Desarrollo y caracterización de materiales compuestos altamente tenaces de matriz biodegradable y refuerzos inorgánicos

Abstract

En los últimos años el interés por obtener materiales biodegradables con nuevas propiedades es un tema que se encuentra en auge. Es por esto por lo que en este proyecto sea ha optado por llevar a cabo un estudio que contribuya con esta preocupación tan relevante en la actualidad, mediante la adición de refuerzos inorgánicos de diferentes características, como el titanato de bario (TiBaO3), óxido de titanio (TiO2) y el óxido de aluminio (Al2O3), a un material polimérico biodegradable como la poli-L-lactida (PLLA).

El objetivo de la síntesis de estos tres sistemas es determinar si se produce algún cambio en las propiedades mecánicas y físico-químicas de la poli-L-lactida. Concretamente, lo que se busca es aumentar las propiedades relacionadas con el comportamiento dúctil del PLLA. De esta manera, se lograría producir un material considerablemente adecuado para el ámbito de los implantes médicos, debido a unas buenas propiedades físicas unidas a la biodegradabilidad y biocompatibilidad de la poli-L-lactida. Para poder determinar qué proporción de carga resulta ser óptima, la adición se llevó a cabo en diferentes porcentajes para cada uno de los tres sistemas, siendo estos: 0,1%, 0,5%, 1%, 5%, 10%. La mezcla del PLLA con cada uno de estos porcentajes de carga se ha realizado en estado fundido en una mezcladora y pasado a una inyectora, donde se obtuvieron las probetas. Para determinar las propiedades mecánicas se han sometido a un ensayo de tracción. El análisis de las propiedades térmicas se ha llevado a cabo mediante la calorimetría diferencial de barrido y el análisis termogravimétrico. Finalmente, para comprobar la distribución molecular de estas muestras tras su procesamiento, se ha empleado la cromatografía de permeación de gel.

Castellano

In recent years, interest in obtaining biodegradable materials with new properties has been on the rise. This is why in this project we have chosen to carry out a study that contributes to this currently relevant concern, by adding inorganic reinforcements of different characteristics, such as barium titanate (TiBaO3), titanium oxide (TiO2) and aluminium oxide (Al2O3), to a biodegradable polymeric material such as poly-L-lactide (PLLA).The aim of the analysisof these three systems is to determine if there is any change in the mechanical properties of poly-L-lactide. Specifically, the goalis to increase the properties related to the ductile behaviour of PLLA. This would result in a material that is considerably suitable for the field of medical implants, due to its good physical properties combined with the biodegradability and biocompatibility of poly-L-lactide.In order to determine the optimal loading ratio, the addition was carried out in different percentages for each of the three systems: 0.1%, 0.5%, 1%, 5%, 10%. The PLLA was mixed with each of these filler percentages in the molten state in a mixer and passed to an injector, where the specimens were obtained.The mechanical propertieswere testedbyquasi-static tensile conditions. The analysis of the thermal properties was carried out using differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. Finally, to check the molecular distribution of these samples after processing, gel permeation chromatography was used.

Azken urteotan, gero eta interes handiagoa dago propietate berriak dituzten materialbiodegradagarriak lortzeko. Hori dela eta, proiektu honetan azterketa bat egitea erabaki da, gaur egun hain garrantzitsua den kezka horrekin laguntzeko. Horretarako, zenbait ezaugarri dituzten errefortzu ez-organikoak gaineratu dira, hala nola bario titanatoa (TiBaO3), titanio oxidoa (TiO2) eta aluminio oxidoa (Al2O3), material polimeriko biodegradagarri bati, poli-L-lactida(PLLA).Hiru sistema horien sintesiaren helburua poli-L-laktidaren propietate mekanikoetan eta fisiko-kimikoetan aldaketarik gertatzen den zehaztea da. Zehazki, PLLAren portaera harikorrarekin lotutako propietateak interes handikoa azaltzen dira. Horrela, inplante medikoen esparrurako nahiko egokia den materiala sortzea lortuko litzateke, poli-L-laktidaren biodegradagarritasunari eta biobateragarritasunari lotutako propietate fisiko onak baititu.Karga-erlazio optimoa zehazteko, hiru sistemetako bakoitzerako proportzio ezberdinakegin ziren: 0,1,% 0,5,% 1,% 5,% 10%. PLLA nahasi egin zen nahasgailu batean urtze egoeran errefortzu-portzentaihorietako bakoitzarekin, eta injektore bateanlortu ziren probetak.Propietate mekanikoak zehazteko, trakzio-saiakuntzabat egin zen. Propietate termikoen analisia ekorketadiferentzialeko kalorimetriaren eta analisi termograbimetrikoaren bidez egin zen. Azkenik, prozesatu ondoren lagin horien molekula-banaketa egiaztatzeko, gel-iragazkortasunaren kromatografia erabili zen.