Degradation processes in dental ceramic-polymer composites

• Autorzy: Siejka-Kulczyk J. , Lewandowska M. , Rokicki G. , Szafran M. , Kurzydłowski K.J.

Warianty tytułu

PL

Procesy degradacyjne w kompozytach ceramiczno-polimerowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the degradation processes that proceed in dental ceramic/polymer composites as a result of the action of environment, polymerization shrinkage and tribological wear. The results are analyzed in terms of the perspectives for application of these composites. In the present study the composites based on the bis-GMA resin reinforced with (i) a ceramic glass microfiller (average particle size of 5 žm) and (ii) ceramic glass microfiller combined with nanosilica (average particle size of 40 nm) were investigated. Samples of composites in the form of 2 x 2 x 25 were exposed to solutions with varied pH, including 0.1M NaOH (pH = 13), 0.1M CH3COOH (pH = 3) and distilled water (pH = 7) in order to compare the stability of their properties. The microstructure (Figs. 1,2) and the mechanical parameters (such a flexural strength and microhardness) (Fig. 3) of the materials before and after the exposure were examined for the exposure time of 15 h. In order to reduce polymerization shrinkage, two approaches were considered: (a) a modification of bis-GMA resin and (b) the use of a nanofiller. The results have shown that addition of hyperbranched macromonomer of mctacrylane to bis-GMA resin decreases the shrinkage by 30% (Fig. 4). The polymerization shrinkage can further be reduced by adding ceramic microfiller and nanofiller (Figs. 5, 6). One of the parameters, which can be used to characterize the tribological properties of the materials, is the coefficient of friction ž. The influence of nanosilica content on the coefficient ž is shown in Figure 7 for different testing loads.

PL

Opisano procesy degradacji występujące w kompozytach ceramiczno-polimerowych stosowanych na wypełnienia stomatologiczne. Degradację tych materiałów powodują: działanie środowiska, skurcz polimeryzacyjny i zużycie ścierne. Wyniki badań analizowano w kontekście perspektyw zastosowania tych kompozytów. Do badań użyto kompozytów na osnowie żywicy bis-GMA, wzmocnionej (i) mikrowypemiaczem w postaci szkła ceramicznego (średnia wielkość cząstek 5 žm) oraz (ii) mikrowypemiaczem w połączeniu z nanokrzemionką (o średniej wielkości cząstek 40 nm). Próbki o wymiarach 2x2x25 mm umieszczono w roztworach o różnym pH: 0,1M NaOH (pH = 13), 0,1M CH3COOH (pH = 3) i wodzie destylowanej (pH = 7) w celu określenia stabilności właściwości mechanicznych tych kompozytów (wytrzymałość na zginanie, mikrotwardość HV0,2). Pomiary przeprowadzono przed i po 15 h przetrzymywania w roztworach (rys. 3). Mikrostrukturę wytworzonych kompozytów obserwowano za pomocą SEM (rys. rys. 1 i 2). W pracy analizowano dwa sposoby redukcji skurczu polimeryzacyjnego: (a) poprzez modyfikację żywicy bis-GMS, (b) za pomocą dodatku nanowypełniacza. Żywicę bis-GMA modyfikowano za pomocą hiperrozgałęzionego makromonomeru metakrylowcgo, co spowodowało zmniejszenie skurczu o 30% (rys. 4). Dalsze obniżanie skurczu polimeryzacyjnego uzyskiwano dzięki dodatkowi wypełniaczy ceramicznych, w tym nanowypełniacza (rys. rys. 5 i 6). Odporność na zużycie ścierne badanych kompozytów charakteryzowano poprzez pomiar współczynnika tarcia ž. Wpływ zawartości nanokrzemionki na współczynnik tarcia przy różnych obciążeniach przedstawiono na rysunku 7.

Słowa kluczowe

EN

dental material; ceramic-polymer composite; degradation; polymerization shrinkage

PL

materiał; wypełnienie stomatologiczne; kompozyt ceramiczno-polimerowy; degradacja; skurcz polimeryzacyjny

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 2
• Strony: 50--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Siejka-Kulczyk J.

autor

Lewandowska M.

autor

Rokicki G.

autor

Szafran M.

autor

Kurzydłowski K.J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland; Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Koszykowa 75, 00-671 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Prakki A., Cilli R., Lia Mondelli R.F., Kalachandra S., Pereira J.C., Journal of Dentistry 2005, 33,91.
• [2] Gopferich A., Biomaterials 1996, 17, 103.
• [3] Geddes D.A.M., Caries Research 1975, 9, 98.
• [4] Margolis H.C., Moreno E.G., J. Dent. Res. 1992, 71, 1776.
• [5] Asmussen E., Scandinavian J. of Dent. Res., 92, 257.
• [6] Hosoda H., Yamada T., Horie K., Japanese Journal of Conservative Dentistry 1987, 30, 863. [7] Hosoda H., Yamada T., Inokoshi S., Japanese Journal of Conservative Dentistry 1987, 30, 1251.
• [8] Hansen, E.K., Scand. J. Dent. Res. 1984, 92, 14.
• [9] Grim G.A., Chapman K.W., Quintesence Int. 1986, 17, 21.
• [10] Van Dijken J.W., Horstedt P., J. Prosthet. Dent. 1986, 56, 677.
• [11] Davidson C.L., J. Prosthet. Dent. 1986, 55, 446.
• [12] Torstenson B., Brannstrom H., Oper. Dent. 1988, 13, 24.
• [13] Feilzer A.J., Dee Gee A.J., Davidson C.L., J. Dent. Res. 1990, 69, 36.
• [14] Suliman A.H., Boyer D.B., Lakes R.S., J. Prosthet. Dent. 1994, 71.
• [15] Palin W.M., Fleming G.J.P., Burke F.J.T., Marquis P.M., Pintado M.R., Randall R.C., Douglas W.H., Dental Mater. 2005, 21, 1112