Високодисперсні кремнеземисті порошки для стоматологічних пластмас
Вплив кінетичних параметрів приготування й полімеризації гелевих матеріалів диоксида кремнію з етилсилікату на фазовий склад кремнеземистих порошків після термообробки. Характеристика колоїдно-хімічної передісторії одержання етилсилікатного гелю.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 22.06.2014 |
Размер файла | 21,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Вступ
Актуальність теми. Розвиток медицини потребує створення нових композиційних матеріалів, біологічно сумісних із живим організмом. Останнім часом інтенсивно проводяться роботи зі створення нових технологій виробництва і застосування в медицині матеріалів на основі кераміки. Композиційні матеріали на основі медичних пластмас і керамічних наповнювачів зазнають пік популярності серед стоматологів і пацієнтів, тому що вони мають високі естетичні і міцнісні властивості, є технологічними при використанні.
Український ринок стоматологічних композиційних матеріалів представлено, в основному, продукцією закордонних фірм, яка відрізняється від вітчизняних матеріалів більш високою якістю, проте має високу вартість. Продукція, вироблена на Україні, часто не відповідає міжнародним стандартам, що предявляються до сучасних стоматологічних матеріалів, і потребує подальшого удосконалення властивостей і технології виробництва.
Успіх клінічного використання композиційних матеріалів в стоматології великою мірою залежить від вибору і якості наповнювача. Світлозаломлення порошку, розмір і форма його частинок є важливими критеріями при виборі наповнювача для стоматологічних пластмас. Відмінність показників заломлення матриці і наповнювача на 0,01 різко знижує прозорість композиту, що утруднює за естетичним розумінням використання його як стоматологічного матеріалу.
Можливість при виготовленні скла коректувати його склад забезпечує одержання заданого показника заломлення наповнювача, що відповідає світлозаломленню полімерної матриці. Технологія синтезу наповнювачів із скла є достатньо енергоємною за рахунок тривалих помелів, необхідних для одержання частинок із високою питомою поверхнею.
У зв'язку з цим розробка кремнеземистого наповнювача для стоматологічних пластмас за допомогою безпомельної золь-гель технології, яка забезпечує конкурентноздатність продукції, є актуальною.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка кремнеземистих наповнювачів дисперсністю 5-10 мкм для стоматологічних пластмас із заданими значеннями показника заломлення в інтервалі 1,480-1,510 з кроком 0,01.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:
- виявити характер впливу кінетичних параметрів приготування й полімеризації гелей SiO2 з етилсилікату на фазовий склад кремнеземистих порошків після термообробки;
- визначити закономірності зміни показника заломлення кремнеземистого порошку від співвідношення етилсилікат/ вода;
- установити взаємозв'язок колоїдно-хімічної передісторії одержання етилсилікатного гелю й процесів, що відбуваються при його термообробці;
- виявити вплив добавок на показник заломлення порошку і розробити технологічні принципи синтезу кремнеземистого наповнювача із заданим значенням показника заломлення;
- розробити безпомельну енергозберігаючу технологію одержання високодисперсного кремнеземистого порошку і виготовити дослідну партію композиційних матеріалів на його основі.
Об'єкт дослідження - процеси утворення кремнеземистих порошків із етилсилікатних гелей.
Предмет дослідження - закономірності впливу передісторії одержання кремнеземистих порошків на їх показник заломлення та дисперсність.
Методи дослідження - за допомогою інфрачервоної спектроскопії досліджено характер структуроутворення в етилсилікатних гелях; диференційно-термічним методом аналізу вивчали процеси термодеструкції етилсилікатних гелів; рентгенофазовим та петрографічним методами аналізу визначали фазовий склад порошків, імерсійним методом досліджували світлозаломлення порошків.
Наукова новизна одержаних результатів. Виявлено вплив клатратів води й етильних груп на показник заломлення кремнеземистих порошків синтезованих за золь-гель методом. Визначено механізм опалоутворення в гелях та його вплив на кристалізацію SiO2. Встановлено можливість регулювання показника заломлення порошку із заданим кроком значень шляхом спрямованого синтезу криптокристалічної фази з високим двозаломленням, рівномірно розподіленої в ізотропному кремнезему заданої дисперсності.
