Development of Biodegradable Films Based on Chitosan/Glycerol Blends Suitable for Biomedical Applications

In the present work, chitosan/glycerol blends were used to prepare biodegradable films with potential applicationin dermal treatment. While the presence of glycerol gives the hydrating effect, the chitosan characteristics contribute to dermal regeneration. Swelling degree measurements, water vapor permeability determinations, mechanical tests, scanning electronic microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy analysis; biodegradability studies, thermogravimetric and differential scanning calorimetry analysis were used to analyze the influence of the incorporation of significant amounts of glycerol in film properties. The obtained results suggested that the glycerol addition provide the films with the required properties for the intended application related to dermal treatment. Increasing the glycerol concentration, a cluster effect produced by the glycerol molecules surrounding the macromolecular chains led to a decrease in the swelling degree and an increase in the WVP along with improvements in mechanical properties.Fil: Debandi, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Bernal, Celina Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Francois, Nora. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin

Fracture toughness determination of ABS polymers using the J-method

Abstract The suitability of J–R curve fitting methods proposed by ASTM E 813-81 and E 813-87 metal standards in fitting ABS J–R curves is discussed. Tests were carried out at room temperature on one commercial grade ABS resin in three-point bending. Specimens were precracked with a razor blade and tests were performed over a X20 range of crosshead rate in the quasistatic regime. Specimens of different geometric relationships (B/W, a/W, smooth specimens of different thickness, and side-grooved specimens) were assayed. The two ASTM fitting procedures were also checked against data reported by other authors for other ABS type resins. Model appropriateness was checked by statistical analysis. Results appeared to be geometrically independent for deeply notched specimens. No significant variation in the J–R curve was found for changes in the displacement rate. Both J–R curve fittings appeared to be adequate. The ASTM E 813-87 procedure led to less conservative critical initiation J IC values

A simple method for J-R curve determination in ABS polymers

Abstract The objective of this paper is to investigate the applicability of a very simple new method, based on load separation criterion, developed for evaluating J-R curves in steels, when applied to ABS polymers. This technique proposes the testing of a single precracked specimen and a single blunt notched specimen. The latter provides a method to detect the plastic displacement range during crack tip blunting in which the assumption of load separation criterion in the precracked specimen is valid, and also allows determination of J IC independently of J-R curve determination. The deformation material function is assumed to be a Ramberg-Osgood type law deformation function which leads to a very easy procedure to determine J-R curves. The J-R curve resulting from this new method is compared with one resulting from a traditional multiple specimen J-R curve determination method. Both results are in good agreement

Mechanical evaluation of polylactic acid (PLA) based composites reinforced with different calcium phosphates

In the present work, the mechanical performance of polylactic acid (PLA) based composites reinforced with hydroxyapatite (HA) or β-tricalcium phosphate (β-TCP) was investigated. The polymer was melt compounded with 1 and 2.5 wt% of particles by using an intensive mixer or a twin screw extruder. Morphological, thermal and rheological studies were performed to analyze the composites internal structure and filler-matrix interaction. The mechanical behavior was investigated through uniaxial tensile and quasi-static fracture tests. The different characterization techniques evidenced a better filler dispersion for composites obtained by extrusion independently of the filler used. A relatively weak filler-matrix interaction was revealed from morphological observations and rheological measurements. In addition, thermal analysis evidenced similar crystalline structure for all of the investigated materials. In general, uniaxial tensile parameters displayed almost constant values independently of the filler content or compounding method. Particularly, extruded composites with 2.5 wt% filler exhibited slightly increased ductility respect to neat PLA which was related to improved filler dispersion. The PLA matrix displayed load-displacement curves with ductile instability in quasi-static fracture tests. On the other hand, the composites with 2.5 wt% filler exhibited an increased stable crack growth followed by ductile instability. The fracture process was quantitatively described by means of critical stress intensity factor (K IQ) and strain energy release rate at propagation (G CP) parameters. The extruded composites with 2.5 wt% filler displayed improved propagation fracture toughness. Based on fractured surfaces analysis this enhanced behavior, not largely reported for untreated rigid fillers, was attributed to the effective activation of the toughening mechanisms of particle debonding and subsequent plastic void growth.Fil: Pérez, Claudio Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Eisenberg, Patricia. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Bernal, Celina Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Perez, Ezequiel Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin

