Modificación de poliolefinas con poliésteres alifáticos para obtener compositos para aplicaciones biomédicas

Abstract

"Compositos poliméricos a base de polietilenos, como el polietileno de alta densidad (HDPE) y el polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) y policaprolactona (PCL) con un relleno cerámico de bioglass (BG) e hidroxiapatita (HA), fueron estudiados en términos de su comportamiento térmico y mecánico. Se prepararon dichos compositos con tres proporciones de polietileno (10/90, 20/80 y 30/70 % p/p de UHMWPE/HDPE) y tres contenidos de PCL (5, 7.5 y 10 % p/p). Los compositos obtenidos se caracterizaron mediante XRD, FTIR, SEM, DSC, MFI y DMA. Los resultados indican una interacción no química entre los polietilenos y la PCL; además, las transiciones térmicas de los compositos varían de los polímeros originales y dependen de la concentración de PCL. Los compositos reforzados con BG presentan tres transiciones de fusión, de las cuales, la más pronunciada se asocia con la cocristalización del UHMWPE y del HDPE. Las dos transiciones menos intensas, que aparecieron a temperaturas más bajas, se asociaron con la interacción entre el BG, la PCL y los polietilenos. Los compositos reforzados con HA solo mostraron dos transiciones de fusión, una asociada a los polietilenos y otra de menor intensidad asociada a la PCL. El módulo de Young de los compositos reforzados con BG mostro un comportamiento frágil puramente elástico, mientras que la PCL aumentó el módulo de Young, produciendo compositos más rígidos con menor alargamiento a la rotura. El módulo de Young de los compositos reforzados con HA es mayor que el de los compositos reforzados con BG, lo que, a su vez, da lugar a materiales más rígidos. A diferencia de los compositos reforzados con BG, los reforzados con HA se ven afectados significativamente por la cantidad de PCL, así, los compositos con un 5% en peso de PCL mostraron el mayor valor de resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura. Estos nuevos compositos poseen potencial para aplicaciones biomédicas y podrían ser evaluados, por ejemplo, como materiales para prótesis."

"Polymeric composites based on polyethylene, high-density polyethylene (HDPE) and ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE), and polycaprolactone (PCL) with a ceramic filler like bioglass (BG) type and hydroxyapatite (HA), were studied in terms of their thermal and mechanical behavior. Composites with three polyethylene ratios (10/90, 20/80, and 30/70 % w/w of UHMWPE/HDPE) and three PCL content ratios (5, 7.5, and 10 % w/w) were made. The obtained composites were characterized by XRD, FTIR, SEM, DSC, MFI, and DMA. The results indicate a non-chemical interaction between polyethylene and PCL. Also, the thermal transitions of the composites vary from the parent polymers and depend on the PCL concentration. The BG-reinforced composites exhibit three melting transitions, the most pronounced associated with co-crystallization of both UHMWPE and HDPE. The two less intense transitions, which appeared at lower temperatures, were associated with the interaction between BG, PCL, and the polyethylene. The HA- reinforced composites showed only two melting transitions, one associated with polyethylene and one of lower intensity associated with PCL. The Young’s modulus of the BG-reinforced composites exhibited purely elastic brittle behavior, whereas PCL increased the Young's modulus, producing stiffer composites with lower elongation at break. The Young's modulus of HA-reinforced composites is higher than those of BG-reinforced composites, which, in turn, gives stiffer materials. Unlike the composites reinforced with BG, those reinforced with HA are significantly affected by the PCL amount, thus composites with a 5 wt.% of PCL exhibited the highest value of tensile strength and elongation at break. These new composites may be attractive for biomedical applications and could be evaluated, for example, as materials for prostheses."