Nanocelulosa como refuerzo de matrices poliméricas biodegradables

Abstract

[ES]La aplicación de los polímeros biodegradables en la biomedicina está en auge, y los composites con cargas o refuerzos son una perfecta alternativa para implantes, cementos óseos y sistemas de liberación de fármacos. Con el fin de conseguir un material con propiedades mecánicas superiores y mayor estabilidad térmica, se reforzó la matriz del poly(ethylene brassylate) con nanocristales de celulosa. La caracterización se llevo a cabo mediante calorimetrías, ensayos mecánicos y termogravimetrías para estudiar los efectos de diferentes concentraciones de carga. Se encontró que el módulo elástico aumentaba un 20 % con tan solo un 2,5 % de nanocelulosa; que la temperatura de inicio de la degradación bajaba de 300 °C a 250 °C, y era aproximadamente la misma para todas las concentraciones; que no se producía interacción química entre las cadenas de la matriz y del refuerzo; y, que según aumenta la carga, el polímero perdía su carácter dúctil.

[EU]Polimero biodegradagarrien erabilera zabaltzen ari da, eta karga edo errefortzudun konpositeak aukera ezin hobeak dira inplante, hezur-zementu eta medikamentu askatze sistementzat. Propietate mekaniko hobeak eta egonkortasun termiko handiagoa duen material bat lortzearren, poly(ethylene brassylate)-aren matrizea zelulosa nanokristalekin sendotu zen. Kalorimetria, entsegu mekaniko eta termograbimetrien bidez karakterizatuz, karga kontzentrazio ezberdinen efektuak ikasi ziren. Honakoak bereizi ziren: modulu elastikoaren % 20-ko handipena % 2,5-eko nanozelulosa kargarekin, degradazio hasiera ematen den tenperaturaren jaitsiera 300 °C-tik 250 °C-ra kontzentrazio guztientzat, interakzio kimiko eza matrize eta errefortzuen kateen artean eta polimeroaren isurpen ahalmenaren galera kargaren gorakadarekin.

[EN]The use of biodegradable polymers in biomedicine is on the rise, and composites with loads or reinforcements are an ideal choice for implants, bone cements and drug delivery systems. The matrix of poly(ethylene brassylate) was reinforced with cellulose nanocrystals, in order to achieve a material with superior mechanical properties and higher thermal stability. The composite was characterized through calorimetries, tensile tests and thermogravimetries, so as to determine the effects of different load concentrations. It was found that the Young modulus grew up to a 20 % with just an addition of 2,5 % of nanocellulose; that the degradation started at a temperature of approximately 250 °C for every composite, instead of starting at 300 °C, as it did for the polymer; that there was no chemical interaction between the chains of the matrix and those of the reinforcement; and, that as the load increased, the polymer lost its ductility, and became rather brittle.