POSS改性牙科復(fù)合樹脂的制備與性能研究.pdf

1、隨著醫(yī)患雙方美容意識及保存治療觀念的提升,復(fù)合樹脂已經(jīng)逐漸取代了銀汞合金,成為臨床牙體缺損直接修復(fù)治療中最常用的材料。然而長期的臨床實(shí)踐及調(diào)查表明,復(fù)合樹脂修復(fù)的臨床失敗率仍然較高,臨床使用壽命也較銀汞合金短。這主要是因?yàn)閺?fù)合樹脂的聚合收縮及收縮應(yīng)力大,可導(dǎo)致樹脂邊緣微滲漏、繼發(fā)齲、樹脂脫落、術(shù)后敏感、染色、牙齒裂紋;另外復(fù)合樹脂強(qiáng)度以及耐磨性較低,造成樹脂的斷裂以及磨損等許多問題。近年來,國內(nèi)外學(xué)者針對樹脂聚合收縮以及材料的機(jī)械性能方

2、面的問題,主要是從開發(fā)新型單體和新型無機(jī)填料入手,以期改善復(fù)合樹脂的機(jī)械和收縮性能,從而在一定程度上提高樹脂的使用壽命。雖然這些嘗試在某些性能上獲得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但是也有很多結(jié)果卻顯示在某項(xiàng)性能改善時(shí),其他性能卻降低,如聚合收縮下降的同時(shí)卻造成機(jī)械強(qiáng)度的下降。在復(fù)合樹脂的性能改性仍然需要進(jìn)一步深入研究。
　　多面低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種納米雜化材料,它具有納米的結(jié)構(gòu),同時(shí)還兼具有機(jī)和無機(jī)的特性,其有機(jī)結(jié)構(gòu)可以賦予P

3、OSS與樹脂基質(zhì)的可反應(yīng)性,而其無機(jī)結(jié)構(gòu)具有較高的剛度,可以賦予材料高的機(jī)械性能。正是因?yàn)镻OSS的這種有機(jī)無機(jī)雜化特性,本研究擬選擇它作為牙科復(fù)合樹脂的改性材料。本研究選用了兩種與樹脂基質(zhì)具有相同官能團(tuán)的甲基丙烯酸酯基POSS,并檢測不同的POSS添加及處理方法對復(fù)合樹脂的形貌結(jié)構(gòu)以及各項(xiàng)性能的影響,初步探討POSS改性復(fù)合樹脂的機(jī)制,以期選擇出具有最佳性能的POSS改性復(fù)合樹脂的方法。
　　本研究第一部分的實(shí)驗(yàn)一選擇使用兩種具

4、有不同官能團(tuán)數(shù)目的甲基丙烯酸酯基POSS(MA-POSS和MI-POSS),按照不同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1 wt％,3 wt%,5 wt%,10 wt%),直接添加進(jìn)樹脂基質(zhì)中;而實(shí)驗(yàn)二主要針對實(shí)驗(yàn)一中出現(xiàn)的團(tuán)聚問題,對上述兩種POSS采用溶劑混合蒸發(fā)法混合進(jìn)入復(fù)合樹脂。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)觀察了不同種類,不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的POSS對復(fù)合樹脂斷裂面形貌、結(jié)構(gòu)、及雙鍵轉(zhuǎn)化率、撓曲強(qiáng)度、撓曲模量、體積收縮以及最大磨損深度的影響,并討論了材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。而本

5、研究的第二部分主要針對第一部分中MI-POSS的團(tuán)聚問題,采用了預(yù)聚法以及靜電紡絲法先行對POSS進(jìn)行處理,再添加入樹脂中,通過這兩種方法旨在提高M(jìn)I-POSS在樹脂基質(zhì)中的分散性,減少POSS團(tuán)聚的發(fā)生。
　　通過本研究,我們得到了以下重要的結(jié)果:
　　1.采用直接混合法時(shí),MA-POSS的分散性較MI-POSS好;MA-POSS在低濃度時(shí)可以提高復(fù)合樹脂的撓曲強(qiáng)度、撓曲模量以及耐磨性;高濃度的MA-POSS因?yàn)樾纬闪藞F(tuán)聚

6、所以造成了復(fù)合樹脂撓曲強(qiáng)度、撓曲模量以及耐磨性的下降;MI-POSS各個(gè)濃度都形成了團(tuán)聚,而且隨著濃度的增加,團(tuán)聚在數(shù)目和大小都隨著POSS濃度的增加而增加;MI-POSS降低了復(fù)合樹脂的撓曲強(qiáng)度、撓曲模量和耐磨性,而且隨著MI-POSS濃度的上升上述性能在不斷下降;無論MA-POSS還是MI-POSS都可以降低復(fù)合樹脂的聚合收縮。
　　2.采用溶劑混合蒸發(fā)法可以明顯提高 MA-POSS在樹脂中的分散性;各個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MA-POS

7、S改性樹脂的斷裂面都很均勻,隨著MA-POSS濃度的上升,復(fù)合樹脂撓曲強(qiáng)度、撓曲模量以及耐磨性在不斷上升;與實(shí)驗(yàn)一相比,樹脂的撓曲強(qiáng)度最大值所在濃度由3 wt%提升到5 wt%,這說明溶劑混合法提高了MA-POSS的分散性。對于MI-POSS來說,由SEM和WAXD結(jié)果可知,仍然存在MI-POSS的團(tuán)聚,但是團(tuán)聚的尺寸和數(shù)量都較實(shí)驗(yàn)一直接添加法有所減小;各個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)MI-POSS改性復(fù)合樹脂的撓曲強(qiáng)度、撓曲模量、耐磨性也都較直接混合法的

8、高,但是仍然是隨著MI-POSS的增加而出現(xiàn)的是下降的趨勢。
　　3.預(yù)聚法處理后MI-POSS的分散性得到了明顯的提高,樹脂斷裂面的粗糙度以及樹脂的機(jī)械性能也明顯增加;當(dāng)POSS的濃度在3 wt%以下時(shí),樹脂的撓曲強(qiáng)度、撓曲模量不斷提高;但當(dāng)POSS濃度為5 wt%時(shí),WAXD以及SEM顯示其形成了少量的團(tuán)聚,造成了它撓曲強(qiáng)度出現(xiàn)了下降;與第一部分實(shí)驗(yàn)類似,樹脂的聚合收縮隨著POSS含量的增高而在不斷的下降,而樹脂的聚合收縮也隨

9、著POSS含量的增加而減小。
　　4.通過靜電紡絲法成功的合成了POSS纖維,纖維直徑為800nm左右,將其添加進(jìn)樹脂中,結(jié)果顯示,采用靜電紡絲法樹脂各項(xiàng)性能變化的趨勢與預(yù)聚法相似,不但可以增加復(fù)合樹脂的撓曲強(qiáng)度、撓曲模量和耐磨性,也可以減小復(fù)合樹脂的聚合收縮,靜電紡絲法較預(yù)聚法的撓曲強(qiáng)度和撓曲模量都高。但是復(fù)合樹脂在 POSS濃度為3 wt%時(shí)撓曲強(qiáng)度較預(yù)聚法提高10 MPa,而濃度為5 wt%時(shí)的撓曲模量較預(yù)聚法提高1 Gpa