1. Сучасні тенденції застосування кераміки у стоматології
Відзначено перспективність використання в медичній практиці для відновлювальної стоматології композиційних матеріалів на основі полімерних матриць і керамічних наповнювачів. Показано, що високі клінічні, естетичні й технологічні властивості композиційних матеріалів багато в чому забезпечуються вибором наповнювача. Приведено основні вимоги, що ставляться до наповнювачів для стоматологічних пластмас, серед яких основне місце займає оптична ізотропність, вузький інтервал дисперсності і сферична форма частинок. Наведено види наповнювачів із діоксиду кремнію, які широко використовуються, і технології їх одержання. Обґрунтовано перспективність енергозберігаючого синтезу кремнеземистих порошків за золь-гель технологією з етилсилікатних гідролізатів.
У результаті аналізу літературних джерел визначено основні фактори, що впливають на процеси формування кремнеземистих гелів: величина рН, вид каталізатору і співвідношення вихідних компонентів. Виявлено, що процес гелеутворення в кислій області рН характеризується поступовим зростанням маси первинних частинок кремнезему, які стабілізуються за рахунок молекулярно-гідратних шарів води, що сприяє формуванню тонкої однорідної структури кремнеземистих гелів і створює можливість однорідного розподілу легуючого компоненту в макрогратці гелю.
Приведена в літературі інформація про кристалізацію кремнезему з етилсилікатних гелів і вплив добавок, що їх модифікують, на показник заломлення керамічного наповнювача є обмеженою. Відсутні дані про вплив золь-гель передісторії на дисперсність, форму частинок, а також на їх агрегацію при термообробці. Недостатність теоретичних і експериментальних даних визначили задачі дослідження й основні напрямки їх реалізації в даній дисертаційній роботі: створення ізотропної фази із заданим розміром показника заломлення в інтервалі 1,480-1,510 з кроком 0,01 за рахунок спрямованого синтезу криптокристалічної фази з високим двозаломленням, рівномірно розподіленої в ізотропному кремнеземі; одержання частинок високої дисперсності з однорідним розподілом частинок за розміром без використання стадії тривалих помелів шляхом формування тонкодисперсної структури гелю.
2. Характеристика сировинних матеріалів і устаткування, опис методики досліджень і приготування вихідних гідролізатів
Дослідження гелів в ході старіння і при термообробці проводили з використанням інфрачервоної спектроскопії (спектрофотометри ИКС-29, UR-20). Відношення висоти характеристичних смуг поглинання до їх напівширини на ІЧ-спектрах приймали як непряму характеристику проходження процесів поліконденсації кремнієвої кислоти в гелях. Процеси термодеструкції гелів вивчали за допомогою диференційно-термічного методу аналізу на дериватографі ОД-103 при швидкості підйому температури 13 С/хв. Змінення площ піків у відносних одиницях визначали шляхом зважування на аналітичних терезах вирізаних ділянок термограм, що відповідають пікам. Фазовий склад термооброблених порошків визначали за допомогою якісного рентгенофазового (дифрактометр ДРОН-3, СuК-випромінювання), а також петрографічного методів аналізу (мікроскопи МБС-1, МИН-8, ЭМВ-100 АК). Показник світлозаломлення порошків досліджували імерсійним методом за допомогою мікроскопа МИН-8. Параметри гратки кристобаліту визначали, використовуючи програмне забезпечення Multi-Pattern. Поверхню руйнування та тонку структуру гелей вивчали за допомогою скануючого мікроскопу “TESLA-350”. Розподіл частинок за розмірами визначали за допомогою оптико-електронної системи PIMS фірми “Milipore”.
