Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Polyurethanes as a Potential Medical-Grade Filament for Use in Fused Deposition Modeling 3D Printers – a Brief Review

Przybytek A., Gubańska I., Kucińska-Lipka J., Janik H.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2018

|

Vol. 26, no. 6 (132)

120--125

EN

The possibility of using 3D printing technology (3DP) in medical field is a kind of revolution in health care. This has contributed to a rapid growth in demand for 3D printers, whose systems and materials are adapted to strict medical requirements. In this paper, we reporta brief review of polyurethanes as a potential medical-grade filament for use in Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printer technology. The advantages of polyurethanes as medical materials and the basic operating principles of FDM printers are presented. The review ofpresent solutions in the market and literature data confirms the large interest in 3D printing technologies for the production of advanced medical devices. In addition, it is shown that thermoplastic-elastomer polyurethanes may be an effective widespread class of material inthe market as thermoplastic filament for FDM 3D printers.

PL

Możliwość stosowania technologii druku 3D (3DP) do zastosowań w medycynie stanowi swego rodzaju rewolucję w służbie zdrowia. Przyczyniło się to do znaczącego wzrostu zapotrzebowania na nowe drukarki oraz materiały, które są dostosowane do wymagań medycznych. W artykule przedstawiono zalety materiałów poliuretanowych, które mogą znaleźć zastosowanie jako filamenty klasy medycznej do druku 3D w technologii Fused Deposition Modeling (FDM). Opisano również podstawowe zasady działania drukarek FDM. Przegląd dostępnych rozwiązań przemysłowych oraz doniesień literaturowych potwierdził słuszność stosowania technologii druku 3D do produkcji spersonalizowanych wyrobów medycznych, wskazując jednocześnie na niewystarczającą liczbę dostępnych certyfikowanych biomedycznych materiałów dedykowanych tej technologii.

2

Thermoplastic elastomer filaments and their application in 3D printing

Przybytek A., Kucińska-Lipka J., Janik H.

Elastomery

|

2016

|

T. 20, nr 4

32--39

EN

The paper provides an overview on the materials used in the 3D printing technology (the Polish and foreign market) with a particular focus on flexible filaments and their possible application in the industry. There are described the techniques of 3D printing and modern filaments available on the market. There is observed the increase of interest in the production of products from filaments based on thermoplastic elastomers (TPE), including the applications in the electronics and medicine, especially in tissue engineering. Ability to modify the physical and mechanical properties of thermoplastic elastomers, combined with their unique elastic and processability properties, opens new possibilities for engineers, designers and bio-engineers. The possibility to use new materials in 3D printing can contribute to faster development of research and accelerates implementation of innovative products.

PL

Praca stanowi przegląd dostępnych na rynku krajowym i zagranicznym materiałów używanych w technologii druku 3D. Szczególną uwagę poświęcono elastycznym włóknom (ang. flexible filaments) oraz ich potencjalnemu zastosowaniu w przemyśle. Przedstawiono i oceniono stosowane technologie druku 3D. Scharakteryzowano nowoczesne włókna kompozytowe, ich właściwości i zastosowanie. Opisano także najnowsze doniesienia literaturowe związane z otrzymywaniem nowoczesnych termoplastycznych elastomerów (TPE) do wykorzystania w technologii druku 3D. Na podstawie przeanalizowanych publikacji zauważono ogromny wzrost zainteresowania wykorzystaniem termoplastycznych poliuretanów (TPU) w przemyśle elektronicznym, medycznym oraz obuwniczym. Dostępne na rynku nowoczesne produkty wykonane przy użyciu drukarek 3D z wykorzystaniem TPU, potwierdzają te doniesienia. Interesujące jest wykorzystanie wodnych dyspersji TPU z możliwą kontrolą bioaktywności do zastosowań w inżynierii tkankowej. Dodatek do wodnych dyspersji TPU, biopolimerów lub poli(tlenku etylenu) (PEO) powoduje znaczny wzrost ich lepkości. Pozwala to na użycie tego materiału w drukarkach 3D w technologii niskotemperaturowego drukowania (LFDM). Możliwość kontrolowanej zmiany właściwości fizycznych i mechanicznych, wyjątkowa elastyczność, trwałość oraz łatwość przetwórstwa termoplastycznych elastomerów otwierają nowe możliwości wykorzystania druku 3D. Dzięki temu technologia ta przestaje być narzędziem jedynie do prototypowania – umożliwia ona drukowanie materiałów gotowych do użytku na skalę przemysłową.

3

Standaryzacja i certyfikacja degradacji środowiskowej tworzyw sztucznych. Cz. II

Janik H., Kucińska-Lipka J., Wawrowska M.

Analityka : nauka i praktyka

|

2016

|

nr 3

56--59

PL

Rozkład tworzyw sztucznych w środowisku jest złożonym procesem, którego przebieg w dużym stopniu zależy od rodzaju tworzywa sztucznego i od warunków, na które tworzywo jest narażone.

4

Standaryzacja i certyfikacja degradacji środowiskowej tworzyw sztucznych

Janik H., Kucińska-Lipka J., Wawrowska M.

