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Previous issue date: 2014-09-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this dissertation the mechanical properties of short and long term of
PEEK/nHA nanocomposites with potential application as orthopedic implants
were studied. The nanohydroxyapatite (nHA) was surface-treated with the
coupling agent aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (AEAPTS). After
treatment, the nanoparticles were mixed with the polymeric matrix of poly (ether
ether ketone) (PEEK) in a twin screw extruder. Subsequently specimens of the
nanocomposite were injection molded. These specimens were subjected to
mechanical tests to have their properties compared with the pure polymer and
the nanocomposite with the pure nHA. First, tensile tests were conducted;
through these analyses, it was found the stress and strain at break increased.
The presence of the silane increased the fatigue life of the nanocomposite
suggesting a higher interaction between the matrix and the nanofiller. The
impact tests confirmed the higher resistance of the sample with silanized nHA. It
was concluded that the silanization of the nHA was effective, strengthening the
interface PEEK/nHA; however, silane molecules also plastified the polymer
matrix. The injected test specimens were subjected to annealing. The objective
was to determine how the increase in crystallinity induced by annealing
influenced the mechanical properties. After the annealing, the presence of the
silane did not cause significant changes in the mechanical behavior of the
material. Analysis of scanning electron microscopy (SEM) and dynamic
mechanical analysis (DMA) were done in order to characterize the structure of
the nanocomposites. The morphology observed in the micrographs was
correlated with the dynamic mechanical properties. It was concluded that the
nanocomposite with silanized nHA besides having elastic modulus behavior
similar to natural bone, also had a more homogeneous structure than the
nanocomposite with pure nHA. / Foram estudadas as propriedades mecânicas de curta e longa duração
de nanocompósitos de PEEK/nHA que possuem aplicação potencial como
implantes ortopédicos. A nanohidroxiapatita (nHA) foi tratada com o agente de
acoplagem aminoetilaminopropiltrimetoxissilano (AEAPTMS). Após o
tratamento, a nanopartícula foi misturada à matriz polimérica de poli(éter-étercetona)
(PEEK) em uma extrusora de rosca dupla. Foram moldados por injeção
corpos de prova do nanocompósito, que foram submetidos a diversos ensaios
mecânicos para terem suas propriedades comparadas com as do polímero
puro e com as do nanocompósito com nHA pura. Através do ensaio de tração
verificou-se que o Limite de Resistência à Tração (LRT) do nanocompósito
diminuiu com a silanização da nanocarga; no entanto, a deformação na ruptura
aumentou. Foram realizados ensaios de fadiga nos quais se verificou que a
presença do silano aumentou a vida em fadiga do nanocompósito produzido,
sugerindo maior interação entre a matriz e a nanocarga. Os ensaios de
impacto, permitiram verificar a maior resistência da amostra com nHA
silanizada. Provavelmente, as moléculas de silano plastificaram a matriz
polimérica. É possível que tenha ocorrido oligomerização das moléculas de
silano. Os corpos de prova injetados foram submetidos a um tratamento
térmico posterior a injeção. O intuito foi verificar como o aumento da
cristalinidade induzido pelo tratamento térmico influenciou nas propriedades
mecânicas. Após o tratamento térmico, a presença do silano não ocasionou
grandes modificações no comportamento mecânico do material. Também
foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura e análise
dinâmico mecânica (MEV e DMA, respectivamente) com o intuito de
caracterizar a estrutura do nanocompósito. A morfologia observada nas
micrografias foi correlacionada com as propriedades dinâmico-mecânicas
obtidas. Conclui-se que o nanocompósito silanizado além de ter módulo
elástico próximo ao do osso natural (o que permite aplicação potencial como
implantes ortopédicos), também possui uma estrutura mais homogênea que a
do nanocompósito não silanizado.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7700 |
| Date | 15 September 2014 |
| Creators | Marcomini, André Luís |
| Contributors | Bretas, Rosario Elida Suman |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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