necessidade de se aprimorar as estratégias de compatibilização, alterações nas condições de processo de obtenção dos materiais e o uso de outros aditivos, como catalisadores e/ou iniciadores, tem se destacado no sentido de, como em uma ação sinérgica, melhorar a atuação de compatibilizantes. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a ação compatibilizante dos ácidos cítrico (AC), itacônico (AI) e succínico (AcS), bem como a do anidrido succínico (AnS) e sericina em filmes tubulares de amido e poli(adipato co-tereftalato de butileno) PBAT, plastificados com glicerol e produzidos por extrusão-sopro. Hipofosfito de sódio (HFS) foi incorporado como catalisador nos filmes compatibilizados com ácidos carboxílicos e hidróxido de sódio (NaOH), nos compatibilizados com anidrido succínico. Comparado ao filme controle (sem AC ou HFS), o aumento nos valores de resistência à tração (de 2,55 para 5,21 MPa) e alongamento na ruptura (204,75 para 462,17 %), assim como a redução na permeabilidade ao vapor de água (de 6,72 para 4,37 x 10-11 g (m s Pa)-1) observados para o filme com AC-HFS foram majoritariamente atribuídos à presença do compatibilizante. O efeito combinado de AC e HFS produziu filmes com estrutura mais homogênea, o que possivelmente contribuiu para o ligeiro aumento na estabilidade térmica. Após avaliar o efeito das variáveis de processo (rotação da rosca e temperatura da matriz) sobre as propriedades dos filmes contendo AC-HFS, as condições de processamento indicadas para obter filmes de amido/PBAT/glicerol/AC/HFS com maior estiramento transversal, maior alongamento na ruptura e menor permeabilidade ao vapor de água (PVA) foram temperatura da matriz de 125ºC e rotação da rosca de 45 rpm. O filme com AI e HFS apresentou maior resistência à tração (9,22 MPa) e menor alongamento na ruptura (636,82 %) quando comparado ao filme somente com AI (8,17 MPa e 891,47 %), o que foi atribuído à formação de ligações cruzadas entre duas moléculas de itaconoato de amido intermediado pelo HFS. A ação conjunta de AI e HFS diminuiu o módulo de armazenamento dos filmes, quando comparado aos filmes produzidos somente com AI ou HFS. O aumento na compatibilidade entre as fases poliméricas justificou a menor permeabilidade ao vapor de água dos filmes com AI e HFS, e a produção de filmes com estrutura mais compacta e homogênea. A estrutura dicarboxílica saturada do AcS possivelmente não permite a reação com o HFS, portanto a ação deste composto sobre a resistência à tração dos filmes de amido e PBAT não pôde ser potencializada pela presença deste catalisador. Enquanto que a presença de NaOH reduziu a ação compatibizante do AnS. A adição de AcS ou AnS aumentou significativamente o alongamento na ruptura dos filmes, de 165,86 % (filme controle) para 678,40 e 825,60 %, respectivamente. De maneira geral, a presença de AcS ou AnS contribuiu para formação de uma estrutura mais homogênea, com maior estabilidade térmica. Nos filmes contendo AnS e AnS-NaOH (1:1) ocorreu redução nos valores de PVA, de 5,89 para 4,69 e 4,45 x 10-11 g (m s Pa)-1, respectivamente, enquanto que a ação conjunta de AcS e HFS na proporção de 1:1, reduziu a PVA dos filmes para 4,10 x 10-11 g (m s Pa)-1. O ácido cítrico (tricarboxílico) e o ácido itacônico (dicarboxílico insaturado) se mostraram mais eficazes na compatibilização de filmes de amido e PBAT e, com a adição do catalisador (HFS), algumas propriedades dos filmes foram melhoradas. A diferença de reatividade entre anidrido e ácido succínico não influenciou na melhoria das propriedades dos filmes, uma vez que as características, principalmente mecânicas e térmicas, foram similares para os dois compatibilizantes. A resistência à tração dos filmes aumentou de 4,76 MPa (filme sem sericina) para 5,75, 6,41 e 6,59 MPa com a adição de 0,5, 1,0 e 1,5 % (m/m) de sericina, respectivamente. O mesmo perfil de aumento para o módulo de Young foi observado para os filmes produzidos sem e com sericina nestas concentrações. A adição de 1,5% de sericina produziu filmes com estrutura mais homogênea e compacta com redução dos valores de PVA de 7,55 (filme sem sericina) para 5,94 x 10-11 g (m s Pa)-1. A extrusão reativa foi um método eficiente nas estratégias de compatibilização de blendas de amido e PBAT. O HFS exerceu efeito apenas nos filmes compatibilizados com AC e AI, enquanto que o NaOH comprometeu as propriedades dos filmes compatibilizados com AnS. A sericina parece exercer algum efeito compatibilizante originando filmes mais resistentes. === Compatibilization between polymers with