SÍNTESIS IN SITU DE LOS COMPUESTOS PMMA

Acta Microscopica Vol 16 No1-2,(Supp.2)2007
Cusco-Peru September 2007
SÍNTESIS IN SITU DE LOS COMPUESTOS PMMA/HA, PEAD/HA Y PP/HA MEDIANTE
ULTRASONIDO DE ALTA FRECUENCIA
(1,2) Parra, Cristina; (2,4) González Gema; (3,5) Albano Carmen
(1) Instituto Universitario de Tecnología “Dr. Federico Rivero Palacio”. Departamento de Química
(2) Departamento de Ciencia de los Materiales, Centro Tecnológico; (3) Laboratorio de Polímeros,
Centro de Química. IVIC. Apdo. 21827, Caracas 1020-A. Venezuela. (4) Escuela de Física,
Facultad de Ciencias; (5) Escuela de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería. UCV. Caracas,
Venezuela.
[email protected], [email protected], [email protected]
Los compuestos poliméricos en general, se preparan comúnmente por métodos físicos. Uno de los
más importantes y que ha sido ampliamente difundido, es la extrusión (1). La obtención por esta vía,
solo permite el establecimiento de interacciones físicas muy débiles entre ambas fases. Esto debido
a las diferencias en la estructura química del polímero y la carga inorgánica. La óptima respuesta en
servicio de estos materiales va a depender de las propiedades generales que exhiban, lo que se
encuentra directamente relacionado con una buena interacción en la intercara polímero-carga. Una
forma de mejorar la intercara sin ir en detrimento de la pureza del material, es proponiendo nuevos
métodos de preparación de los compuestos. Mediante el método denominado “síntesis in situ” (2) se
pueden obtener materiales donde las partículas de refuerzo se formen en una íntima relación con las
de polímero y garantizando en la mayoría de los casos; una buena dispersión de la carga en la
matriz de polímero, sin que sea necesario el uso de un modificador de la intercara. Existen diversos
métodos de síntesis in situ para la fabricación de compuestos poliméricos (3). Entre los más
conocidos podemos destacar: Deposición de vapor, técnica del precursor, método de intercalación
polimerización, polimerización encapsulación, etc. Existe también otro método que puede ser
considerado dentro de la categoría de reacción in situ, y es el que usa energía sónica para da origen
a diversos tipos de materiales (4). Este procedimiento químico es reseñado como método de
irradiación ultrasónica (5), y está enmarcado dentro de la rama de la química que se conoce como
Sonoquímica. Dada la versatilidad de esta vía de síntesis, el presente trabajo estuvo orientado hacia
la obtención y caracterización de materiales compuestos a base de PEAD, PP y PMMA con
Hidroxiapatatita como carga. Para la preparación de los compuestos se emplearon disoluciones
preparadas con los polímeros comerciales, usando decalina como solvente de las poliolefinas y 2butanona para el PMMA. Como precursores de la Hidroxiapatita (HA) se emplearon fosfato ácido
de amonio [(NH4)2HPO4] e hidróxido de calcio [Ca(OH)2] grado análisis. Se variaron las
proporciones de ambas sustancias para obtener compuestos con un 20, 30 y 40% de hidroxiapatita.
Las disoluciiones de polímero, conjuntamente con los precursores de la HA, fueron sometidos a
irradiación ultrasónica por lapsos de tiempo que variaron entre 15, 25 y 35 minutos, a una
frecuencia nominal de 20 KHz. Los productos así obtenidos fueron caracterizados por infrarrojo por
transformada de Fourier (FTIR), Análisis Termogravimétrico (TGA), Microscopía electrónica de
transmisión (MET) y Difracción de rayos X (DRX). Los difractogramas de Rayos X mostraron que
efectivamente fue sintetizada la HA in situ, en la matriz disuelta de los polímeros. A través de los
estudios realizados por IR, se pudo verificar que solo en los compuestos preparados con PMMA se
observaron interacciones enlazantes entre el polímero y la carga. Estos resultados fueron
corroborados por MET, mostrando que en estos materiales, las partículas de HA quedaron
encapsuladas en la matriz de polímero durante la síntesis (figura 1); a diferencia de lo observado en
los compuestos PEAD/HA (figura 2) y PP/HA (figura 3); donde no se apreciaron fuertes
interacciones entre las dos fases. Los análisis ejecutados por TGA revelaron que la proporción de
HA con respecto a la de los polímeros coincidió con la calculada estequiométricamente solo para
los compuestos de polimetilmetacrilato con hidroxiapatita (tabla 1).
222
Referencias
1.- Wang, M; Porter and Bonfield W. British. Ceramic. Transaction. 93, 3 (1994), 91-95.
2.- Alexander, M; Martin, E; Dubois, P; García-Marti, M; Jerome, R. Chemical Materials. 13 (2001), 236-37.
3.- Hawthorne, D G; Hodgkin, J H; Loft, B C; Solomon, D H. J. Macromol. Sci-Chem. A8, 3, (1974), 649657.
4.- Suslick, K; Price, G. “Applications of Ultrasound to Materials Chemistry”. Annul. Rev. Mater. Sci. 29
(1999), 295-326.
5.- Mason, Timothy. Sonochemistry. Oxford University Press. New York (1999). 1-42.
COMPUESTOS
PMMA/HA
PEAD/HA
PP/HA
PMMA/HA
PEAD/HA
PP/HA
% HA (teórico)
20,
30
40
20
30
40
20
30
40
20
30
40
20
30
40
20
30
40
200 nm
% HA (obtenido)
5,67 29,90 39,07
6,43 15,51 20,99
10,36 16,31 21,67
6,75 28,41 39,04
7,56 15,95 18,60
14,17 20,72 15,15
TIEMPO
REACCIÓN (min)
15
15
15
35
35
35
15 nm
PEAD +HA
HA encapsulada
en el PMMA
Figura 1: Compuesto PMMA/29,90% HA
(15 min)
Figura 2: Compuesto PEAD/15,51% HA
(15 min)
200 nm
Aglomerados
de HA
PP
Figura 3: Compuesto PP/16,31%HA (15 min)