Elektroeğirme yöntemi ile üretilen fiberler ile güçlendirilmiş polimetilmetakrilat'ın bazı mekanik ve fiziksel özelliklerinin değerlendirilmesi
Evaluation of some mechanical and physical properties of polymethylmethacrylate reinforced with fibers produced by electrospinning method
Yazar: TUĞÇE GÜL ELMAS ALSINI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ IŞIN KÜRKÇÜOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2020
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Eğilme dayanımı = Bending strength ; Fiziksel özellikler = Physical properties ; Grafen oksit = Graphene oxide ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Polimetilmetakrilat = Polymethyl methacrylate ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness ; Yüzey sertliği = Surface hardness ; Zirkonyum oksit = Zirconium oxide

Özet:
AMAÇ: Bu çalışmada, elektroeğirme yöntemi ile zirkonya nanopartikül (ZrO2) katkılı (PMMA/ZrO2) ve fonksiyonel kimyasal indirgenmiş grafen oksit (rGO) katkılı (PMMA/rGO) PMMA fiberlerin üretilmesi ve karakterizasyonları, ardından da fiberlerin farklı oranlarda otopolimerizan poli (metil metakrilat) (PMMA) akrilik rezin geçici kron-köprü materyaline ilave edilmesiyle elde edilen fiberle güçlendirilmiş akrilik örneklerin mekanik ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır.
GEREÇ-YÖNTEM: Elektroeğirme yöntemi ile PMMA/ZrO2 ve PMMA/rGO fiberler elde edildi ve karakterizasyonları amacıyla SEM-EDS, XRD, TGA/DTG ve FTIR spektroskopisi analizleri uygulandı. Fiberler karakterizasyonlarının ardından otopolimerizan geçici kron-köprü akrilik rezin materyali içerisine PMMA tozunun ağırlıkça %1, %2,5, %5'i oranlarında ilave edildi. Akrilik örneklere daha sonra 3-nokta eğme testi uygulanarak eğilme dayanımları ve elastisite modülleri saptandı; ayrıca yüzey pürüzlülükleri ve yüzey sertlikleri ölçüldü. 3-nokta eğme testi için her bir alt grupta 15 adet örnek olacak şekilde 16 örnek grubu için toplam 240 adet çubuk şeklinde (25×2×2 mm); yüzey pürüzlülüğü ölçümleri ve Vickers mikrosertlik analizleri için her bir alt grupta 15 adet örnek olacak şekilde 16 örnek grubu için toplam 240 adet disk şeklinde (10×2 mm) örnek hazırlandı. Her gruptan 1'er örnek seçilerek, 3-nokta eğme testi uygulanmış bar şeklindeki örneklerin kırık yüzeyleri ile profilometrik analiz ve Vickers mikrosertlik testleri uygulanmış disk şeklindeki örneklerin incelenen yüzeyleri SEM ile değerlendirildi. Veriler istatistiksel olarak tek yönlü ANOVA, Kruskal-Wallis H, Welch, Tamhane's ve Bonferroni testleri ile analiz edildi. 
BULGULAR: Karakterizasyon amacıyla yapılan SEM-EDS, XRD, TGA/DTG ve FTIR spektroskopisi analizleri sonuçlarına göre PMMA/ZrO2 ve PMMA/rGO fiberler başarı ile elde edildi. Örneklerin eğilme dayanımı verileri karşılaştırıldığında; fiber ilave edilmemiş kontrol grubu ile PMMA/ZrO2-2,5 fiberlerin %2,5 oranında PMMA içerisine ilave edildiği grubun (B2) ortalama değerleri ve kontrol grubu ile PMMA/rGO-0,02 fiberin %1 ve %2,5, PMMA/rGO-0,05 fiberlerin %1 oranında PMMA içerisine ilave edildiği grupların (D1, D2, E1) ortanca değerleri arasında istatistiksel olarak önemli fark bulunduğu belirlendi (p<0,05). Elastisite modülü değerleri kıyaslandığında sadece kontrol grubu ile D1 grubunun ortanca değerleri arasında istatistiksel olarak önemli fark bulundu (p<0,05). Örnekler yüzey pürüzlülüğü açısından değerlendirildiğinde, kontrol grubu ile PMMA/ZrO2-5 fiberlerin %1 oranında PMMA içerisine ilave edildiği grup (C1) arasında istatistiksel olarak önemli fark tespit edildi (p<0,05). Vickers yüzey sertliği değerleri karşılaştırıldığında ise kontrol grubu ile PMMA/ZrO2-1 fiberlerin %2,5 ve %5, PMMA/ZrO2-5 fiberlerin %1 oranında PMMA içerisine ilave edildiği grupların (A2, A3, C1) mikrosertlik ortalama değerleri arasında istatistiksel olarak önemli fark bulunduğu belirlendi (p<0,05).
