Propiedades y comportamiento mecánico de nanocomposites de polisulfona γ-alumina biocompatible

Polysulfone and γ-alumina are highly promising materials for bio sanitary applications where biocompatibility, strength and hardness are key issues, but neat γ-alumina degrades the polymer at the high temperatures involved in its processing (320-360ºC). It is thus necessary to find surface modification methods which, besides, should comply with the stringent biosanitary protocols for manufacturing parts in contact with the body. Using a green chemistry methodology, it is shown that natural fatty acids are good candidates; they form bridging bidentate complexes that separate the polymer matrix from the nanoparticles. Surprisingly, although weak particle-matrix interactions are presumed, an important enhancement of mechanical performance has been found. Electron microscopy reveals an extended region of influence of the particles which has been attributed to the crystallization of the fatty acids. Nanocrystals, experience high temperature phase transitions shifted about 150 ºC above their normal melting points and exclude the polymer originating a local compressive state in the matrix responsible for the properties enhancement. ,On the other hand, abrasive wear tests revealed that carboxylic acid-modified alumina nanocomposites exhibited better wear abrasive resistance as compared to bare alumina nanocomposite and neat PSF. Long chain fatty acids grafted to alumina protect polysulfone from a degrading effect, without sacrificing transparency.Polisulfona y γ-alúmina son materiales altamente prometedores para aplicaciones biosanitarias donde la biocompatibilidad, la resistencia y dureza son los factores clave del diseño del nuevo material nanoestructurado a investigar. Sin embargo, γ-alúmina, es un óxido cerámico que degrada a la matriz polimérica a altas temperaturas de procesado (320-360ºC). Por esta razón, es necesario encontrar un método de modificación superficial, que ante todo, cumpla con los estrictos protocolos biosanitaros de fabricación de materiales que tienen que estar en contacto con el cuerpo humano. Utilizando una metodología por vía húmeda y un método totalmente biocompatible, es conocido que los ácidos grasos naturales son buenos candidatos para formar complejos bidentados tipo puente en la superficie de las nanopartículas. Sorprendentemente, aunque se presume que las interacciones entre matríz-partícula son débiles, se ha encontrado una importante mejora en el comportamiento mecánico de estos nuevos nanocomposites llevados a estudio. Asimismo, mediante estudios de microscopia electrónica llevados a cabo, existe una región de influencia de las partículas sobre la matriz polimérica, que se atribuye a la cristalización de estos ácidos grasos, en la superficie de las nanopartículas. Estos nano cristales, poseen transiciones de fusión unos 150 º C por encima de sus puntos de fusión normales y somete al polímero de origen a tensiones de compresión locales llegando a ser el responsable de la mejora de las propiedades. Por otro lado, los resultados obtenidos de desgaste por abrasión revelan que los nanocomposites modificados superficialmente tiene una mayor resistencia al desgaste comparado con los nanocomposites y la matriz de PSF sin nanorefuerzo. Los ácidos carboxílicos protegen a la matriz de polisulfona de los efectos de degradación, sin sacrificar la transparencia de la matriz de origen.Programa Oficial de Doctorado en Ciencia e Ingeniería de MaterialesPresidente: José Pascual Cosp.- Secretario: Antonio Aznar Jiménez.- Vocal: Zulima Martín Moren