1。介绍
复合牙科材料被广泛用于修复前部和后部牙齿由于他们复制的能力自然牙齿结构、和易性、力学性能、和临床表现(
1 - - - - - -
3 ]。耐磨性是牙科复合材料的性能的一个重要属性,因为缺乏耐磨性将产生结构,减少过度导致的损失后牙支持,竖直维度的闭塞,咀嚼效率和美学,以及改变咀嚼的功能路径运动,牙齿咀嚼肌肉疲劳,错误的关系(
4 ]。穿(阻力)牙科树脂复合材料的性能是影响粗糙度和硬度,而粗糙度也影响美观,变色,斑块积累、继发龋的外观,牙龈炎症,和穿的反对和相邻的牙齿
5 - - - - - -
8 ),硬度,定义为材料的抗渗透,可以用于预测材料的耐磨性和趋势削弱对方的牙齿或材料(
7 ,
9 ,
10 ]。
接受,粗糙度,损失造成的粒子,当粒径减少(减少
11 ]。细粒子fixed-volume-fraction已被证明导致减少颗粒间的间距,从而减少磨损的牙科复合材料(
12 ]。这表明有一个粗糙度和耐磨性的关系:低粗糙度与耐磨性的增加有关。与此同时,耐磨性往往会增加增加硬度,但定量耐磨性和硬度之间的关系尚未建立,与一些研究发现和其他不直接相关(
4 ]。这可能是由于这一事实硬度是材料的固有属性,只取决于成分和微观结构,同时耐磨性不是一个固有特性,因为它也可能取决于变量如所使用的测试技术、磨料性质和环境条件(
13 ]。因此,硬度耐磨性的参数相关,但由于其他变量的影响,在所有情况下都没有直接的关系。一般来说,文献报道,硬度增加灌装的数量(
7 ,
10 ,
14 - - - - - -
16 ]。然而,这未必是一个更大的数量的增加,材料的硬度或生成增加耐磨性。这是因为硬度还依赖于硅烷化剂的类型和数量,表面改性的方法
17 ),纳米颗粒的分散度,粒子大小,和填料颗粒的硬度,因为困难粒子表现出较高的表面硬度在复合
18 ]。
粒径与粗糙度、硬度和其他属性,它是建议使用nanofillers将使材料获得更好的压缩等力学性能,断裂,抗弯强度(
19 - - - - - -
21 )和改善表面性质如更好的光泽,波兰,和耐磨性
5 ,
6 ,
22 - - - - - -
24 ]。也建议使用纳米粒子将允许减少粗糙度(
6 ),尽管其他的研究指出缺乏证据支持这一点,由于测量方法的差异和抛光过程很难比较他们(
11 ]。尽管有报道表明,制备的颗粒大小大于单个纳米粒子,使材料获得改进的表面性质,如更好的光泽,波兰,和耐磨性
5 ,
6 ,
22 - - - - - -
24 ]。制备纳米颗粒聚集有大小和形态控制,获得在树脂中的分散过程(
25 - - - - - -
27 ]。的一个方法用来获取这些聚合使用纳米分散体(喷雾干燥
28 - - - - - -
30. ]。牙科材料的例子使用纳米颗粒聚集Filtek最高身体树脂和Filtek最高半透明树脂(3米),使用聚合硅和氧化锆纳米颗粒(
23 ,
25 ]。这些总量约760纳米的大小和使用材料结合非聚合硅纳米颗粒(
22 ,
24 ]。提出了制备纳米颗粒作为替代,为了解决问题,如过度增加的粘度在聚合前复合材料(
19 ,纳米颗粒结块的倾向由于其高的表面能,防止纳米材料nonaggregate纳米粒子是获得(
19 ]。关于硬度,研究报告改善硬度的微粒子浓度在相对高于纳米粒子,牙科和高硬度值与纳米颗粒复合材料增强[
18 ),但缺乏证据对复合材料硬度差异,使用纳米颗粒或纳米束。
本研究的目标是关联的属性粗糙度、硬度与纳米粒子的使用和制备提供信息促进使用强化这种性质的代理在牙科树脂复合材料。我们的假设是获得低粗糙度与nonaggregate二氧化硅纳米粒子比制备虽然硬度是相似的在这两种情况下。本研究的目的,利用喷雾干燥获得二氧化硅的制备和silica-zirconia。这种发光机制被选中,是因为它们用于商业牙科复合材料。非聚合硅纳米粒子的复合材料、硅制备和silica-zirconia制备准备。这些材料的粗糙度是评价通过原子力显微镜(AFM)和nanohardness nanoindentation。
3所示。结果与讨论
3.1。二氧化硅和氧化锆纳米颗粒的表征
硅纳米颗粒的平均尺寸根据产品技术规范是40到60 nm。这是符合粒度观察扫描电镜显微照片如图
