Παρασκευή και μελέτη ιδιοτήτων νέων νανομιγμάτων και νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών με βάση βιοδιασπώμενους πολυεστέρες των υδροξυκαρβοξυλικών οξέων για βιοϊατρικές εφαρμογές και πιθανή αντικατάσταση συμβατικών πολυμερών

Abstract

In this dissertation, blends and nanocomposites of the biodegradable and biocompatible polymer poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) were produced, and their properties were investigated. The melt mixing method was used for the production of the hybrid materials, nanocomposites and blends. Melt mixing is an environmentally friendly and widely used technique in industry. Organomodified montmorillonite (OMMT) was used as the nanofiller. Hybrid materials of PHB with C18MMT, in quantity equivalent to 1.5 times the Cation Exchange Capacity (CEC) of the clay, were produced in various concentrations (1, 3, 5, and 10 %wt). Their structure was investigated and subsequently their thermal behavior and their mechanical properties were studied. Finally, biodegradation and biocompatibility tests took place for the nanocomposites. Additionally, blends of PHB and the elastomeric poly(3-hydroxyoctanoate) (PHO) were produced with various loadings (PHB/PHO: 65/35, 60/40, 55/45, 50/50). The miscibility of the two polymers was examined and their thermo-mechanical properties were determined.

H παρούσα διατριβή αφορά στην παρασκευή μιγμάτων και νανοσύνθετων υλικών με μήτρα το βιοαποικοδομήσιμο και βιοσυμβατό πολυμερές πολυ(3-υδροξυβουτυρικό οξύ) (PHB) καθώς και τη μελέτη των ιδιοτήτων τους, με απώτερο σκοπό εφαρμογής των υλικών αυτών τόσο στην βιοϊατρική όσο και στη βιομηχανία. Τόσο τα νανοσύνθετα υλικά όσο και τα μίγματα παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο ανάμειξης τήγματος, η οποία είναι φιλική προς το περιβάλλον. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η οργανική τροποποίηση του φυσικού νατριούχου μοντμοριλλονίτη. Το οργανικά τροποποιημένο ορυκτό χρησιμοποιήθηκε ως νανοενισχυτικό για την παρασκευή των νανοσύνθετων υλικών. Η οργανική τροποποίηση έγινε μέσω αντίδρασης ιοντοεναλλαγής με άλατα του αλκυλαμμωνίου. Παρασκευάστηκαν υβριδικά υλικά PHB / C18MMT με βαθμό τροποποίησης στο 150% της συνολικής κατιοεναλλακτικής ικανότητας (CEC) του ορυκτού, με περιεκτικότητα 1, 3, 5 και 10% κ.β. σε τροποποιημένο ορυκτό. Για τα υλικά αυτά μελετήθηκαν η δομή τους, η θερμική τους συμπεριφορά, οι μηχανικές τους ιδιότητες, η βιοαποικοδόμηση και η βιοσυμβατότητα τους. Επιπρόσθετα, μείγματα του PHB με το ελαστομερές πολυ(3-υδροξυοκτανοϊκό οξύ) (PHO) παρασκευάστηκαν σε διάφορες περιεκτικότητες (PHB/PHO: 65/35, 60/40, 55/45, 50/50), διερευνήθηκε η αναμιξιμότητα τους και μελετήθηκαν οι θερμομηχανικές τους ιδιότητες.