Modelado y simulación de la segregación de partículas no esféricas en polímeros semicristalinos

La incorporación de partículas en polímeros se utiliza ampliamente para mejorar las propiedades de estos materiales. La interacción de las partículas durante la cristalización de un polímero semicristalino con la intercara de solidificación puede segregarlas de la red cristalina y, como consecuencia, conducir a una distribución no homogénea de las mismas en la matriz. En este trabajo se investigó esta interacción debida al movimiento de la intercara de solidificación hacia una partícula inmersa en un material fundido. En esta interacción se consideran dos fuerzas principales actuantes sobre la partícula y que conducen a la segregación: la fuerza de arrastre que impulsa a las partículas hacia la interfaz y la fuerza de repulsión, que se calcula a partir de la fuerza de Lifshitz-Van der Waals. Ambas fuerzas se calcularon, en este trabajo, mediante análisis numéricos basados en el método por elementos finitos. La originalidad de este trabajo radica en la incorporación de nuevas geometrías de partícula tales como partículas esféricas, cilíndricas, cónicas y hemisféricas y, en el desarrollo de estos cálculos en un material polimérico. Los resultados mostraron que el modelo numérico desarrollado aquí puede predecir las condiciones en las que se produce el empuje de las partículas en polímeros semicristalinos. Este modelo numérico puede utilizarse para calcular las condiciones de enfriamiento que conducen a una dada distribución de partícula en compuestos y mezclas de polímeros.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 23Facultad de Ingenierí

Modelado y simulación de la segregación de partículas no esféricas en polímeros semicristalinos

La incorporación de partículas en polímeros se utiliza ampliamente para mejorar las propiedades de estos materiales. La interacción de las partículas durante la cristalización de un polímero semicristalino con la intercara de solidificación puede segregarlas de la red cristalina y, como consecuencia, conducir a una distribución no homogénea de las mismas en la matriz. En este trabajo se investigó esta interacción debida al movimiento de la intercara de solidificación hacia una partícula inmersa en un material fundido. En esta interacción se consideran dos fuerzas principales actuantes sobre la partícula y que conducen a la segregación: la fuerza de arrastre que impulsa a las partículas hacia la interfaz y la fuerza de repulsión, que se calcula a partir de la fuerza de Lifshitz-Van der Waals. Ambas fuerzas se calcularon, en este trabajo, mediante análisis numéricos basados en el método por elementos finitos. La originalidad de este trabajo radica en la incorporación de nuevas geometrías de partícula tales como partículas esféricas, cilíndricas, cónicas y hemisféricas y, en el desarrollo de estos cálculos en un material polimérico. Los resultados mostraron que el modelo numérico desarrollado aquí puede predecir las condiciones en las que se produce el empuje de las partículas en polímeros semicristalinos. Este modelo numérico puede utilizarse para calcular las condiciones de enfriamiento que conducen a una dada distribución de partícula en compuestos y mezclas de polímeros.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 23Facultad de Ingenierí

Modelado y simulación de la segregación de partículas no esféricas en polímeros semicristalinos

La incorporación de partículas en polímeros se utiliza ampliamente para mejorar las propiedades de estos materiales. La interacción de las partículas durante la cristalización de un polímero semicristalino con la intercara de solidificación puede segregarlas de la red cristalina y, como consecuencia, conducir a una distribución no homogénea de las mismas en la matriz. En este trabajo se investigó esta interacción debida al movimiento de la intercara de solidificación hacia una partícula inmersa en un material fundido. En esta interacción se consideran dos fuerzas principales actuantes sobre la partícula y que conducen a la segregación: la fuerza de arrastre que impulsa a las partículas hacia la interfaz y la fuerza de repulsión, que se calcula a partir de la fuerza de Lifshitz-Van der Waals. Ambas fuerzas se calcularon, en este trabajo, mediante análisis numéricos basados en el método por elementos finitos. La originalidad de este trabajo radica en la incorporación de nuevas geometrías de partícula tales como partículas esféricas, cilíndricas, cónicas y hemisféricas y, en el desarrollo de estos cálculos en un material polimérico. Los resultados mostraron que el modelo numérico desarrollado aquí puede predecir las condiciones en las que se produce el empuje de las partículas en polímeros semicristalinos. Este modelo numérico puede utilizarse para calcular las condiciones de enfriamiento que conducen a una dada distribución de partícula en compuestos y mezclas de polímeros.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV, no. 23Facultad de Ingenierí