1 。球形的颗粒形态,如预期的纳米粒子合成了溶胶-凝胶技术,鉴于这是一个方法,可以获得球形单分散的粒子(
34 ]。球形状的粒子和同质大小分布允许在高浓度分散,如形状和大小均匀性是影响乳液的粘度的因素
35 ]。领域,由于其形状,可以生成一种润滑的操作材料,让它自由流动和低对粘度的影响。同时,非晶颗粒倾向于阻碍流,从而产生更大的增加粘度(
35 ]。
图1
扫描电子显微镜照相术的二氧化硅纳米粒子。
SNOWTEX-OL中的胶体二氧化硅粒子表面带负电荷,据报道在文献[
36 ]。的
ζ 潜在的测量是−54 mV,加入硅溶胶的事实呈现立体稳定造成的低聚物的存在或聚合物硅酸盐物种在接口(
36 ),表明这些纳米粒子的分散稳定性高的(
37 ]。这个粒子的稳定性和nonaggregation悬架是一个因素,这将影响粒子的分散年级当单体混合分散。分散度影响之间的交互表面积填料和聚合物基体。降低聚合允许更高的表面积和填料之间的相互作用和矩阵,从而影响粗糙度,粒子损失减少。均匀分散的纳米粒子提供了足够的粒子之间的距离,增加复合硬度(
18 ]。
单个纳米粒子的氧化锆纳米粒子是总量较低的大小,我们可以看到数据
2(一个) 和
2 (b) 。此外,他们拥有非晶形态,正如在图
2(一个) 。40到100纳米的纳米颗粒骨料大小根据产品技术规范,由TEM图像证实。主要的二氧化锆纳米颗粒大小大约5到10纳米,如图
2 (b) 。
图2
TEM显微图(a)二氧化锆纳米颗粒和(b)二氧化锆纳米颗粒的特写镜头。
(一)
(b)
的
ζ 潜在的分析表明,这些聚集有积极的表面电荷,有43个mV的价值。这是由于系统的低pH值,导致ZrOH团体ZrOH的质子化作用2 +组。这个值表明,粒子有很高的静电稳定(
37 ]。
3.2。功能化的硅纳米粒子
功能化的硅纳米粒子并不影响他们的大小和形态,如图
3 ,纳米颗粒的形状和大小都是类似的纳米颗粒。
图3
扫描电子显微镜照相术功能化二氧化硅纳米颗粒。
红外光谱谱功能化二氧化硅纳米粒子之前和之后的图所示
4 。债券应由扩展C = C键的振动(约1630厘米−1 )、脂族C = O债券(1700厘米左右−1 ),C(大约2950厘米−H债券−1 )是由于国会议员的存在构建代理。这些债券不是裸露的硅纳米粒子的红外光谱中观察到。热分析的粒子携带议员表示,硅烷化品位为1.5%,与200年和600年之间的减肥°C。硅烷化等级影响粗糙度和硬度。硅烷化阻止表面粒子的损失因为粒子之间的共价键和矩阵,和硬度取决于硅烷化剂的种类、数量以及表面改性的方法(
17 ]。
图4
红外光谱分析官能团和裸露的硅纳米粒子。
3.3。生产制备
图
5 显示了石英的粒度分布和silica-zirconia束通过喷雾干燥。这表明,平均粒径的二氧化硅纳米束大约是4.5
µ 米,分布不同1 - 20
µ 米,而silica-zirconia束的平均大小为2.0
µ 米,大小介于0.2和10
µ m。因此,silica-zirconia总量的大小大约是一半的获得二氧化硅。低的大小silica-zirconia发光是由于减少silica-zirconia色散的浓度,以及更大的密度和分子量的锆
28 ,
38 ]。这种差异的大小会影响粗糙度,因为它被接受,粗糙度引起的粒子损失降低粒径下降时(
11 ]。
图5
粒度分布的发光机制。
在图
6 ,它可以观察到两种类型的制备球形形态。当放大表面的二氧化硅纳米束(图
6 (b) ),一个相对同质表面形成的纳米粒子大约50 nm大小和组织在一个六角形的安排是观察,单个粒子的存在没有形成一个完整的发光机制的一部分。这些结果是一致的大小和形态在另一项研究发现(
39 ),水二氧化硅分散体被用来通过喷雾干燥获得聚合。
图6
SEM显微图(a)二氧化硅纳米颗粒的制备(b)硅表面制备(c) silica-zirconia制备和(d) silica-zirconia表面发光。
(一)
(b)
(c)
(d)
表面的silica-zirconia束(图
