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Visualizações: 0 Autor: Editor de sites Publicar Tempo: 2025-07-16 Origem: Site
A tenacidade do impacto do poli (metillato de metila) (PMMA) em aplicações odontológicas decorre de sua arquitetura molecular e mecanismos de dissipação de energia. No nível molecular, as cadeias de PMMA consistem em unidades rígidas de metacrilato de metila (MMA) com liberdade rotacional limitada, contribuindo para sua fragilidade inerente. No entanto, as modificações no backbone do polímero podem alterar esse comportamento. Por exemplo, a copolimerização com ésteres acrílicos como o acrilato de butil (BA) introduz cadeias laterais flexíveis que atuam como plastificantes internos, reduzindo a temperatura de transição do vidro (TG) em 5 a 10 ° C e o aumento da mobilidade da cadeia. Isso resulta em uma melhora de 20 a 30% na força do impacto, pois segmentos flexíveis absorvem energia através da deformação localizada antes da propagação da trinca.
Outro fator crítico é a presença de monômero residual após a polimerização. Estudos mostram que o PMMA com teor de monômero residual abaixo de 2% exibe maior tenacidade de impacto devido à redução da porosidade e ao melhor emaranhamento da cadeia. Técnicas avançadas de cura, como a polimerização assistida por microondas, atingem níveis mais baixos de monômero (0,5-1,0%) em comparação com a cura tradicional de banho de água (1,5-2,5%), aumentando assim a tenacidade ao minimizar a formação de vazios.
A incorporação de fibras é um método bem estabelecido para melhorar a resistência ao impacto do PMMA. As fibras de vidro, com alta resistência à tração (2 a 4 GPa) e módulo (70-80 GPa), são particularmente eficazes. Quando colocados perto da superfície das bases de próteses, as fibras de vidro aumentam a força da flexão em 40 a 60% e impactam a tenacidade em 30 a 50%. Isso é atribuído à transferência de estresse da matriz PMMA quebradiça para as fibras, que absorvem a energia através da retirada e desvantagem de fibras.
A orientação das fibras também desempenha um papel fundamental. As fibras unidirecionais alinhadas paralelas à direção das forças de impacto demonstram desempenho superior em comparação com fibras orientadas aleatoriamente. Por exemplo, as bases de próteses reforçadas com 10 a 15% (por volume) fibras de vidro unidirecionais mostram um aumento de 2,5 vezes na força de impacto em comparação com o PMMA não modificado.
O tratamento superficial das fibras aumenta ainda mais a adesão. Agentes de acoplamento de silano, como 3- (trimetoxisilil) o metacrilato de propil (TMSPM), criam ligações covalentes entre as fibras e a matriz de PMMA, melhorando a força de cisalhamento interfacial em 50-70%. Isso reduz a probabilidade de remover a matriz de fibras sob cargas de impacto, preservando assim a resistência do material.
Os nanofillers oferecem uma avenida promissora para melhorar a resistência do impacto do PMMA sem comprometer suas propriedades estéticas ou de processamento. As nanopartículas de dióxido de titânio (TiO₂), com diâmetros de 20 a 50 nm, são amplamente estudadas por sua capacidade de aumentar a dureza e reduzir a absorção de água. Quando incorporados a 1% (por massa), as nanopartículas de TiO₂ aumentam a força da flexão do PMMA em 15 a 20% e o impacto em 10 a 15%. Isso é atribuído à capacidade das nanopartículas de impedir a propagação de trincas induzindo microcracking e deflexão da rachadura.
As nanopartículas de zircônia (ZRO₂) exibem potencial ainda maior. Com um carregamento de 0,5 a 1,0%, o ZRO₂ aumenta a força do impacto do PMMA em 25 a 35%, ao mesmo tempo em que melhora a tenacidade à fratura em 20 a 30%. A transformação de fase do ZRO₂ de tetragonal em monoclínica sob estresse induz forças compressivas na ponta da trinca, prendendo efetivamente o crescimento da trinca.
Avanços recentes na tecnologia de nanofibras também mostraram promessas. Nanofibras compostas de polivinil pirrolidona (PVP)/ZRO₂, quando incorporadas no PMMA, aumentam a força de flexão em 83% e a tenacidade ao dobrar em 169%. A alta proporção de nanofibras (100-500: 1) fornece uma grande área de superfície para transferência de tensão, enquanto as partículas de Zro₂ reforçam a interface nanofibra-matriz.
O processo de fabricação influencia significativamente a resistência ao impacto do PMMA. A cura tradicional de banho de água, embora amplamente utilizada, geralmente resulta em tensões residuais devido ao aquecimento não uniforme. Isso pode levar a microcracking e resistência reduzida. Por outro lado, a cura assistida por microondas atinge aquecimento uniforme, reduzindo as tensões residuais e melhorando a força do impacto em 10 a 15%.
Técnicas de polimerização de alta pressão, como a cura de autoclave a 2 a 3 MPa, aumentam ainda mais a tenacidade, reduzindo a porosidade e aumentando o emaranhamento da cadeia. Estudos mostram que o PMMA curado por autoclave exibe uma força de impacto 20-25% maior em comparação com as amostras curadas convencionalmente.
Tratamentos pós-cura, como recozimento a 80 ° C por 4 horas, aliviam as tensões internas e melhoram a estabilidade dimensional. Isso resulta em um aumento de 15 a 20% na resistência ao impacto, à medida que o material se torna mais resistente ao início e propagação da trinca.
Apesar dos avanços significativos, os desafios permanecem na otimização da resistência ao impacto do PMMA. Uma questão é a troca entre resistência e rigidez. Embora o reforço da fibra melhore a resistência, geralmente reduz o módulo do material, potencialmente comprometendo sua capacidade de suportar forças oclusais. O equilíbrio dessas propriedades requer otimização cuidadosa do conteúdo e orientação de preenchimento.
Outro desafio é a estabilidade a longo prazo dos nanofillers. A aglomeração de nanopartículas ao longo do tempo pode reduzir sua eficácia no aumento da tenacidade. Técnicas de modificação da superfície, como enxertar polímeros em superfícies de nanopartículas, podem melhorar a dispersão e impedir a aglomeração, mantendo assim o desempenho do material ao longo do tempo.
Pesquisas futuras também estão focadas no desenvolvimento de preenchimentos bioativos que não apenas melhoram as propriedades mecânicas, mas também promovem osseointegração. Por exemplo, a incorporação de nanopartículas de hidroxiapatita ao PMMA pode aumentar a tenacidade de impacto e a capacidade de ligação óssea, tornando-o adequado para próteses apoiadas por implantes.
Além disso, as técnicas de modelagem computacional, como análise de elementos finitos (FEA), estão sendo usados para prever o comportamento de impacto dos compósitos PMMA modificados. Isso permite a triagem rápida de combinações de materiais e parâmetros de processamento, acelerando o desenvolvimento de materiais dentários de alto desempenho.
