Você conhece o Polietileno de ultra alta massa molar?

O polietileno (PE) é um dos polímeros mais consumidos, comercializados e utilizados no mundo. Principalmente para aplicações comuns. Porém aplicações de engenharia também são realizadas com esse material.

O polietileno, apesar de aplicado em grande volume em aplicações comuns, como sacolas, brinquedos e outros produtos do dia a dia, pode também ter como função aplicações avançadas. Um dos tipos de polietilenos que podem ser utilizados para aplicações de engenharia é conhecido como UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) ou Polietileno de ultra alto peso molecular (PEUAPM).

De acordo com o próprio nome do polímero, a principal diferença desse tipo de polietileno para os demais é sua alta massa molar.

Quais as características do Polietileno de Ultra Alta Massa Molar?

Nesse polímeros, as cadeias poliméricas são relativamente muito maiores do que as cadeias encontradas no PE convencional. Desta forma, garante a esse material algumas propriedades superiores aos demais tipos de PE, como por exemplo elevada resistência à abrasão, elevada resistência química, boa propriedade mecânica e flexibilidade.

Propriedades desse tipo garantem que o UHMWPE possa ser aplicado em diversos setores, principalmente onde outros tipos de polímeros não se enquadrariam, por conta das limitações de suas propriedades. Um exemplo dessas aplicações são os implantes cirúrgicos. A resistência química unida a biocompatibilidade e as demais propriedades desse tipo de polietileno, permitem que o mesmo seja aplicado como próteses e outros dispositivos cirúrgicos.

Qual as principais aplicações?

O polietileno de ultra alta massa molar é aplicado principalmente no auxílio de interface de aplicações de implantes ortopédicos metálicos. Quando se aplica metais em regiões de articulações, não é recomendado que ocorra o atrito “metal com metal” nem “metal com osso” durante o movimento, para que não haja desgaste excessivo indesejado.

Para isso, necessita-se de um material de interface em que o metal possa deslizar em sua superfície, garantindo o movimento da articulação sem desgastes internos. Como o polietileno de ultra alta massa molar é resistente à abrasão, com boa resistência mecânica e com biocompatibilidade garantida, é um dos principais a ser utilizado nessa aplicação. O PEEK (poli-éter-éter-cetona) também é muito utilizado nessa aplicação, sendo seu principal substituto em potencial.

Simulação de prótese cirúrgica de polietileno aplicada em uma articulação humana.

Simulação de prótese cirúrgica de polietileno aplicada em uma articulação humana.

Quais normas regulamentam a caracterização do UHMWPE?

Para que esse tipo de polietileno seja aplicado no setor de implantes cirúrgicos, é necessário que seja realizado alguns ensaios de acordo com algumas normas. Uma das mais comuns para o UHMWPE é a ASTM F648.

A F648 é uma norma responsável por avaliar o UHMWPE e regulamenta quais ensaios devem ser realizados para caracterizar o polietileno de ultra alta massa molar que será aplicado em implantes cirúrgicos. Um dos ensaios que a norma regulamenta é o de impacto Izod. O ensaio de impacto Izod é responsável por determinar a resistência mecânica ao impacto do polietileno de ultra alta massa molar, nos dando informações importantes para garantir que o material tenha estabilidade mecânica em sua aplicação. Outros ensaios que podem ser realizados para este tipo de material e aplicação são: tração, densidade e o teor de cinzas.

(Nós já postamos um texto explicando como funciona o ensaio de impacto Izod. Acompanhe no link: https://afinkopolimeros.com.br/impacto-izod-ou-charpy-ja-ouviu-falar-sobre-eles/ )

Já o ensaio de tração é responsável por determinar a resistência mecânica do material, medindo sua resposta quando o mesmo sofre uma solicitação de forças opostas. Já no caso do ensaio de densidade, é possível obter do material a informação da relação massa por volume de UHMWPE.

O ensaio de teor de cinzas é responsável por analisar o teor, em massa, de matéria inorgânica. Nesse último o material é colocado em um MUFLA e aquecido acida de sua temperatura de degradação, onde no final é aferido o valor da massa de cinzas restantes, ou seja, de matéria inorgânica.

Tabela responsável por determinar a classificação do UHMWPE.

Tabela retirada na norma ASTM F648:2014 responsável por classificar o material de acordo com os resultados de cada ensaio.

De acordo com os resultados obtidos nesses 4 principais ensaios regulamentados pela norma, o material pode ser classificado em tipo 1, tipo 2 ou tipo 3, de acordo com a faixa de resultados obtidos e a tabela descrita acima.

A Afinko Soluções em Polímeros realiza todos esses ensaios regulamentados pela norma ASTM F648.

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  1. […] Você conhece o Polietileno de ultra alta massa molar?20 de fevereiro de 2020 – 12:26 pm […]

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