Thermal and mechanical behavior of injection molded Poly(3-hydroxybutyrate)/Poly(epsilon-caprolactone) blends

Abstract

Aiming the development of high-performance biodegradable polymer materials, the properties and the processing behavior of poly(3-hydroxybutyrate), P(3HB), and their blends with poly(ε-caprolactone), PCL, have been investigated. The P(3HB) sample, obtained from sugarcane, had a molecular weight of 3.0 x 10 5 g.mol, a crystallinity degree of 60%, a glass transition temperature (T g ), at -0.8 °C, and a melting temperature at 171 °C. The molecular weight of PCL was 0.8 x 10 5 g.mol -1. Specimens of 70/30 wt. (%) P(3HB)/PCL blends obtained by injection molding showed tensile strength of 21.9 (± 0.4) MPa, modulus of 2.2 (± 0.3) GPa, and a relatively high elongation at break, 87 (± 20)%. DSC analyses of this blend showed two Tg´s, at -10.6 °C for the P(3HB) matrix, and at -62.9 °C for the PCL domains. The significant decrease on the T g of P(3HB) evidences a partial miscibility of PCL in P(3HB). According to the Fox equation, the new T g corresponds to a 92/8 wt. (%) P(3HB)/ PCL composition.

Polyhydroxyalkanoate (PHA): Review of synthesis, characteristics, processing and potential applications in packaging

“…Besides changing degree of crystallinity and width of the processing window, blending also offers the opportunity oflowerng production costs, that is at present the major problem for large-scale applications of bacterial polymers based plastics. P(3HB) has been found to be miscible with various polymers, including poly(ethylene oxide) ( [56]), poly(epichlorohydrin) ( [57]) and poly(vinyl acetate) PVAc) [58], polyepsiol caprolactone ( [54,59]). Among polymers considered for blending with PHB there are also highly substituted cellulose esters and Tri-substituted cellulose butyrate ( [60][61][62][63]).…”

Microencapsulação do pesticida cipermetrina em blendas de P(3HB/PCL): caracterização e ensaio de liberação in vitro

“…Os valores de ΔH m foram calculados a partir da área do pico de fusão e normalizados com relação à porcentagem de cada polímero na blenda analisada. Observa-se a T g do P(3HB) puro em -5 °C, a T c em 42 °C e a fusão dos cristais em 155 °C, concordando com valores encontrados na literatura [17,18,39] . Com a adição do pesticida houve somente um deslocamento da T c de 42 para 54 °C, enquanto a T g e T m exibiram comportamento praticamente constante.…”

“…Apresenta-se como um polímero semicristalino com grau de cristalinidade (α c ), na ordem de 50% e temperatura de transição vítrea (T g ) em torno de -70 °C. Em geral, a PCL apresenta a capacidade de formar blendas com vários polímeros em um vasto campo de composições, e tem sido usada como plastificante polimérico [18][19][20] . Num estudo de biodegradação de filmes homopoliméricos de P(3HB), P(3HB-V) e PCL em solo, Rosa et al [21] verificaram que P(3HB) degradou mais rapidamente que PCL e P(3HB-V) não apresentou degradação no período avaliado de 90 dias.…”

“…Assim, blendas com diferentes composições mostram cinéticas de degradação variadas baseados no grau de cristalinidade do polímero e no volume da área superficial [15,23] . As blendas de P(3HB)/PCL tem sido estudadas e descrita por diversos autores [13,18,24] . Os resultados têm demonstrado que é possível modular a degradação destas blendas variando a composição de polímeros.…”

“…Os resultados têm demonstrado que é possível modular a degradação destas blendas variando a composição de polímeros. Duarte et al [18] relataram miscibilidade parcial para as blendas de PHB/PCL na composição (70/30). A estratégia de formação de blendas com polímeros biodegradáveis tem sido aplicada nas composições com polímeros usuais como o poli(cloreto de vinila) [25] e o polietileno de baixa densidade [26] .…”