SONUÇ: En yüksek ortalama eğilme dayanımı ve elastisite modülü değerleri B2 ve D1 gruplarında elde edildi. PMMA fiber ilave edilmiş tüm grupların ortalama Ra değerleri klinik olarak kabul edilebilir eşik Ra değeri olan 0,2 μm'nin altında ölçülmesine rağmen, sadece C1 grubunun yüzey pürüzlülüğü ortanca değeri kontrol grubundan istatistiksel olarak önemli derecede düşük bulundu (p<0,05). Vickers mikrosertlik analizi sonuçlarına göre PMMA/ZrO2 fiber ilave edilmiş tüm grupların mikrosertlik ortalama değerleri kontrol grubundan yüksek bulundu. Mikrosertlik değerleri istatistiksel olarak değerlendirildiğinde ise kontrol grubu ile A2, A3 ve C1 gruplarının ortalama değerleri arasında önemli bir fark saptandı (p<0,05). PMMA/rGO fiber ilave edilmiş örnek grupları ile kontrol grubunun Vickers mikrosertlik değerleri karşılaştırıldığında ise aralarında istatistiksel olarak önemli bir farklılık olmadığı tespit edildi (p>0,05).

Abstract:
OBJECTIVE: In this study, it was aimed to produce and characterize fibers containing zirconia nanoparticles (PMMA/ZrO2) and functional chemically reduced graphene oxide nanoparticles (PMMA/rGO) manufactured by using the electrospinning method and furthermore, following the addition of the fibers to the autopolymerizing poly (methyl methacrylate) (PMMA) acrylic resin temporary crown-bridge material in different ratios, to investigate the mechanical and physical properties of the fiber reinforced acrylic resin samples produced.
MATERIALS-METHODS: PMMA/ZrO2 and PMMA/rGO were produced by using the electrospinning method and then SEM-EDS, XRD, TGA/DTG and FTIR spectroscopy analyzes were used for the characterization of the fibers produced. After characterization, the fibers were added to the PMMA powder of the temporary crown-bridge acrylic resin material with the ratios of 1%, 2.5%, 5% by weight. The acrylic specimens were then subjected to the 3-point bending test to determine their flexural strength and elastic modulus values and furthermore the surface roughness and surface hardness of the specimens were measured. For the 3-point bending test, 240 bars (25×2×2 mm) in total for 16 sample groups being 15 specimens in each subgroup were produced; for surface roughness and Vickers microhardness analyzes, 240 disc-shaped (10×2 mm) samples in total for 16 sample groups, being 15 specimens in each subgroup were prepared. The fractured surfaces of the bar-shaped specimens subjected to the 3-point bending test and the examined surfaces of disc-shaped specimens subjected to Vickers microhardness test and profilometric analysis were evaluated by means of SEM, as being 1 specimen from each subgroup. The data were statistically analyzed using one-way ANOVA, Kruskal-Wallis H, Welch, Tamhane's and Bonferroni tests.
RESULTS: According to the results of SEM-EDS, XRD, TGA/DTG and FTIR spectroscopy analyzes performed for the characterization of the fibers, PMMA/ZrO2 and PMMA/rGO fibers were successfully produced. When the flexural strength data of the samples were compared; it was revealed that there were statistically significant differences between the mean values of the control group and of the group (B2) in which PMMA/ZrO2-2,5 fibers were added to the ratio of 2.5% and the median values of the the groups (D1 and D2) in which PMMA/rGO-0.02 fibers were added 1% and 2.5% respectively, and of (E1) in which PMMA/rGO-0.05 fibers added 1% to PMMA (p<0.05). When the elasticity modulus values were compared, a statistically significant difference was found only between the median value of the group D1 and that of the control group (p<0.05). The evaluation of the surface roughness values of the samples revealed that there was a statistically significant difference between the control group and the group (C1) in which PMMA/ZrO2-5 fibers were added to a ratio of 1% (p<0.05). In terms of Vickers surface hardness test results, statistically significant differences were observed between the mean microhardness values of the control group and those of the groups (A2, A3) in which PMMA/ZrO2-1 fibers were added 2.5% and 5% respectively, and (C1) in which PMMA/ZrO2-5 fiber added 1% to PMMA (p<0.05).
CONCLUSION: The highest mean flexural strength and elasticity modulus values were obtained in the groups of B2 and D1. Although the mean Ra values of all fiber reinforced groups were measured below the clinically acceptable threshold Ra value of 0.2 μm, only the median surface roughness of the C1 group was found to be significantly lower than that of the control group (p<0.05). According to the results of Vickers microhardness analysis, the mean microhardness values of all PMMA/ZrO2 groups were found to be higher than that of the control group. When the microhardness values were compared, significant differences were found between the mean values of the A2, A3 and C1 groups and that of the control group (p<0.05). Comparison of the Vickers microhardness values of the control group and groups containing PMMA/rGO fibers revealed that there was no statistically significant difference between the groups (p> 0.05).