Analityka : nauka i praktyka

|

2016

|

nr 1

60--63

PL

Pojawienie się ostatnio na rynku produktów z polimerów biodegradowalnych stymuluje podstawanie coraz to nowszych uregulowań dobrowolnych, a także obowiązkowych w Unii Europejskiej.

5

Materiały stosowane do wytwarzania implantów kości

Janik H., Marzec M.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 2

182-185

PL

Materiały stosowane do wytwarzania implantów kostnych muszą być biokompatybilne, nietoksyczne, bioaktywne oraz wykazywać odpowiednie właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość na ściskanie, na zginanie oraz sztywność i twardość. Gama stosowanych materiałów jest bardzo szeroka, obejmuje metale, polimery, ceramikę oraz ich kompozyty. Każdy z tych materiałów ma swoje mocne i słabe strony. Praca stanowi przegląd materiałów stosowanych do wytwarzania implantów kości, ze szczególnym uwzględnieniem oferty rynku polskiego.

EN

A brief review, with 24 refs., of metallic, ceramic, polymeric and composite materials.

6

Metody modyfikacji chemicznej powierzchni ziaren recyklatu gumowego oraz wyrobów gumowych prowadzące do poprawy ich adhezji do poliuretanu

Sienkiewicz M., Wawrowska M., Wiecierzycka K., Janik H.

Elastomery

|

2015

|

T. 19, nr 3

26--34

PL

W kompozytach poliuretanowo-gumowych słabe oddziaływania fizyczne i chemiczne polarnych osnów poliuretanowych z niepolarnymi cząstkami recyklatów gumowych powodują obniżanie ich wytrzymałości mechanicznej, w miarę zwiększania ilości recyklatu gumowego, który został użyty do ich otrzymania. Problem ten można rozwiązać poprzez modyfikację powierzchni ziaren recyklatu gumowego, na drodze różnego rodzaju procesów chemicznych i fizycznych. Chemiczne metody aktywacji powierzchni ziaren recyklatu gumowego polegają na jego modyfikacji za pomocą różnego rodzaju związków organicznych i nieorganicznych lub szczepieniu na jego powierzchni cząsteczek związków polarnych. Pozwala to na wbudowywanie w powierzchnię gumy grup chemicznych reaktywnych względem grup izocyjanianowych, które obecne są w surowcach wykorzystywanych w syntezie poliuretanów i w konsekwencji zwiększanie oddziaływań fizycznych i chemicznych między ziarnami recyklatu gumowego oraz poliuretanową osnową. W znaczący sposób wpływa to na polepszenie właściwości mechanicznych kompozytowych materiałów poliuretanowo-gumowych oraz rozszerzenie zakresu ich zastosowania. W niniejszym artykule scharakteryzowane zostały chemiczne metody modyfikacji recyklatu gumowego uzyskiwanego w procesie rozdrabniania poużytkowych opon samochodowych oraz sposoby aktywacji powierzchni wyrobów gumowych otrzymywanych z kauczuku SBR, jak również z termoplastycznego kauczuku SBS, z zastosowaniem m.in. kwasu siarkowego(VI), gazowego chloru, kwasu trichloroizocyjanurowego (TCCA), soli sodowej kwasu dichlorocyjanurowego (NaDCC), silanów oraz metakrylanów glicydowych (GMA) i kwasu metakrylowego (MAA). W opisanych pracach udowodniono, że chemiczne metody modyfikacji poprawiają adhezję gumy do poliuretanu.

EN

Weak physical and chemical interactions of polar polyurethane matrices and nonpolar rubber granulate in polyurethane-rubber composites cause a reduction in mechanical properties, while increasing content of rubber granulate. This problem can be solved by modifying the surface of the grains of rubber granulate, by various types of chemical reaction and physical processes. Chemical methods of activating the surface of grain rubber granulate consist of the modification using various kinds of organic and inorganic compounds or implementation of polar compounds on its surface molecules. This allows to incorporate into the rubber surface chemical reactive groups towards isocyanate groups which are present in theraw materials used in the synthesis of polyurethanes and, consequently, an increase of physical and chemical interactions between particles of rubber granulate, and the polyurethane matrix. This significantly affects improvement of the mechanical properties of polyurethane rubber composite and extends their possible applications. This article was described methods of chemical modification of recycled rubber obtained in the process of grinding waste car tires and elastomers obtained from styrene-butadiene rubber (SBR) and thermoplastic block copolymer styrene-butadiene-styrene (SBS), using sulfuric acid, chlorine gas, trichloroisocyanuric acid (TCCA), sodium dichlorocyanuric acid (NaDCC), silane, and glycidyl methacrylate (GMA) or methacrylic acid (MAA). It is clearly shown that the methods of chemical modification of rubber granulate significantly improves the adhesion to polyurethane.

