Physical-chemical, thermal and mechanical performance of a polymer blend based on babassu coconut mesocarp starch

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v12i7.42604

Keywords:

Biotechnology; Biofilm; Polymer blend; Orbignya phalerata.

Abstract

The objective was to characterize the physical-chemical, thermal and mechanical properties of a polymer blend based on babassu coconut mesocarp starch, with the addition of glycerin, melamine/formaldehyde. The babassu coconut mesocarp was used as raw material and the plasticizers glycerin, melamine/formaldehyde were added. Thermogravimetric analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Fourier Transform Infrared (FTIR), Visible Ultraviolet (UV-Vis), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and traction. The polymer blend showed non-homogeneous distribution with irregular and rough undulations, small differences in color and melamine concentrates, presence of starch residues, without pores and fissures. TGA revealed that the degradation ranges of starch and most organic compounds ranged from 210 ºC to 400 ºC. The DSC showed a predominance of endothermic events. The FTIR identified the starch present and the peaks of melamine and glycerin compounds. UV-Vis showed maximum lengths between 220 and 247 nm, and an accentuated shoulder at 281 nm referring to the electronic transitions of the double bonds present in melamine and starch. The blend is amorphous, with points of crystallinity due to starch and/or overlapping with melamine. The tensile mechanical behavior was of the ductile type. It is concluded that the proposed methodology for the formation of a polymer blend based on babassu coconut mesocarp starch showed good results for physical-chemical, mechanical and thermal properties, being an innovative product with possible potential for different applications.

References

Araruna F. O. S. Araruna, F. B., Pereira L. P. L. A., Brito M. C. A., Gomes P. D. B., Santos D. C. P., & Coutinho D. F. (2021). Desenvolvimento e caracterização de filmes curativos à base de mesocarpo de Attalea speciosa Mart. ex Spreng e extrato glicólico de Aloe vera (L.) Burm. f. Research, Society and Development, 10 (2), e30310212520-e30310212520.

Azevedo A. P. S., Farias J. C., Costa G. C., Ferreira S. C., Aragao-Filho W. C., Sousa P. R., & Nascimento F. R. (2007). Anti-thrombotic effect of chronic oral treatment with Orbignya phalerata Mart. Journal of Ethnopharmacology, 111 (1), 155-159.

Azevedo J. B., Viana J. D., Carvalho L. H. D., & Canedo E. L. (2016). Caracterização de compósitos obtidos a partir de polímero biodegradável e casca de arroz utilizando duas técnicas de processamento. Matéria (Rio de Janeiro), 21, 391-406.

Barroqueiro E. S., Prado D. S., Barcellos P. S., Silva T. A., Pereira W. S., Silva L. A., & Guerra R. N. (2016). Immunomodulatory and antimicrobial activity of babassu mesocarp improves the survival in lethal sepsis. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, ID 2859652, 1-7.

Bastos D. C. (2010) Estudo da redução da hidrofilicidade de filmes biodegradáveis de amido de milho termoplástico com e sem reforço de fibra de bananeira através do tratamento por plasma de SF6. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais), Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil.

Batista C. P., Torres O. J. M., Matias J. E. F., Moreira A. T. R., Colman D., Lima, J. H. F. D., & Freitas A. C. T. D. (2006). Effect of watery extract of Orbignya phalerata (babassu) in the gastric healing in rats: morfologic and tensiometric study. Acta Cirurgica Brasileira, 21, 26-32.

Capron I., Robert P., Colonna P., Brogly M., & Planchot V. (2007). Starch in rubbery and glassy states by FTIR spectroscopy. Carbohydrate polymers, 68 (2), 249-259.

Correia Junior D. S. (2019). Produção e caracterização de microcompósito polimérico de melamina-formaldeído e caulim aplicado à produção de materiais elétricos. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, Brasil.

Courson J. A., Landry P. T., Do T., Spehlmann E., Lafontant P. J., Patel N., & Burns A. R. (2021). Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy (SBF-SEM) of biological tissue samples. Journal of Visualized Experiments, (169), e62045.

Da Silva K. G. S., Melo K. C., De Carvalho Santos M. E. L., Da Silva A. T., Lima A. S. S., Pessoa N. M., & Morais T. O. (2021). Propriedades funcionais da farinha do mesocarpo do coco babaçu: uma alternativa nutricional contra a Covid-19. Research, Society and Development, 10 (2), e58010212851-e58010212851.

Da Silva Magalhães R., Da Silva Behenck G., Costa L. S., Barata M. N., De Lira Freitas A., De Almeida C. A. C., & De Holanda Leite M. J. (2022). Sistemas agrossilvipastoris como alternativa para preservação do Orbignya phalerata em propriedades rurais de Pindaré Mirim-MA. Research, Society and Development, 11 (6), e51711629543-e51711629543.

De Carvalho C. M. R. G., Castro G. C., Dos Santos G. M., Campelo J. E. G., Sarmento J. L. R., & Carvalho M. D. F. (2020). Aproveitamento integral do coco babaçu como estratégia de educação e desenvolvimento social sustentável. Extensão em Foco, (21).

