Desenvolvimento de poliuretanos em unidade experimental de polimerização a partir de fontes renováveis

• Main Author: Mallmann, Evandro Stoffels, 1983-
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Published: [s.n.] 2014
• Subjects: Poliuretano; Polímeros - Estrutura; Polímeros - Propriedades; Biomateriais; Cinética; Polyurethane; Polymers - Structures; Polymers - Properties; Biomaterials; kinetics
• Online Access: MALLMANN, Evandro Stoffels. Desenvolvimento de poliuretanos em unidade experimental de polimerização a partir de fontes renováveis. 2014. 200 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/266084>. Acesso em: 25 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266084

Orientador: Rubens Maciel Filho === Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química === Made available in DSpace on 2018-08-25T15:17:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mallmann_EvandroStoffels_D.pdf: 6938040 bytes, checksum: 62f9a270b9176d5f25c36b7cc816fd8d (MD5) Previous issue date: 2014 === Resumo: O funcionamento inadequado ou a perda de funções totais ou parciais de um órgão ou tecido, resultante de doenças ou traumas é, atualmente, um dos mais importantes e preocupantes problemas de saúde pública no mundo, atingindo um número muito significativo da população. Assim, torna-se necessário construir novos dispositivos de apoio e materiais que possibilitem uma melhor qualidade de vida aos pacientes. Este projeto de pesquisa, vinculado ao Projeto Temático intitulado "Instituto Nacional de Ciência & Tecnologia em Biofabricação: Síntese de Biomateriais, Simulação e Processos ¿ Biofabris" (Processo FAPESP n° 2008/57860-3) objetiva a produção de poliuretanos (PUs) em bancada e em unidade experimental de polimerização a partir de fontes renováveis (óleo de mamona), que apresentem características de baixa toxicidade, biocompatibilidade e/ou biodegradabilidade adequadas para serem empregados como biomateriais para aplicações médicas. Neste trabalho foram preparados PUs em diferentes proporções de isocianatos (HDB e HDT) e poliol (ácido ricinoléico). A caracterização físico-química das amostras foi realizada através das seguintes técnicas: calorimetria diferencial exploratória, análise termogravimétrica, espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura, microtomografia de raio-X e análise termodinâmico-mecânica. A partir das análises de calorimetria diferencial exploratória, foi possível determinar a natureza dos mecanismos de reação e a cinética envolvida na síntese dos PUs. Os resultados de espectroscopia na região do infravermelho indicaram os tipos de ligações presentes nos PUs e, as análise termogravimétrica mostraram as temperatura de decomposição dos materiais. Através da microscopia eletrônica de varredura verificou-se a morfologia estrutural de superfície dos PUs e, com a microtomografia de raio X pôde-se determinar a porosidade e o diâmetro médio dos poros das amostras, indicando que quanto maior a quantidade de isocianato, maior a rigidez do material. A partir das análises dinâmico-mecânicas foi possível definir as temperaturas de transição vítrea. Os PUs, na forma de scaffolds , foram submetidos a testes de citotoxicidade in vitro para avaliar a potencialidade desses biomateriais serem aplicados na área médica. A avaliação por toxicidade direta dos biomateriais produzidos foi positiva, indicando que apenas uma amostra apresentou caráter citotóxico às células pelo teste do MTT.Também foram realizadas simulações computacionais no software ANSYS CFX® onde foi possível verificar a distribuição de calor na síntese de PUs gerado pela incidência de laser de CO2 === Abstract: The malfunctioning or the loss of partial or total function of an organ or a tissue resulting from diseases or traumas is currently one of the most important and serious health problems in the world, reaching a very significant number of people. Thus, it is necessary to build new support devices and materials which contribute to enhance patient health quality. This research project, linked to the Thematic Project "National Institute of Science & Biomanufacturing Technology: Synthesis of Biomaterials, Simulation and Process - Biofabris"(FAPESP Process No. 2008/57860-3), aims the production of polyurethanes (PUs) at both benchtop scale and in an experimental polymerization unit from renewable sources (castor oil) with adequate characteristics as low toxicity, biocompatibility and/or biodegradability in order to be employed as biomaterials. In this study, PUs were synthesized with different proportions of isocyanates (HDB and HDT) and polyol (ricinoleic acid). The physical and chemical characterizations of the samples were carried out with the following techniques: differential scanning calorimetry; thermogravimetric analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscope, X-ray microtomography and dynamic mechanical thermal analysis. With the differential scanning calorimetry analysis it was possible to determine the nature of reaction mechanisms and the kinetics involved in PUs synthesis. The results of the infrared spectroscopy showed the bond types in PUs and the thermogravimetric analysis pointed out the decomposition temperature of the materials. Through scanning electron microscopy the PUs structural morphology was verified and the X-ray microtomography determined porosity and average pore size of the samples, indicating that higher isocyanate quantities improve material rigidity. From dynamic mechanical analysis it was possible to define the glass transition temperature. The PUs, in shape of scaffolds, were submitted to in vitro cytotoxicity tests to assess the potential of these biomaterials being applied in the medical field. The direct toxicity evaluation of the produced biomaterials was positive, since only one sample presented cytotoxic behavior towards cells in the MTT assays. Computer simulations were also performed in software ANSYS CFX® where it was possible to investigate the distribution of heat in the synthesis of PUs generated by the incidence of CO2 laser === Doutorado === Desenvolvimento de Processos Químicos === Doutor em Engenharia Química