Opracowanie kompozytów o podwyższonych właściwościach antyadhezyjnych i biobójczych wytwarzanych na osnowie polioksymetylenu (POM) na elementy aparatury medycznej o zwiększonej odporności na starzenie i udarowe obciążenia zewnętrzne
Opracowanie kompozytów o podwyższonych właściwościach antyadhezyjnych i biobójczych wytwarzanych na osnowie polioksymetylenu (POM) na elementy aparatury medycznej o zwiększonej odporności na starzenie i udarowe obciążenia zewnętrzne
Opracowanie kompozytów o podwyższonych właściwościach antyadhezyjnych i biobójczych wytwarzanych na osnowie polioksymetylenu (POM) na elementy aparatury medycznej o zwiększonej odporności na starzenie i udarowe obciążenia zewnętrzne
Variant of the title
Development of composites with enhanced anti-adhesive and biocidal properties manufactured on a polyoxymethylene (POM) matrix for medical equipment components with increased resistance to aging and external impact loads
Author
Kaczor, Paulina
Promoter
dr hab. inż. Stanisław Kuciel, prof. PK
Assistant promoter
dr inż. Patrycja Bazan
Release date
2025
Date of defense
11.03.2026
Language
Polish
Comments
Praca zrealizowana w ramach programu „Doktorat wdrożeniowy V”, umowa: DWD/5/0234/2021
polyoxymethylene, antibacterial composites, oxidative aging, impact loads, medical devices
Abstract
W pracy doktorskiej modyfikowano polioksymetylen, w celu zwiększenia jego właściwości antyadhezyjne, biobójcze oraz odporność na starzenie.
Wytworzono kompozyty na osnowie POM z dodatkiem cząstek metali i tlenków metali (Ag, TiO₂, ZnO, CuO), aby zbadać ich antybakteryjną skuteczność. Kompozyt z 2% wag. TiO₂ zredukował populację Escherichia coli o 100% oraz Staphylococcus aureus o 96%. Pozostałe dodatki miały znacznie niższą efektywność. Mechaniczne właściwości kompozytów uległy jedynie niewielkiemu pogorszeniu.
Zbadano wpływ modyfikatorów udarności i dodatków zmniejszających zwilżalność powierzchni. Dodatek silikonu zwiększył hydrofobowość oraz pogorszył własciwości wytrzymałościowe. Włókna aramidowe zwiększyły zwilżalność i pogorszyły wytrzymałość. Kompozyt Hostaform C2521 z 2% TiO₂ posiadał najwyższą udarność oraz hydrofobową powierzchnię.
Kolejno wybrano cztery stabilizatory UV. Przyspieszone starzenie potwierdziło ich działanie przeciwstarzeniowe. Dodatkowo TiO₂ zadziałał jako absorber UV, ograniczając degradację. Degradacja UV obniżyła temp. topnienia i stopień krystaliczności, z największym spadkiem w materiałach niemodyfikowanych.
Ostatni etap potwierdził możliwość synergicznego działania modyfikatorów co pozwoliło na wytworzenie kompozytu o innowacyjnych właściwościach tym samym realizując temat pracy doktorskiej.
In the doctoral thesis, polyoxymethylene was modified to increase its anti-adhesive and biocidal properties and resistance to aging.
Composites based on POM with the addition of metal particles and metal oxides (Ag, TiO₂, ZnO, CuO) were produced to test their antibacterial effectiveness. The composite with 2% by weight of TiO₂ reduced the population of Escherichia coli by 100% and Staphylococcus aureus by 96%. The other additives had significantly lower effectiveness. The mechanical properties of the composites were only slightly impaired.
The effect of impact modifiers and additives reducing surface wettability was investigated. The addition of silicone increased hydrophobicity and deteriorated strength properties. Aramid fibers increased wettability and deteriorated strength. The Hostaform C2521 composite with 2% TiO₂ had the highest impact strength and hydrophobic surface.
Four UV stabilizers were selected in succession. Accelerated aging confirmed their anti-aging effect. In addition, TiO₂ acted as a UV absorber, limiting degradation. UV degradation lowered the melting point and degree of crystallinity, with the greatest decrease in unmodified materials.
The final stage confirmed the possibility of synergistic action of the modifiers, which allowed the creation of a composite with innovative properties, thus fulfilling the topic of the doctoral thesis.
