|
|
Biodegradable polyurethanes based on poly(ethylene glycol)
Kupka, Vojtěch ; Žídek, Jan (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Predložená diplomová práce se zabývá syntézou biodegradabilních polyuretanu (bio-PU) na bázi polyethylenglykolu (PEG-u) a polykaprolaktonu (PCL) pro využití k medicínským úcelum. Cílem práce bylo vyvinout metodiku prípravy elastomerního polyuretanu, ze kterého by se dal v budoucnu pripravit skafold (nosic bunek) použitelný v tkánovém inženýrství pro humánní regenerativní medicínu. Teoretická cást práce shrnuje informace o materiálech využitelných pro zamýšlenou aplikaci. Zahrnuty jsou také techniky prípravy skafoldu, jejich biokompatibilita a charakterizace vlastností výsledného materiálu. Praktická cást je pak zamerena na navržení vhodné metodiky pro prípravu funkcních vzorku obsahujících PEG, PCL, hexamethylen-diisokyanát (HMDI) a ethylhexanoát cínatý jako katalyzátor. U pripravených vzorku byl zjištován vliv jejich složení (predevším ruzný obsah a molekulová hmotnost PEG-u) na botnání a hydrolytickou stabilitu spolecne s testováním mechanických vlastností, sledováním kinetiky sítování a stanovením stupne konverze. Morfologie vzorku byla sledována pomocí optické mikroskopie, chemické složení bylo potvrzeno infracervenou spektroskopií a tepelné vlastnosti byly urceny diferencní kompenzacní kalorimetrií. Vývoj v metodice prípravy ukázal, že je nezbytné odstranit pred syntézou z výchozích látek veškeré necistoty, predevším vodu a kyslík, jinak vznikaly nedokonale zreagované vzorky s velkým obsahem póru ruzných velikostí. Syntéza všech vzorku probíhala pod dusíkovou atmosférou ve dvou krocích, kdy v prvním se pouze homogenizovaly oba polyoly (PEG i PCL) na vakuové lince pri 130 °C a ve druhém pak vznikaly výsledné bio-PU za pridání HMDI pri 65 °C v inertní atmosfére manipulacního boxu. Vzorky pak byly dopolymerovány ve forme pri 65 °C pod dobu 48 hodin v sušárne. Ruzné fyzikální podmínky metodiky vedly k príprave jak nepruhledných bílých filmu, tak i vzorku s viditelnou separací fází až po flexibilní transparentní filmy. Pozorování optickým mikroskopem vzorku s fázovou separací prokázalo prítomnost sférolitické struktury krystalické fáze PCL v amorfní fázi matrice PEG-u. Sledování kinetiky sítování pomocí soxhletovy extrakce potvrdilo maximální konverzi polymerace (96 %) již za 4 h dopolymerování v sušárne. Testování zkouškou v tahu ukázalo, že výrazný vliv na pevnost v tahu má isokyanátový index (pomer NCO/OH skupin). Molekulová hmotnost PEG-u ovlivnovala pevnost v tahu jen u vzorku zcela zesítovaných. Merení botnání vzorku ve vode prokázalo, že s rustem molekulové hmotnosti PEG-u roste i obsah vody (od cca 28 až po 58 hm.%) ve vzorcích. Také degradace filmu ve vode pri 37 °C probíhala dle predpokladu rychleji u vzorku s vyšší molekulovou hmotností PEG-u. V predložené diplomové práci bylo potvrzeno, že množstvím a molekulovou hmotností polyethylenglykolu je možné rídit hydrolytickou stabilitu výsledných biodegradabilních polyuretanových elastomeru.
|
|
|
Processing and properties of porous bioceramic materials
David, Jakub ; Ručková, Jana (referee) ; Novotná, Lenka (advisor)
Bachelor thesis is focused on the study of bioceramic porous materials. The theoretical part is divided into three parts. The first part describes biomaterials, their division and use in bone tissue engineering. The second part deals with the requirements of bioceramic support systems (scaffolds). The third section describes methods for the porous structures production. The effort of the practical part was to prepare by method of direct foaming bioceramic porous materials based on calcium phosphate. It studied mainly the affect of the suspension composition on the final properties of the synthesized material. Morphology of materials was also evaluated using scanning electron microscopy. Degradability of materials in simulated body fluid was tested in terms of biological properties.
