Polímeros biodegradáveis

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Tiras entrelaçadas de polímeros biodegradáveis
Discente: Alessandra Secco Nesi
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE POLÍMEROS
PINHALZINHO, 31 DE MARÇO DE 2019
Introdução 
O PLA (poli (ácido láctico)):
 Poliéster alifático termoplástico;
 Produzido a partir do ácido láctico, um ácido orgânico de origem biológica;
 Aplicações em embalagens de alimentos, garrafas, peças automotivas, hastes de fixação ortopédica e também são utilizados na engenharia tecidual para restaurar e reconstruir a função dos tecidos prejudicados;
 Foi descoberto em 1932 por Carothers (DuPont), que produziu um produto de baixo peso molecular aquecendo o ácido lático sob vácuo.
Introdução 
O PLA (poli (ácido láctico)):
São tipicamente processados ​​por fusão;
 Lenta cinética de cristalização;
 Alto resistência à tração;
 Temperatura de transição vítrea (60 ° C);
 Ponto de fusão de 175 ° C. 
Introdução 
O PLA (poli (ácido láctico)):
 O ácido lático é uma molécula quiral, possui isômeros;
Introdução 
O PLA (poli (ácido láctico)):
 SÍNTESE : 
 Existem 2 métodos: 
 a) policondensação direta de acido láctico; 
 b) polimerização por abertura de anel láctico; 
Introdução 
PCL (poli (ε-caprolactona)): 
 Poliéster alifático biodegradável;
Propriedades físico-químicas facilmente ajustadas;
 Aplicações em biomateriais, dispositivos médicos e liberação de fármacos;
 Emborrachado à temperatura ambiente;
 Baixa temperatura de transição vítrea de -60 ° C;
 Baixo ponto de fusão (60 ° C).
Introdução 
PCL (poli (ε-caprolactona)): 
 Temperatura de decomposição de 350 °C; 
 Não forma isómeros;
 É formado a partir de polimerização em anel aberto do ɛ-caprolactona;
 É biodegradado em ambientes bióticos como o solo, a água do mar ou lamas ativas;
introdução
Compósito PLA e PCL :
 Copolímeros ou materiais compósitos mistos são mais empregados, pois conseguem corrigir às desvantagens do polímero individual;
 Para melhorar a ductilidade do PLA, combina-o com o PCL, formando um compósito;
 Geralmente preparados usando técnicas de mistura por fusão;
 Dependendo da composição e do método de processamento, as propriedades mecânicas dos compósitos podem variar drasticamente.
introdução
Compósito PLA e PCL :
 Valores de tensão para falha aumentam significativamente com a adição de PCL, porém a tenacidade do material é reduzida devido à separação macrofásica de PLA e PCL;
 Necessário melhorar a imiscibilidade de PLA e PCL;
Introdção 
Fibras de PLA E PCL: 
 As fibras podem ser obtidas através da fiação por fusão, onde um polímero fundido é extrudido e subsequentemente retirado e coletado em um tambor;
 Um outro método para obter fibras poliméricas é através de eletrofiação; 
 O processo de eletrofiação utiliza um campo elétrico para puxar fibras de polímero de uma solução que consiste no polímero e um solvente;
 
Introdução 
Fibras de PLA E PCL: 
 Desvantagens da eletrofiação: dificuldade na produção em escala industrial e propriedades mecânicas reduzidas;
 Vantagens: pode ser realizado em temperatura ambiente e produz fibras com diâmetros na escala nanométrica, enquanto a fiação por fusão produz na escala micrométrica; 
 Componentes adicionais ou polímeros podem ser incorporados durante o processo de eletrofiação para criar um compósito.
Introdução 
Fibras de PLA E PCL: 
 Existem dois métodos para fazer a eletrofiação de compósitos: misturando os polímeros em uma única solução de eletrofiação ou pela eletrofiação de múltiplos jatos;
 Neste artigo, PCL e PLA foram combinados em uma teia entrelaçada fabricada a partir de dupla eletrofiação;
 O PCL foi subsequentemente fundido e consolidado seletivamente utilizando um passo de compactação a quente para produzir um compósito reforçado com PLA.
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MéTODOS
Soluções de eletrofiação:
A solução de eletrofiação para PLA continha 14% p/v PLA dissolvido em uma solução de DMF e CHCL 3 em uma proporção de 1: 5;
A solução para PCL continha 20% p/v PCL dissolvido em uma solução de DMF e CHCl 3 em uma proporção de 1: 4;
Ambas as soluções foram agitadas durante a noite à temperatura ambiente até os polímeros estarem completamente dissolvidos e distribuídos uniformemente na solução.
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Métodos
Dupla Eletrofiação:
 
métodos
Esticar e recozer:
 Para obter fibras de PLA com estruturas cristalinas alinhadas, foi realizado um passo de estiramento e depois de recozimento em amostras cortadas do tapete de fibras progenitor.  
Deformação seletiva de PCL e compactação a quente:
 Para seletivamente derreter e distribuir o PCL uniformemente em toda a espessura do compósito, um passo de compactação a quente foi usado após o estiramento e recozimento do material.
Recozer: amolecer algo que está duro 
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Caracterização 
 Microscopia Eletrônica de Varredura;
 Análise térmica e cálculo de conteúdo de PCL;
Análise mecânica; 
Resultados e discussão 
Micrografias SEM da superfície e secções transversais para amostras com conteúdo de PCL de (a) 0%, (b) 10%, (c) 15%, (d) 25%, (e) 50%, (f) 70% e (g) 100%.
Resultados e discussão 
Termogramas DSC para os conteúdos de PCL de (i) 0%, (ii) 10%, (iii) 15%, (iv) 25%, (v) 50%, (vi) 70% e (vii) 100%.
Resultados e discussão 
Entalpias de fusão para PCL do 2º ciclo de aquecimento DSC e o conteúdo PCL calculado
Resultados e discussão 
Curvas de tensão versus deformação para os conteúdos de PCL de (i) 0%, (ii) 10%, (iii) 15%, (iv) 25%, (v) 50%, (vi) 70% e (vii) ) 100%.
Resultados e discussão 
Tendências em média (a) Módulo de Young, (b) resistência à tração, e (c) tensão-a-falha com relação ao conteúdo de PCL.
Conclusão 
 Micrografias SEM das seções transversais dos materiais compósitos mostraram boa consolidação do PCL ao longo da espessura do compósito;
 O conteúdo de PCL calculado está próximo do conteúdo alvo de PCL desejado, demonstrando que o procedimento de dupla eletrofiação é capaz de produzir PLA com diferentes teores de PCL;
 Conteúdo de PCL ótimo É aproximadamente 25%, visto pelos máximos em resistência à tração e módulo de Young;
 A tensão para falha não parece ser afetada pelo conteúdo de PCL, indicando que a ductilidade dos materiais compósitos é ditada pelas fibras de PLA.
REFERÊNCIAS 
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