7

The investigation of polyester composites filled by modified bentonite

Jastrzębska M., Janik H., Paukszta D.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 9

656--661

EN

In this study, organically treated montmorillonite, NanoBent®ZR2 (SN), was used as a nanofiller for polyester composites containing 10, 12 or 15 wt % of glass reinforced polyester waste (W). The nanofiller was introduced to the compositions in the amount of 2 wt % of all the components. The composite matrix was unsaturated orthophthalic polyester resin (P) and dolomite dust (D) and glass reinforced polyester waste were used as a filler. The morphology of polyester/nanofiller composites (P98/SN2) and polyester composites with dolomite dust, glass reinforced waste and nanofiller were tested by means of wide angle X-ray scattering (WAXS) and scanning electron microscopy (SEM). The influence of the nanofiller on the strengths of the polyester composites was also examined. SEM studies revealed incomplete montmorillonite dispersion in the polyester matrix. After adding nanofiller to a polyester composite with 15 wt % of glass polyester waste, an increase in the compressive strength was observed. The proposed method for improving the properties of composites with glass reinforced polyester waste as a nanofiller is a new solution and to our knowledge has not been suggested so far.

PL

Do kompozytów na bazie ortoftalowej nienasyconej żywicy poliestrowej (P, 18 % mas.), napełnionych odpadami poliestrowo-szklanymi (W) w ilości 10, 12 lub 15 % mas. oraz mączką dolomitową (D, odpowiednio, 65—72 % mas.), dodawano 2 % mas. nanonapełniacza — organicznie modyfikowanego montmorylonitu (SN, rys. 1). Otrzymane kompozyty badano metodami szerokokątowej dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (WAXS) (rys. 2) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) (rys. 3—5). Określono wpływ dodatku montmorylonitu na wytrzymałość na ściskanie i zginanie. Stwierdzono niecałkowite rozproszenie montmorylonitu w napełnionej osnowie poliestrowej. Wyniki badań wskazują, że dodatek 2 % mas. modyfikowanego montmorylonitu do kompozytów poliestrowych z udziałem 15 % mas. odpadów poliestrowo-szklanych pozwala na uzyskanie materiału wykazującego korzystne właściwości wytrzymałościowe. Proponowany sposób modyfikacji kompozytów zawierających odpady poliestrowo-szklane jest rozwiązaniem nowym i dotychczas niestosowanym.

8

Synteza, właściwości i zastosowanie nowych (bio)degradowalnych poliestrouretanów

Brzeska J., Dacko P., Janeczek H., Janik H., Sikorska W., Rutkowska M., Kowalczuk M.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 5

365--371

PL

Artykuł stanowi przegląd literaturowy dotyczący badań nad syntezą i wybranymi właściwościami dwóch grup nowych (bio)degradowalnych poliestrouretanów, których segmenty giętkie zawierały zsyntezowane telecheliczne oligoestrodiole: ataktyczny poli([R,S]-3-hydroksymaślan) (a-PHB) lub polilaktyd (PLA) i/lub alifatyczno-aromatyczny kopolimer poli[(tereftlanu-1,4-butylenu)-co-(adypinianu-1,4-butylenu)] (BTA). Przytoczone wyniki wskazują, że poliestrouretany pierwszej grupy są podatne na degradację w środowisku hydrolitycznym i utleniającym. Odpowiednio modyfikowane wykazują potencjalną biostatyczność i hemokompatybilność. Druga grupa poliestrouretanów łączy właściwości obu polimerów, z których otrzymano oligoestrodiole: PLA i BTA, co jest korzystne ze względu na właściwości mechaniczne oraz podatność na degradację, potwierdzoną w badaniach prowadzonych w warunkach kompostowania przemysłowego.

EN

The paper presents a review of studies on the synthesis and selected properties of two types of new (bio)degradable poly(ester urethane)s with soft segments containing telechelic oligoesterdiols: atactic poly([R,S]-3-hydroxybutyrate) (a-PHB) or polylactide (PLA) and/or aliphatic-aromatic copolymer poly(1,4-butylene terephthalate)-co-(1,4-butylene adipate) (BTA). The reported results indicate that poly(ester urethane)s of the first type are susceptible to degradation in a hydrolytic and oxidative environment. When suitably modified, they exhibit potentially biostatic properties, whereas no change in blood parameters after the direct contact with them suggest their hemocompatibility. The second group of poly(ester urethane)s combines the properties of both PLA and BTA polymers used for the preparation of oligoesterdiols, which is advantageous from the viewpoint of mechanical properties and degradation ability, confirmed by biodegradation studies under industrial composting conditions.

9

Polyurethanes modified with natural polymers for medical application. Part II. Polyurethane/gelatin, polyurethane/starch, polyurethane/cellulose

Kucińska-Lipka J., Gubańska I., Janik H.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 3

197--200

EN

This paper is a literature overview of biomedical PUR modifications with natural polymers such as starch, cellulose and gelatin. Properties like biodegradability and biocompatibility of modified PUR cause that these materials may be used as wound dressings, tissue scaffolds, tissue implants and also vascular grafts.

PL

Artykuł stanowi kontynuację przeglądu literaturowego dotyczącego modyfikacji poliuretanu (PUR) za pomocą polimerów naturalnych, takich jak: skrobia, celuloza i żelatyna, w celu nadania mu właściwości predestynujących do zastosowań medycznych. Dzięki właściwościom tych naturalnych polimerów, modyfikowane nimi poliuretany mogą znaleźć zastosowanie jako opatrunki, rusztowania w inżynierii tkankowej, implanty tkanek twardych i miękkich a także naczyń krwionośnych.

