Preparación y caracterización de nanopartículas de poliuretano: optimización mediante diseño experimental de Taguchi

Abstract

La preparación de nanopartículas poliméricas por el método de nanoprecipitación se ve afectada por diversos factores (Cooper, 2016). En este trabajo se utilizó una metodología de diseño experimental para optimizar el proceso de preparación de nanopartículas de poliuretano. El tipo de polímero, surfactante y disolvente no se variaron. Mientras que, para las variables independientes se utilizó el diseño experimental de Taguchi L9 de 4 factores y 3 niveles con los siguientes valores: Temperatura de precipitación (5, 25, 45 °C), concentración de poliuretano (poli(uretano urea)s segmentados) (0.75, 3, 5 mg/mL), concentración de surfactante (0.025, 0.125, 0.25 %m/v) y velocidad de agitación al precipitar (400, 800, 1200 RPM). Las nanopartículas fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido y por dispersión dinámica de luz (DLS). Se utilizó el paquete estadístico Minitab 17 para el diseño experimental y para analizar los resultados por medio de gráficas de medias, gráfica de señal-ruido (S/N) y gráficas de contorno. Esto con el fin de analizar los efectos que tienen las variables estudiadas respecto al diámetro efectivo y la polidispersidad de las nanopartículas de poliuretano preparadas. El análisis ANOVA de dos vías fue utilizado para determinar la significancia de los resultados y para estudiar las interacciones entre los factores. Se encontró que las condiciones óptimas para la formación de nanopartículas pequeñas (aprox. 60 nm) es de 0.75mg/mL de PU, temperatura de 25°C, 0.125%m/v de surfactante y 1200 rpm de agitación. Mientras que si lo que se desea es una menor polidispersidad (aprox. 0.11) se requiere de 3mg/mL de PU, 5°C de temperatura, 0.125%m/v de surfactante y 800 rmp de agitación.