6 (d) ),氧化锆纳米颗粒的存在会导致较低的粒子的六角形排列的规律性,由于他们迁移到空间留下的二氧化硅纳米粒子,减少表面的孔隙度。在silica-zirconia制备反对表面电荷值(硅=−54 mV,氧化锆= 43 mV)导致粒子的均化混合时,随后进行喷雾干燥。这是因为二氧化锆颗粒往往被二氧化硅粒子,和有一个低的氧化锆纳米粒子遇到另一个可能性,这种现象同样存在于其他的研究(
40 ]。这有助于纳米二氧化锆纳米颗粒被同质的分布。这可以证实在SEM图像(数字
6 (c) 和
6 (d) ),一个均匀分布的氧化锆纳米束可以看到。氧化锆纳米束内的同质性将影响他们的行为。这是因为只发光氧化锆,或在没有氧化锆的同质性,可能显示不同的粗糙度和硬度与发光机制相比,由于氧化锆总量规模高于二氧化硅纳米颗粒(40 - 100 nm vs - nm, resp)和功能化,和功能化和大小影响粗糙度的因素和硬度。
3.4。分散的纳米颗粒和纳米束
数据
7(一) 和
7 (b) 表明,硅和silica-zirconia制备分散性好。在AFM图像如图
7 (c) 可以看到,还有充足的二氧化硅粒子分散在聚合物基体中30 wt. %,因为这些可以单独观察。这表明溶剂蒸发技术,以及存在的粒子的表面功能化代理,允许非聚合硅纳米颗粒的分散,即使在聚合,这种情况仍在继续。这些结果允许比较不同种类的材料,包括nonaggregate纳米颗粒和纳米束,因为聚合可能影响硬度和粗糙度。
图7
通过AFM图像。(一)Silica-zirconia制备(b)硅制备和(c)非聚合硅纳米颗粒。
(一)
(b)
(c)
3.5。摩擦学性能
3.5.1。粗糙度
图
8 显示了粗糙度分析的结果。统计分析使用图基HSD测试表明,与硅纳米粒子样品统计不同于那些包含发光机制(
p
<
0.05
)。粗糙度是最低当非聚合硅粒子40到60 nm大小作为增强剂(22.6±6.6海里)和最高时硅发光平均大小为4.5
µ m(138.1±36.6海里)。没有统计区别这两种类型的发光机制(
p
>
0.05
);获得的平均粗糙度值较低时silica-zirconia发光平均大小为2.0
µ 使用m (116.2±32.2 vs 138.1±36.6 nm)。因此结果表明,粒子大小和粗糙度之间的相关性,获得相对较低的粗糙度较低的粒子大小。
图8
粗糙的材料增强粒子的重量的30%。字母表示统计学同质组(图基HSD测试(
p
>
0.05
))。
一些研究从文献建议大小粗糙度等表面性质有显著的影响(
11 ]。然而,其他研究认为缺乏证据支持这种说法(
11 ]。这是因为有其他因素影响粗糙度等债券的粒子聚合(
41 ),以及不同的测量方法和抛光过程使材料比较困难(
11 ),因为材料的抛光技术会影响最终的粗糙度(
8 ,
42 ]。在这种情况下,比较有效,因为所有的材料都受到相同的抛光过程中,和所有有相同比例的加固材料和相同的聚合物基体,没有粒子聚合。因此,变化可以归因于无机加固的类型。在这方面,重要的是要考虑相关的,当钢筋材料的影响,复合树脂的力学和摩擦学性能依赖于粒子的大小、结构的制备的粒子和聚合物基体之间的结合机制,与自然之间的债券初级粒子的制备。最后债券机制负责细观结构的变形行为和断裂力学在发光,特别是在讨论的情况下制备(
41 ,
43 ]。考虑上述情况,评估材料的无机加固不同大小,形态,在联结强度的强化和聚合物基体之间的存在。非聚合硅粒子结合生成的聚合物基体在化学链接构建代理在表面的存在。相同类型的债券硅聚合物和聚合物基体之间的存在。然而,在这种情况下,可用的特定区域结合的矩阵是高等nonaggregate比制备硅纳米颗粒。在制备纳米粒子的表面积是被在纳米表面纳米粒子间的相互作用。此外,在silica-zirconium二氧化碳总量的情况下,二氧化锆的存在负面影响债券与这些粒子不是功能化聚合物基体。这可能是一个有影响力的因素与这些制备高粗糙度值获得,尽管低于硅制备粒径有类似的粗糙度。束,也必须考虑到纳米颗粒之间的粘结强度低,因为没有它们之间的化学键。这可能使纳米颗粒更容易成为脱离材料,影响粗糙度在相当大的程度上。 In these cases, the lack of chemical bond between the nanoparticles could be modified by submitting the aggregates to sintering with temperature, obtaining a higher level of cross-linking of the particles, leading to an increase in the bond strength and higher rigidity [