10

Modyfikacja właściwości trybologicznych poliuretanów

Janik H., Borzędowska K., Sienkiewicz M.

Elastomery

|

2014

|

T. 18, nr 4

9--15

PL

W niniejszej publikacji przedstawiono opisane w literaturze naukowej metody modyfikacji właściwości trybologicznych poliuretanów i kompozytów poliuretanowych oraz metody badań tych właściwości.Porównano materiały pod względem odporności na zużycie i ścieranie. Opisano także potencjalne przyczyny zmian wymienionych właściwości. Przedstawiono właściwości trybologiczne poliuretanów i kompozytów poliuretanowych w zależności od rodzaju napełnienia. Scharakteryzowano kompozyty z wypełnieniem polimerowym (UHMWPE, PA 11, PTFE, żywica fenolowa) oraz z napełnieniem nieorganicznym (TiNTs, TiNTs-HDI, nano-ZnO, GF, CF,CF-TDI, MWCNTs, MWCNTs-TDI, nano-SiO2). Na podstawie przeanalizowanych publikacji wykazano, że wprowadzenie do elastomeru poliuretanowego napełniacza powoduje kilkakrotne zmniejszenie współczynnika tarcia μ. Obniżenie parametru μ można uzyskać również poprzez nawilżanie przeciwpróbki (woda, woda morska, olej). Omawiane materiał rożniły się właściwościami trybologicznymi także w zależności od parametrów pracy (parametru FN, szybkości ścierania, czasu trwania pomiaru), rozmiarów i kształtu cząstek.

EN

The following paper presents methods of modification of tribological properties of polyurethanes and polyurethane composites and testing methods of tribological properties of these materials. Wear resistance and abrasion were compared for all materials described in the paper. Potential causes of changes in the properties was also discussed. Polyurethanes and polyurethane composites were presented depending on the type of reinforcement. Polymer-filled composites (UHMWPE, PA 11, PTFE, phenolic resin) and inorganic-filled composites (TiNTs, TiNTs-HDI, nano-ZnO, GF, CF, CF-TDI, MWCNTs, MWCNTs-TDI, nano-SiO2) were characterized. Addition of a suitable filler to the polyurethane elastomer causes a reduction in the friction coefficient by several times. Lowering the parameter μ can also be obtained by lubricating opponent body (water, sea water, oil). Tribological properties of selected materials vary depending on the operating conditions (FN parameter, friction rate, time of the measurement), the size and shape of the particles.

11

Polyurethanes modified with natural polymers for medical application. Part 1. Polyuretane/chitosan and polyurethane/collagen

Kucińska-Lipka J., Gubańska I., Janik H.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 9

678--684

EN

For over three decades polyurethanes (PUR or PU) have been reported for application in a variety of medical devices. These polymers consist of hard and soft segments, which allow for more subtle control of their structure and properties. By varying the composition of the different segments, properties of PUR can be tuned up for use in many areas of medicine. Recently, there is a great interest in modification of biomedical PUR with natural polymers making them more attractive and environmentally friendly. This group of natural polymers include chitosan and collagen. Chitosan is a crystalline polysaccharide. It is second most abundant natural polymer next to cellulose that is used in medical field. Chitosan can be applied in vastly diverse fields, ranging from waste management to food processing and medicine because of its biocompatibility, biological activity and biodegradability. Collagen is the component of tissues in nature and due to several properties it is considered for various applications in biomedical sciences. It is widely used in cosmetics surgery, healing burn wounds, orthopaedic, surgery and tissue engineering. This paper is an overview of novel achievements in medical grade PURmodifications with the use of natural polymers. Such PUR-natural polymer blends, due to their properties, may be applied aswound dressings, scaffolds in tissue engineering, tissue implants and vascular grafts.

PL

Artykuł stanowi przegląd literaturowy dotyczący nowych osiągnięć w zakresie modyfikacji biomedycznego poliuretanu (PUR lub PU), przy użyciu polimerów naturalnych, takich jak: chitozan i kolagen. Segmentowa budowa makrocząsteczki poliuretanu (segmenty sztywne i elastyczne) umożliwia subtelną kontrolę i sterowanie strukturą i właściwościami PUR oraz dostosowywanie ich do potrzeb w zależności od przewidywanych zastosowań. Łączenie poliuretanów z polimerami naturalnymi, tj. chitozan lub kolagen czyni je bardziej atrakcyjnymi i przyjaznymi dla środowiska. Biokompatybilny, aktywny biologicznie i biodegradowalny krystaliczny polisacharyd — chitozan — może być wykorzystywany w różnorodnych dziedzinach, począwszy od gospodarki odpadami a na medycynie kończąc. Kolagen natomiast, stanowiący budulec tkanek, ze względu na swoje właściwości może być szeroko stosowany w chirurgii kosmetycznej, w leczeniu ran oparzeniowych, stomatologii, ortopedii i inżynierii tkankowej. Poliuretany modyfikowane chitzanem lub kolagenem mogą służyć jako materiały na opatrunki, rusztowania w inżynierii tkankowej, implanty tkanek twardych i miękkich a także naczyń krwionośnych.

12

Novel Polyurethanes as Antifouling Paint Matrices

Kucińska-Lipka J., Janik H., Gubańska I.

