Barrier properties of poly(lactic acid) based films

Abstract

In recent years, the search for a environmentally friendly products has increased. One of the major challenges has been the demand for biodegradable materials that can replace plastic. If a few decades ago, plastic replaced, for example, the ivory in billiard balls, and in other products, saving the lives of thousands elephants, nowadays a replacement for that plastic is being searched, to prevent the change of the environmental conditions, essential to life in harmonly with the fauna and flora that the human specie has, in recent years, destroyed. Plastic is a petroleum derivate, whose price has been growing exponentially, mainly due to the fact of beind a cheap material and also to enable the production of products that are essential to modern life. Therefore, the petrochemical era is going to come to an end and a new environmentally sustainable era, based on biodegradable materials from renewable sources, will follow. The change to green routes only will be possible with the support of the major companies, and the implementation of drastic governmental law. Poly(lactic acid), PLA, is produced from the lactose present in the corn or sugarcane and has been intensively studied in recent years because if some limitants properties required its extrusion are overcome, it has the potential to replace the traditional polymers. PLA have high brittleness, low toughness and low tensile elongation. In this work, natural antioxidant (alpha-tocopherol) and synthetics antioxidants (BHT ant TBHQ) were added to the PLA with the aim not only to improve their flexibility, but also to create an active packaging to extend the shelf life of the foods and improve the organoleptic properties by preventing food losses. The impact of the addition of antioxidants into the PLA films, in its mechanical, thermal and barrier properties were studied by FTIR, DSC, SEM, AFM, DMA, TGA, QCM and time-lag techniques.

Nos últimos anos temos assistido à procura de produtos amigos do ambiente. Um dos maiores desafios tem sido a procura de materiais biodegradáveis que possam substituir materiais vulgarmente designados por “plástico”. Se há dezenas de anos o plástico veio, por exemplo, substituir o marfim nas bolas de bilhar, salvando vidas de milhares de elefantes, hoje, procuramos um substituto para esse plástico, de forma a preservar as condições ambientais que nos permitem viver harmoniosamente com a restante fauna e flora, e que a espécie humana tem, nos últimos anos, vindo a destruir. O plástico é um derivado do petróleo, cujo preço tem vindo a crescer exponencialmente, devido ao facto de ser barato e possuir propriedades que permitem desenhar produtos essenciais à vida quotidiana. Por isso, precisamos de sair da era petroquímica e entrar numa nova era ambientalmente sustentável, baseada em materiais biodegradáveis provenientes de fontes renováveis. Esta mudança para rotas “verdes”, só será possível com o apoio de grandes empresas, e medidas governamentais drásticas. O poliácido láctico, PLA, produzido a partir da lactose presente no amido ou no açúcar, tem sido intensivamente estudado nos últimos anos e possui potencial para substituir os tradicionais polímeros derivados do petróleo, se forem melhoradas algumas propriedades necessárias ao processamento por extrusão. O PLA, é muito frágil, pouco resistente e pouco flexível. Neste trabalho foram adicionados antioxidantes naturais (alfa-tocoferol) e sintéticos (BHT e TBHQ) ao PLA com o objetivo não só de melhorar as suas propriedades mecânicas, mas também de criar uma embalagem ativa que prolongue o prazo de validade dos alimentos e melhore as suas propriedades organoléticas prevenindo alterações ou perda de sabor. O impacto da adição destes antioxidantes nas propriedades originais do PLA a nível mecânico, térmico e de barreira foi estudado pela utilização das técnicas de FTIR, DSC, SEM, AFM, DMA, TGA, QCM e time-lag.