3. Сучасний стан питання про побудову систем Si-O2 і SiO2-Al2O3
Оскільки наповнювачі, які розроблялися, синтезувалися на основі даних систем. Розглянуто структуру різних поліморфних форм SiO2 та їх перетворення, вплив добавок різних катіонів на дефектність структури кристобаліту при цьому. Не виявлено відомостей про механізм кристалізації кремнезему, що синтезовано золь-гель методом із етилсилікату, який вміщує окрім мономеру Si(OC2H5)4 конденсовану частку та мікродомішки. До уваги взято, що показник світлозаломлення скла, одержаного за традиційною технологією, в системі SiO2-Al2O3 зростає з підвищенням вмісту добавки Al2O3.
4. Взаємозвязок передісторії гелів і фізико-хімічних властивостей кремнеземистих порошків після термообробки
Вивчено вплив виду каталізатора гідролізу етилсилікату на процеси структуроутворення гелів при старінні і термообробці, а також співвідношення етилсилікат/ вода на кристалізацію порошків SiO2.
За допомогою скануючої електронної мікроскопії досліджено вплив виду каталізатора гідролізу на формування тонкої структури гелю. Встановлено, що використання азотної та соляної кислот для гідролізу етилсилікату призводить до формування тонкозернистої структури гелю. Гель із ортофосфорною кислотою характеризується більш пухкою структурою.
Реакція гідролізу етилсилікату не завершується, одночасно з нею починається процес полімеризації і поліконденсації кремнієвої кислоти, що утворюється. В процесі старіння золю реакції гідролізу і поліконденсації тривають, забезпечуючи зріст основних ланцюгів полімерних молекул і зшивання їх поперечними зв'язками.
Аналіз інфрачервоних спектрів поглинання виявив присутність в етилсилікатних гелях полікремнієвої кислоти і невеликої кількості поліетоксисилоксанів. Підвищення інтенсивності смуги поглинання зв'язку Si-OH (950 см-1) з дночасним зниженням інтенсивності смуги 1350-1450 см-1, що відповідає поліетоксисилоксанам, є підтвердженням продовження реакції гідролізу залишкових етоксигруп під час старіння гелів.
В процесі подальшого структуроутворення силанольні групи ?SiOH, як поверхневі, так і внутрішньо-глобульні, конденсуються, утворюючи мостики ?Si-O-Si?, що на спектрах реєструється підвищенням інтенсивностей смуг коливань зв'язків ?Si-O. В першу чергу при цьому взаємодіють силанольні групи, що збурені водневим зв'язком із сусідніми гідроксильними групами. Подовження силоксанового ланцюга супроводжується незначним зниженням інтенсивності смуги 1090см-1 з одночасним її поширенням.
Зважаючи на те, що конфігурація смуги на ІЧ-спектрі залежить від багатьох факторів, вважали, що в даному випадку можна прийняти змінення відношення висоти смуги поглинання 1090 см-1 до її напівширини як непряму характеристику проходження процесу поліконденсації кремнієвої кислоти, що супроводжується зростанням ланцюга ?Si-O-Si?. Зі збільшенням терміну старіння гелів із каталізаторами гідролізу HCl і HNO3 процес утворення мостиків ?Si-O-Si? переважає над подовженням ланцюга, що на графіку супроводжується підвищенням відношення hІ/dІ (рис. 1). Використання в якості каталізатора гідролізу етилсилікату водовіднімаючої ортофосфорної кислоти сприяє одержанню більш довгих силоксанових ланцюгів, що на графіку супроводжується різким зниженням відношення hІ/dІ.
Термообробка гелів при 500С призводить до повного розкладання поліетоксисилоксанів, на що вказує зникнення смуги 1350-1450 см-1, а також до розкладання полікремнієвої кислоти, що супроводжується на спектрах зменшенням інтенсивності смуги 950 см-1. Активне дегідроксилювання силанольних пар, які збурені водневим зв'язком, при підвищенні температури термообробки до 1000С супроводжується значним подовженням силоксанових ланцюгів у гелях з азотною і соляною кислотами, що на графіку відмічається різким зниженням відношення hІ/dІ. Інший характер кривої, яка відповідає розкладанню гелю з ортофосфорною кислотою, пояснюється розщіплюючою дією фосфатаніону на зв'язок ?Si-O-Si? при термообробці.
