本文關鍵詞：低收縮高耐磨新型口腔樹脂填料的制備與應用研究

  更多相關文章： 原子轉移自由基聚合 納米二氧化硅 核殼纖維 梯形硅氧烷 光固化樹脂

【摘要】：樹脂基復合材料因為其美觀和良好的力學性能在齒科修復中應用越來越廣泛。傳統(tǒng)的樹脂基復合材料主要由主體樹脂雙酚A甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis-GMA)和稀釋樹脂三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA）以及填料（SiO_2，Al_2O_3，ZrO_2，纖維或有機物）組成。傳統(tǒng)樹脂基復合材料由于聚合體積收縮較大，復合材料與牙體組織之間容易產(chǎn)生空隙，，細菌容易進入而導致繼發(fā)齲齒，解決聚合收縮最常用的方法就是加入無法參與聚合反應的填料。納米SiO_2因為容易生產(chǎn)價格便宜，常常作為無機填料應用于樹脂基復合材料來降低復合材料的聚合體積收縮，但是納米SiO_2由于是無機粒子，其與樹脂之間的界面性不好，分散性差，導致納米SiO_2在樹脂中出現(xiàn)嚴重的團聚，極大的影響了整體復合材料的力學性能和摩擦性能。解決這個問題最好的辦法就是對無機納米粒子進行表面改性。 本實驗首先通過原子自由基轉移法（ATRP）對納米SiO_2的表面進行改性：通過γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）對納米SiO_2進行處理，離心干燥后制SiO_2-NH_2，然后再使用2-溴異丁酰溴（BIBB）對SiO_2-NH_2進行處理，離心干燥后制得引發(fā)劑SiO_2-Br，通過使用ATRP法，調整不同反應時間，制得表面PMMA含量不同的SiO_2-PMMA，通過對其分散性和粒徑大小的表征，確定ATRP反應時間為7分鐘時，改性納米SiO_2的分散性良好，且粒徑最�。粚iO_2-PMMA與樹脂混合，對比研究不同含量的SiO_2-PMMA和SiO_2對樹脂基復合材料的影響，由于界面相容性的改善，改性后的納米粒子比未改性的納米粒子在樹脂基體中分散性好，改性后的納米粒子增強的樹脂復合材料的力學性能提高的多，在含量達到5%wt時完全強度最高為119.3MPa，未改性的納米粒子在含量達到2%wt是強度達到最高為109.4MPa。隨著納米填料含量的增大，整個復合材料的聚合體積收縮是減小的，含有改性納米粒子的復合材料的表面粗糙度要小于含有未改性的納米粒子的復合材料的表面粗糙度。 為了減小復合材料的聚合收縮，并進一步提高樹脂復合材料的力學性能，本論文還研究了兩種新型的一維填料：（1）核殼納米纖維和（2）剛性棒狀梯形聚硅氧烷。在核殼納米纖維填料方面，是將同軸靜電紡絲制備的連續(xù)PAN-PMMA核殼納米纖維放入液氮中冷凍，再通過高剪切均質器對核殼纖維進行剪切，研究了不同剪切時間下對核殼纖維長度的影響。發(fā)現(xiàn)纖維長度隨著剪切時間的延長而變短，當剪切時間為30分鐘時獲得的纖維最短，長度大約為30um左右；將短纖維與樹脂混合，研究不同含量的短纖維對樹脂基復合材料的影響，發(fā)現(xiàn)纖維含量為3%wt時，樹脂復合材料力學性能132.6MPa，聚合體積收縮隨著纖維含量的增大而減小；還研究了不同短纖維含量和納米粒子協(xié)同對樹脂基復合材料的影響，固定改性納米SiO_2的含量為5%wt，當纖維的含量為2%wt時樹脂基復合材料的力學性能最好，隨著填料的增多，雙鍵轉化率有所下降，聚合體積收縮降低；所得復合樹脂表面粗糙度存在以下變化規(guī)律：短切纖維短切纖維+SiO_2-PMMASiO_2-PMMA未改性SiO_2。 在剛性棒狀梯形聚硅氧烷填料研究方面，是將γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）溶于乙醇中，緩慢滴加鹽酸促進其水解，水解一段時間后，加入NaOH至溶液為堿性，繼續(xù)反應，最后得到剛性分子的梯形硅氧烷。