Citric acid as crosslinking agent in starch and xanthan gum based hydrogels

Autor: Bruno Matheus Simões
Přispěvatelé: Maria Victória Eiras Grossmann ., Patrícia Salomão Garcia, Suzana Mali de Oliveira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL
Universidade Estadual de Londrina (UEL)
instacron:UEL
Popis: Hidrogéis são formados por redes tridimensionais, geralmente hidrofílicas, compostas de cadeias de polímeros reticuladas por meio de interações químicas ou físicas. O amido e a goma xantana são materiais atóxicos e biodegradáveis, obtidos a partir de fontes renováveis, tendo chamado a atenção para a produção de hidrogéis. O objetivo deste trabalho foi desenvolver hidrogéis de amido e goma xantana, produzidos por extrusão e termoprensagem, empregando ácido cítrico (AC) como reticulante e hipofosfito de sódio (HFS) como catalisador. Posteriormente, caracterizar as propriedades dos novos materiais e propor mecanismos de reticulação. Os hidrogéis foram produzidos com diferentes concentrações de AC (0,75, 1,50 e 2,25 g 100 g-1) e HFS (50% m/m em relação ao teor de AC). O glicerol foi usado como plastificante. Propriedades de hidratação, mecânicas, térmicas e microestruturais dos hidrogéis foram analisadas e foram propostos possíveis mecanismos de reticulação. Os hidrogéis, que continham AC-HFS, apresentaram menor espessura que o controle, provavelmente resultado dos efeitos plastificante e hidrolítico do AC, combinados com o processo de termoprensagem. A superfície dos hidrogéis mostrou-se lisa, como observado nas micrografias de MEV, também resultado do processo de termoprensagem. A capacidade de intumescimento dos materiais com AC foi menor do que a do controle, além de que o AC também garantiu a preservação da integridade dos hidrogéis, após o processo de intumescimento. A fração gel aumentou com a adição de 0,75% de CA. A permeabilidade ao vapor de água dos hidrogéis com 2,25% de CA foi significativamente menor do que a do controle. Hidrogéis reticulados com AC apresentaram menor resistência que o material sem AC, o que pode estar relacionado à hidrólise ácida das cadeias dos polímeros. O AC e o HFS aumentaram o módulo de armazenamento dos hidrogéis. A extrusão reativa e a termoprensagem foram métodos eficientes na produção de hidrogéis de amido e goma xantana. Os resultados sugerem que os novos hidrogéis de amido e goma xantana podem ser potencialmente usados como material base para diversas aplicações. Hydrogels are three-dimentional networks, generally hydrophilic, composed by polymers chains crosslinked through chemical or physical interactions. Starch and xanthan gum are non-toxic, biodegradable materials obtained from renewable sources, which has been taken attention to hydrogels production. This work had as objective to develop starch?xanthan gum hydrogels, by extrusion and thermopressing processes, using citric acid (CA) as crosslinking agent and sodium hypophosphite (HFS) as catalyst. Further, to characterize the properties of the new materials, and to propose an action mechanism for crosslinking. The hydrogels were produced with different levels of AC (0.75; 1.50 and 2.25 g 100 g-1) and HFS (50% w/w on weight of AC). Glycerol was used as plasticizer. Hydration, mechanical, thermal and microstructural properties of hydrogels were determined, and possible crosslinking pathways were proposed. The hydrogels, which contained CA-HFS, showed less thickness than the control, probably result of the AC plasticizer and hydrolytic effects combined with the thermopressing process. The surface of the hydrogels was smooth, as show in the SEM micrographs, also result of the thermopressing process. The swelling behavior of the materials with AC was lower than those of the control samples. Aditionally, AC also ensures the preservation of the hydrogels integrity after the swelling process. The gel fraction increased with the addition of 0.75 % of AC. Water vapor permeability of the hydrogels with 2.25 % of AC was significantly lower than those of the control. AC cross-linked starch-xanthan gum hydrogels showed lower strength than non-cross-linked samples, which may be related to acid hydrosysis of the polymers chains. The AC and HFS increased the storage modulus of the hydrogels. Reactive extrusion and thermopressing were efficient methods in the production of crosslinked starch-xanthan gum based hydrogels.The results suggest that the new crosslinked starch?xanthan gum hydrogels can potentially be used as a forming material to several applications.
Databáze: OpenAIRE
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