En las gráficas de la figura 10 se puede observar que a medida que transcurre el tiempo, la pérdida de peso durante la etapa de envejecido, así como durante la etapa de secado a temperatura ambiente, es más rápida cuando se adiciona mayor cantidad de HA al compuesto, sin embargo a composiciones menores de HA se mantienen periodos de tiempo estables en comparación a composiciones altas que se tiene mayor pérdida. Además, el porcentaje de peso perdido es menor cuando se tiene mayor contenido de HA. Esto se debe a que durante el envejecimiento siguen presentándose reacciones de condensación con la consecuente pérdida de peso. También dado que las partículas de HA inhiben la interconexión de la red tridimensional por lo que se tiene una estructura más abierta permitiendo que sea más fácil la eliminación de los líquidos exudados y provocando una mayor y más rápida pérdida de peso.
4.2.2 ESTRUCTURA QUÍMICA Y CRISTALINA DE LOS MATERIALES COMPUESTOS E HIBRIDO
Los espectros FT-IR del material híbrido (sin adición de HA) y de la HA obtenidos se muestran en la figura XX.
Figura 11. Espectros FT-IR de la HA y del híbrido sin adición de HA seco a 100 °C.
En los espectros de la figura XX se observan las bandas de absorción características de los enlaces correspondientes a la sílice vítrea en el compuesto/HA0%). La banda ubicada en 804 cm-1 se
50 1600 1400 1200 1000 800 600 400 [SiO4] Número de onda (cm-1) T ra n smi ta n ci a (u .a .) PO4V3 PO4V4 Si-O-Si Si-CH 3sim Si-O-Si PO4V3 Compuesto-HA0.5% Compuesto-HA5% Compuesto-HA3% Compuesto-HA1%
asigna al tetraedro de sílice [SiO4] en este los enlaces Si-O presentan un movimiento de flexión
causado por los átomos de oxígeno respecto a los átomos de silicio. Las bandas localizadas en 1260 y 2963 cm-1 se asignan a los enlaces Si-C con vibraciones de alargamiento simétrico
provenientes del PDMS, la banda en 848 cm-1 corresponde al enlace (PDMS) Si-O-Si (TEOS), la
banda amplia con un máximo en 1082 cm-1 y un hombro en 1037 cm-1 se atribuyen al movimiento
de estiramiento asimétrico y simétrico, respectivamente, del enlace Si-O-Si tanto en sílice como en PDMS, en la cual los átomos adyacentes de oxígeno se mueven mutuamente en fase [7, 15, 38, 40].
El espectro perteneciente a la hidroxiapatita (HA) presenta bandas ubicadas en 600 y 560 cm-1
pertenecientes a grupos fosfatos presentando un modo vibracional de alargamiento, también se observan bandas en 960, 875 y 1039 cm-1 que corresponden a grupos PO
4-3 provenientes de la
HA.
Dado que las bandas más importantes de los espectros se encuentran en el intervalo de número de onda entre 1600-400 cm-1, los espectros FT-IR de los materiales compuestos obtenidos (figura
12).
51 Los espectros FT-IR de los materiales compuestos muestran las bandas características de la HA y del material híbrido antes descritas (figura 11). Se puede observar que estos espectros son muy similares entre sí, independientemente del contenido de HA adicionada, y similares al material híbrido sin adición de HA, lo cual se puede deber a la poca cantidad adicionada de esta al material compuesto.
Las principales bandas observadas se encuentran ubicadas en 1260cm-1 y 848 cm-1, la primera
corresponde a estiramientos del enlace Si-C en el grupo Si-CH3 proveniente del PDMS y la
segunda corresponde al enlace Si-O-Si proveniente de la condensación entre Si-OH resultantes de la hidrólisis del TEOS y de grupos terminales del PDMS, indicando la copolimerización entre estos dos componentes (PDMS-Si-O-Si-TEOS) durante la síntesis. En 1082 cm-1 se observa la
banda amplia correspondiente a vibraciones de tensión asimétrica del enlace Si-O-Si y Si-O presentes en la sílice (TEOS) y del PDMS [7, 15, 38, 40], en 1027 cm-1 se observa un hombro que
corresponde grupos PO4-3 provenientes de la HA.