Advances in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, nr 1(35)

5--10

EN

The new poly(ester-ether urethane)s (PEEUR) were prepared in two stage synthesis from formerly obtained oligo(alkylene ester-ether)diols (OAEE) and 4,4‘-diphenylmethane diisocyanate (MDI). PEEUR samples were subjected to crosslinking with styrene in the presence of radical polymerization initiators: methyl ethyl ketone peroxide (MEKPO) or cobalt 2-ethyl cyclohexanoate (EtHCo). Crosslinked PEEUR were characterized by their physicochemical and mechanical properties. Tensile strength of crosslinked PEEURs was in the range 63-29 MPa, hardness values were from 92 to 97°ShA, and glass transition temperature was in the range 59-74°C. For PEEURs filled with biocides tensile strength was in the range 6,8-8,5MPa, hardness values were from 82 to 92°ShA, and glass transition temperature was in the range 57-72°C. Optical microscopic observations showed that the materials obtained were homogeneous in micrometric scale.

13

The Properties of Polyurethanes Based on Synthetic Polyhydroxybutyrate for Medical Application

Brzeska J., Janik H., Kowalczuk M., Rutkowska M.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2012

|

nr 74

5--14

EN

Polyurethanes belong to materials commonly used in many different fields of our life. Very important part of their application is using as biomaterial. But their properties have to be appropriate for contact with living organisms. Using in synthesis of polyurethanes the synthetic analog of natural polyhydroxybutyrate - telechelic atactic poly[(R,S)-3-hydroxybutyrate] (a-PHB) could make them more biocompatible. The investigated polyurethanes were synthesized with aliphatic and aromatic diisocyanate. Their soft segments were built with polycaprolactone and a-PHB. The physical, mechanical, thermal properties and degradability of obtained polyurethanes were estimated. The polyurethane samples were also checked for medical application. After the extraction in hexane and sterilization their influence on blood parameters and on pathogenic microorganisms were estimated. The obtained polyurethanes were amorphous and hydrophilic but the amount of absorbed water was small and is on the same level for both materials. Sterilization of aliphatic polyurethane samples insignificantly changed the mechanical properties whereas aromatic polyurethane seemed to be more sensitive to conditions of sterilization. The results of polyurethane degradation indicated higher influence of oxidative than hydrolytic mechanism. The presence of aliphatic polyurethane decreased the growth of some pathogenic microorganisms. Both kinds of polymers did not change the parameters of whole blood. In conclusion it could be stated that aliphatic polyurethane based on atactic poly[(R,S)-3-hydroxybutyrate] displayed the properties appropriate for further investigations for medical application without the risk of generation the cancerogenic degradation products which could be formed from polyurethane obtained with aromatic diisocyanate.

14

Podatność na degradację poliuretanów z syntetycznym polihydroksymaślanem w środowisku utleniającym i hydrolitycznym

Brzeska J., Dacko P., Heimowska A., Janik H., Kowalczuk M., Rutkowska M.

Ochrona przed Korozją

|

2012

|

nr 1

8-14

PL

Poliuretany (PURs), zawierające w segmencie giętkim ataktyczny, telecheliczny poli([R,S]-3-hydroksymaślan) (a-PHB) oraz polikaprolaktonodiol (PCL) lub polioksytetrametylenodiol (PTMG), poddano degradacji hydrolitycznej i oksydacyjnej. Segment sztywny zbudowany był z 4,4'-diizocyjanianu difenylometylenu (MDI) lub 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylometylenu (H12MDI) oraz 1,4-butanodiolu (1,4-BD). Dla porównania zsyntezowano PURs bez a-PHB. Poliuretany poddano degradacji hydrolitycznej w buforze fosforanowym z dodatkiem NaN3 w czasie 36 tygodni oraz oksydacyjnej w roztworze CoCl2/H2O2 w czasie 16 tygodni inkubacji. Próbki inkubowano w temperaturze 37oC. Postęp degradacji śledzono poprzez kontrolowanie masy próbek poliuretanów oraz obserwację ich powierzchni pod mikroskopem optycznym w świetle odbitym bez polaryzatora. Poliuretany, zawierające syntetyczny, taktyczny poli([R,S]-3-hydroksymaślan) wykazały większą wrażliwość na degradację oksydacyjną niż hydrolityczną. Na powierzchni poliuretanów poddanych działaniu roztworu oksydacyjnego zaobserwowano wyraźną erozję próbek. Zastosowanie alifatycznego diizocyjanianu w syntezie poliuretanów zwiększyło podatność poliuretanów na degradację, zwłaszcza w środowisku hydrolitycznym, w porównaniu do poliuretanu z diizocyjanianem aromatycznym. Znacznie większe zmiany masy oraz powierzchni próbek zaobserwowano dla poliuretanów z PTMG niż z PCL w segmencie giętkim.

