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Ansichten: 0 Autor: Site Editor Veröffentlichung Zeit: 2025-07-16 Herkunft: Website
Die Auswirkungen von Poly (Methylmethacrylat) (PMMA) in zahnärztlichen Anwendungen beruht auf seinen molekularen Architektur- und Energiedissipationsmechanismen. Auf molekularer Ebene bestehen PMMA -Ketten aus starren Methylmethacrylat -Einheiten (MMA) mit begrenzter Rotationsfreiheit, die zu seiner inhärenten Sprödigkeit beitragen. Modifikationen am Polymer -Rückgrat können dieses Verhalten jedoch verändern. Beispielsweise führt die Copolymerisation mit Acrylester wie Butylacrylat (BA) flexible Seitenketten ein, die als interne Weichmacher fungieren, wodurch die Übergangstemperatur (TG) um 5–10 ° C reduziert und die Kettenmobilität verbessert wird. Dies führt zu einer Verbesserung der Schlagkraft von 20–30%, da flexible Segmente Energie durch lokalisierte Deformation vor der Rissausbreitung absorbieren.
Ein weiterer kritischer Faktor ist das Vorhandensein von Restmonomer nach der Polymerisation. Studien zeigen, dass PMMA mit einem Restmonomergehalt unter 2% aufgrund der verringerten Porosität und einer verbesserten Verstrickung der Kette eine höhere Auswirkung aufweist. Fortgeschrittene Härtungstechniken wie mikrowellenunterstützte Polymerisation erzielen niedrigere Monomerspiegel (0,5–1,0%) im Vergleich zur traditionellen Härtung des Wasserbades (1,5–2,5%), wodurch die Zähigkeit verbessert wird, indem die Bildung von Hohlräumen minimiert wird.
Fasereinbau ist eine gut etablierte Methode zur Verbesserung der Schlagfestigkeit von PMMA. Glasfasern mit ihrer hohen Zugfestigkeit (2–4 GPA) und Modul (70–80 GPA) sind besonders effektiv. In der Nähe der Oberfläche von Zahnbasis erhöhen Glasfasern die Biegefestigkeit um 40–60% und die Aufprallzählung um 30–50%. Dies wird auf den Stresstransfer von der spröden PMMA-Matrix zu den Fasern zurückgeführt, die Energie durch Faserauszug und Debonding absorbieren.
Die Ausrichtung der Fasern spielt auch eine entscheidende Rolle. Unidirektionale Fasern, die parallel zur Aufprallkräfte ausgerichtet sind, zeigen eine überlegene Leistung im Vergleich zu zufällig orientierten Fasern. Beispielsweise zeigen Zahnbasis mit 10–15% (nach Volumen) unidirektionaler Glasfasern einen 2,5-fachen Anstieg der Schlagfestigkeit im Vergleich zu unmodifiziertem PMMA.
Die Oberflächenbehandlung von Fasern verbessert die Haftung weiter. Silankupplungsmittel wie 3- (Trimethoxyyl) Propylmethacrylat (TMSPM) erzeugen kovalente Bindungen zwischen den Fasern und der PMMA-Matrix, wodurch die Grenzflächenscherfestigkeit um 50–70%verbessert wird. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Fasermatrix unter Schlagbelastungen entlastet wird, wodurch die Zähigkeit des Materials beibehalten wird.
Nanounters bieten einen vielversprechenden Weg, um die Auswirkungen von PMMA zu verbessern, ohne seine ästhetischen oder verarbeitenden Eigenschaften zu beeinträchtigen. Titan -Dioxid (TIO₂) -Nanopartikel mit Durchmessern von 20 bis 50 nm sind weit verbreitet, um die Härte zu erhöhen und die Wasserabsorption zu verringern. Bei 1% (nach Masse) erhöhen TiO₂ -Nanopartikel die Biegefestigkeit von PMMA um 15–20% und die Aufprallzählung um 10–15%. Dies wird auf die Fähigkeit der Nanopartikel zurückgeführt, die Rissausbreitung durch Induzieren von Mikrorissen und Rissablenkung zu behindern.
