مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1- دلايل انتخاب موضوع 2

1-2- بيان مسأله 4

1-3- تعريف واژه هاي عملياتي 7

 

فصل دوم: بررسي پيشينه پژوهش

2-1- تاريخچه 10

2-2- مروري بر مقالات 14

 

فصل سوم: اهداف و فرضيات

3-1- هدف كلي 27

3-2- اهداف اختصاصي 27

3-3- فرضيات 28

 

فصل چهارم: مواد و روشها

4-1- متغيرهاي تحقيق و مقياس سنجش متغيرها 30

4-2- جامعه مورد بررسي، تعداد نمونه 32

4-3- طرح جمع آوري اطلاعات 32

4-4-طرح تجزيه و تحليل آماري 36

4-5- مسائل اخلاقي و انساني طرح 36

4-6- روش اجراي تحقيق 37

 

فصل پنجم: يافته ها

فصل ششم: بحث و نتيجه گيري

6-1- بحث 49

6-2- نتيجه گيري 56

6-3- مشکلات و پيشنهادات 57

 

منابع 58

 

ضميمه 64

 

فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول 4-1- ساختمان شيميايي فيلر شيشه 35

جدول 5-1- مقادير fracture toughness، استحکام خمشي و مدول خمشي نمونه هاي مختلف 39

 

فهرست اشکال

عنوان صفحه

شکل 4-1- قالب استفاده شده براي آزمون Fracture toughness 34

شکل 4-2- قالب استفاده شده براي آزمون استحکام خمشي 34

شکل 4-3- روش اندازه گيري خواص به روش 3-point bending 34

شکل 4-4- فيلر شيشه 40

شکل 4-5- مخلوط رزينهاي Bis-GMA/TEGDMA/UDMA 40

شکل 4-6- مراحل تهيه کامپوزيت 40

 

شکل 5-1- چغرمگي شکست نمونه هاي شامل مقادير مختلف IP-UDMA 41

شکل 5-2- استحکام خمشي نمونه هاي شامل مقادير مختلف IP-UDMA 41

شکل 5-3- مدول خمشي نمونه هاي شامل مقادير مختلف IP-UDMA 41

شکل 5-4- ارزيابي SEM سطح شکست با بزرگنمايي 8000 43

شکل 5-5- ارزيابي SEM سطح شکست با بزرگنمايي 100 43

شکل 5-6- ارزيابي سطح شکست توسط استريوميکروسکوپ 43

شکل 5-7- ارزيابي سطح شکست توسط استريوميکروسکوپ 43

شکل 5-8- منحني نيرو به جابجايي براي آزمون چغرمگي شکست 44

شکل 5-9- منحني نيرو به جابجايي براي آزمون استحکام خمشي 44

 

عنوان: بررسي اثر يک UDMA جديد برخواص مکانيکي کامپوزيت دنداني آزمايشي

 

چكيده:

اهداف: هدف از اين مطالعه بررسي اثر UDMA جديد بر خواص مكانيكي كامپوزيت دنداني آزمايشي و مقايسه آن با كامپوزيتهايي كه است تنها براساس مونومرهاي متداول بكار رفته در كامپوزيتهاي دنداني (BisGMA/TEGDMA) مي‌باشند.

روشها: يك ماتريكس رزيني حاوي 60% وزني Bis-GMA و 40% وزني TEGDMA تهيه شد. 5/0% وزني كامفوركينون و 5/0% وزني DMAEMA به عنوان آغازگر در سيستم حل شدند. سپس IP-UDMA با غلظتهاي 5، 10، 20 و 30 phr به پايه رزيني در پنج گروه آزمايشي افزوده شدند. فيلرهاي شيشه سايلنيزه با متوسط اندازه ذرات 4-2 ميكرون به پايه رزيني اضافه شدند. 8 نمونه براي هر گروه آماده شد. بطوريكه كامپوزيتهاي آزمايشي داخل قالبهاي تست مربوطه قرار داده شده و به نمونه‌ها از هر سمت 3 بار بصورت پوششي هر بار به مدت 40 ثانيه نور تابانده شد. لبه‌هاي نمونه‌ها توسط كاغذ سمباده صاف شدند و در دماي محيط به مدت 24 ساعت قرار گرفتند.

براي اندازه‌گيري چغرمگي شكست (Fracture toughness) و استحكام خمشي (Flexural strenght)، تست خمش سه نقطه‌اي با روشهاي استاندارد انجام گرفت.

