Kompozyty sztywnych pianek poliuretanowych z napełniaczem pochodzenia roślinnego do zastosowań w przemyśle kosmetycznym

This study was designed towards the development of rigid polyurethane foam (RPURF) composites for application in the cosmetics industry using ground hazelnut shell waste as filler. Additionally, the influence of the filler content on the structure of the composites, as well as on their physico-mechanical, thermal, and biological properties was investigated. The particle size distribution and chemical structure of the natural filler, was examined. The synthesized foams were analyzed using a variety of techniques such as infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), and scanning electron microscopy (SEM). Furthermore, the apparent density, water absorption, dimensional stability, compressive strength, and resistance to aging of the materials were determined. Due to the proposed application, the toxicity analysis of the synthesized materials was essential. The conducted research resulted in the development of the composition and preparation procedure for the synthesis of rigid polyurethane foam biocomposites incorporating a high content of ground hazelnut shell as filler.Otrzymano kompozyty sztywnych pianek poliuretanowych (RPURF) z udziałem odpadowych łupin orzecha laskowego, odpowiednie do zastosowań w przemyśle kosmetycznym. Określono wpływ zawartości napełniacza na strukturę, właściwości fizykomechaniczne, termiczne oraz biologiczne wytworzonych materiałów. Przeanalizowano wymiary cząstek oraz budowę chemiczną napełniacza. Pianki RPURF scharakteryzowano za pomocą spektroskopii w podczerwieni (FT-IR), analizy termograwimetrycznej (TGA), różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Ponadto określono gęstość pozorną kompozytów, ich chłonność wody, stabilność wymiarową, wytrzymałość na ściskanie oraz odporność na warunki starzeniowe. Ze względu na przewidywaną aplikację oceniono też toksyczność pianek. Na podstawie wyników badań opracowano skład oraz metodę wytwarzania biokompozytów sztywnych pianek poliuretanowych z dużym udziałem napełniacza pochodzenia naturalnego w postaci zmielonych łupin orzecha laskowego

Effect of the content of rigid segments on the properties of polycarbonate urethanes for use in intervertebral disc implants

Otrzymano serię poli(węglanouretanów), o zawartości 30, 34 i 45 % mas. segmentów sztywnych, z diizocyjanianu 4,4'-dicykloheksylometanu (HMDI) ioligowęglanodiolu. Scharakteryzowano właściwości oraz strukturę wytworzonych poli(węglanouretanów) za pomocą spektroskopii w podczerwieni FT-IR, różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy dynamicznych właściwości mechanicznych (DMA), analizy termograwimetrycznej (TGA) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Oceniono również właściwości wytrzymałościowe, odporność na zużycie ścierne, a także wykonano testy tribologiczne, oznaczono twardość, elastyczność przy odbiciu, gęstość i kąt zwilżania oraz obliczono swobodną energię powierzchniową. Przeprowadzono wstępne badania biologiczne, określające toksyczność opracowanych materiałów. Wybrane próbki otrzymanych materiałów testowano na symulatorze segmentu ruchowego kręgosłupa. Wytworzony implant krążka międzykręgowego po 3 mln cykli nie wykazywał śladów niszczenia spowodowanego użyciem ściernym i nie zmienił swojej charakterystyki wytrzymałościowej.A series of polycarbonate urethanes (PUR) containing 30, 34 and 45 wt % hard segments was synthesized from oligocarbonate diol (OCD) and dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate (HMDI). The structure and properties of the obtained polymers were characterized using infrared spectroscopy with Fourier transformation (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). The tensile strength properties, hardness, resilience and density of PUR were determined and abrasive wear resistance was evaluated in a tribological test. The surface properties were examined using contact angle measurements and free surface energy was calculated. The preliminary cytotoxicity tests were performed. The selected samples of the obtained materials were tested using the simulator of spine motion segment. The intervertebral disc implant produced from polycarbonate urethane with 34 wt % hard segments showed no signs of decay caused by abrasion wear and did not change its mechanical characteristics after 3 million cycles