EN

New polyurethanes with synthetic polyhydroxybutyrate in their soft segments were degraded under hydrolytic and oxidative conditions. The soft segments of the investigated polyurethanes were built of polytetramethylene glycol (PTMG) and atactic poly[(R,S)- 3-hydroxybutyrate] (a-PHB) or polycaprolactone diol (PCL) and a-PHB, whereas the hard segments consisted of 4,4'-diisocyanate dicyclohexylmethane (H12MDI) and 1,4-butane diol. For comparison PURs without a-PHB and PURs based on 4,4'-diisocyanate diphenylmethane (MDI) were also prepared. The hydrolytic degradation was carried out at 37oC for 36 weeks using a phosphate buffer solution (pH = 7.41). The oxidative degradation was done by using 0.1 M CoCl2 in 20 % H2O2 at 37oC for 16 weeks. The weight changes were estimated during the degradation process. The surface changes of the polyurethanes were tested under an optical microscope after incubation in both the environments. Polyurethane samples containing synthethic, atactic poly([R,S]-3- hydroxybutyrate) were more susceptible to oxidation than to hydrolysis. The surface of polymers incubated in the oxidizing solution was destroyed, whereas the surface of the polymers incubated in the hydrolytic solution was only slightly changed. The presence of aliphatic diisocyanate in the hard segments, in comparison with aromatic diisocyanate, was responsible for a higher rate of degradation of the polymers in the hydrolytic environment. Much more visible surface changes of polyurethanes with PTMG in their soft segments suggest a higher vulnerability to oxidation and hydrolysis of those polymers than in the case of PURs with PCL.

15

Wpływ syntetycznego polihydroksymaślanu na wybrane właściwości nowych, otrzymanych z jego udziałem, poliuretanów do zastosowań medycznych. Cz. II. Poliuretany z cykloalifatycznym diizocyjanianem w segmencie sztywnym

Brzeska J., Dacko P., Janeczek H., Kowalczuk M., Janik H., Rutkowska M.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 1

27-34

PL

Zsyntezowano poliuretany, w których segmenty giętkie były zbudowane z telechelicznego, zakończonego obustronnie grupami -OH, ataktycznego poli([R,S]-3-hydroksymaślanu) (a-PHB) i polikaprolaktonodiolu (PCL) lub z a-PHB i polioksytetrametylenodiolu (PTMG). Segment sztywny to produkt reakcji 4,4'-diizocyjanianu dicykloheksylenometanu (H12MDI) i 1,4-butanodiolu (1,4-BD). Określono wpływ wprowadzenia do segmentu giętkiego a-PHB na wybrane właściwości termiczne, mechaniczne oraz sorpcję wody i oleju roślinnego nowych poliuretanowych materiałów alifatycznych przeznaczonych do zastosowań medycznych. Oznaczono masę suchej pozostałości po ekstrakcji wrzącym heksanem oraz skuteczność procesu sterylizacji i jego wpływ na właściwości mechaniczne otrzymanych produktów. Wyniki DSC wskazują, że wprowadzenie do łańcucha segmentu giętkiego a-PHB z boczną grupą metylową zaburza uporządkowanie w obszarze segmentów giętkich i sztywnych, przesuwając temperaturę zeszklenia segmentów giętkich w stronę wyższych wartości. Zmniejsza się jednocześnie stopień krystaliczności poliuretanów. Obecność w łańcuchu PUR syntetycznego a-PHB zwiększa nieco sorpcję wody, zmniejsza zaś sorpcję oleju PUR zbudowanych z PTMG i a-PHB. Masa suchej pozostałości po ekstrakcji wrzącym heksanem próbek PUR, z udziałem a-PHB, nie przekracza dopuszczalnej wartości. Testy mikrobiologiczne wytworzonych PUR dowodzą skuteczności sterylizacji plazmą. Wytrzymałość na rozciąganie próbek po sterylizacji zwiększa się. Otrzymane alifatyczne poliuretany mogą być użyte jako biomateriały polimerowe w zastosowaniach medycznych, niewymagających dużej wytrzymałości na zrywanie.

EN

Polyurethanes, in which the soft segments have been built from synthetic telechelic atactic poly([R,S]-3-hydroxybutyrate) with OH groups at both ends (a-PHB) and polycaprolactanodiol (PCL) or from a-PHB and polyoxytetramethylenodiol (PTMG), while the hard segments are a product of the reaction between 4,4'-methylene dicyclohexyl diisocyanate (H1,2MDI) and 1,4-buthanediol (1,4-BD) have been synthesized (Table 1). The influence of the introduction of a-PHB into the soft segment of these novel aliphatic polyurethane materials designated for applications in medicine on selected thermal (Table 2) and mechanical (Table 6) properties and also on the sorption of water (Fig. 1.) and vegetable oil (Table 4) was determined. The weight of the dry residue after boiling hexane extraction as well as the efficiency and influence of sterilization on the mechanical properties of the obtained products was evaluated. DSC results reveal that the introduction of a-PHB with a methyl side group into the soft segment disorders both the soft and hard segment regions and shifts the glass temperature to higher values while lowering the crystallinity of the polyurethanes. The presence of synthetic a-PHB in the PUR chain slightly improves water sorption, but decreases the oil sorption of PUR prepared from PTMG and a-PHB. The weight of the dry residues after boiling hexane extraction of the PUR/a-PHB samples did not exceed the standard values. Microbiological tests confirm the possibility of efficient plasma sterilization of the obtained aliphatic PUR. Increased values of elongation at break tests were obtained after sterilization of the samples. The obtained aliphatic po

