Indentación instrumentada aplicada a la caracterización mecánica del poliuretano derivado del aceite de ricino

Instrumented Indentation Applied to The Mechanical Characterization of Polyurethane Derived From Castor Oil

Se presentan las propiedades mecánicas del poliuretano derivado del aceite de ricino, obtenidas mediante la técnica de indentación instrumentada con indentadores piramidales y esféricos. Se investigó la influencia de la forma del indentador en los valores de las propiedades mecánicas del polímero. Las indentaciones se realizaron con indentadores piramidales Berkovich, de esquina cúbica y un indentador esférico con radio de 150 μm en un Nanoindentador XPTM. Las cargas aplicadas variaron entre 1 y 200 mN. La profundidad de penetración aumenta para los indentadores agudos, siendo mayor para la punta de esquina cúbica. La dureza y el módulo elástico se determinaron mediante el método de Oliver y Pharr. Se observó que los valores medidos para la dureza son mayores para los penetradores más agudos. La dureza con la punta Berkovich piramidal fue de 0,14 GPa para penetraciones pequeñas y de 0,12 GPa para profundidades de penetración mayores. Los valores obtenidos con una punta de esquina cúbica fueron entre un 25 y un 30% superiores. Esto está relacionado con los volúmenes de las regiones con alta deformación plástica en el caso de los penetradores agudos en comparación con los volúmenes de las regiones que presentan deformación viscoelástica. La viscosidad aparente determinada utilizando el indentador esférico, en ensayos con fuerzas constantes aplicadas, es igual a (22 ± 2) × 1012 Pa.s.

INTRODUCCIÓN

La versatilidad de obtener materiales con diferentes propiedades ha llevado a los poliuretanos a convertirse en uno de los principales polímeros utilizados en la actualidad. Una de las aplicaciones estudiadas en la actualidad es el uso del poliuretano como biomaterial. La tendencia mundial a utilizar polímeros biodegradables y no contaminantes derivados de la biomasa ha llevado a investigar el poliuretano como biomaterial. Los poliuretanos derivados del aceite de ricino se han convertido en un tema de investigación, abriendo nuevas perspectivas de desarrollo. El Grupo de Química y Tecnología de Polímeros (GQATP) de la USP (São Carlos) lleva investigando polímeros derivados del aceite de ricino desde 1984. Uno de los polímeros estudiados tiene aplicaciones en el campo médico. Actualmente, el poliuretano se utiliza principalmente como cemento óseo para implantes de prótesis y como sustancia reparadora de la pérdida ósea.

La respuesta biológica de estas prótesis depende de la estructura y composición de la región superficial del polímero, que rige la interacción con las células de los organismos vivos. Además, estas prótesis están sujetas a deformaciones mecánicas, que pueden afectar a las propiedades de la superficie.