|
|
| |
|
|
Application of renewable and recyclable raw materials for preparation of new polymers
Horák, Pavel ; Beneš, Hynek (advisor) ; Cajthaml, Tomáš (referee)
This thesis deals with optimalization of flexible polyurethane foam recycling with using of natural polyols based on rape seed oil and fish oil and it explores applications of depolymerized polyol product by formulations of new polyurethane materials. The experiments of depolymerisation showed that both tested natural oil (rape seed oil and fish oil) can be used as effective reagents for polyurethane recycling. Reaction conditions of depolymerisation were optimised with model flexible polyurethane foam and applied on waste foam from real conditions. Gain of depolymerisation is one-faze low viscosity (to 1500 mPa.s) liquid polyol products with content of hydroxyl groups ca 3 mmol/g. These polyols can be used for polymerisation of new materials. First application of recycled polyols was formulation of polyurethane foam systems. Through optimising of formula was prepared low-density semirigid foam containing 100 percentage of recycled polyol. Properties of these foams correspond to commercial foams. To prepare of homogenous cast polyurethane system based on recycled polyols it was necessary to add proper solvent, therefor extent of application has been lowered. On that account the systems were tested for study of polyaddition reaction and for following properties of the material. In these tests, the reactivity...
|
|
|
Application of renewable and recyclable raw materials for preparation of new polymers
Horák, Pavel
This thesis deals with optimalization of flexible polyurethane foam recycling with using of natural polyols based on rape seed oil and fish oil and it explores applications of depolymerized polyol product by formulations of new polyurethane materials. The experiments of depolymerisation showed that both tested natural oil (rape seed oil and fish oil) can be used as effective reagents for polyurethane recycling. Reaction conditions of depolymerisation were optimised with model flexible polyurethane foam and applied on waste foam from real conditions. Gain of depolymerisation is one-faze low viscosity (to 1500 mPa.s) liquid polyol products with content of hydroxyl groups ca 3 mmol/g. These polyols can be used for polymerisation of new materials. First application of recycled polyols was formulation of polyurethane foam systems. Through optimising of formula was prepared low-density semirigid foam containing 100 percentage of recycled polyol. Properties of these foams correspond to commercial foams. To prepare of homogenous cast polyurethane system based on recycled polyols it was necessary to add proper solvent, therefor extent of application has been lowered. On that account the systems were tested for study of polyaddition reaction and for following properties of the material. In these tests, the reactivity...
|
|
|
Application of renewable and recyclable raw materials for preparation of new polymers
Horák, Pavel
This thesis deals with optimalization of flexible polyurethane foam recycling with using of natural polyols based on rape seed oil and fish oil and it explores applications of depolymerized polyol product by formulations of new polyurethane materials. The experiments of depolymerisation showed that both tested natural oil (rape seed oil and fish oil) can be used as effective reagents for polyurethane recycling. Reaction conditions of depolymerisation were optimised with model flexible polyurethane foam and applied on waste foam from real conditions. Gain of depolymerisation is one-faze low viscosity (to 1500 mPa.s) liquid polyol products with content of hydroxyl groups ca 3 mmol/g. These polyols can be used for polymerisation of new materials. First application of recycled polyols was formulation of polyurethane foam systems. Through optimising of formula was prepared low-density semirigid foam containing 100 percentage of recycled polyol. Properties of these foams correspond to commercial foams. To prepare of homogenous cast polyurethane system based on recycled polyols it was necessary to add proper solvent, therefor extent of application has been lowered. On that account the systems were tested for study of polyaddition reaction and for following properties of the material. In these tests, the reactivity...
|
|
|
Application of renewable and recyclable raw materials for preparation of new polymers
Horák, Pavel ; Beneš, Hynek (advisor) ; Cajthaml, Tomáš (referee)
This thesis deals with optimalization of flexible polyurethane foam recycling with using of natural polyols based on rape seed oil and fish oil and it explores applications of depolymerized polyol product by formulations of new polyurethane materials. The experiments of depolymerisation showed that both tested natural oil (rape seed oil and fish oil) can be used as effective reagents for polyurethane recycling. Reaction conditions of depolymerisation were optimised with model flexible polyurethane foam and applied on waste foam from real conditions. Gain of depolymerisation is one-faze low viscosity (to 1500 mPa.s) liquid polyol products with content of hydroxyl groups ca 3 mmol/g. These polyols can be used for polymerisation of new materials. First application of recycled polyols was formulation of polyurethane foam systems. Through optimising of formula was prepared low-density semirigid foam containing 100 percentage of recycled polyol. Properties of these foams correspond to commercial foams. To prepare of homogenous cast polyurethane system based on recycled polyols it was necessary to add proper solvent, therefor extent of application has been lowered. On that account the systems were tested for study of polyaddition reaction and for following properties of the material. In these tests, the reactivity...
