Μελέτη ιδιοτήτων σύνθετων αυτοπολυμεριζόμενων οδοντιατρικών υλικών διμεθακρυλικής μήτρας
Creators: name: Μπουρδούνη, Κωνσταντίνα Αριστείδη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Οδοντιατρικά σύνθετα υλικά
Αυτοπολυμερισμός
Ρόφυση/εκρόφηση
Φασματοσκοπία υπέρυθρου FT
θερμοσταθμική ανάλυση
Dental composites
Self-curing
Sorption/desorption
Infrared spectroscopy FT
Thermogravimetric analysis (TGA)

description: Στη παρούσα διπλωματική εργασία έγινε μελέτη ιδιοτήτων σύνθετων αυτοπολυμεριζόμενων οδοντιατρικών υλικών διμεθακρυλικής μήτρας. Τα υλικά εμφανίζονται στο εμπόριο μετά το Β΄ Παγκόσμιο πόλεμο αντικαθιστώντας τα υδραργυρικά αμαλγάματα αφού πλεονεκτούν στην εμφάνιση και την έλλειψη τοξικότητας. Ειδικότερα μελετήθηκαν τα εμπορικά υλικά Alfacomp (Voco, Γερμανία) και Concise (3Μ ESPE, ΗΠΑ). Πρόκειται για προϊόντα δυο συστατικών από τα οποία προέρχεται και το πολυμερές απλώς μετά την ισόποση ανάμειξή τους. Λαμβάνει χώρα αλυσιδωτός πολυμερισμός με ελεύθερες ρίζες. Η παραπάνω τεχνική είναι γνωστή ως αυτοπολυμερισμός. Οι δυο κύριες φάσεις των υλικών είναι οι διμεθακρυλικοί εστέρες (Bis-GMA, TEGDMA) που θα οδηγήσουν στη ρητίνη και το ανόργανο πληρωτικό μέσο (SiO2) που βοηθά στην ενίσχυση του δικτύου. Το συζευκτικό μέσο που συνδέει την οργανική μήτρα με την ενισχυτική ουσία βελτιώνοντας την πρόσφυση μεταξύ των δύο φάσεων είναι ένα διδραστικό οργανοσιλάνιο. Στο σύστημα των εκκινητών έγκειται όμως η διαφοροποίηση: η μια πάστα περιέχει το βενζοϋλοϋπεροξείδιο ΒΡΟ ενώ η άλλη την τριτοταγή αμίνη Ν,Ν-διμεθυλο–p–τολουιδίνη (DMT) που βοηθά στην παραγωγή των ριζών. Έτσι, σε σύντομο χρόνο μετά την ανάμειξή τους και χωρίς άλλη παρέμβαση παρασκευάζεται και μορφοποιείται ένα υλικό που μπορεί να αντικαταστήσει τη φυσική μάζα του δοντιού. Για την κινητική του βαθμού πολυμερισμού χρησιμοποιήθηκε η Φασματοσκοπία Υπερύθρου FT-IR, μέσω της οποίας προκύπτει το εκατοστιαίο ποσοστό ανόρθωσης των ακόρεστων δεσμών συναρτήσει του χρόνου. Ακολουθεί ένας μηνιαίος κύκλος ρόφησης-εκρόφησης, όπου τα δείγματα βύθιστηκαν σε πωματισμένα δοχεία με 25 mL διαλύτη Η2Ο ή ΕtOH 75%v/v και τοποθετήθηκαν σε υδρόλουτρο στους 37 οC για 1 μήνα. Μετά το πέρας των 30 ημερών μεταφέρθηκαν σε ειδικές θήκες με ξηραντικό μέσο silica gel και τοποθετήθηκαν στο πυριατήριο στους 370C ομοίως για 1 μήνα. Από τον φυσικοχημικό κύκλο υπολογίστηκαν μεγέθη που αφορούν τη συμπεριφορά των υλικών έναντι των διαλυτών. Τέλος με τη θερμοσταθμική ανάλυση, TGA μελετήθηκε η θερμοανθεκτικότητα των υλικών και υπολογίστηκε το ποσοστό αναλογίας οργανικής/ανόργανης φάσης στα σύνθετα υλικά. Ακολούθησε θέρμανση σε ατμόσφαιρα οξυγόνου με ρυθμό ροής 20 mL/min από τους 50 οC - 800 οC με ταχύτητα θέρμανσης 10 οC/min και εν συνεχεία ψύξη μέχρι τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Τα αποτελέσματα ήταν ενδιαφέροντα καθώς κανείς μπορεί να βγάλει συμπεράσματα συσχετίζοντας τη φύση και τη ποσότητα των ρητινών με το βαθμό μετατροπής, τη διαλυτότητα στο μέσο γήρανσης, το ποσοστό διαλύτη που ροφάται/εκροφάται.Η χημική συγγένεια του διαλύτη με το πολυμερικό δίκτυο φαίνεται να επηρεάζει τις φυσικές ιδιότητες των υλικών. Από τους 600 οC και έπειτα τα υλικά μας είναι θερμοσταθερά, δεν παρατηρείται κανένα θερμικό φαινόμενο και απώλεια μάζας.
description: In the present master project a properties study of self-cured dental composites of dimethacrylate matrix took place. Those materials showed up in the markets little after World War II, replacing the mercury’s amalgams since they present advantages in esthetic appearance and toxicity absence. In particularly, the current Alfacomp (Voco, Germany) and Concise (3M ESPE USA) were studied. They are two-components materials by which the polymers is produced, after their simple isoquantitive mixture. The free-radical chain polymerization takes place. The above technique is known as self-curing. The two major phases of the materials are the dimethacrylate esters (Bis-GMA, TEGDMA) that will lead to the resin and the inorganic filler (SiO2) which helps in the net reinforcement. The coupling agent which connects the organic matrix to the reinforcement component by improving the adhesion between the two natures, is a bi-active organosilane. It is in the initiation system where the difference lies: the first paste includes the benzoylperoxide (BPO) while the second one the tertiary amine N,N-dimethlyl-p-toloidine (DMT) which assists in radicals production. In that way, soon after being mixed up and without further interfere, a material which can replace the natural tooth mass can be produced and shaped. Infrared spectroscopy FT was carried out for the degree of conversion kinetics. Through this, the percentage amount of conversion of unsaturated bonds depending as a function of time was calculated. Then, a monthly sorption/desorption circle followed. The specimens were dived in capped vessels with 25 mL solvent Η2Ο or ΕtOH 75%v/v and placed in waterbath at 37 οC. When 30days passed by, they were transferred in cases with silica gel as desiccant and stayed in the oven likewise. The indexes which describe the phenomena towards the various solvents were calculated. Finally, using thermogravimetric analysis TGA, the endurance of the materials were studied. Also, the fraction of organic/inorganic phase was found for the composites. The programme included heating in oxygen atmosphere with 20 mL/min flow, at 50 οC - 800 οC with heating rate 10 οC/min. Cooling to the room temperature was the last part. The results were interesting since one could draw conclusions combining the nature, composition and quantity of the methacrylate resins with the degree of conversion, the solubility in the aging mean and the volume of the solvent sorbed/desorbed. The chemical affinity between the solvent and the polymeric net seems to affect the physical properties of the materials. Important to say also, that from 600 οC on no thermal phenomenon is observed nor mass lost, which means that our materials are thermo-stable and resistant.