different polarities is a practice used in order to improve the interaction between the polymer phases producing materials with improved properties. In the packaging for food, the compatibilizer must answer, in addition to all the structural requirements, the designation of GRAS (Generally Recognized as Safe). Changes in the conditions of the production processes and inclusion of other additives, as catalysts and/or initiators, can be used also as complementary strategiesto improve the performance of compatibilizers. The objective of this study was to evaluate the compatibilizing action of citric (CA), itaconic (IA) and succinic (SAc) acids, as well as succinic anhydride (SAn) and sericin in films of starch and poly(adipate co-terephthalate butylene) - PBAT plasticized with glycerol and produced by extrusion-blowing. Sodium hypophosphite (SHP) as a catalyst was incorporated in the films compatibilized with carboxylic acids and sodium hydroxide (NaOH) in the films with succinic anhydride. Compared to the control film (without CA or SHP), the increase in the values of tensile strength (from 2.55 to 5.21 MPa) and elongation at break (204.75 to 462.17%) as well as the reduction in water vapor permeability (6.72 x 10-11 to 4.37 g (m s Pa )-1) observed for the film with CA-SHP were attributed mainly to the presence of the compatibilizer. The combined effects of CA and SHP produced films with more homogeneous structure, which possibly contributed to the slight increase in thermal stability. After evaluating the effect of process variables (screw speed and temperature of the matrix) on the properties of films containing CA-SHP, the processing conditions indicated for production of films with greater Blow-up ratio and elongation at break and lower water vapor permeability (WVP) were die temperature of 125 ºC and screw speed of 45 rpm. The film with IA and SHP showed higher tensile strength (9.22 MPa) and lower elongation at break (636.82%) when compared to the film only with IA (8.17 MPa and 891.47%) , which was attributed to the formation of cross-links between two molecules of starch itaconoato mediated by SHP. The joint action of IA and SHP decreased the storage modulus of the films, compared to films produced only with IA or SHP. The increased compatibility between the polymeric phases justified the lowest WVP of the films with IA and SHP, and its more compact and homogeneous structure. The saturated dicarboxylic structure of SAc possibly not allow the reaction with SHP, so the action of this compound on the tensile strength of films could not be strengthened by the presence of this catalyst. The presence of NaOH reduced the compatibilizing action of the SAn. Adding SAc or SAn increased the elongation at break of the films, from 165.86 % (control film) to 678.40 and 825.60% , respectively. In general, the presence of SAc or SAn contributed to formation of a more homogeneous structure with better thermal stability. In films containing SAn and San:NaOH (1:1) there was a reduction in the WVP, from 5.89 to 4.69 and 4.45 x 10-11 g (m s Pa )-1, respectively, while the action of SAc and HFS (1:1) reduced the same property to 4.10 x 10-11 g (m s Pa)-1. Citric acid (tricarboxylic acid) and itaconic acid (unsaturated dicarboxylic acid) were most effective in the compatibilization of starch/PBAT films and, with the addition of the catalyst (SHP), some properties of the films were improved. The difference in reactivity between succinic acid and anhydride had no effect on improvement of films properties, since some characteristics, especially mechanical and thermal, were similar for the two compatibilizers. The tensile strength of the films increased from 4.76 MPa (without sericin film) to 5.75 , 6.41 and 6.59 MPa with the addition of 0.5, 1.0 and 1.5% (w/w ) sericin , respectively. The same profile to the increase in the Young's modulus was observed for films made without and with sericin at these concentrations. The addition of 1.5% sericin produced films with more homogeneous and compact structure with decreased of the WVP from 7.55 (without sericin film) to 5.94 x 10-11 g (m s Pa)-1. Reactive extrusion was an efficient method in the strategies of compatibility of starch and PBAT films. The SHP has positive influence only in films compatibilizede with CA and IA, while the presence of NaOH did not have the same effect on the properties of films with SAn. The sericin appears to exert some compatibilizing effect producing more resistant films.
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