16

Wstępne badania biokompatybilności poliuretanów otrzymanych z udziałem syntetycznego polihydroksymaślanu

Brzeska J., Janik H., Kowalczuk M., Rutkowska M.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 106-108

65--72

PL

Zastosowanie w syntezie poliuretanów niemal zupełnie amorficznego ataktycznego poli([R,S]-3- hydroksmaślanu), bliskiego stanu, w jakim polihydroksymaślan naturalnie występuje w komórce, prowadzić może do otrzymania biokompatybilnego i biodegradowalnego materiału dla zastosowań medycznych. Celem pracy było oznaczenie sorpcji oleju, ekstrakcja wodą i heksanem poliuretanów otrzymanych z udziałem poli([R,S]-3-hydroksmaślanu) oraz ich wpływu na parametry krwi. Wysoka sorpcja oleju roślinnego przez próbki poliuretanów otrzymane z udziałem PTMG i poli([R,S]-3-hydroksmaślanu) oraz przebieg widm FTIR po ekstrakcji heksanem wskazują na potencjalną podatność tych polimerów na działanie tłuszczy w organizmie żywym. Nieznaczny tylko wpływ na parametry krwi, oznaczony przez porównanie wartości parametrów hematologicznych pełnej krwi po kontakcie z próbkami polimerów z próbką kontrolną, wskazuje na celowość dalszych badań w kierunku oznaczenia potencjalnej hemokompatybilności otrzymanych poliuretanów.

EN

Using in polyurethanes synthesis almost completely amorphous, atactic poly([R,S]-3-hydroxybutyrate) which is close to its original state in the cell, ought to let to obtain biocompatible and biodegradable material useful for medical application. The aim of work was to measure of oil sorption by obtained polyurethanes, based on poly([R,S]-3-hydroxy- butyrate), and their water and hexane extraction and the estimation of their influence on blood parameters. The high oil sorption by polyurethane samples synthesized with polyoxytetramethylene diol and poly([R,S]- 3-hydroxybutyrate) in soft segments and FTIR spectra of dry residue after hexane extraction indicate on potential susceptibility of those polyurethanes to lipids in living organism. Insignificant influence on blood parameters, estimated by comparison of values of hematologic parameters of whole blood contacted to polymers’ samples and control probe indicate on purposefulness of further tests to verify the hemocompatibility of obtained polyurethanes.

17

Wpływ poliuretanów z syntetycznym polihydroksymaślanem na wzrost mikroorganizmów

Brzeska J., Janik H., Kowalczuk M., Rutkowska M.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 106-108

73--78

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań oddziaływania nowych alifatycznych poliuretanów (PUR), otrzymanych z udziałem ataktycznego poli([R,S]-3- hydroksymaślanu (a-PHB), na wzrost Staphylococcus aureus, Escherichia coli i Candida albicans wokół próbek polimerów. Strefa zahamowania wzrostu mikroorganizmów oznaczona została także dla handlowego, biomedycznego poliuretanu - ChronoThane T oraz dla czystego rozpuszczalnika, użytego do syntezy poliuretanów (N,N-dimetyloformamidu). Najbardziej wrażliwym na działanie materiału poliuretanowego w warunkach prowadzenia doświadczenia był szczep Staphylococcus aureus, najmniej zaś - Candida albicans. Wykluczono wpływ czystego rozpuszczalnika na wzrost mikroorganizmów. Natomiast ChronoThane T tylko w niewielkim stopniu ograniczył ich wzrost. Stwierdzono więc, że obecność poli([R,S]- 3-hydroksymaślanu w strukturze poliuretanów wpłynęła na ich właściwości biostatyczne.

EN

In the present study the influence of novel aliphatic polyurethanes (PUR), based on atactic poly([R,S]-3- hydroxybutyrate) (a-PHB), on growth of Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Candida albicans in the area around polymer samples has been estimated. For comparison measurement of zone of inhibition was also performed for ChronoThane T – the medical grade aliphatic polyurethane and for pure solvent - N,N-dimethylformamide used in the synthesis of polyurethanes. Staphylococcus aureus was the most sensitive microorganism to polymer material in conditions of investigation whereas Candida albicans – the most resistant. The influence of pure solvent on microorganisms growth was excluded and ChronoThane T only in small degree restricted bacterial vitality so it was concluded that presence of poly([R,S]-hydroxybutyrate) in polymer structure was responsible for biostatic properties of obtained polyurethanes.

18

Poliuretany do zastosowań w medycynie na bazie poli(eta-kaprolaktonodiolu) oraz poliglikolu etylenowego

Gibas I., Janik H., Dini L.