研究發(fā)現(xiàn)，隨著水解時間的延長，不僅產(chǎn)物的分子量是增大的，而且當水解時間只有4hr時，產(chǎn)物為籠型結構的硅氧烷，水解8h以上才能獲得梯形結構的硅氧烷研究不同含量梯形硅氧烷對樹脂復合材料的影響發(fā)現(xiàn)，梯形聚硅氧烷的含量為6%wt時，復合材料的力學性能最好，而且其對雙鍵轉化率沒有影響，隨著含量的增加，樹脂體積收縮也會有所降低。將不同含量的梯形聚硅氧烷與5%wt的SiO_2-PMMA共同增強樹脂，發(fā)現(xiàn)相對于單獨的SiO_2-PMMA增強樹脂的彎曲強度（119.3MPa）而言，其彎曲強度增加到132MPa。與單一填料體系相比，兩者的聯(lián)合應用對降低復合樹脂的聚合收縮似乎更為有效，但對雙鍵轉化率沒有明顯的不利影響。
【關鍵詞】：原子轉移自由基聚合 納米二氧化硅 核殼纖維 梯形硅氧烷 光固化樹脂
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TB332;R318.08
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-17
• 第一章 緒論17-35
• 1.1 口腔材料-牙科復合樹脂17-24
• 1.1.1 樹脂基體18-22
• 1.1.2 樹脂填料的發(fā)展22-24
• 1.2 納米無機填料24-25
• 1.3 改進納米無機填料分散性的研究25-27
• 1.3.1 物理法25-26
• 1.3.2 化學法26-27
• 1.4 新型口腔復合樹脂填料的研發(fā)27-33
• 1.4.1 短切纖維28-30
• 1.4.2 晶須30-31
• 1.4.3 納米纖維31-32
• 1.4.4 核殼納米纖維32-33
• 1.5 課題的目的和意義33-35
• 1.5.1 納米無機填料的表面改性，提高分散性33
• 1.5.2 短切核殼納米纖維填充復合樹脂的性能研究33-34
• 1.5.3 新型可溶性棒狀剛性高分子填料的初步探索34-35
• 第二章 納米二氧化硅的表面改性及其與牙科樹脂的復合35-55
• 2.1 前言35-36
• 2.2 實驗部分36-40
• 2.2.1 實驗原料36-37
• 2.2.2 實驗儀器37
• 2.2.3 實驗方法37-39
• 2.2.4 材料的表征39-40
• 2.3 結果與討論40-53
• 2.3.1 改性納米二氧化硅的制備40-44
• 2.3.2 納米二氧化硅與樹脂的復合44-49
• 2.3.3 納米二氧化硅與微米二氧化硅共同增強樹脂復合材料49-53
• 2.4 小結53-55
• 第三章 短切納米纖維的制備及其與牙科樹脂的復合55-67
• 3.1 前言55-56
• 3.2 實驗部分56-59
• 3.2.1 實驗原料56-57
• 3.2.2 實驗儀器57
• 3.2.3 實驗方法57-58
• 3.2.4 材料的表征58-59
• 3.3 結果與討論59-65
• 3.3.1 短纖維的制備59-60
• 3.3.2 短纖維與樹脂的復合60-62
• 3.3.3 短纖維與改性納米粒子共同增強樹脂復合材料62-65
• 3.4 小結65-67
• 第四章 梯形聚硅氧烷的制備及其與口腔樹脂的復合67-81
• 4.1 前言67-68
• 4.2 實驗部分68-71
• 4.2.1 實驗原料68
• 4.2.2 實驗儀器68-69
• 4.2.3 實驗方法69-70
• 4.2.4 材料的表征70-71
• 4.3 結果與討論71-79
• 4.3.1 梯形硅氧烷的制備71-76
• 4.3.2 梯形硅氧烷與樹脂的復合76-77
• 4.3.3 梯形硅氧烷與改性納米二氧化硅復合光固化樹脂77-79
• 4.4 小結79-81
• 第五章 結論81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-89
• 研究成果及發(fā)表的學術論文89-91
• 作者和導師簡介91-92
• 附件92-93

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