Solid-State Drawing of Commercial Poly(Lactic Acid) (PLA) Based Filaments

In the present work, solid-state drawing of commercial PLA-based extruded filamentswas investigated. Two different filaments were used: one based on neat PLA and theother based on PLA filled with copper particles. The effect of the processing parameterssuch as the drawing temperature and the draw ratio on the materials morphology andthermal and mechanical behavior was analyzed. A specially designed device whichsimulates the solid-stated drawing stage frequently used for fibers manufacturing wasapplied. The drawing effects were evidenced by the results of the degree of crystallinityand tensile parameters, as well as by SEM analysis and topographical observations ofthe surfaces of the filaments. From these results, it was concluded that the draw ratiois more important than the drawing temperature as a determining factor of the tensileperformance of the PLA-based filaments investigated. However, the drawing temperatureplays a key role to establish the critical draw ratio to obtain stable solid-state drawing.Fil: Walker, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Melaj, Mariana Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Giménez, Rocío Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Perez, Ezequiel Martin. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bernal, Celina Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentin

Effect of yerba mate extract on the performance of starch films obtained by extrusion and compression molding as active and smart packaging

Native or hydrolyzed starch and yerba mate extract (10 wt.% or 20 wt.%) films prepared by extrusion and compression molding were investigated. Native starch material (TPNS) exhibited lower water vapor permeability and higher Young's Modulus (E) compared to hydrolyzed starch matrix (TPHS) but decreases in strain at break (εb) and toughness (T). The incorporation of 10 wt.% of extract in TPNS led to greater E and εb and it resulted the most hydrophobic material. Conversely, TPHS with 20 wt.% of additive resulted the film with the highest εb and T, indicating a plasticizing effect of the extract in this concentration and system. All materials disintegrated after 10 weeks of burial, contributing to waste reduction. Biofilms containing yerba mate extract showed antioxidant activity and color changes in different pH, indicating their promising role as active and smart packaging for food, in accordance with the new trends for biodegradable and functional packaging.Fil: Ceballos, Rocío Lais. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Ochoa Yepes, Oswaldo Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Goyanes, Silvia Nair. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bernal, Celina Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Fama, Lucia Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Desarrollo de fibras de PLA con elevada resistencia y rigidez por estirado en estado sólido

La mayor parte de los plásticos utilizados en la actualidad provienen de recursos no renovables y no son biodegradables. Si al final de su vida útil no se dispone de ellos adecuadamente, tienden a acumularse en el ambiente y pueden causar graves daños a los ecosistemas. En las últimas décadas se ha comenzado a generar conciencia sobre este impacto negativo, por lo que ha cobrado gran relevancia el desarrollo de materiales sustentables, que provengan de fuentes renovables y que permitan una disposición finalamigable con el medio ambiente, entre los que se destaca el ácido poliláctico (PLA). Este polímero termoplástico puede procesarse con las técnicas de conformado convencionales de plásticos para producir films, láminas, botellas e incluso fibras. En particular, es de gran interés el desarrollo de fibras de elevada resistencia y rigidez que pueden ser utilizadas en la industria textil o como material de refuerzo en compuestos para múltiples aplicaciones. Una de las técnicas más utilizadas para este fin es la de estirado en estado sólido de filamentos extruidos, que consiste en estirar el material cuando se encuentra entre la temperatura de transición vítrea y la de fusión. Esto genera una reducción en el diámetro y un reordenamiento a nivel molecular, que mejora sus propiedades mecánicas. En este trabajo se estiraron filamentos de PLA comerciales para impresión 3D variando las condiciones de procesamiento (temperatura y velocidad de estirado). Independientemente de dichas condiciones se obtuvieron fibras significativamente más rígidas y resistentes que los filamentos de partida.Fil: Butto, M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; ArgentinaFil: Maspoch, M. L l.. Universidad Politécnica de Catalunya; EspañaFil: Bernal, Celina Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Tecnología en Polímeros y Nanotecnología; Argentina5° Congreso Argentino de Ingeniería; 11° Congreso Argentino de Enseñanza de la Ingeniería y 3° Congreso Latinoamericano de IngenieríaBuenos AiresArgentinaConsejo Federal de Decanos de Ingeniería de la República ArgentinaUniversidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenierí