Горячие ключевые слова:
Просмотры: 0 Автор: редактор сайта. Публикация Время: 2025-07-16 Происхождение: Сайт
Ударная вязкость поли (метилметакрилат) (ПММА) в стоматологических применениях проистекает из ее механизмов молекулярной архитектуры и рассеивания энергии. На молекулярном уровне цепи ПММА состоят из жестких единиц метилметакрилата (ММА) с ограниченной свободой вращения, что способствует присущей его неотъемлемой хрупкостью. Тем не менее, модификации на основу полимера могут изменить это поведение. Например, сополимеризация с акриловыми сложными эфирами, такими как бутилакрилат (BA), вводит гибкие боковые цепи, которые действуют как внутренние пластификаторы, снижая температуру стекла (TG) на 5–10 ° C и повышая подвижность цепи. Это приводит к улучшению воздействия на 20–30%, поскольку гибкие сегменты поглощают энергию посредством локализованной деформации перед распространением трещин.
Другим критическим фактором является наличие остаточного мономера после полимеризации. Исследования показывают, что ПММА с остаточным содержанием мономера ниже 2% демонстрирует более высокую ударную силу из -за снижения пористости и улучшенной цепной запутывания. Усовершенствованные методы отверждения, такие как полимеризация с помощью микроволновой печи, достигают более низких уровней мономера (0,5–1,0%) по сравнению с традиционным отверждением с водой (1,5–2,5%), тем самым повышая прочность за счет минимизации образования пустоты.
Включение волокна-это хорошо зарекомендовавший себя метод улучшения воздействия PMMA. Стеклянные волокна с высокой прочностью на растяжение (2–4 ГПа) и модуль (70–80 ГПа) особенно эффективны. При размещении вблизи поверхности баз зубного протеза стекловолокнистые волокна увеличивают прочность на изгиб на 40–60% и воздействуют на усталость на 30–50%. Это объясняется переносом стресса от хрупкой матрицы ПММА к волокнам, которые поглощают энергию посредством вытягивания и отсоединения волокна.
Ориентация волокон также играет ключевую роль. Однонаправленные волокна, выровненные параллельно направлению сил воздействия, демонстрируют превосходную производительность по сравнению с случайно ориентированными волокнами. Например, базы зубного протеза, усиленные 10–15% (по объему) однонаправленные стеклянные волокна, показывают 2,5-кратное увеличение воздействия по сравнению с немодифицированной ПММА.
Поверхностная обработка волокон еще больше усиливает адгезию. Силановые муфты, такие как 3- (триметоксисилил) пропилметакрилат (TMSPM), создают ковалентные связи между волокнами и матрицей ПММА, улучшая прочность на межфазное сдвиг на 50–70%. Это снижает вероятность того, что матрица волоконной матрицы при воздействии, тем самым сохраняя выносливость материала.
Нанофиллеры предлагают многообещающий путь для повышения ударной выносливости PMMA без ущерба для его эстетических или обработчивых свойств. Наночастицы диоксида титана (TIO₂) с диаметрами 20–50 нм широко изучаются для их способности увеличивать твердость и уменьшить поглощение воды. При включении в 1% (по массой) наночастицы TIO₂ повышают прочность ПММА на 15–20% и воздействуют на прочность на 10–15%. Это объясняется способностью наночастиц препятствовать распространению трещин путем индуцирования микротрещин и отклонения трещин.
Наночастицы циркония (Zro₂) демонстрируют еще больший потенциал. При загрузке 0,5–1,0%Zro₂ увеличивает ударную силу PMMA на 25–35%, одновременно улучшая вязкость перелома на 20–30%. Фазовое преобразование Zro₂ от тетрагональной в моноклинную при стрессе вызывает сжатие сил на кончике трещины, эффективно арестовывая рост трещин.
Недавние достижения в области технологии нановолокна также показали обещание. Электроспенун поливинил пирролидон (PVP)/Zro₂ составные нановолокны, встроенные в PMMA, увеличивают прочность на изгиб на 83% и изгибая жесткость на 169%. Высокое соотношение сторон нановолокон (100–500: 1) обеспечивает большую площадь поверхности для переноса напряжения, в то время как частицы Zro₂ усиливают границу раздела нановолокна-матрица.
Процесс производства значительно влияет на ударную силу PMMA. Традиционное отверждение с водой, хотя и широко используется, часто приводит к остаточным напряжениям из-за неоднородного нагрева. Это может привести к микротрещину и снижению прочности. Напротив, отверстие с помощью микроволновой печи достигает равномерного нагрева, уменьшая остаточные напряжения и улучшая силу удара на 10–15%.
Методы полимеризации высокого давления, такие как отверждение автоклава при 2–3 МПа, еще больше повышают выносливость за счет снижения пористости и увеличения запутывания цепи. Исследования показывают, что пролеченная автоклавам ПММА имеет более высокую силу воздействия на 20–25% по сравнению с условно вылеченными образцами.
Последующие обработки, такие как отжиг при 80 ° C в течение 4 часов, снимают внутренние напряжения и улучшают стабильность размеров. Это приводит к увеличению воздействия на 15–20%, поскольку материал становится более устойчивым к инициации и распространению трещин.
Несмотря на значительные достижения, проблемы остаются в оптимизации воздействия ПММА. Одной из проблем является компромисс между выносливостью и жесткостью. В то время как усиление волокна улучшает прочность, оно часто уменьшает модуль материала, потенциально ставя под угрозу его способность выдерживать окклюзионные силы. Балансирование этих свойств требует тщательной оптимизации содержания наполнителя и ориентации.
Другая проблема-долгосрочная стабильность нанонаполнителей. Агломерация наночастиц с течением времени может снизить их эффективность в повышении прочности. Методы модификации поверхности, такие как прививки полимеров на поверхности наночастиц, могут улучшить дисперсию и предотвратить агломерацию, тем самым сохраняя производительность материала с течением времени.
Будущие исследования также сосредоточены на разработке биоактивных наполнителей, которые не только улучшают механические свойства, но и способствуют остеоинтеграции. Например, включение наночастиц гидроксиапатита в PMMA может повысить как ударность, так и способность к соединению костей, что делает ее подходящими для протезов, поддерживаемых имплантатом.
Кроме того, методы вычислительного моделирования, такие как анализ конечных элементов (FEA), используются для прогнозирования воздействия поведения модифицированных композитов PMMA. Это обеспечивает быстрый скрининг комбинаций материалов и параметров обработки, ускоряя разработку высокопроизводительных зубных материалов.