Przemysł Chemiczny

|

2010

|

T. 89, nr 12

1622-1626

19

Badania właściwości fizykochemicznych kopolimeru pod kątem recyklingu modułów fotowoltaicznych

Radziemska E., Ostrowski P., Janik H., Leszkowski K., Sielicki P.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

187--192

PL

Ogniwa fotowoltaiczne zamyka się w warstwach ochronnych, chroniących je przed szkodliwym oddziaływaniem atmosferycznym. Proces umieszczania ogniw PV w warstwie ochronnej określa się mianem laminowania modułu. Obecnie w procesie laminowania ogniw wykorzystuje się tworzywa sztuczne, polimery (termoplasty). Najczęściej stosowany jest do tego celu kopolimer etylenu z octanem winylu (EVA), który wytwarzany jest w postaci cienkiej folii o grubości nieprzekraczającej kilkuset mikrometrów. Chroni on ogniwa przed szkodliwym oddziaływaniem czynników atmosferycznych. W celu przeprowadzenia recyklingu - odzyskania i powtórnego zastosowania krzemu, z którego wytworzono ogniwa PV - należy oddzielić je z warstw ochronnych. Przed recyklingiem ogniw PV konieczny jest zatem proces umożliwiający delaminację (oddzielenie) ogniw od kopolimeru EVA. W celu opracowania wydajnego i taniego procesu delaminowania wyeksploatowanych, uszkodzonych lub niespełniających wymagań jakościowych modułów PV przeprowadzono badania właściwości fizycznych, chemicznych i mechanicznych tego kopolimeru. Rozważono dwa sposoby usuwania warstwy EVA z ogniw PV: obejmujące procesy chemiczne oraz termiczne.

EN

Solar cell modules employ ethylene vinyl-polymer acetate (EVA) as a sealant. It is used in the form of foil of the thickness less than several hundred micrometers. The process of fixing cells in the protective layer is called encapsulation. To fulfil the recycling process of silicon for the second use during the production of solar modules, cells have to be released from the EVA layer - the degradation of copolymer is needed. The protective layer has to fulfil several basic functions. These include providing structural support and physical isolation of the solar cells, to maintain electrical isolation and to be highly transparent in a selected spectral region, according to the cell technology used. For the devising of efficient and cheap method for EVA degradation, the examination of the copolymer properties was carried out with the special attention given to the optical and mechanical properties. Two methods of EVA layer were considered: with the use of chemical and thermal treatment.

20

Wpływ syntetycznego polihydroksymaślanu na wybrane właściwości nowych, otrzymanych z jego udziałem poliuretanów do zastosowań medycznych. Cz. I. Poliuretany z aromatycznym diizocyjanianem w segmencie sztywnym

Brzeska J., Dacko P., Janeczek H., Kowalczuk M., Janik H., Rutkowska M.

Polimery

|

2010

|

T. 55, nr 1

41-46

PL

Zsyntetyzowano poliuretany (PUR) z udziałem 37% segmentu sztywnego uzyskanego na etapie przedłużania łańcucha prepolimeru w reakcji 4,4'-diizocyjanianu difenylometanu (MDI) z 1,4-butanodiolem (1,4-BD). Segmenty giętkie wytworzonych PUR były zbudowane z poli([R,S]-3- -hydroksymaślanu) (a-PHB) i polikaprolaktonodiolu (PCL) lub z a-PHB i polioksytetrametylenodiolu (PTMG). Zbadano wpływ obecności w łańcuchu PUR syntetycznego a-PHB na właściwości termiczne i mechaniczne, na sorpcję wody i oleju roślinnego a także na skuteczność sterylizacji wytwarzanych materiałów przeznaczonych do zastosowań medycznych. Metodą DSC wykazano, że wprowadzenie do segmentu giętkiego a-PHB z boczną grupą metylową zaburza podział fazowy, co powoduje przesunięcie temperatury zeszklenia (Tg) segmentów giętkich w stronę wyższych wartości. Obecność a-PHB w łańcuchu zwiększa też hydrofilowość uzyskiwanych produktów wpływając na większą sorpcję wody i mniejszą oleju roślinnego. Testy mikrobiologiczne oraz badania właściwości mechanicznych próbek PUR z udziałem a-PHB świadczą o tym, że można, takie materiały, nie powodując uszkodzeń ich powierzchni, poddawać sterylizacji plazmą, a otrzymane poliuretany nadają się do wykorzystania w medycynie do celów niewymagających dużej wytrzymałości na rozciąganie.

EN

Polyurethanes (PUR) containing 37% of soft segments, obtained by prepolymer chain extension in the reaction of diphenylmethane 4,4'-diisocyanate (MDI) with 1,4-butanediol (1,4-BD) were synthesized. Soft segments of PUR were built either of poly([R,S]-3-hydroxybutyrate) (a-PHB) and polycaprolactonediol (PCL) or a-PHB and polyoxytetramethylenediol (PTMG) (Table 1). The effects of a presence of synthetic a-PHB in the PUR chain on the thermal and mechanical properties, water and vegetable oil sorption, and sterilization efficiency of the materials prepared, designed to medical applications, were investigated. It was shown by DSC method that the introduction of a-PHB with methyl side group to the soft segment disturbed phase segmentation leading to glass transition temperature (Tg) shift to higher values (Tables 2, 3). The presence of a-PHB in the chain increases the hydrophilicity of the products, causing better water absorption and lower absorption of vegetable oil (Table 4, Fig. 1). The results of microbiological tests and the mechanical properties of a-PHB containing PUR samples show that such materials can be subjected to plasma sterilization without surface flaw (Table 5) and PUR obtained can be used for medical applications if not high mechanical strength is required.