Blendas de PDMS-PMMA : preparação e compatibilização com organosilano

Abstract

O principal objetivo deste trabalho foi a preparação de blendas de PDMS-PMMA, poli(dimetilsiloxano)-poli(metilmetacrilato), apropriadas para serem utilizadas como próteses externas. Inicialmente, utilizamos a metodologia atualmente empregada no Setor de Próteses Buco-Maxilo-Faciais no Hospital do Câncer de Pernambuco (HCP) na qual é baseada em materiais de PMMA. Os pré-polímeros foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear (RMN), cromatografia de permeação em gel (CPG) e medidas de viscosidades. Além disso, as reações de polimerização foram investigadas e as amostras resultantes foram também estudadas por análise térmica (termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os pré-polímeros de silicone são cadeias de poli(dimetilsiloxano) lineares com grupos vinílicos e -Si-H terminais, os quais podem ser reticulados quando os pré-polímeros são misturados. A resina acrílica é formada pela adição de monômeros de MMA as esferas de PMMA nas quais o pigmento e o iniciador (PBO) foram adicionados. Os resultados de RMN mostraram que 49,5% do PMMA é isotático, com uma temperatura próxima a 83,58ºC. A Tg do PDMS foi observada em -125ºC a temperatura de cristalização em -85ºC e temperaturas de fusão cristalinas próximas a -40ºC e -50ºC. Numa segunda parte deste trabalho, blendas poliméricas de PDMS-PMMA foram preparadas com o objetivo de combinar as características de ambos os polímeros. Essas características consistem em promover cor a matriz de silicone a partir das resinas acrílicas pigmentadas, aumentar a umectabilidade do PDMS e aperfeiçoar as propriedades mecânicas. Como o PDMS e PMMA são imiscíveis, nossa estratégia foi baseada na utilização de um organosilano como compatibilizante, o metacrilóxi-propil-trimetóxisilano, MAPTMS, objetivando melhorar a afinidade entre as fases das blendas de PDMS-PMMA. Este composto tem uma parte orgânica acrílica e grupos metóxis os quais podem ser hidrolisados. Por esta razão, blendas de PDMS-PMMA com o agente compatibilizante foram preparadas por duas metodologias. As blendas foram caracterizadas por MEV, TGA, DSC, espectroscopia no infravermelho, ângulo de contato e ensaios mecânicos de tração. A compatibilização entre o MAPTMS e a fase acrílica foi observada por espectroscopia no infravermelho. As blendas de PDMS-PMMA apresentaram menores valores de ângulos de contato do que para o PDMS, permitindo desta forma uma melhor umectabilidade dos materiais quando em contato com fluídos biológicos. Foram realizados três planejamentos fatoriais no intuito de observar quais as variáveis experimentais foram mais significativas para as propriedades mecânicas das blendas A percentagem de PMMA, a adição do agente compatibilizante, e duas metodologias, A e B, foram investigadas; Metodologia (A) Mistura seqüencial dos componentes: pré-polímero A, MAPTMS, PMMA e pré-polímero B; Metodologia (B) 30 min de reação entre o pré-polímero A, PMMA e o MAPTMS, adicionados nesta ordem, seguida da adição do pré-polímero B. Todos os experimentos foram realizados à temperatura ambiente. A adição do MAPTMS foi fator significativo para um melhor desempenho da das blendas, com relação a tensão na ruptura e módulo elástico. Os maiores valores de módulo de elasticidade (0,0148±0,0007 kgf mm-2) e tensão na ruptura (0,4436±0,0368 MPa) foram obtidos para a amostra com adição do MAPTMS e 25,0% (PMMA/PDMS). Em uma última etapa foi realizado um planejamento fatorial com a adição de água as blendas no intuito de promover uma maior hidrólise do agente compatibilizante e com isto uma melhor adesão entre as fases. Os fatores investigados foram a percentagem de PMMA, a relação MAPTMS:água e duas novas metodologias (C e D); Metodologia (C): Adição de água ao prépolímero A, seguida da adição de MAPTMS e agitação por 60min. PMMA é então adicionado e a agitação prossegue por mais 60min. Após este período o pré-polímero B é adicionado para reticulação. Metodologia (D): Adição de água ao pré-polímero A, seguida da adição de PMMA e agitação por 10 min. MAPTMS é então adicionado e a agitação prossegue por 120min. Após este período o pré-polímero B é adicionado para reticulação. Quando água é adicionada ao sistema, 12,5% (PMMA/PDMS) são preferidos. A relação 1:3 de MAPTMS:água é preferida à relação 1:6, assim como a metodologia C em relação à metodologia D