Термообробка при 1000С призводить до розкладання етилсилікатних гелів до аморфного кремнезему (смуги 470, 800, 1090 см-1), що підтверджується рентгенофазовим і петрографічним методами аналізу. З підвищенням температури термообробки відбувається інтенсивне перегрупування силоксанових зв'язків, ущільнення їх структури з переважаючою кристалізацією однієї модифікації SiO2. Встановлено, що тривала витримка (2-3 год.) при 1000оС ініціює перегрупування тетраедрів SiO4, яке відбувається при переході кремнезему з аморфного стану до кристалічного, при цьому на дифрактограмі реєструються слабко виражені дифракційні максимуми, які відповідають -кристобаліту.
За результатами петрографічного аналізу порошки, термооброблені при температурах нижче 1000С, представлені ізотропною фазою, показник заломлення якої коливається в інтервалі 1,400-1,460 і знаходиться в прямій залежності від величини співвідношення ЕТС/вода, що свідчить про наявність у порошках опалу SiO2nH2O. Синтез опалу зумовлений присутністю у внутрішньоглобульному просторі кремнеземистого гелю клатратів води, що затримують утворення кристобаліту. При підвищенні температури термообробки до 1200С основу порошку складала анізотропна фаза -кристобаліту з показником заломлення 1,482. Активізації процесу синтезу кристобаліту сприяло руйнування структурованого гідрогелю в процесі мокрого помелу з наступною декантацією суміші і відділенням осаду від маточного розчину. Механічна обробка гелю забезпечує видалення кислотного каталізатору і руйнування клатратів води, що зумовлює зниження швидкості гелеутворення і значне зменшення внутрішньоглобульних ОН-груп. Встановлено, що використання стехіометричного співвідношення етилсилікат / вода сприяє найбільш повному проходженню реакції гідролітичної поліконденсації, що забезпечує високі значення показника заломлення кремнеземистого порошку після термообробки.
За допомогою диференційно-термічного методу аналізу вивчено вплив співвідношення ЕТС/вода і ступеня полімеризації гелю на процеси, що супроводжують його термодеструкцію, по зміненню площ теплових ефектів на кривих ДТА і ДТG (рис. 3). Встановлено, що дегідратація етилсилікатних гелів при термообробці відбувається в інтервалі 165-180С і 205-230С. Надлишок води, якою гідролізували етилсилікат (більш стехіометричної норми), призводить до утворення гелю полікремнієвої кислоти пухкої структури, що удержує у своєму об'ємі і на поверхні значну кількість води, з чим повязано значні втрати маси при термообробці. Збільшення кількості етилсилікату у вихідному гідролізаті сприяє утворенню деякої кількості поліетоксисилоксанів, термодеструкція яких відбувається в інтервалі температур 510-525С (при різних співвідношеннях ЕТС/вода). Для зразків, співвідношення ЕТС/вода в яких було більше стехіометричного, характерно утворення клатратів етанолу за рахунок високих локальних тисків у структурі гелю, що зберігаються аж до 800-850С. Виявлено, що зі збільшенням тривалості старіння гелю площі теплових ефектів і втрати маси зменшуються. Це зумовлено гідролізом залишкових етоксигруп і виділенням молекул води й етанолу в ході старіння, що підтверджується відсутністю екзоефекту при 510-525С на термограмі гелю, який старів протягом 10 років.
Використовуючи програмне забезпечення Multi-Pattern, досліджували тонку структуру кристобалітових порошків із різноманітною колоїдно-хімічною передісторією. Параметри гратки кристобаліту, отриманого з невідмитого гелю, трохи відрізняються від табличних значень. У кристобаліті, отриманому термообробкою гелю з непорушеною структурою (невідмитому), параметр а елементарної комірки менше табличних значень, а параметр с незначно підвищує ці значення. Це пояснюється наявністю структурно пов'язаної води в мікрообємі гелю, видалення якої утруднено в результаті виникнення напруг і локальних високих тисків при його термообробці. Використання відмивання на стадії одержання гелю призводить не тільки до видалення клатратів води і запобігання утворенню опалу, але і сприяє формуванню досконалої структури -кристобаліту. У кристобаліта, отриманого з відмитого гелю, викривлення гратки зникають: параметр а відповідає табличним значенням.
