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Vues: 0 Auteur: Éditeur de site Temps de publication: 2025-07-16 Origine: Site
La ténacité à l'impact du poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) dans des applications dentaires provient de ses mécanismes d'architecture moléculaire et de dissipation d'énergie. Au niveau moléculaire, les chaînes PMMA sont constituées de unités rigides de méthacrylate de méthyle (MMA) avec une liberté rotationnelle limitée, contribuant à sa fragilité inhérente. Cependant, les modifications de l'épine dorsale du polymère peuvent modifier ce comportement. Par exemple, la copolymérisation avec des esters acryliques comme l'acrylate de butyle (BA) introduit des chaînes latérales flexibles qui agissent comme des plastifiants internes, réduisant la température de transition du verre (TG) de 5 à 10 ° C et améliorant la mobilité de la chaîne. Il en résulte une amélioration de 20 à 30% de la résistance à l'impact, car les segments flexibles absorbent l'énergie par déformation localisée avant la propagation des fissures.
Un autre facteur critique est la présence d'un monomère résiduel après polymérisation. Des études montrent que le PMMA avec une teneur en monomère résiduelle inférieure à 2% présente une ténacité à impact plus élevé en raison de la porosité réduite et de l'amélioration de l'enchevêtrement de la chaîne. Les techniques de durcissement avancées, telles que la polymérisation assistée par micro-ondes, atteignent des niveaux de monomère plus faibles (0,5 à 1,0%) par rapport au durcissement traditionnel du bain d'eau (1,5 à 2,5%), améliorant ainsi la ténacité en minimisant la formation de vide.
L'incorporation des fibres est une méthode bien établie pour améliorer la résistance à l'impact du PMMA. Les fibres de verre, avec leur résistance à la traction élevée (2–4 GPa) et leur module (70–80 GPa), sont particulièrement efficaces. Lorsqu'elles sont placées près de la surface des bases de prothèse, les fibres de verre augmentent la résistance à la flexion de 40 à 60% et ont un impact de la ténacité de 30 à 50%. Ceci est attribué au transfert de stress de la matrice fragile du PMMA aux fibres, qui absorbent l'énergie par le retrait des fibres et le dégivrage.
L'orientation des fibres joue également un rôle central. Les fibres unidirectionnelles alignées parallèles à la direction des forces d'impact démontrent des performances supérieures par rapport aux fibres orientées aléatoirement. Par exemple, les bases de prothèse renforcées avec des fibres de verre unidirectionnelles de 10 à 15% (en volume) montrent une augmentation de 2,5 fois de la résistance à l'impact par rapport au PMMA non modifié.
Le traitement en surface des fibres améliore encore l'adhésion. Les agents de couplage de silane, tels que le méthacrylate de propyle 3- (triméthoxylyle) (TMSPM), créent des liaisons covalentes entre les fibres et la matrice PMMA, améliorant la résistance au cisaillement interfaciale de 50 à 70%. Cela réduit la probabilité de décollement des fibres-matrices sous les charges d'impact, préservant ainsi la ténacité du matériel.
Les nanofilleurs offrent une avenue prometteuse pour améliorer la ténacité à l'impact du PMMA sans compromettre ses propriétés esthétiques ou de traitement. Les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO₂), avec des diamètres de 20 à 50 nm, sont largement étudiées pour leur capacité à augmenter la dureté et à réduire l'absorption d'eau. Lorsqu'elles sont incorporées à 1% (par masse), les nanoparticules de tio₂ augmentent la résistance à la flexion du PMMA de 15 à 20% et impactent la ténacité de 10 à 15%. Ceci est attribué à la capacité des nanoparticules à entraver la propagation des fissures en induisant la microcassement et la déviation des fissures.
Les nanoparticules de zircone (zro₂) présentent un potentiel encore plus grand. À une charge de 0,5 à 1,0%, le zro₂ augmente la résistance à l'impact du PMMA de 25 à 35% tout en améliorant simultanément la ténacité à la fracture de 20 à 30%. La transformation de phase du zro₂ du tétragonal à monoclinique sous contrainte induit des forces de compression à la pointe de la fissure, arrêtant efficacement la croissance des fissures.
Les progrès récents de la technologie des nanofibres ont également été prometteurs. Les nanofibres composites de polyvinyle de polyvinyle de l'électrospun (PVP) / zro₂, lorsqu'elles sont intégrées dans le PMMA, augmentent la résistance à la flexion de 83% et la ténacité à la flexion de 169%. Le rapport d'aspect élevé des nanofibres (100–500: 1) fournit une grande surface pour le transfert de contrainte, tandis que les particules de zro₂ renforcent l'interface nanofibre-matrice.
Le processus de fabrication influence considérablement la ténacité à l'impact du PMMA. Le durcissement traditionnel du bain d'eau, bien que largement utilisé, entraîne souvent des contraintes résiduelles en raison d'un chauffage non uniforme. Cela peut conduire à la microfissure et à une ténacité réduite. En revanche, le durcissement assisté par micro-ondes atteint un chauffage uniforme, réduisant les contraintes résiduelles et améliorant la résistance à l'impact de 10 à 15%.
Les techniques de polymérisation à haute pression, telles que le durcissement de l'autoclave à 2 à 3 MPa, améliorent encore la ténacité en réduisant la porosité et en augmentant l'enchevêtrement de la chaîne. Des études montrent que le PMMA carré sur l'autoclave présente une résistance à l'impact de 20 à 25% plus élevée par rapport aux échantillons de durcissement conventionnellement.
Les traitements post-future, tels que le recuit à 80 ° C pendant 4 heures, soulagent les contraintes internes et améliorent la stabilité dimensionnelle. Il en résulte une augmentation de 15 à 20% de la ténacité à l'impact, car le matériau devient plus résistant à l'initiation et à la propagation des fissures.
Malgré des progrès importants, des défis restent dans l'optimisation de la ténacité à l'impact du PMMA. Un problème est le compromis entre la ténacité et la raideur. Bien que le renforcement des fibres améliore la ténacité, il réduit souvent le module du matériau, compromettant potentiellement sa capacité à résister aux forces occlusales. L'équilibrage de ces propriétés nécessite une optimisation minutieuse du contenu et de l'orientation du remplissage.
Un autre défi est la stabilité à long terme des nanofilleurs. L'agglomération des nanoparticules au fil du temps peut réduire leur efficacité dans l'amélioration de la ténacité. Les techniques de modification de surface, telles que la greffe de polymères sur les surfaces des nanoparticules, peuvent améliorer la dispersion et empêcher l'agglomération, conservant ainsi les performances du matériau au fil du temps.
Les recherches futures sont également axées sur le développement de charges bioactives qui non seulement améliorent les propriétés mécaniques mais favorisent également l'ostéointégration. Par exemple, l'intégration des nanoparticules d'hydroxyapatite dans le PMMA pourrait améliorer à la fois la ténacité à l'impact et la capacité de liaison osseuse, ce qui le rend adapté aux prothèses soutenues par l'implant.
De plus, des techniques de modélisation de calcul, telles que l'analyse par éléments finis (FEA), sont utilisées pour prédire le comportement d'impact des composites PMMA modifiés. Cela permet un dépistage rapide des combinaisons de matériaux et des paramètres de traitement, accélérant le développement de matériaux dentaires à haute performance.
