Tworzywa acetalowe modyfikowane hybrydowymi układami
nieorganiczno-organicznymi w oparciu o hydroksyapatyt
W pracy prowadzono badania wpływu składu chemicznego hybrydowego nieorganiczno-organicznego dodatku (HAp-g-PEG) otrzymanego w oparciu o hydroksyapatyt na właściwości tworzyw acetalowych (POM). Zastosowanie POM jako biomateriałów ogranicza brak ich bioaktywności oraz niska stabilność termiczna. Mając to na względzie w pracy zbadano wpływ rodzaju łącznika izocyjanianowego oraz średniej masy cząsteczkowej wprowadzanego poli(glikolu etylenowego) na efektywność procesu otrzymywania HAp-g-PEG oraz na właściwości kompozytów POM/HAp-g-PEG. Pierwszy etap dotyczył badań wpływu reagentów na ilość wbudowanej fazy organicznej do układu HAp-g- PEG. Spośród otrzymanych związków wybrano te o największej ilości fazy organicznej i wprowadzono w różnych ilościach do osnowy POM. Kompozyty otrzymano metodami przetwórstwa ze stopu - wytłaczania i wtrysku. W drugiej części analizowano wpływ HAp-g-PEG na właściwości POM. Dokonano obserwacji mikrostruktury, zbadano wpływ hybrydowych dodatków na właściwości termiczne POM i procesy jego krystalizacji. Przeprowadzono analizę rozkładu termicznego kompozytów oraz kinetyki tego procesu i produktów jego rozkładu. Przebadano palność oraz właściwości mechaniczne kompozytów, w tym twardość. Przeprowadzono badania zwilżalności, dokonano wstępnej oceny bioaktywności oraz zbadano obecność formaldehydu w przesączach po inkubacji. Podsumowując, w wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że kompozyty POM zawierające układ HAp-g-PEG mogą stanowić nowoczesne tworzywa o polepszonej bioaktywności i stabilności termicznej do zastosowań ortopedycznych.
Acetal resins modified with hybrid, inorganic-organic hydroxyapatite-based
systems
The thesis aims at researching the impact of chemical composition of hydroxyapatite-based inorganic- organic hybrid additive (HAp-g-PEG) on the properties of acetal resins (POM). The using of POM as biomaterials is limited due to a lack of bioactivity and poor thermal stability. Considering the limitations, the influence of the type of diisocyanate, used as a coupling agent, and the average molecular weight of PEG on the effectiveness of synthesis of HAp-g-PEG and properties of POM/HAp-g- PEG composites were investigated. The first stage involved investigating the impact of reagents on the amount of organic phase built into the HAp-g-PEG. The compounds, with the highest content of organic phase, were selected and introduced, with different concentrations, into the POM. The composites were prepared using melt processing methods - extrusion and injection molding. In the second part, the influence of HAp-g-PEG on the properties of POM was tested. The microstructure was observed. Characterization of thermal properties and crystallization of composites were performed. Thermal degradation, the kinetics of thermal degradation and gaseous degradation products of composites were analyzed. The flammability and mechanical properties, including hardness, were performed. The wettability and preliminary bioactivity test using simulated body fluid were assessed. The CH2O presence in incubation filtrates was evaluated. To sum up, based on the research it was found that POM composites containing HAp-g-PEG might be considered to be modem materials with improved bioactivity and thermal stability for orthopedic applications.