5. Вплив добавок на одержання наповнювача із заданим значенням показника заломлення
Для того, щоб забезпечити одержання наповнювачів ізотропної структури зі світлозаломленням в інтервалі 1,480-1,510, нами запропоновано синтезувати ультратонку криптокристалічну фазу з високим двозаломленням, рівномірно розподілену в ізотропному кремнеземі. Склади гетерофазних гелей підбирали таким чином, щоб запобігти кристобалітизації кремнезему і синтезу анізотропних включень. Як добавки використовували водорозчинні солі і гідроксиди Li, Mg, Ca, Zr і Al. Введення оксиду магнію сприяло підвищенню показника заломлення кремнеземистих порошків, проте отримані кристали мали анізотропну форму, що утруднює використання такого порошку як наповнювача для стоматологічних пластмас. При використанні добавок оксидів Li, Ca і Zr не виявлено збіжності позитивних результатів.
Встановлено, що тільки введення оксиду алюмінію у вигляді гідроксиду алюмінію забезпечує одержання кремнеземистого порошку з однорідним показником заломлення. Підвищення світлозаломлення наповнювача досягається за рахунок синтезу ультратонкої фази муліту з високим двозаломленням. Малий розмір частинок криптофази муліту і рівномірний її розподіл по об'єму зерен кремнезему не порушують однорідності порошку за показником заломлення, що відзначається як сума світлозаломлень кремнеземистої склофази і криптокристалічної фази муліту.
Незначне збільшення тривалості старіння гідроксиду алюмінію веде до зменшення значення світлозаломлення порошку, що зумовлено зниженням реакційної здатності гідроксиду алюмінію в процесі старіння.
Встановлено що при використанні етилсилікату-32, який містить до 70% мономеру Si(OC2H5)4, спостерігається прямолінійна симбатна залежність показника заломлення порошку від кількості оксиду алюмінію, що пояснюється більшою можливістю утворення алюмосилоксанових зв'язків на стадії гідролізу мономерних молекул у порівнянні з полімерними. Порошки, що отримані на основі ЕТС-32, який містить до 50% полімерних молекул, і ЕТС-40, характеризувалися інтервалом значень світлозаломлень, який звужувався зі зростанням кількості Al2O3. Міцели гідроксиду алюмінію, які розташовуються на поверхні глобул кремнезему, затримують їх зростання. Зі збільшенням кількості оксиду алюмінію в гідролізаті зменшується розмір глобул кремнезему і відбувається більш щільне їх упаковування, що супроводжується більш рівномірним розподілом алюмосилоксанових зв'язків у структурі гелю. Відповідно до петрографічного аналізу порошки, отримані на основі ЕТС-32, містять анізотропні включення муліту, відсутні при використанні ЕТС-40, що пояснюється різною побудовою молекул, які утворюють ЕТС-32 і 40. Молекули циклічної і циклолінійної побудови, які складають ЕТС-40, легше вступають у реакцію сумісного гідролізу і легше конденсуються по оловим групам з утворенням алюмосилоксанових зв'язків, ніж лінійні структури, що характерні для ЕТС-32.
Установлено оптимальний режим термообробки гелей системи ЕТС - Al(OН)3, який забезпечує появу зародків муліту, рівномірно розподілених по об'єму зерен аморфного кремнезему: швидкість підйому температури до 800-850С не повинна перевищувати 3С/хв.
У шостому розділі досліджено взаємозв'язок золь-гель передісторії кремнеземистого порошку і його здрібнення. Встановлено, що помел кремнеземистих порошків ускладнюється агрегацією частинок за рахунок конденсаційних процесів між поверхневими силанольними групами Si-OH.
