Enhanced surface hydrophobicity of poly(lactic acid) by Co^(60) gamma ray irradiation

• S. Galindo ^[1] ; F. Ureña-Núñez ^[1]
  1. [1] Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares

     Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares

     México

     
• Localización: Revista Mexicana de Física, ISSN-e 0035-001X, Vol. 64, Nº. 1, 2018, págs. 1-7
• Idioma: inglés
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  • español

    Se realizaron mediciones de ángulos de contacto en muestras de ácido poli-láctico (PLA) irradiadas con rayos gamma Co^(60) a varias dosis, usando el método de gota sésil. Se encontró que la irradiación altera la humectabilidad del PLA. En particular, el comportamiento de humectación de PLA cambia de moderadamente hidrófilo a dosis bajas (< 100 kGy), a hidrófobo después de que las muestras fueron expuestas por encima de una dosis umbral (≈ 200 kGy). A dosis bajas, la humectabilidad sigue la relación de Wenzel pero más allá de una dosis umbral el régimen de Cassie-Baxter tiene lugar. Microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM) muestran que la rugosidad superficial de las muestras aumenta a medida que aumenta la dosis aplicada. Los cambios de humectabilidad del PLA son principalmente una consecuencia de las modificaciones superficiales, ya que la rugosidad promueve la formación de bolsas de aire bajo la gota, lo que refuerza la naturaleza hidrófoba de la superficie. La irradiación con rayos gamma de Co^(60) puede usarse para modificar las propiedades de humectación del PLA. El método podría tener también aplicación para producir PLA bifílico. Finalmente, es muy importante señalar que los valores de ángulos de contacto reportados para PLA (por diferentes autores) de muestras no tratadas varían de 60 a 85 grados. Las razones de este comportamiento se proporcionan en este artículo.

  • English

    Contact angle measurements were performed on Co^(60) gamma-ray irradiated poly(lactic acid) (PLA) samples at several doses, using the sessile drop method. It was found that irradiation alters the wettability of PLA. In particular, PLA wetting behavior changes from moderately hydrophilic at low dose (< 100 kGy), to hydrophobic after the samples were exposed above a threshold dose (≈ 200 kGy). At low doses, wettability follows the Wenzel relation but beyond a threshold dose the Cassie-Baxter regime takes place. Scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) show that surface roughness of the samples increases as the applied dose increases. PLA wettability changes are mainly a consequence of surface modifications as roughness promotes the formation of air pockets under a drop, which reinforces the hydrophobic nature of is surface. Co^(60) gamma ray irradiation can be used to tailor wetting properties of PLA. The method might have also application to produce biphilic PLA. Finally it is very important to remark that reported contact angles values for PLA (by different authors) of untreated samples vary from 60 to 85 degrees. Reasons for this behavior are given in this article.