Cationização de amidos de tuberosas tropicais para fabricação de papéis

Abstract

Apesar dos amidos serem quimicamente iguais, a organização e funcionalidade desses polímeros dependem das propriedades físico-químicas de cada fonte botânica. Esses amidos podem sofrer diferentes modificações com a finalidade de aperfeiçoar certas características para aplicações industriais específicas. Dentre os amidos modificados, os catiônicos são largamente utilizados na fabricação de papel/papelão a fim de aumentar sua resistência física e mecânica. Neste trabalho, amidos de mandioca, batata doce e mandioquinha salsa foram cationizados com o reagente 3-cloro-2-hidroxipropil- trimetilamônio que em meio alcalino reage com o amido tornando-o carregado positivamente.As amostras foram submetidas a diferentes tempos de reação (0,5 a 24 horas) e relação molar de hidróxido de sódio/monômero. Os melhores parâmetros encontrados para as amostras foram de 6 horas de reação e relação molar de 2,0 NaOH/monômero, que resultaram em maiores DS (grau de substituição) e rendimento percentual, determinados a partir do teor de nitrogênio presente em cada amostra. Em seguida os amidos catiônicos com os melhores parâmetros foram submetidos a diferentes tratamentos após a derivatização: etanol a 25%, etanol a 50% e água a temperatura de 35°C, para avaliar a interferência dos sais residuários no grau de substituição das amostras derivatizadas. A seguir essas amostras de amidos catiônicos de mandioca, batata doce e mandioquinha salsa foram aplicadas em folhas de papel, onde testes físicos-mecânicos como resistências ao rasgo, arrebentamento, tração, permeância ao ar entre outros foram realizados com a finalidade de verificar a influência da adição de diferentes tipos de amido.

In spite of starches are chemically the same, the organization of biopolymers and the functionality of the starches depend on physical and chemical properties of each botanical source, which can undergo modifications with the purpose of improving certain characteristics for specific industrial applications. Among the modified starches, the cationic are widely used in the papermaking process in order to increase their physical and mechanical resistances. In this study, cassava, sweet potato and Peruvian carrot starches were cationized with 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium choride reagent, that in a high pH reacts with starch become it positively loaded. The samples were submitted to different reaction time (0.5 to 24 hours) and the NaOH/monomer mole ratio. The best parameters found for the samples were of 6 hours of reaction time and 2.0 NaOH/monomer mole ratio, which resulted in larger degree of substitution (DS) and reaction efficiency (RE), determined by the content of nitrogen present in each sample. Then the cationic starches with the best parameters were submitted to different treatments after derivatization: ethanol at 25%, ethanol at 50% and water at the temperature of 35°C, in order to evaluate the interference of the residual salts in the degree of substitution of the derivatized samples. In the sequence, these samples of cationic cassava, sweet potato and Peruvian carrot starches were applied in sheets of paper, where physical and mechanical tests such as air resistance, bursting strength, tensile strength, internal tearing resistance, among others, were performed with the purpose of verifying the influence of the addition of different types of starch.