Кремнеземиста склофаза, що утворюється при термообробці, вносить неоднорідність у склад порошку, затримує його наступне здрібнення. Регулюючи кінетичні параметри проведення процесів гідролізу і гелеутворення, можна контролювати фазовий склад і структуру порошку після термообробки. Використання стадії мокрого помелу структурованого етилсилікатного гідрогелю із наступною декантацією суспензії до рН 7 і відділенням маточного розчину, що містить кислоту, знижує швидкість старіння гелю, зменшує кількість внутрішньоглобульних гідроксильних груп, запобігає синтезу кремнеземистої склофази, а отже, і утворенню твердих агрегатів під час термообробки. Для досягнення переважної дисперсності частинок 5 мкм. синтезованого таким способом кристобалітового порошку достатньо 30 хвилин кульового сухого помелу.
У сьомому розділі наведено розроблену золь-гель технологію одержання кремнеземистого наповнювача для стоматологічних пластмас, що дозволяє точно регулювати показник заломлення порошків у інтервалі 1,480-1,510 з кроком 0,01.
На основі розроблених наповнювачів виготовлено експериментальні партії композиційних матеріалів та вивчено їх міцнісні характеристики. Досліджено вплив колоїдно-хімічної передісторії гелю-прекурсору кремнеземистого наповнювача на фізико-механічні властивості композиційних матеріалів на їх основі. Склади і властивості композитів наведено в таблиці.
Таблиця 1. Склади і властивості композиційних матеріалів
№ |
Умовні позначення композиційних матеріалів |
Підготовка наповнювача |
Властивості композитів |
||||||
Співвідношення ЕТС/ вода |
рН гелевої суспензії |
Температура термообробки, С |
Модифікатор |
Міцність при згині, МПа |
Ударна вязкість, кДж/м2 |
Твердість за Брінеллем, МПа |
|||
1 |
НП76 |
65/35 |
7 |
800 |
МЭГ |
101,0 |
5,0 |
133,0 |
|
2 |
НП77 |
75/25 |
7 |
800 |
К-2 |
120,1 |
5,8 |
139,0 |
|
3 |
НП79 |
80/20 |
5 |
800 |
МЭГ |
80,1 |
5,2 |
125,0 |
|
4 |
НП80 |
80/20 |
5 |
800 |
К-2 |
108,6 |
3,7 |
123,0 |
|
5 |
НП78 |
80/20 |
7 |
800 |
ДЭАЭМ |
108,3 |
3,9 |
118,0 |
|
6 |
НП81 |
80/20 |
7 |
800 |
ГМА |
98,6 |
4,0 |
130,0 |
|
7 |
Ао |
80/20 |
7 |
800 |
К-2 |
125,4 |
4,1 |
95,0 |
|
8 |
Ко |
80/20 |
5 |
1200 |
К-2 |
90,0 |
4,1 |
130,0 |
|
9 |
КР |
80/20 |
7 |
1200 |
К-2 |
128,0 |
3,0 |
110,0 |
|
10 |
Модифікований кварц |
- |
- |
- |
- |
100,0 |
1,4 |
122,0 |
Встановлено, що наявність опалоподібної склофази в структурі кремнеземистого порошку призводить до зниження міцнісних характеристик композитів. Використання стадії відмивання гелю забезпечує поліпшення властивостей композиційних матеріалів. Фізико-механічні властивості композиційних матеріалів на основі розроблених наповнювачів відповідають необхідному рівню властивостей матеріалів на полімерній матриці для стоматології і перевищують значення міцнісних характеристик таких композитів з використанням наповнювачів, які широко застосовуються, - білої сажі і модифікованого кварцу.
Висновки
Виявлено вплив кінетичних параметрів проведення процесу гелеутворення в етилсилікатних гідролізатах на фазовий склад кремнеземистих порошків після термообробки. Вивчено механізми полімеризації кремнієвої кислоти в етилсилікатних гелях при використанні різноманітних кислотних каталізаторів. Показано, що в процесі структуроутворення гелів з азотною і соляною кислотами переважає процес зшивання ланцюгів полімерних молекул мостиковими Si-O-Si зв'язками, при використанні ортофосфорної кислоти превалює процес їх подовження. Встановлено утворення опалу SiO2nH2O при термообробці золь-гель композицій на основі етилсилікату. Показано, що співвідношення етилсилікат/ вода впливає на світлозаломлення термообробленого аморфного кремнеземистого порошку в інтервалі 1,400-1,460. Встановлено, що наявність структурно зв'язаної води в кремнеземистому порошку затримує кристалізацію SiO2.