Zirkonia (Zro₂) -Nanopartikel weisen ein noch größeres Potenzial auf. Bei einer Belastung von 0,5–1,0%erhöht Zro₂ die Aufprallstärke von PMMA um 25–35%und verbessert gleichzeitig die Frakturzähigkeit um 20 bis 30%. Die Phasentransformation von Zro₂ von tetragonal zu monoklin unter Stress induziert Druckkräfte an der Rissspitze, wodurch das Risswachstum wirksam verhaften.
Die jüngsten Fortschritte in der Nanofasertechnologie haben ebenfalls vielversprechend gezeigt. Electrospun Polyvinyl Pyrrolidon (PVP)/Zro₂ -Verbundnanofasern erhöhen bei eingebettet in PMMA die Biegefestigkeit um 83% und die Biegezüge um 169%. Das hohe Aspektverhältnis von Nanofasern (100–500: 1) bietet eine große Oberfläche für die Spannungsübertragung, während die Zro₂-Partikel die Nanofaser-Matrix-Grenzfläche verstärken.
Der Herstellungsprozess beeinflusst die Auswirkungen der PMMA erheblich. Das traditionelle Härten von Wasserbad führt jedoch häufig zu Restspannungen aufgrund einer ungleichmäßigen Erwärmung. Dies kann zu Mikrorissen und einer verringerten Zähigkeit führen. Im Gegensatz dazu erreicht die mikrowellenunterstützte Aushärtung eine gleichmäßige Erwärmung, reduziert die Restspannungen und verbessert die Schlagfestigkeit um 10–15%.
Hochdruckpolymerisationstechniken wie Autoklavenhärten bei 2–3 MPa verbessern die Zähigkeit weiter durch die Verringerung der Porosität und die Erhöhung der Verstrickung der Kette. Studien zeigen, dass autoklavenhärtete PMMA im Vergleich zu konventionell gehärteten Proben eine Stärke von 20–25% höher ist.
Nachhilfe von Behandlungen wie 4 Stunden bei 80 ° C, wie z. Dies führt zu einer Erhöhung der Aufprallzählung um 15–20%, da das Material gegen Rissinitiierung und Ausbreitung resistenter wird.
Trotz erheblicher Fortschritte bleiben die Herausforderungen bei der Optimierung der Auswirkungen von PMMA. Ein Problem ist der Kompromiss zwischen Zähigkeit und Steifheit. Während die Faserverstärkung die Zähigkeit verbessert, reduziert es häufig den Modul des Materials und beeinträchtigt möglicherweise die Fähigkeit, Okklusalkräften standzuhalten. Das Ausgleich dieser Eigenschaften erfordert eine sorgfältige Optimierung des Füllstoffgehalts und der Ausrichtung.
Eine weitere Herausforderung ist die langfristige Stabilität von Nanountern. Die Agglomeration von Nanopartikeln im Laufe der Zeit kann ihre Wirksamkeit bei der Verbesserung der Zähigkeit verringern. Oberflächenmodifikationstechniken wie die Transplantation von Polymeren auf Nanopartikeloberflächen können die Dispersion verbessern und eine Agglomeration verhindern, wodurch die Leistung des Materials im Laufe der Zeit aufrechterhalten wird.
Zukünftige Forschung konzentriert sich auch auf die Entwicklung bioaktiver Füllstoffe, die nicht nur die mechanischen Eigenschaften verbessern, sondern auch die Osseointegration fördern. Beispielsweise könnte die Einbeziehung von Hydroxylapatit-Nanopartikeln in PMMA sowohl die Aufprallzählung als auch die Knochenbindungsfähigkeit verbessern, was es für implantat unterstützte Prothesen geeignet ist.
Darüber hinaus werden Computermodellierungstechniken wie Finite -Elemente -Analyse (FEA) verwendet, um das Auswirkungsverhalten von modifizierten PMMA -Verbundwerkstoffen vorherzusagen. Dies ermöglicht ein schnelles Screening von Materialkombinationen und -verarbeitungsparametern, wodurch die Entwicklung von zahnärztlichen Materialien mit leistungsstarker Leistung beschleunigt wird.
