11899

11899

سنتز و بررسي تاثير شيشه-سراميك هاي حاوي فلوئور بر رفتار مكانيكي و شيميايي كامپوزيت هاي دنداني پليمر-سراميك

دكتري

مهندسي مواد و متالورژي

خرداد 1392

خرداد 1392

دكتر جعفر جوادپور- دكتر بيژن افتخاري يكتا

دكتر طاهره سادات جعفرزاده كاشي- دكتر عباس يوسفي

چكيده شباهت ظاهري ترميم¬هاي كامپوزيتي با دندان طبيعي، باعث شده است كه استفاده از آنها در دو دهه اخير رشد بسيار چشمگيري داشته باشد. با اين وجود، خواص مكانيكي، شيميايي و طول عمر اين دسته از مواد همچنان كاستي¬هايي دارد. براي رفع اين نواقص، بايد خواص مكانيكي ذرات تقويت كننده بهبود و نحوه اتصال آنها در فصل مشترك با زمينه اصلاح شود. استفاده از ذرات شيشه-سراميك با استحكام مناسب مي¬تواند مزاياي چندگانه اي را به همراه داشته باشد. به نظر مي¬رسد شيشه موجود در ذرات شيشه-سراميك بتواند زمينه مناسبي براي اتصال بهينه در فصل مشترك خود با زمينه را فراهم آورد و فازهاي بلورين، زيست سازگاري و استحكام مكانيكي مورد نياز را تامين كنند. در اين تحقيق از ذرات شيشه-سراميك آپاتيت-مولايت، به عنوان فاز تقويت كننده در تهيه نمونه¬هاي كامپوزيت دنداني استفاده گرديد. براي تهيه اين ذرات، براساس نتايج آناليز حرارتي و بررسي هاي فازي و ريزساختاري صورت گرفته، شيشه¬هاي متفاوتي در سيستم SiO2- Al2O3-P2O5 -CaO-TiO2-BaO-ZrO2-CaF2 در دماي ºC 1100 به مدت 3 ساعت تحت عمليات حرارتي قرار گرفتند. سپس كامپوزيت¬هاي دنداني با استفاده از 75% وزني ذرات تقويت كننده عمليات سطحي شده، تهيه گرديد. مونومرهاي Bis-GMA و TEGDMA براي تهيه زمينه مورد استفاده قرار گرفتند. ريزسختي ويكرز، استحكام خمشي، استحكام كششي شعاعي و چقرمگي شكست كامپوزيت¬هاي تهيه شده مورد بررسي قرار گرفت. پايداري شيميايي و طول عمر نمونه هاي كامپوزيتي با اعمال سيكل¬هاي حرارتي در بازه دمايي Cº 5 تا Cº60 در محيط آبي، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنين تاثير اعمال سيكل¬هاي حرارتي بر خواص مكانيكي نمونه هاي كامپوزيتي بررسي شد. ميزان پيشرفت واكنش بسپارش، وضعيت پيوندهاي موجود در فصل مشترك ذرات و زمينه، و تجزيه نمونه¬هاي كامپوزيتي در اثر حضور در محيط آبي با استفاده از آناليز FTIR بررسي گرديد. نتايج آزمون پراش پرتو ايكس نشان دهنده حضور فازهاي فلوروآپاتيت و مولايت در تركيب ذرات تقويت كننده بود. نتايج FTIR نشان داد كه ميزان پيشرفت واكنش پليمريزاسيون زمينه رزيني در كامپوزيت¬هاي تقويت شده با ذرات شيشه-سراميك حاوي BaO، ZrO2 و مقادير اضافي سيليس، 63% بود. اين مقدار در نمونه تقويت شده با ذرات شيشه-سراميك حاوي TiO2، فقط 50% بود. حضور BaO در تركيب ذرات تقويت كننده منجر به بالاترين مقدار استحكام خمشي (MPa 13 ± 218) و تافنس شكست (MPa.m 1/2 2 ± 5/2) در نمونه¬هاي كامپوزيتي گرديد. بالاترين مقدار استحكام كششي نمونه هاي كامپوزيتي ( MPa4 ± 61) با حضور ZrO2 در تركيب ذرات تقويت كننده به دست آمد. درحاليكه شدت پيوند بين عامل اتصال دهنده و ذرات تقويت كننده قبل از اعمال سيكل¬هاي حرارتي يكسان بود، پس از آن، شدت اين پيوندها در ذرات شيشه-سراميك حاوي BaO و مقادير اضافي سيليس با سرعت بيشتري افت نمود. پس از اعمال 24000 سيكل حرارتي، نمونه¬هاي تقويت شده با ذرات حاوي ZrO2 بالاترين مقادير استحكام خمشي ( Mpa7 ± 143) و كششي ( MPa6 ± 41) را از خود نشان دادند. بدين ترتيب، استفاده از ذرات شيشه-سراميك آپاتيت-مولايت به عنوان فاز تقويت كننده به صورت موثري منجر به افزايش مقادير استحكام نمونه هاي كامپوزيتي گرديد. استحكام مناسب اين ذرات مهمترين دليل بهبود خواص مكانيكي نمونه¬هاي كامپوزيتي بود. بررسي نتايج اعمال سيكل¬هاي حرارتي نشان داد تركيب شيميايي ذرات تقويت كننده نقش به سزايي در استحكام اتصال بين ذرات و سايلن بر عهده دارد. در حاليكه انتظار مي رفت ذرات حاوي مقادير اضافي سيليس پايدارترين اتصال را در فصل مشترك داشته باشند، پايداري شيميايي بيشتر ذرات حاوي ZrO2، منجر به افزايش پايداري شيميايي اتصالات موجود در فصل مشترك اين ذرات و عامل سايلن گرديد. اين امر خواص مكانيكي بهتر كامپوزيت حاوي اين ذرات پس از اعمال سيكل هاي حرارتي را به دنبال داشت. انحراف ترك توسط ذرات تقويت كننده مهمترين عامل براي افزايش چقرمگي شكست قبل و بعد از اعمال سيكل هاي حرارتي شناخته شد. كلمات كليدي: شيشه –سراميك، آپاتيت- مولايت، كامپوزيت دنداني، پايداري شيميايي، استحكام مكانيكي