Методом термографії підтверджено утворення клатратів води, які сприяють синтезу опалу в кремнеземистому порошку, що утруднює синтез кристобаліту. Вивчено вплив ступеня полімеризації вихідного гелю на процеси, що супроводжують його термічне перетворення.
Встановлено вплив колоїдно-хімічної передісторії гелів на тонку структуру кристобалітових порошків. Показано, що використання відмивання гелю призводить не тільки до видалення клатратів води і запобігання утворенню опалу, але й до синтезу низькотемпературного кристобаліту з досконалою структурою.
Визначено вплив добавок оксидів Li, Mg, Ca, Zr і Al на показник заломлення кремнеземистих наповнювачів. Методом петрографічного аналізу встановлено, що одержання порошків із заданим показником заломлення в інтервалі 1,480-1,510 з кроком 0,01 забезпечується регулюванням кількості оксиду алюмінію від 10 до 40 %, який вводиться. Підвищення світлозаломлення кремнеземистих порошків здійснюється за рахунок синтезу криптокристалічної фази муліту з високим двозаломленням. Виявлено, що для досягнення високих значень світлозаломлення й однорідності фазового складу кремнеземистого порошку краще використовувати етилсилікат марки 40 і свіжоосаджений гідроксид алюмінію. Встановлено, що оптимальним режимом термообробки гелей є швидкість підйому температури до 800-850 С не вище 3 С/хв.
Розроблено кремнеземистий наповнювач для стоматологічних композиційних матеріалів за золь-гель технологією дисперсністю 5-10 мкм із показником заломлення 1,480-1,510 з кроком 0,01.
Розроблено технологічну інструкцію на виготовлення кремнеземистого порошку на основі етилсилікату і проект технічних умов на кремнеземистий наповнювач полімерних матриць стоматологічних матеріалів. Технічна новизна отриманих результатів відбита в заявці на винахід “Спосіб одержання легованого кремнеземистого порошку”, яку подано в НДЦПЕ і визнано в результаті експертизи за формальними ознаками відповідною вимогам ст. 12 Закону (реєстраційний номер 2000063388 МПК 6С04В33/12 від 09.06.2000).
Виявлено взаємозв'язок технологічних параметрів проведення золь-гель процесу і здрібнення кремнеземистого порошку. Встановлено, що ефективність здрібнення кремнеземистого порошку визначається тонкою структурою порошку і характерними для неї причинами агрегації. Розроблено принципи безпомельної технології синтезу кремнеземистого наповнювача для стоматологічних пластмас, відповідно до яких використання стадії мокрого помелу структурованого етилсилікатного гідрогелю забезпечує значне зниження опалоподібної склофази і запобігає утворенню твердих агрегатів.
Встановлено вплив хімічної передісторії наповнювача на фізико-механічні властивості композитів. Показано, що міцнісні характеристики композитів залежать від колоїдно-хімічної передісторії гелю і пов'язаного з нею фазового складу кремнеземистого наповнювача. Визнано, що запобігання утворенню опалоподібної склофази при одержанні наповнювача сприяють підвищенню не тільки показника заломлення наповнювача, але і міцнісних характеристик композиційних матеріалів на його основі.
Експериментальні партії наповнювачів, які випущені в умовах НТУ “ХПІ”, пройшли випробування в умовах ТОВ “Кром Дентал”. Випробування композиційних матеріалів на основі розробленого кремнеземвміщуючого порошку підтвердили можливість його застосування як наповнювача стоматологічних матеріалів. Використання розробленого наповнювача підвищує фізико-механічні властивості композиційних матеріалів на основі полімерної матриці метилметакрилатного ряду, а також забезпечує високі естетичні властивості матеріалу.
