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Impregnação de peças de osso bovino com poli(metilmetacrilato) : um novo material para o design de produto

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Impregnação de peças de osso bovino com poli(metilmetacrilato) : um novo material para o design de produto

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Título Impregnação de peças de osso bovino com poli(metilmetacrilato) : um novo material para o design de produto
Autor Roese, Pedro Barrionuevo
Orientador Kindlein Junior, Wilson
Co-orientador Amico, Sandro Campos
Data 2009
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Biodesign
Design de produto
Osso e ossos
Resumo O presente trabalho teve como objetivo obter um material compósito a partir da impregnação de peças de osso bovino com um monômero seguido da polimerização deste, resultando assim em um material com menor absorção de água e inchamento quando comparado ao osso em seu estado natural. O tratamento de impregnação realizado foi adaptado de tratamentos tipicamente empregados na madeira e, para tal, foi realizada uma ampla revisão bibliográfica com o objetivo de determinar as diferenças entre a estrutura química e a microestrutura do osso e da madeira. A partir da revisão bibliográfica, determinou-se que as melhores chances de se obter bons valores para os parâmetros de eficiência anti-inchamento (%EAI) e eficiência na exclusão de umidade corrigida (%EEUC) residiam em aplicar ao osso um tratamento de impregnação com metilmetacrialto (MMA) utilizando vácuo ou pressão e metanol ou ácido acrílico (AA) como promotores de difusão. Determinou-se a composição média das peças de osso quanto ao teor de umidade, de mineral e de gordura e os resultados mostraram que as amostras de osso empregadas eram bastante homogêneas. Então, foi estudada a influência do vácuo, de pressão positiva e da concentração dos promotores de difusão na impregnação do osso com MMA. Os resultados mostraram que o uso de vácuo, de metanol a 20% v:v e AA a 5% v:v aceleram a absorção de MMA pelo osso permitindo assim obter um maior teor de impregnante no compósito. As peças de osso foram então impregnadas com MMA e este foi polimerizado in situ para a obtenção do material compósito, utilizando peróxido de benzoíla como iniciador e temperaturas de 90ºC. O material resultante foi caracterizado em ensaios de absorção de água e inchamento e analisado por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os compósitos obtidos utilizando metanol 20% v:v como promotor de difusão apresentaram os melhores resultados com %EAI = 22,1% e %EEUC = 35,1%, comparados ao osso não impregnado.
Abstract This work aimed to obtain a composite material from the impregnation of bovine bone slabs with a monomer, followed by monomer polymerization, yielding a material with lower water absorption and swelling compared to untreated bone. The impregnation carried out was adapted from treatments which are typically employed to wood and, to make that possible, a broad review was carried out to determine the differences between the chemical and microstructural composition of wood and bone. From the review, it was determined that the best possibilities to obtain high values for the anti swelling efficiency (%ASE) and moisture exclusion efficiency (%MEE) parameters could be reached through the impregnation of the bone slabs with methylmetacrylate (MMA) employing pressure and methanol and acrylic acid (AA) as diffusion promoters. Before starting impregnation procedures, the mean composition of the bone slabs regarding moisture content, mineral content and fat content was determined. Results showed that the bone slabs composition was quite homogeneous. Then, the influence of vacuum, 2 bar pressure and methanol and AA concentration in the absorption of MMA by the bone slabs. The results pointes that vacuum and methanol 20% v:v and AA 5% v:v speeds up the MMA absorption by bone, thus, making possible to obtain composites with higher impregnant amounts. Once the optimized impregnation conditions were found, boné slabs were impregnated with MMA in such conditions and then it was polymerized in situ with benzoyl peroxide as initiator and 90ºC temperature. The resulting material was characterized regarding water absorption and swelling and was analyzed through optical and electronic microscopy. Results showed that the composites obtained with methanol as diffusion promoter presented the best performance with %ASE = 22.1% and %MEE = 35.1%.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/17155
Arquivos Descrição Formato
000711699.pdf (3.330Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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