Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena struktury i wytrzymałości zmęczeniowej elastomerów termoplastycznych modyfikowanych nanocząstkami i sieciowanych radiacyjnie

Rybko M., El Fray M.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 5

400--408

PL

Opisano metodę syntezy, modyfikacji oraz oceny właściwości termicznych i mechanicznych, w tym odporności na zmęczenie, semikrystalicznych poli(alifatyczno/aromatycznych-estrów) (PED). Multiblokowe elastomery PED są zbudowane z sekwencji [tak jak w poli(tereftalanie butylenu) (PBT)] tworzących segmenty sztywne i estrów butylenowych dimeryzowanego kwasu tłuszczowego (DLA) tworzących segmenty giętkie. Kopolimery PED modyfikowano, wprowadzając w toku syntezy różną ilość nanometrycznych cząstek SiO2 (0,2, 0,5 i 1 % mas.), a następnie napromieniano je dawkami 25, 50 i 75 kGy, stosując strumień wysokoenergetycznych elektronów. Budowę chemiczną kopolimerów PED badano metodą spektroskopii ATR FT-IR oraz 1H NMR. Strukturę fazową materiałów modyfikowanych nanocząstkami i promieniowaniem jonizującym określano na podstawie pomiarów DSC, TEM a także wyznaczonego udziału frakcji żelowej. Właściwości mechaniczne oceniano podczas badań quasi-statycznych — określano wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga — oraz podczas testów dynamicznych — prowadzono krótko- i długoterminowe badania zmęczeniowe, metodami SILT i SLT. Uzyskane wyniki, przeanalizowane pod względem wpływu zawartości nanocząstek i dawki promieniowania na właściwości materiałów wskazują, że zastosowanie tych metod pozwala uzyskać poprawę wytrzymałości zmęczeniowej (znaczące zmniejszenie wartości absolutnego pełzania) dzięki synergii zjawisk zachodzących podczas modyfikacji kopolimerów PED nanocząstkami i promieniowaniem jonizującym. Właściwości te są korzystne w zastosowaniach PED w charakterze miękkich implantów, narażonych na cykliczne, długotrwałe odkształcenia.

EN

This paper describes the synthesis of semicrystalline poly(aliphatic/aromatic-ester)s (PED), their modification and evaluation of thermal and mechanical properties, including fatigue resistance. PED multiblock elastomers are composed from hard segments [as in poly(butylene terephthalate) (PBT)] and butylene esters of dilinoleic fatty acid (DLA) forming the soft segments. PED copolymers were modified with nanoscale particles of SiO2 introduced during the synthesis at variable concentrations (0.2, 0.5 and 1.0 wt %), and were further irradiated by high energy electron beam with doses of 25, 50 and 75 kGy. The chemical structure of PED copolymers was determined using ATR FT-IR and 1H NMR spectroscopy. Phase structure of the materials modified by nanoparticles and e-beam was determined from DSC, TEM and gel content analyses. The mechanical properties were determined from the quasi-static tensile strength and Young's modulus values as well as dynamic short and long term fatigue tests, abbreviated as SILT and SLT method, respectively. The results, analysed in terms of the effect of nanoparticles content and radiation dose on selected properties of the obtained materials, indicate that the applied modification methods allow to improve fatigue resistance (a significant reduction of absolute creep) by a synergy between the processes occurring during the modification of PED copolymers with nanoparticles and ionizing radiation. Fatigue properties are important for future applications of PED as implants subjected to long term cyclic deformations.

2

Ocena struktury fazowej i właściwości zmęczeniowych nowych poliestrów multiblokowych modyfikowanych nanometryczną krzemionką

