基于Bis-GMA的有機(jī)單體分子設(shè)計(jì)及其對(duì)齒科復(fù)合樹脂性能的影響.pdf

1、齒科復(fù)合樹脂誕生于20世紀(jì)60年代，是一種兼具生物安全性、美觀性和可操作性的重要修復(fù)材料。齒科復(fù)合樹脂一般由有機(jī)單體、無機(jī)填料和光引發(fā)劑組成。有機(jī)單體作為連續(xù)相將分散的無機(jī)相粘結(jié)為一個(gè)整體，通過光固化過程賦予材料一定的形狀，并直接影響材料的物理機(jī)械性能和服役性能。
　　 雙酚A-甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis-GMA)因?yàn)榫哂辛己玫奈锢頇C(jī)械性能和反應(yīng)活性而被廣泛應(yīng)用。但Bis-GMA分子中羥基基團(tuán)引起強(qiáng)的分子間氫鍵作用使單體體系粘

2、度增加，嚴(yán)重影響了其加工性能。通過添加大量(50wt％)小分子稀釋劑(如TEGDMA)可降低Bis-GMA的粘度，但是隨之而來的是聚合收縮率增大等負(fù)面效應(yīng)。因此，設(shè)計(jì)研究可替代Bis-GMA的新型單體的成為提高齒科復(fù)合樹脂性能的重要途徑。
　　 本課題通過Bis-GMA中的羥基與酰氯試劑的酯化反應(yīng)，合成了不含羥基基團(tuán)的Bis-GMA衍生單體，并對(duì)其粘度和光固化行為，以及基于衍生單體制備的復(fù)合材料的性能進(jìn)行較為系統(tǒng)的探究，取得以下

3、研究結(jié)果。
　　 (1)選用乙酰氯、苯甲酰氯和正戊酰氯三種試劑，分別合成了乙?；疊is-GMA(Ac-Bis-GMA)、苯甲?；疊is-GMA(Bz-Bis-GMA)和正戊酰化Bis-GMA(Vr-Bis-GMA)三種新型單體，采用FT-IR、1H-NMR對(duì)單體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
　　 粘度測(cè)試結(jié)果表明，隨著羥基基團(tuán)被取代，單體分子間不能形成分子間氫鍵作用，三種衍生單體的粘度較之Bis-GMA大幅下降，同時(shí)，在分子中引入能降

4、低分子間作用力的基團(tuán)有助于單體粘度的進(jìn)一步降低。進(jìn)一步研究表明，使單體獲得最優(yōu)粘度值，Ac-Bis-GMA體系需添加30wt%的TEGDMA，Bz-Bis-GMA和Vr-Bis-GMA體系只需添加20wt%的TEGDMA，而同比Bis-GMA體系需添加50wt%TEGDMA。
　　 (2)采用差示掃描量熱法(DSC)對(duì)添加了相同比例TEGDMA的Bis-GMA，Ac-Bis-GMA，Bz-Bis-GMA和Vr-Bis-GMA等不

5、同體系的光固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行探究。研究結(jié)果表明，單體體系粘度和單體分子移動(dòng)能力都影響著最終轉(zhuǎn)化率。Ac-Bis-GMA體系粘度低，同時(shí)分子量較小，移動(dòng)能力較強(qiáng)，因此轉(zhuǎn)化率最高(90%)；Vr-Bis-GMA分子量略大于Ac-Bis-GMA分子，因此轉(zhuǎn)化率次之(88%)；Bis-GMA體系則因?yàn)檎扯容^高，所以轉(zhuǎn)化率較低(78%)；而大體積苯環(huán)取代基的空間位阻作用嚴(yán)重阻礙了Bz-Bis-GMA分子的移動(dòng)能力，因此Bz-Bis-GMA體系轉(zhuǎn)化

6、率最低(62%)。在此基礎(chǔ)上，本課題還對(duì)三種衍生單體的光固化行為與TEGDMA用量的關(guān)系進(jìn)行探究。三種衍生單體的轉(zhuǎn)化率均隨著TEGDMA用量的增加而增加，同時(shí)，在體系粘度較低的階段，影響轉(zhuǎn)化率的主要因素是單體移動(dòng)能力，而當(dāng)體系粘度較高時(shí)，轉(zhuǎn)化率則主要受粘度控制。
　　 (3)在Bis-GMA和三種衍生單體中分別添加相同含量的的TEGDMA、無機(jī)填料和光引發(fā)劑，制備得到相應(yīng)的復(fù)合材料。光固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果表明材料的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)

7、度和壓縮強(qiáng)度隨著單體轉(zhuǎn)化率的提高而提高，但略低于Bis-GMA材料的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度，這歸結(jié)于衍生單體分子間氫鍵作用的減弱，從而影響了材料的力學(xué)性能。而復(fù)合材料的聚合收縮率則與單體轉(zhuǎn)化率和單體分子尺寸大小有關(guān)，單體轉(zhuǎn)化率越低、單體分子尺寸越大則聚合收縮越大。所以，Bz-Bis-GMA材料因?yàn)檗D(zhuǎn)化率最低，同時(shí)單體分子最大而具有最低的聚合收縮率(2.3%)：Bis-GMA基材料則因?yàn)檗D(zhuǎn)化率較高，同時(shí)單體分子最小而具有最高的聚合收縮率(