De Lima J. A. L., Da Silva F. H., De Oliveira Alves J. V., Martins C. C. B., De Oliveira S. D. S., Da Rocha M. L. A., & Da Silva M. V. (2020). Attalea speciosa Mart. ex Spreng (Arecaceae): Uma revisão integrativa quanto as principais características biotecnológicas. Brazilian Journal of Development, 6 (7), 48639-48661.

De Oliveira T. C., Minelli-Oliveira C., Menezes N. C., Rodrigues S. P., da Silva J. C. I., & Oliveira L. A. (2022). Atividades amilolíticas de rizobactérias amazônicas em meios de cultura contendo amido de milho (Zea mays L.) ou farinha de babaçu (Orbignya phalerata Mart). Research, Society and Development, 11 (5), e4111527124-e4111527124.

Denardin C. C. & Silva L. P. D. (2009). Estrutura dos grânulos de amido e sua relação com propriedades físico-químicas. Ciência Rural, 39, 945-954.

Denari G. B. & Cavalheiro É. T. G. (2012). Princípios e aplicações de análise térmica. São Carlos, IQSC.

Dos Santos C. A. A. S., Saldanha R. C. G., Costa W. S., Junior D. F. F., Costa J. D. R. M., Costa I. A., & De Freitas F. F. P. (2021). Proposta de modernização sustentável do modelo produtivo do farelo do coco babaçu de uma reserva agroextrativista do Maranhão, Brasil. Research, Society and Development, 10 (4), e6610413830-e6610413830.

Espinoza Ñaupari E. V. & Oscco Villegas C. R. (2022). Efeito da glicerina e da melamina nas propriedades físico-mecânicas do bioplástico amiláceo da semente de Persea americana mill "Abacate". Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Químico Farmacêutico) – Universidade Peruana Los Andes, Huancayo, Perú.

Farias G. B. D., Rodrigues J. L. D. S., Nascimento C. S. D., Gomes R. F., Ribeiro M. N. D. S., Varejão M. D. J. C., & Lima M. D. P. (2019). Avaliação de tanino, antocianina e amido em mesocarpo de babaçu (Orbignya phalerata Mart). Scientia Amazonia, 8 (2), C1-C8.

Franco F. J. P. (2010). Aproveitamento da fibra do epicarpo do coco babaçu em compósito com matriz epóxi: estudo do efeito do tratamento da fibra. Dissertação (Mestrado em Ciências e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil.

Grossman M. V. E., Mali S., & Shimazu A. A. (2007). Efeitos plastificante e antiplastificante do glicerol e do sorbitol em filmes biodegradáveis de amido de mandioca. Semina: Ciências Agrárias, 28 (1), 79-88.

Machado M. L. Q. (2021). Síntese e Caracterização de Biofilme à base de quitosana e glicerol para aplicação em embalagens de alimentos. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal do Pampa, Bagé, Brasil.

Maniglia B. C. (2017). Aproveitamento de resíduos agroindustriais para elaboração de filmes biodegradáveis. 2017. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil.

Martinho J. M. G. (1994). Espectroscopia de absorção no ultravioleta e visível. Boletim da Sociedade Portuguesa de Química, 52 (3), 44-46.

Martins N. L. P., Malafaia O., Ribas-Filho J. M., Heibel M., Baldez R. N., Vasconcelos P. R. L. D., & Wallbach T. Z. (2006). Análise comparativa da cicatrização da pele com o uso intraperitoneal de extrato aquoso de Orbignya phalerata (babaçu). Estudo controlado em ratos. Acta Cirúrgica Brasileira, 21, 66-75.

Morris V. J. (1990). Starch gelation and retrogradation. Trends in Food Science & Technology, 1, 2-6.

Mothé C. G. & Azevedo A. D. (2009). Análise Térmica de Materiais. Artliber.

Moura C. V. R. D., Sousa D. D. C., Moura E. M. D., Araújo E. C. E. D., & Sittolin I. M. (2021). New biodegradable composites from starch and fibers of the babassu coconut. Polímeros, 31.

Nascimento F. R., Barroqueiro E. S., Azevedo A. P. S., Lopes A. S., Ferreira S. C., Silva L. A., & Guerra R. N. (2006). Macrophage activation induced by Orbignya phalerata Mart. Journal of ethnopharmacology, 103 (1), 53-58.

Naziris N., Chountoulesi M., Ntountaniotis D., Mavromoustakos T., & Demetzos C. (2021). Differential Scanning Calorimetry (DSC) on Sartan/Cyclodextrin Delivery Formulations. Supramolecules in Drug Discovery and Drug Delivery: Methods and Protocols, 163-174.

Nurazzi N. M., Asyraf M. R. M., Rayung M., Norrrahim M. N. F., Shazleen S. S., Rani M. S. A., & Abdan K. (2021). Thermogravimetric analysis properties of cellulosic natural fiber polymer composites: a review on influence of chemical treatments. Polymers, 13 (16), 2710.

Queiroz L. H. S. Preparação e caracterização de um novo filme a partir do amido de babaçu usando o sorbitol como plastificante. (2018). Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Alimentos) – Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, Brasil.