43 ]。上述或许可以解释为什么这一研究发现的结果与发光机制不同的那些报道Filtek最高身体和Filtek最高半透明树脂(3米)
5 ,
20. ),聚合物受到sinterization过程引起了化学键的单个粒子
20. ),允许低粗糙度值,以及改善表面光泽和耐磨等属性值
5 ,
6 ,
20. ,
24 ,
44 ]。
因此,在这种情况下,材料的行为由大尺寸差别非聚合硅粒子的制备;较低的粒子之间的化学键和发光机制的矩阵;和缺乏化学纳米的纳米粒子之间的联盟。结果支持使用纳米粒子获得的材料较低的粗糙度,因为较低的粒子大小、粒子的表面变化造成的损失减少(
6 ]。这支持日益增长的使用纳米粒子在牙科修复树脂,在粗糙度是一个重要的参数(
6 ,
7 ]。纳米聚合物可以是另一种选择,但化学联盟需要之间存在单个粒子来改善自己的表现,这是必要的,以确保一个化学键的总通过功能化聚合物基体。
3.5.1。Nanohardness
图
9 显示了nanohardness测量的结果。nanohardness值三个订单的材料是0.2到0.25的绩点。这些测量获得的硬度值为牙科复合树脂使用,据研究从0.2到1.6的绩点(
10 ,
45 ),而天然牙釉质的硬度值是5.58
46 ),牙本质和价值发现是0.5和1.3的绩点之间。这最后的价值取决于牙本质小管的中心的距离测量的地方,被更大的,这个距离是较低的(
47 ]。
图9
Nanohardness材料增强粒子的重量的30%。字母表示统计学同质组(图基HSD测试(
p
>
0.05
))。
图
9 显示的结果nanohardness分析。统计分析使用图基HSD测试表明,样品没有显著的统计学差异(
p
<
0.05
)。这可能是由于这样的事实,所有材料都相同填料浓度,和文学主张,硬度取决于填料的量(
9 ,
10 ,
14 ,
25 ]。然而,其他研究假设,硬度和其他摩擦学性能不仅取决于填料的量也使硅烷化剂的类型和数量,以及填料的表面改性方法(
17 ,
48 ]。这可能是负责的最低平均硬度值是用含有氧化锆材料并没有功能化(0.22±0.02 GPa与纳米粒子= 0.24±0.01绩点和二氧化硅制备= 0.25±0.04 GPa)。
颗粒大小影响硬度的一些研究报告,微粒有改善硬度比纳米颗粒浓度较高,在牙科复合材料增强纳米颗粒显示高硬度值(
18 ]。这项调查的结果显示没有对硬度影响粒子的大小,或基于nonaggregate纳米粒子的使用。在这种情况下,填料浓度是行列式变量与硬度有关。
4所示。结论
统计分析使用图基HSD测试表明,与硅纳米粒子样品统计不同于那些包含发光机制(
p
<
0.05
)。粗糙度值用二氧化硅纳米粒子较低(22.6±6.6海里)比获得二氧化硅和silica-zirconia制备(138.1±36.6和116.2±32.2 nm,职责)。因此,我们假设低粗糙度与nonaggregate二氧化硅纳米颗粒得到证实。基于此调查,它可以建立颗粒大小是决定因素最终的材料,粗糙的支持所规定的一些研究文献,并纠正缺乏临床数据支持这种说法
34 ),允许使用的方法比较使用不同类型的粒子。然而,在这方面,应该考虑的是,还有其他变量影响粗糙度,颗粒之间的粘结强度等的制备时需要考虑的一个方面寻求改善这种加固材料的性能。
关于nanohardness,根据统计分析,图基复合材料没有显著的统计学差异分析(
p
>
0.05
)。因此,我们假设硬度类似使用nonaggregate纳米颗粒和纳米束被证实(纳米粒子= 0.24±0.01 GPa,二氧化硅制备= 0.25±0.04的绩点,和silica-zirconia制备= 0.22±0.02 GPa)。尽管nanohardness可以功能化和粒径等影响变量,这项研究的结果表明,nanohardness由钢筋材料的浓度决定。