Las bandas debidas a la presencia de grupos PO4-3 provenientes tanto de las reacciones de
hidrólisis-condensación del trietilfosfato como de la HA adicionada se observan en 1035 y 1098 cm-1, la primera se atribuye a los grupos fosfato [38], mientras que la segunda se asocia a la
presencia de las vibraciones del grupo enlaces Si-O-P [37] formados durante las reacciones de
condensación entre grupos Si-OH provenientes tanto de la hidrólisis del TEOS como de grupos terminales del PDMS con los grupos fosfatos provenientes del TEP, estas bandas se encuentran solapadas con aquellas que corresponden a los enlaces Si-O-Si tanto del PDMS como de la sílice. Mientras que las longitudes de onda alrededor de 603 cm-1 se observa una banda amplia de poca
intensidad asociados a grupos –OH y la bandas en 561 cm-1 correspondiente a grupos PO 4
presentes en la HA y a los provenientes de TEP utilizado como precursor en el híbrido [57]. Esta
banda incrementa a medida que la cantidad de HA incrementa en el compuesto indicando la incorporación de esta en la matriz del híbrido.
52 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 PO4V2 PO4V3 C-H Si-O Si-O-Si HA pura Compuesto-HA0.5% In te n si d a d (u .a .) Desplazamiento Raman (cm-1) Compuesto-HA5% Compuesto-HA3% Compuesto-HA1% Compuesto-HA0%
Figura 12. Espectros de Raman de los materiales compuestos y de HA.
El espectro Raman de la HA de la figura anterior presenta picos ubicados en 434, 589, 978 y 1051 cm-1 correspondientes a grupos fosfatos en la HA [52] acorde con los resultados de FT-IR antes
analizados. Además, en esta figura se puede observar que los espectros Raman de los materiales compuestos son similares al espectro del material híbrido (sin adición de HA). En estos espectros se observa un pico en 2919 cm-1 el cual corresponde al enlace –CH del PDMS otro pico en 1423
cm-1 relacionados a los enlaces Si-O-Si que corresponden a la matriz de sílice.
También se identificaron picos correspondientes a los modos vibracionales simétricos de estiramiento de los enlaces Si-O-Si en números de onda de 496 cm-1. En la muestra con adición
de HA de 5% se encuentra un pequeño pico a 969 cm-1 que puede pertenecer a los enlaces
vibracionales de PO4v3, lo cual es debido a que es la muestra con mayor contenido de HA y
comparándolo con el espectro de HA este pico se encuentra a número de onda similar. Otro pico localizado en 706 cm-1 podría pertenecer a la presencia de la HA el cual va incrementando su
intensidad a mayor cantidad adicionada. Por otra parte, también se observa un pico muy débil alrededor de 760 cm-1 perteneciente al TEP debido a los enlaces P-C [48]. En base a estos resultados
se puede decir que la HA se incorpora a la matriz del material híbrido sin formación de nuevos enlaces.
53 A continuación se muestran los difractogramas de rayos–X de los materiales compuestos e híbrido (sin adición de HA) secos a 100 °C (figura 13).
Los materiales compuestos presentan difractogramas muy similares al difractograma del material híbrido. Estos presentan una banda muy amplia entre 25 y 29° en 2 theta característico de materiales vítreos, o también llamados materiales con estructuras de corto alcance.
Figura 13. Difractograma de rayos X de los materiales híbrido y compuestos con una composición de 1, 3 y 5% de HA
Las principales diferencias observadas en los difractogramas son que a medida que se incrementa el contenido de la HA, el máximo de esta banda amplia se desplaza hacia valores menores en 2 theta (desplazamiento a la izquierda de 31.16° a 29.38° en 2 theta), indicando el efecto de la adición de la HA en la estructura vítrea del material. No se observa la presencia de los picos característicos de la HA (figura 9) lo cual se puede atribuir a la poca cantidad utilizada en la síntesis de los materiales compuestos, y que ésta se encuentra dispersada de forma homogénea en la matriz del híbrido. El difractograma del compuesto con 1% de HA presenta picos en 33.5, 37.08, 39.4, 39.8° en 2 theta, los cuales corresponden a 33.43, 36.98, 39.35, 39.7 de acuerdo con la tarjeta JPDS 98-008-1098. Sin embargo, se pueden observar la presencia de pequeños picos en 34.37°, 33.7°, 37.27° y 44.22° en 2 theta en los materiales con mayor contenido de HA adicionada (3 y 5 % peso), los cuales no coinciden con los picos característicos de la HA indicado que se tiene presente una fase de silicato dicálcico-fosfato cálcico.