低收缩高耐磨新型口腔树脂填料的制备与应用研究

发布时间：2017-08-26 02:41

  本文关键词：低收缩高耐磨新型口腔树脂填料的制备与应用研究

  更多相关文章： 原子转移自由基聚合 纳米二氧化硅 核壳纤维 梯形硅氧烷 光固化树脂

【摘要】：树脂基复合材料因为其美观和良好的力学性能在齿科修复中应用越来越广泛。传统的树脂基复合材料主要由主体树脂双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)和稀释树脂三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA）以及填料（SiO_2，Al_2O_3，ZrO_2，纤维或有机物）组成。传统树脂基复合材料由于聚合体积收缩较大，复合材料与牙体组织之间容易产生空隙，，细菌容易进入而导致继发龋齿，解决聚合收缩最常用的方法就是加入无法参与聚合反应的填料。纳米SiO_2因为容易生产价格便宜，常常作为无机填料应用于树脂基复合材料来降低复合材料的聚合体积收缩，但是纳米SiO_2由于是无机粒子，其与树脂之间的界面性不好，分散性差，导致纳米SiO_2在树脂中出现严重的团聚，极大的影响了整体复合材料的力学性能和摩擦性能。解决这个问题最好的办法就是对无机纳米粒子进行表面改性。 本实验首先通过原子自由基转移法（ATRP）对纳米SiO_2的表面进行改性：通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）对纳米SiO_2进行处理，离心干燥后制SiO_2-NH_2，然后再使用2-溴异丁酰溴（BIBB）对SiO_2-NH_2进行处理，离心干燥后制得引发剂SiO_2-Br，通过使用ATRP法，调整不同反应时间，制得表面PMMA含量不同的SiO_2-PMMA，通过对其分散性和粒径大小的表征，确定ATRP反应时间为7分钟时，改性纳米SiO_2的分散性良好，且粒径最小；将SiO_2-PMMA与树脂混合，对比研究不同含量的SiO_2-PMMA和SiO_2对树脂基复合材料的影响，由于界面相容性的改善，改性后的纳米粒子比未改性的纳米粒子在树脂基体中分散性好，改性后的纳米粒子增强的树脂复合材料的力学性能提高的多，在含量达到5%wt时完全强度最高为119.3MPa，未改性的纳米粒子在含量达到2%wt是强度达到最高为109.4MPa。随着纳米填料含量的增大，整个复合材料的聚合体积收缩是减小的，含有改性纳米粒子的复合材料的表面粗糙度要小于含有未改性的纳米粒子的复合材料的表面粗糙度。 为了减小复合材料的聚合收缩，并进一步提高树脂复合材料的力学性能，本论文还研究了两种新型的一维填料：（1）核壳纳米纤维和（2）刚性棒状梯形聚硅氧烷。在核壳纳米纤维填料方面，是将同轴静电纺丝制备的连续PAN-PMMA核壳纳米纤维放入液氮中冷冻，再通过高剪切均质器对核壳纤维进行剪切，研究了不同剪切时间下对核壳纤维长度的影响。发现纤维长度随着剪切时间的延长而变短，当剪切时间为30分钟时获得的纤维最短，长度大约为30um左右；将短纤维与树脂混合，研究不同含量的短纤维对树脂基复合材料的影响，发现纤维含量为3%wt时，树脂复合材料力学性能132.6MPa，聚合体积收缩随着纤维含量的增大而减小；还研究了不同短纤维含量和纳米粒子协同对树脂基复合材料的影响，固定改性纳米SiO_2的含量为5%wt，当纤维的含量为2%wt时树脂基复合材料的力学性能最好，随着填料的增多，双键转化率有所下降，聚合体积收缩降低；所得复合树脂表面粗糙度存在以下变化规律：短切纤维短切纤维+SiO_2-PMMASiO_2-PMMA未改性SiO_2。 在刚性棒状梯形聚硅氧烷填料研究方面，是将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）溶于乙醇中，缓慢滴加盐酸促进其水解，水解一段时间后，加入NaOH至溶液为碱性，继续反应，最后得到刚性分子的梯形硅氧烷。