Estudio de la degradación térmica de mezclas de polilactonas y poli(carbonato de trimetileno) con interés en aplicaciones biomédicas

Abstract

El estudio de la estabilidad y degradación térmica de los polímeros es un factor clave para determinar las condiciones de procesado y evaluar futuras aplicaciones. Por ello, poder modelizar el proceso de degradación y anticiparnos a él, permitiría diseñar dispositivos poliméricos con propiedades especiales en los que la secuencia de descomposición tuviera relevancia para conseguir dichas propiedades. En el presente proyecto se preparan distintas mezclas físicas de poli(carbonato de trimetileno) tanto con polilactida como poli(-caprolactona), con porcentajes de 20, 50 y 80% de la polilactona. Todos estos homopolímeros son polímeros biodegradables con importancia en el campo de la biomedicina, por ejemplo, en suturas quirúrgicas, andamios temporales, etc. Se realiza el análisis termogravimétrico, en atmósfera de nitrógeno seco, operando en régimen dinámico a las velocidades de 2, 5, 10, 20 y 40 ºC·min-1. Las curvas termogravimétricas muestran un comportamiento de degradación diferente según el tipo de homopolímero implicado en la mezcla. Existen degradaciones simples, que tienen lugar en un único paso, y degradaciones complejas, con dos o más pasos. En estas últimas se puede llegar a discernir la etapa mayoritaria de las correspondientes a los procesos minoritarios utilizando métodos matemáticos de deconvolución. Se elabora un protocolo para la evaluación y obtención de los parámetros cinéticos – energía de activación y factor preexponencial –. Dichos parámetros se determinan mediante los modelos teóricos de Kissinger, el método isoconversional integral KAS y el diferencial Friedman para cada una de las mezclas y sus homopolímeros. Para el paso mayoritario de cada proceso de degradación se determina el modelo más apropiado siguiendo la metodología de Coats-Redfern y el modelo invariante IKP (Invariant Kinetics Parameters). Los resultados obtenidos concluyen que a todas las muestras se le puede asociar un modelo cinético para un rango de conversiones amplio. El homopolímero de poli(carbonato de trimetileno) describe un modelo power que podría estar relacionado con la rotura aleatoria de la cadena. Al homopolímero de la polilactida, acorde con la literatura, se le asocia un modelo de nucleación, que para sus mezclas incrementa el orden en dichas reacciones de nucleación. Los modelos asociados a la poli(-caprolactona) son de autocatálisis o de nucleación, de orden similar al obtenido en estudios previos. A las respectivas mezclas con el poli(carbonato de trimetileno) se asignan modelos de nucleación de orden mayor a la polilactona y el modelo power; siendo nuevamente relevante los efectos de los dos homopolímeros en la mezcla para los modelos cinéticos atribuidos.