|
|
| |
|
|
Processing and properties of porous bioceramic materials
David, Jakub ; Ručková, Jana (referee) ; Novotná, Lenka (advisor)
Bachelor thesis is focused on the study of bioceramic porous materials. The theoretical part is divided into three parts. The first part describes biomaterials, their division and use in bone tissue engineering. The second part deals with the requirements of bioceramic support systems (scaffolds). The third section describes methods for the porous structures production. The effort of the practical part was to prepare by method of direct foaming bioceramic porous materials based on calcium phosphate. It studied mainly the affect of the suspension composition on the final properties of the synthesized material. Morphology of materials was also evaluated using scanning electron microscopy. Degradability of materials in simulated body fluid was tested in terms of biological properties.
|
|
|
Biodegradable polyurethanes based on poly(ethylene glycol)
Kupka, Vojtěch ; Žídek, Jan (referee) ; Vojtová, Lucy (advisor)
Predložená diplomová práce se zabývá syntézou biodegradabilních polyuretanu (bio-PU) na bázi polyethylenglykolu (PEG-u) a polykaprolaktonu (PCL) pro využití k medicínským úcelum. Cílem práce bylo vyvinout metodiku prípravy elastomerního polyuretanu, ze kterého by se dal v budoucnu pripravit skafold (nosic bunek) použitelný v tkánovém inženýrství pro humánní regenerativní medicínu. Teoretická cást práce shrnuje informace o materiálech využitelných pro zamýšlenou aplikaci. Zahrnuty jsou také techniky prípravy skafoldu, jejich biokompatibilita a charakterizace vlastností výsledného materiálu. Praktická cást je pak zamerena na navržení vhodné metodiky pro prípravu funkcních vzorku obsahujících PEG, PCL, hexamethylen-diisokyanát (HMDI) a ethylhexanoát cínatý jako katalyzátor. U pripravených vzorku byl zjištován vliv jejich složení (predevším ruzný obsah a molekulová hmotnost PEG-u) na botnání a hydrolytickou stabilitu spolecne s testováním mechanických vlastností, sledováním kinetiky sítování a stanovením stupne konverze. Morfologie vzorku byla sledována pomocí optické mikroskopie, chemické složení bylo potvrzeno infracervenou spektroskopií a tepelné vlastnosti byly urceny diferencní kompenzacní kalorimetrií. Vývoj v metodice prípravy ukázal, že je nezbytné odstranit pred syntézou z výchozích látek veškeré necistoty, predevším vodu a kyslík, jinak vznikaly nedokonale zreagované vzorky s velkým obsahem póru ruzných velikostí. Syntéza všech vzorku probíhala pod dusíkovou atmosférou ve dvou krocích, kdy v prvním se pouze homogenizovaly oba polyoly (PEG i PCL) na vakuové lince pri 130 °C a ve druhém pak vznikaly výsledné bio-PU za pridání HMDI pri 65 °C v inertní atmosfére manipulacního boxu. Vzorky pak byly dopolymerovány ve forme pri 65 °C pod dobu 48 hodin v sušárne. Ruzné fyzikální podmínky metodiky vedly k príprave jak nepruhledných bílých filmu, tak i vzorku s viditelnou separací fází až po flexibilní transparentní filmy. Pozorování optickým mikroskopem vzorku s fázovou separací prokázalo prítomnost sférolitické struktury krystalické fáze PCL v amorfní fázi matrice PEG-u. Sledování kinetiky sítování pomocí soxhletovy extrakce potvrdilo maximální konverzi polymerace (96 %) již za 4 h dopolymerování v sušárne. Testování zkouškou v tahu ukázalo, že výrazný vliv na pevnost v tahu má isokyanátový index (pomer NCO/OH skupin). Molekulová hmotnost PEG-u ovlivnovala pevnost v tahu jen u vzorku zcela zesítovaných. Merení botnání vzorku ve vode prokázalo, že s rustem molekulové hmotnosti PEG-u roste i obsah vody (od cca 28 až po 58 hm.%) ve vzorcích. Také degradace filmu ve vode pri 37 °C probíhala dle predpokladu rychleji u vzorku s vyšší molekulovou hmotností PEG-u. V predložené diplomové práci bylo potvrzeno, že množstvím a molekulovou hmotností polyethylenglykolu je možné rídit hydrolytickou stabilitu výsledných biodegradabilních polyuretanových elastomeru.
|
guest ::