نتايج توسط آزمونهاي آماري ANOVA و Tukeys test بررسي شدند.

يافته­ها:گروه 10% UDMA بالاترين ميزان Fracture toughness، و گروه 5% UDMA بالاترين استحكام خمشي را بين تمامي گروهها داشتند.

اهميت: تهيه کامپوزيت دنداني با خواص بهتر يکي از اهداف دندانپزشکي ترميمي ميباشد. يافته ها پيشنهاد مي کنند که افزودن UDMA جديد باعث خواص مکانيکي برتر در کامپوزيت­هاي دنداني مي شود.

واژه­هاي کليدي: خواص مکانيکي، کامپوزيت دنداني، UDMA، Bis-GMA و TEG-DMA

فصل اول

مقدمه

1-1 دلايل انتخاب موضوع:

1- با انجام اين تحقيق به اين سوال پاسخ داده مي شود كه آيا مونومر UDMA جديد مي تواند خواص مكانيكي كامپوزيت ساخته شده از مونومرهاي متداول (Bis-GMA / TEGDMA ) را بهبود بخشد.

2- توانايي انجام اين تحقيق، در پژوهشگاه پليمرو پتروشيمي ايران از نظر تخصصي و پرسنلي كاملاً وجود داشت.

3- با توجه به اين كه دوام ترميمهاي كامپوزيتي با خواص مكانيكي
كامپوزيت­ها ارتباط مستقيم دارند، پيدايش يك تركيب جديد كامپوزيت دنداني كه بتواند اين خواص را بالا ببرد، از جمله نيازها و اولويتها مي باشد. امروزه پيدايش كامپوزيتي با مونومري متفاوت كه خواص مكانيكي برتري نسبت به مونومرهاي موجود داشته باشد به عنوان يك چالش در مواد دنداني در نظر گرفته مي شود.

4- ساخت اين كامپوزيت آزمايشي بر اساس يك مونومر متفاوت و بررسي خواص مكانيكي آن در زمان محدود ( حدود 3 ماه ) انجام پذير بود.

5- با توجه به اينكه در اين طرح يك نوع مونومر كاملاً جديد مورد استفاده قرار گرفت که احتمالا مي توانست تأثيرات مثبتي روي خواص كامپوزيت داشته باشد، ميزان هزينه منظور شده براي طرح در مقابل نوآوري آن بسيار ناچيز بود.

6- با توجه به تجربيات ارزشمندي كه در زمينه ساخت و بررسي خواص كامپوزيت و همچنين سنتز مونومرهاي مختلف در پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران وجود داشت و همچنين با توجه به اينكه مونومر فوق در آزمونهاي اوليه خواص خوبي را ارائه داده بود، به كار بستن تجربيات عملي قبلي همراه با استفاده از علوم روز مي­توانست منجر به انجام پژوهشي مطابق با استانداردهاي جهاني و مرزهاي دانش گردد.

بديهي است گام نهادن در وادي علوم مواد دنداني نياز به انجام پژوهشهايي از اين نوع دارد كه مي تواند باعث ارتقاء دانش و سربلندي ايران شود.

 

1-2- بيان مسأله:

پيدايش مونومر Bis-GMA و كامپوزيتهاي دنداني توسط Bowen و معرفي آنها به دندانپزشكي ترميمي بسيار موفقيت آميز بود، بطوريكه به زودي اين مواد به عنوان مواد پر كننده زيبا مورد قبول واقع شدند. امروزه هدف نهايي تحقيقات كامپوزيتهاي دنداني پيشرفته اين است كه موادي توليد كنند كه بتوانند در تمامي موارد جايگزين آمالگام گردند]1[.

تاكنون مواد گوناگوني از جمله آلياژهاي گاليوم، كامپوزيتهاي بهبود يافته، گلاس آينومرهاي تقويت شده و انواع مختلف سراميكها مورد مطالعه قرار گرفته اند.

ملاحظات كليدي براي مقبول بودن يك ماده مناسب شامل: قيمت پائين تر، ملاحظات محيطي، مقاومت سايشي و مقاومت در برابر شكستگي، و راحتي كاربرد كلينيكي مي باشد. تا كنون هيچ ماده اي كه تمامي اين خواص را دارا باشد تهيه نشده است ولي با توجه به پيچيدگي و قيمت بالاي سراميكهاي دنداني و آلياژهاي فلزي، كامپوزيتهاي دنداني بهترين امكان براي ايجاد يك ماده جايگزين واقعي براي آمالگام در آينده نزديك هستند]2[.

