Високодисперсні кремнеземисті порошки для стоматологічних пластмас

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

 

Гончаренко Яна Миколаївна

 

УДК 666. 192: 616. 31.

 

ВИСОКОДИСПЕРСНІ КРЕМНЕЗЕМИСТІ ПОРОШКИ ДЛЯ СТОМАТОЛОГІЧНИХ ПЛАСТМАС

 

Спеціальність 05. 17. 11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів

 

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Харків – 2002

 

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, м. Харків. 

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Семченко Галина Дмитрівна, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, головний науковий співробітник кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Ситник Римма Дмитрівна, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, професор кафедри органічної хімії;  кандидат технічних наук, доцент Бурак Микола Петрович, Харківська державна академія міського господарства, доцент кафедри технології будівельного виробництва і будівельних матеріалів.

Провідна установа: Український державний хіміко-технологічний університет, кафедра хімічної технології кераміки та скла, Міністерство освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

 

 

 

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 предявляються 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. 

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках науково-дослідної тематики кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей НТУ “ХПІ”, що проводилася за напрямком 70 “Наукові основи хімічної технології створення нових неорганічних речовин та матеріалів, комплексної хіміко-технологічної переробки сировини України” (Наказ Міністерства освіти України № 37 від 13 лютого 1997 р.) за темами “Розробка теоретичних аспектів синтезу нанометричних новоутворень золь-гель методом та при модифікуванні ультрадисперсних порошків тугоплавких сполук елементоорганічними речовинами в технології конструкційних та композиційних матеріалів” (№ д/р 019U0019113) та “Розробка теоретичних основ створення конструкційних безкисневих матеріалів та технічної кераміки системи MgO-Аl2O3-SiO2-ZrO2 заданої структури та властивостей при об'єднанні принципів нетрадиційних методів синтезу, в тому числі золь-гель методу, з механохімією” (№ д/р 0100U001078). 

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; диферен¬ційно-термічним методом аналізу вивчали процеси термодеструкції етилсилікатних гелей; 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. 

Практичне значення одержаних результатів. 

Розроблено технологію одержання кремнеземистого наповнювача із заданим показником заломлення і дисперсністю для стоматологічних композиційних матеріалів на полімерній матриці. 

Розроблено принципи запобігання утворенню твердих