研究发现，随着水解时间的延长，不仅产物的分子量是增大的，而且当水解时间只有4hr时，产物为笼型结构的硅氧烷，水解8h以上才能获得梯形结构的硅氧烷研究不同含量梯形硅氧烷对树脂复合材料的影响发现，梯形聚硅氧烷的含量为6%wt时，复合材料的力学性能最好，而且其对双键转化率没有影响，随着含量的增加，树脂体积收缩也会有所降低。将不同含量的梯形聚硅氧烷与5%wt的SiO_2-PMMA共同增强树脂，发现相对于单独的SiO_2-PMMA增强树脂的弯曲强度（119.3MPa）而言，其弯曲强度增加到132MPa。与单一填料体系相比，两者的联合应用对降低复合树脂的聚合收缩似乎更为有效，但对双键转化率没有明显的不利影响。
【关键词】：原子转移自由基聚合 纳米二氧化硅 核壳纤维 梯形硅氧烷 光固化树脂
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB332;R318.08
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-17
• 第一章 绪论17-35
• 1.1 口腔材料-牙科复合树脂17-24
• 1.1.1 树脂基体18-22
• 1.1.2 树脂填料的发展22-24
• 1.2 纳米无机填料24-25
• 1.3 改进纳米无机填料分散性的研究25-27
• 1.3.1 物理法25-26
• 1.3.2 化学法26-27
• 1.4 新型口腔复合树脂填料的研发27-33
• 1.4.1 短切纤维28-30
• 1.4.2 晶须30-31
• 1.4.3 纳米纤维31-32
• 1.4.4 核壳纳米纤维32-33
• 1.5 课题的目的和意义33-35
• 1.5.1 纳米无机填料的表面改性，提高分散性33
• 1.5.2 短切核壳纳米纤维填充复合树脂的性能研究33-34
• 1.5.3 新型可溶性棒状刚性高分子填料的初步探索34-35
• 第二章 纳米二氧化硅的表面改性及其与牙科树脂的复合35-55
• 2.1 前言35-36
• 2.2 实验部分36-40
• 2.2.1 实验原料36-37
• 2.2.2 实验仪器37
• 2.2.3 实验方法37-39
• 2.2.4 材料的表征39-40
• 2.3 结果与讨论40-53
• 2.3.1 改性纳米二氧化硅的制备40-44
• 2.3.2 纳米二氧化硅与树脂的复合44-49
• 2.3.3 纳米二氧化硅与微米二氧化硅共同增强树脂复合材料49-53
• 2.4 小结53-55
• 第三章 短切纳米纤维的制备及其与牙科树脂的复合55-67
• 3.1 前言55-56
• 3.2 实验部分56-59
• 3.2.1 实验原料56-57
• 3.2.2 实验仪器57
• 3.2.3 实验方法57-58
• 3.2.4 材料的表征58-59
• 3.3 结果与讨论59-65
• 3.3.1 短纤维的制备59-60
• 3.3.2 短纤维与树脂的复合60-62
• 3.3.3 短纤维与改性纳米粒子共同增强树脂复合材料62-65
• 3.4 小结65-67
• 第四章 梯形聚硅氧烷的制备及其与口腔树脂的复合67-81
• 4.1 前言67-68
• 4.2 实验部分68-71
• 4.2.1 实验原料68
• 4.2.2 实验仪器68-69
• 4.2.3 实验方法69-70
• 4.2.4 材料的表征70-71
• 4.3 结果与讨论71-79
• 4.3.1 梯形硅氧烷的制备71-76
• 4.3.2 梯形硅氧烷与树脂的复合76-77
• 4.3.3 梯形硅氧烷与改性纳米二氧化硅复合光固化树脂77-79
• 4.4 小结79-81
• 第五章 结论81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-89
• 研究成果及发表的学术论文89-91
• 作者和导师简介91-92
• 附件92-93

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