El Fray M., Rybko M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

184-188

PL

Praca dotyczy analizy struktury fazowej i oceny właściwości zmęczeniowych nowych elastomerów poliestrowych modyfikowanych nanometryczną krzemionką. Materiały zostały otrzymane metodą dwuetapową: transestryfikacji i polikondensacji w stopie. Nanonapełniacz został wprowadzony in situ w drugim etapie syntezy. Matrycę kompozytów tworzą elastomerowe poliestry zbudowane z segmentów sztywnych (30% wag. PBT - poli(tereftalan butylenu)), oraz segmentów giętkich (70% wag) zawierających, DLA - dimeryzowany kwas tłuszczowy), a jako napełniacz zastosowano krzemionkę o rozmiarze ziaren 16 nm w ilości 0.1-0.3% wag. (Aerosil 130, Evonic, krzemionka hydrofilowa). Stwierdzono, że dodatek nanokrzemionki nie wykazuje wpływu na strukturę fazową, którą badano metodami DSC i DMTA, zaś przy najwyższej zawartości, tj. 0,3%wag. wpływa korzystnie na wytrzymałość zmęczeniową, ocenianą metodą pętli histerezy mechanicznej.

EN

The work presents the analysis of phase structure and evaluation of fatigue properties of new polyester elastomers modified with nano-silica. The materials were obtained by two-step method: transesterification and melt polycondensation. Nanofiller was introduced in situ during the second stage of the synthesis. The matrix of the composites consisted of hard segments (30% wt. PBT - poly(butylene terephthalate)), and soft segments (70 wt.% DLA - dimerized fatty acid). Hydrophilic silica with particle size of 16 nm (Aerosil 130, Evonic) was used as a filler. The filler content in the composites was 0.1-0.3 wt.%. It was found that the addition of nanosilica had no effect on the phase structure, as verified by DSC and DMTA. On the other hand, the materials with highest silica content had best fatigue strength, as assessed by mechanical hysteresis loop method.

3

Wpływ degradacji hydrolitycznej na właściwości termiczne kompozytów polimerowych zawierających hydroksyapatyt

El Fray M., Rybko M.

Elastomery

|

2011

|

T. 15, nr 3

14-19

PL

Polimery stanowią ważną grupę materiałów stosowanych w medycynie. Największymi ich zaletami jest niski koszt produkcji i łatwość przetwórstwa. Natomiast największe zainteresowanie wśród materiałów ceramicznych stosowanych na implanty wzbudza m.in. hydroksyapatyt naturalnie występujący w ludzkich kościach. Połączenie właściwości polimerów i ceramiki prowadzi do otrzymywania materiałów kompozytowych o nowych, polepszonych właściwościach w porównaniu z wyjściowymi składnikami. Niniejsza praca dotyczy otrzymywania i badania wpływu warunków degradacji oraz zawartości hydroksyapatytu (HAP) na właściwości termiczne kompozytów polimerowo-ceramicznych, w których jako osnowę zastosowano elastomer termoplastyczny PED, zawierający sekwencje tereftalanu butylenu oraz dimeryzowanego kwasu tłuszczowego. Badany materiał został poddany procesom degradacji hydrolitycznej w SBF (Simulated Body Fluid). Stwierdzono, że wprowadzenie HAP w osnowę polimerów PED wpływa na procesy krystalizacji kompozytów podwyższając temperaturę krystalizacji (Tc) i obniżając krystaliczność materiałów (αtot). W kompozytach zawierających od 2 do 5% wag. HAP zaobserwowano wzrost stopnia krystaliczności po testach degradacji hydrolitycznej w środowisku SBF.

EN

Polymers constitute an important group of materials applied in medicine. A very low production cost and easy of the processing are the best characteristics of these materials. However, the strong interest in ceramic materials as implants is mainly focused on hydroxyapatite, because it can be found in human bones. Combination of the properties of polymers and ceramics gives composite materials providing new, improved properties in comparison to the neat, single components. In this work, we prepared and investigated polymer-ceramic composites, with special focus on the influence of the degradation and the amount of hydroxyapatite (HAP) on thermal properties of composites, where thermoplastic elastomer PED, composed of sequences as in poly(butylene terephthalate) and dimerized fatty acid was used as a matrix. PED-based composites were subjected to hydrolytic degradation in SBF (Simulated Body Fluid). It was found, that HAP has a strong influence on crystallization process thus increasing crystallization temperature (Tc) and decreasing crystallinity, αtot. An increase of the degree of crystallinity was observed after degradation in SBF for composites containing from 2 to 5 wt.% HAP.