Ramos Júnior G. S. D. S. (2023). Obtenção e caracterização de amido termoplástico: um estudo da sua termodegradação e fotodegradação após exposição à radiação Ultra Violeta. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal do Pará, Ananindeua, Brasil.

Rennó M. N., Barbosa G. M., Zancan P., Veiga V. F., Alviano C. S., Sola-Penna M., & Holandino C. (2008). Crude ethanol extract from babassu (Orbignya speciosa): cytotoxicity on tumoral and non-tumoral cell lines. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 80, 467-476.

Rodrigues J. F. (2021). Compreendendo o papel da melamina (C3H6N6) no caminho de degradação de compósitos fertilizantes contendo ureia. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Química) - Universidade Federal de São Carlos, São Paulo, Brasil.

Rodrigues P. R. B. (2019). Desempenho físico-mecânico de compósito fabricado com fibra do epicarpo do côco babaçu (Orbignya phalerata) e resíduos poliméricos. Dissertação (Mestrado em Agroenergia), Universidade Federal do Tocantins, Palmas, Brasil.

Santos J. D. A. (2021). Biopolímeros aplicados a sustentabilidade: uma revisão de literatura. Revista Multidisciplinar de Educação e Meio Ambiente, 2 (2).

Santos R. C. D., Carneiro A. D. C. O., Trugilho P. F., Mendes, L. M., & Carvalho, A. M. M. L. (2012). Análise termogravimétrica em clones de eucalipto como subsídio para a produção de carvão vegetal. Cerne, 18, 143-151.

Silva I. V. L., Nascimento J. A. A., De Andrade M. F., Caetano V. F., Almeida Y. M. B., & Vinhas G. M. (2022). A técnica de difração de raios X aplicada a caracterização de polímeros: uma revisão. Cap. IX, 100-110. In: Neto da Silva, M. & Brito, H. A produção do conhecimento nas engenharias: novas fronteiras, tecnologias e desafios.

Silva M. C. P. D. (2017). Micro/nanopartículas poliméricas e biodegradáveis de mesocarpo de babaçu: ação imunomoduladora na polarização de macrófagos e efeito anti-leishmania. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde/CCBS) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, Brasil.

Silva M. L. T., Brinques G. B., & Gurak P. D. (2019). Utilização de farinha de subproduto de brotos para elaboração de massa alimentícia fresca. Brazilian Journal of Food Technology, 22.

Sousa A. K. M., Da Silva J. P. C., Lourenço J. V., & Fernandes F. P. (2019). Avaliação do fator de proteção solar (FPS) de fotoprotetores através da técnica de espectrofotometria Uv/Vis. Journal of Applied Pharmaceutical Sciences, (6), 114-117.

Sudre K. J. F., Santos A. M. C. M., & Moreira L. R. D. M. O. (2015). Avaliar a composição química do mesocarpo de babaçu (Orbignya oleifera) in natura no município Raposa-MA. Eclética Química, 40, 216-226.

Thiré R. M. S. M. (2003). Obtenção e caracterização de filmes biodegradáveis a base de amido de milho com reduzida sensibilidade à água. Tese (Doutorado em Engenharia), Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brasil.

Vale S. R. G. A., Bonfatti R. J., Souza A. G., & Teixeira L. R. (2018). Análise ergonômica da atividade de quebra tradicional do coco babaçu no município de Itapecuru-Mirim/MA. Revista Brasileira de Saúde Ocupacional, 43.

Wang R. & Wang Y. (2021). Fourier transform infrared spectroscopy in oral cancer diagnosis. International Journal of Molecular Sciences, 22 (3), 1206.

Watson, _. E., O'neill, M. J., Justin, J., & Brenner, N. (1964). A differential scanning calorimeter for quantitative differential thermal analysis. Analytical Chemistry, 36 (7), 1233-1238.

Zhang Y., Beckstead A. A., Hu Y., Piao X., Bong D., & Kohler, B. (2016). Excited-state dynamics of melamine and its lysine derivative investigated by femtosecond transient absorption spectroscopy. Molecules, 21(12), 1645.

Zuniga A., Fronza P., Silveira M., Moura J., & Rojas E. (2013). Hidrólise ácida da farinha do mesocarpo do coco babaçu, visando a obtenção de bioetanol. Enciclopédia Biosfera, 9 (17), 3548-3555.

Zuo Y., Gu J., Tan H., & Zhang, Y. (2015). Thermoplastic starch prepared with different plasticizers: relation between degree of plasticization and properties. Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 30 (2), 423-428.

Published

23/07/2023

How to Cite

SOUZA, M. V. de C. .; SANTOS JÚNIOR, J. R. dos .; SILVA, R. B. da .; SANTOS, L. P. M. dos .; ANDRADE, I. L. X. C. .; FREIRE, S. de O. .; MELO, S. M. . Physical-chemical, thermal and mechanical performance of a polymer blend based on babassu coconut mesocarp starch. Research, Society and Development, [S. l.], v. 12, n. 7, p. e12612742604, 2023. DOI: 10.33448/rsd-v12i7.42604. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/42604. Acesso em: 15 may. 2024.

Issue

Section

Health Sciences