полімеризація кремнеземистий етилсилікатний колоїдний
Література
1. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Семченко Г.Д., Толстой В.С. Измельчение кремнеземистых порошков с “золь-гель” предысторией // Вестник Харьковского государственного политехнического университета - Харьков: ХГПУ.- 2000.-Вып. 105.-С. 12-16.
2. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Колесниченко Л.П., Руденко Л.В. Термическое превращение этилсиликатных гелей в технологии кремнеземистых наполнителей стоматологических пластмасс // Вестник Харьковского государственного политехнического университета - Харьков: ХГПУ.- 2000.-Вып. 123.-С. 81-84.
3. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б. Проблема агрегации в ультрадисперсных порошках с “золь-гель” предысторией // Сб. науч. трудов “Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешения и уплотнения”.-Одесса: ОГМА.-2000.- С. 39-43.
4. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Нейковский С.И. Исследование оптических свойств кремнеземистых наполнителей из гидрогелей системы ЭТС - Al(OH)3 // Вопросы химии и химической технологии.- 2001.-№ 2.-С. 64-67.
5. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Влияние Li, Ca, Mg, Zr, Al-содержащих добавок на оптические свойства кремнеземистого наполнителя композиционных стоматологических материалов // Сб. науч. трудов “Укр НИИогнеупоров”.-Харьков: Каравелла.- 2001.-№ 101.-С. 191-196.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013Вплив технологічних параметрів процесу покриття текстильних матеріалів поліакрилатами на гідрофобний ефект. Розробка оптимального складу покривної гідрофобізуючої композиції для обробки текстильних тканин, що забезпечує водовідштовхувальні властивості.
дипломная работа [733,4 K], добавлен 02.09.2014Принцип та порядок одержання нафтопродуктів, їх різновиди та відмінні характеристики. Експлуатаційні властивості, порядок та особливості використання автомобільних бензинів, дизельного палива, різноманітних моторних масел та мастильних матеріалів.
курс лекций [2,5 M], добавлен 26.01.2010Субмікрокристалічні та нанокристалічні матеріали на основі Fe і Cu. Методи підвищення міцності, отримання субмікро і нанокристлічних матеріалів. Вплив технологічних параметрів вакуумного осадження на формування структур конденсатів. Вимір мікротвердості.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.06.2011Стружкові плити: загальне поняття, класифікація. Переробка мірних заготовок на технологічну тріску. Процес приготування клею. Розрахунок сировини і матеріалів. Рекомендації з використання відходів. Вибір і розрахунок обладнання. Розрахунок площі складів.
курсовая работа [195,8 K], добавлен 05.06.2013Порошки - твердая лекарственная форма для внутреннего и наружного применения, состоящая из одного или нескольких лекарственных веществ и обладающая свойством сыпучести. Изучение технологии приготовления порошков, особенности их упаковки и хранения.
реферат [23,2 K], добавлен 07.05.2011Процес нанесення тонких плівок в вакуумі. Метод термічного випаровування. Процес одержання плівок. Способи нанесення тонких плівок. Використання методу іонного розпилення. Будова та принцип роботи ВУП-5М. Основні види випарників та їх застосування.
отчет по практике [2,4 M], добавлен 01.07.2015Основні промислові методи одержання армованих волокном пластиків. Опис підготовки волокон і матриці, просочування першого другим, формування виробу, затвердіння, видалення оправки. Сфери застосування найпоширеніших полімерних композитних матеріалів.
реферат [751,0 K], добавлен 25.03.2013Визначення мети, предмету та методів дослідження. Опис методики обладнання та проведення експериментів. Сплав ZrCrNi як основний об’єкт дослідження. Можливості застосування та вплив водневої обробки на розрядні характеристики і структуру сплаву ZrCrNi.
контрольная работа [48,7 K], добавлен 10.07.2010Структура, властивості та технології одержання полімерних композиційних матеріалів, методика їх вимірювання і виготовлення. Особливості лабораторного дослідження епоксидної смоли, бентоніту, кварцового піску. Визначення якостей композиційних систем.
курсовая работа [10,8 M], добавлен 12.06.2013