Jornal de termodinâmica e catálise
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Abstrato

Cinética de degradação térmica de nanocompósitos à base de nanocristais de poli(3-hidroxibutirato)/celulose

Prodyut Dhar, Sai Phani Kumar Vangala, Pankaj Tiwari, Amit Kumar e Vimal Katiyar

Os nanobiocompósitos de poli-hidroxibutirato (PHB)/nanocristais de celulose (CNCs) são preparados pela técnica de troca de solvente cum solution casting em várias frações de carga. Os efeitos da carga de CNC na dispersão na matriz polimérica são estudados. A hidrólise ácida da polpa de celulose de bambu (Bambusabalcooa) produz CNCs em forma de haste cristalina com largura na faixa de 10-20 nm e comprimento de 300-400 nm. Estudos morfológicos e de difração de raios X (XRD) revelaram melhor adesão interfacial do PHB com grupos hidroxila na superfície do CNC em uma carga limite de 3% em peso. A análise termogravimétrica (TGA) mostrou que a estabilidade térmica dos nanobiocompósitos (PHB/CNC) melhorou ligeiramente em 3% em peso de carga de CNC em comparação com o PHB puro. Além disso, a análise cinética dos nanobiocompósitos PHB/CNC em diferentes cargas é investigada usando métodos isoconversionais para prever o tripleto cinético. Parâmetros cinéticos previstos a partir de métodos isoconversionais usando os modelos Ozawa Flynn Wall (OFW) e Kissinger Akahira Sunose (KAS) mostraram que a energia de ativação não varia significativamente com o grau de degradação, revelando que a degradação geral segue um mecanismo de etapa única. Os valores de energia de ativação previstos dos modelos OFW e KAS estão na faixa de 100-130 kJ/mol. Os valores de energia de ativação são altos em cargas CNC mais altas, mostrando aumento na taxa de degradação térmica devido à aglomeração de CNCs. O fenômeno da degradação térmica é estudado mais detalhadamente usando o método Coats Redfern, considerando modelos controlados por limite de fase, modelo de reação de primeira ordem e modelo de lei de potência. A investigação geral e a comparação dos parâmetros cinéticos levaram à conclusão de que o mecanismo de degradação térmica de nanobiocompósitos PHB/CNC seguiu modelos de reação de primeira ordem controlados por limite de fase (volume de contração) com mecanismo de cisão de cadeia aleatória.