表面修飾影響納米氧化鋯改性聚甲基丙烯酸甲酯的初步研究.pdf

1、研究背景：聚甲基丙烯酸甲酯[poly(methyl methacrylate),PMMA]是目前最常用的義齒基托材料，但是由于材料的機(jī)械強(qiáng)度不足，容易引起義齒基托折裂，導(dǎo)致義齒修復(fù)失敗時(shí)有發(fā)生。因此如何提高PMMA的機(jī)械強(qiáng)度是口腔材料研究領(lǐng)域亟待解決的問題。聚合物納米復(fù)合材料的研究已經(jīng)成為了材料學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。對(duì)有機(jī)基體具有增強(qiáng)作用的納米無機(jī)粒子,具有的表面效應(yīng)促使其具有高表面活性, 有很強(qiáng)的表面能和表面結(jié)合能,用于有機(jī)聚合物增強(qiáng)時(shí),

2、能夠獲得明顯的增強(qiáng)效果。用納米級(jí)無機(jī)粒子改性塑料是近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。將無機(jī)納米粒子加入聚合物材料中, 可以綜合聚合物材料和納米材料的優(yōu)良特性,提高聚合物材料的剛性、硬度和耐磨性及光、電、磁等功能特性。納米ZrO2粒子具有熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐磨性好以及高強(qiáng)度、高韌性等特點(diǎn)，具備增強(qiáng)PMMA機(jī)械性能的潛力。用于納米ZrO2粒子表面修飾的硅烷偶聯(lián)劑的使用量會(huì)對(duì)PMMA/納米ZrO2復(fù)合材料的機(jī)械性能產(chǎn)生影響，因此使用合適用量的硅

3、烷偶聯(lián)劑對(duì)于納米ZrO2改性PMMA具有重要作用。 目的：研究不同表面修飾方法及硅烷偶聯(lián)劑（Z-6030）的用量對(duì)納米ZrO2粒子分散效果的影響及對(duì)納米ZrO2粒子改性PMMA撓曲強(qiáng)度的影響，并探討其影響機(jī)理，為納米ZrO2粒子的分散和新型義齒基托材料的研究和開發(fā)提供理論依據(jù)和參考。 材料和方法： 1.采用不同用量的硅烷偶聯(lián)劑Z-6030分別通過3種不同的方法對(duì)納米ZrO2粒子進(jìn)行表面修飾，未經(jīng)表面修飾的作為對(duì)照

4、組。采用透射電子顯微鏡（TEM）和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)，觀察和分析納米ZrO2粒子表面修飾前后的變化情況。 2.把上述經(jīng)過不同方法處理的納米ZrO2粒子按3.0％的添加量分別與PMMA復(fù)合，與牙托水按照臨床制作義齒基托的要求進(jìn)行聚合，制得實(shí)驗(yàn)組PMMA/納米ZrO2義齒基托復(fù)合材料的標(biāo)準(zhǔn)試件。 3.將普通牙托粉和牙托水按照臨床制作義齒基托的要求進(jìn)行聚合，制成空白組的標(biāo)準(zhǔn)試件。將添加3.0％未經(jīng)表面修飾的納米Zr

5、O2的牙托粉和牙托水按照臨床制作義齒基托的要求進(jìn)行聚合，制得對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)試件。 4.參照ISO-1567的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空白組、對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲測(cè)試，測(cè)試結(jié)果采用單因素方差分析（Newman－Keuls檢驗(yàn)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。并利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)試件的斷面進(jìn)行觀察分析。 結(jié)果： 1.納米ZrO2分別在醇水、丙酮、甲苯溶液中用不同方法表面修飾后，F(xiàn)TIR顯示納米ZrO2表面存在硅烷偶聯(lián)劑Z-60

6、30，TEM顯示經(jīng)不同方法表面修飾的納米ZrO2有不同程度的分散，丙酮溶液處理中硅烷偶聯(lián)劑3.5％組、甲苯溶液處理中硅烷偶聯(lián)劑0.5％組TEM顯示粒子分散較好，醇水溶液處理中硅烷偶聯(lián)劑4.0％組分散效果次之。 2.空白組的撓曲強(qiáng)度為(70.89±5.60)Mpa，對(duì)照組的撓曲強(qiáng)度為(67.63±5.56)Mpa。用硅烷偶聯(lián)劑Z-6030分別在醇水溶液、丙酮、甲苯中對(duì)納米ZrO2進(jìn)行表面修飾，Z-6030的量分別為4.0％、3.5

7、％、0.5％時(shí)，PMMA/納米ZrO2復(fù)合材料的撓曲強(qiáng)度最大，分別達(dá)(79.05±4.76)Mpa、(80.70±5.98)Mpa、(95.61±3.70)Mpa，比空白組分別提高了11％、14％、35％，比對(duì)照組分別提高了17％、19％、41％。統(tǒng)計(jì)顯示這三組與空白組及對(duì)照組均有顯著性差異（P<0.05），第三組與前兩組間有顯著性差異（P <0.05），前兩組間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P >0.05）。 結(jié)論： 1.用硅烷