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。這主要是因為復(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填料入手,以期改善復(fù)合樹脂的機械和收縮性能,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驗結(jié)果,但是也有很多結(jié)果卻顯示在某項性能改善時,其他性能卻降低,如聚合收縮下降的同時卻造成機械強度的下降。在復(fù)合樹脂的性能改性仍然需要進一步深入研究。
　　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),同時還兼具有機和無機的特性,其有機結(jié)構(gòu)可以賦予P

3、OSS與樹脂基質(zhì)的可反應(yīng)性,而其無機結(jié)構(gòu)具有較高的剛度,可以賦予材料高的機械性能。正是因為POSS的這種有機無機雜化特性,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)以及各項性能的影響,初步探討POSS改性復(fù)合樹脂的機制,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驗一選擇使用兩種具

4、有不同官能團數(shù)目的甲基丙烯酸酯基POSS(MA-POSS和MI-POSS),按照不同的質(zhì)量分數(shù)(1 wt％,3 wt%,5 wt%,10 wt%),直接添加進樹脂基質(zhì)中;而實驗二主要針對實驗一中出現(xiàn)的團聚問題,對上述兩種POSS采用溶劑混合蒸發(fā)法混合進入復(fù)合樹脂。兩個實驗觀察了不同種類,不同質(zhì)量分數(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的團聚問題,采用了預(yù)聚法以及靜電紡絲法先行對POSS進行處理,再添加入樹脂中,通過這兩種方法旨在提高MI-POSS在樹脂基質(zhì)中的分散性,減少POSS團聚的發(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,MA-POSS的分散性較MI-POSS好;MA-POSS在低濃度時可以提高復(fù)合樹脂的撓曲強度、撓曲模量以及耐磨性;高濃度的MA-POSS因為形成了團聚

6、所以造成了復(fù)合樹脂撓曲強度、撓曲模量以及耐磨性的下降;MI-POSS各個濃度都形成了團聚,而且隨著濃度的增加,團聚在數(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;各個質(zhì)量分數(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)合樹脂撓曲強度、撓曲模量以及耐磨性在不斷上升;與實驗一相比,樹脂的撓曲強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的團聚,但是團聚的尺寸和數(shù)量都較實驗一直接添加法有所減小;各個質(zhì)量分數(shù)MI-POSS改性復(fù)合樹脂的撓曲強度、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械性能也明顯增加;當(dāng)POSS的濃度在3 wt%以下時,樹脂的撓曲強度、撓曲模量不斷提高;但當(dāng)POSS濃度為5 wt%時,WAXD以及SEM顯示其形成了少量的團聚,造成了它撓曲強度出現(xiàn)了下降;與第一部分實驗類似,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,將其添加進樹脂中,結(jié)果顯示,采用靜電紡絲法樹脂各項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)聚法的撓曲強度和撓曲模量都高。但是復(fù)合樹脂在 POSS濃度為3 wt%時撓曲強度較預(yù)聚法提高10 MPa,而濃度為5 wt%時的撓曲模量較預(yù)聚法提高1 Gpa