گرچه كامپوزيتهاي دنداني امروزي كاربرد كلينيكي آساني دارند، زيبا هستند و قيمت نسبتاً پائيني دارند ولي همواره سه مشكل عمده در ارتباط با دوام كلينيكي آنها مطرح مي باشد: انقباض حين پخت شدن، مقاومت پائين به شكستگي، علاوه بر اينها كامپوزيتها سايش بيشتري نسبت به سراميكها دارند]4[. با وجود اينکه خواص مکانيکي کامپوزيت بيشتر تحت تأثير فيلر است ولي ماتريکس ارگانيک نيز در استحکام، سفتي (stiffness) و مقاومت در برابر سايش نقش قابل توجهي دارد. تغييراتي که تا کنون در کامپوزيتهاي تجاري ايجاد شده بيشتر روي تکنولوژي فيلر بوده است در حاليکه مونومر رزيني تقريبا بدون تغيير باقي مانده است]3[.

مقاومت در برابر شكست پائين كامپوزيتهاي دنداني امروزي خصوصيتي است كه كاربرد آنها را بسيار محدود مي سازد]4[.

تا كنون توجه بسياري براي سنتز مونومرهاي جديد شده است تا جايگزيني براي فائق آمدن بر اين مشكلات فراهم شود]5[.

انتظار مي رود كه با استفاده از مونومرهايي با خواص مطلوبتر بتوان دوام كلينيكي ترميمهاي كامپوزيت را بيشتر كرده و موارد كاربرد آنها را گسترش داد]3[.

پليمريزاسيون نوري دي متاکريلات توسط نور مرئي در حضور يك آغاز گر نوري مناسب منجر به تشكيل ساختار شبکه اي (Cross-Linked) مي شود كه در مواد دنداني كاربرد دارد. رزينهاي با پايه آکريلات بعلت واكنش پذيري بالاي مونومرهاي آکريلات بيشترين استفاده را در سيستم هاي نورپخت (light – cure) دارند. امروزه دي متاکريلاتهاي جديد بسياري به عنوان جايگزين براي مواد ماتريکس کامپوزيتهاي دنداني بکار رفته است تا خواص بهتري براي کامپوزيتهاي دنداني حاصل شود]11[.

در پژوهشي که در پژوهشگاه پليمرو پتروشيمي ايران انجام شد، يک نوع مونومر رزيني يورتان دي متاکريلات (UDMA) جديد با وزن مولکولي بالاتر، با واکنش دو اکي والان ايزوفورون دي ايزوسيانات (IPDI) و يک اکي والان پلي اتيلن گليکول 400 (PEG400) سنتز شده است. نتايج موجود اين UDMA جديد نشان دادند که اين مونومر درجه تبديل (degree of conversion) بالاتري در مقايسه با مونومر Bis-GMA اي که بطور معمول استفاده مي شود، دارد. همچنين refracfive index آن خيلي نزديك به refractive index فيلرهاي شيشه اي مي باشد كه در كامپوزيتهاي دنداني بكار مي روند.]11[ مطالعه حاضر، يك تحقيق اوليه براي كاربرد اين UDMA به عنوان مونومر کامپوزيتهاي دنداني مي باشد. در اين مطالعه برخي خواص مکانيکي کامپوزيت سنتز شده با درصدهاي مختلف اين UDMA اندازه گيري شد و با خواص كامپوزيتي كه تنها بر پايه Bis-GMA/TEGDMA بود، مقايسه گرديد.

از آنجائيكه كامپوزيتهاي امروزي براي ترميم دندانهاي خلفي نيز بكار مي روند، احتمالاً شکست (Fracture) ترميم مي تواند دليل قابل توجهي براي Failure آن باشد.

ممكن است نتايج مطرح شده در اين تحقيق بتوانند شاخص مفيدي از مقاومت به چنين شكستهايي باشند. همچنین مي توان با تحقيقات بيشتر روي خواص ديگر كامپوزيت ساخته شده با اين مونومر جديد، آن را به كارخانه هاي سازنده به عنوان كامپوزيتي با خواص مكانيكي بالا ارائه نمود.

1-3- تعريف واژه هاي عملي

چغرمگي شکست (Fracture toughness): يک خصوصيت ذاتي است که توانايي ماده براي مقاومت در برابر انتشار ترک (crack) از درزهاي (flaw) موجود را نشان ميدهد ]14[.

K_IC: شدت استرس بحراني در نوک درز (flaw) را شرح ميدهد که باعث انتشار ترک (crack) تحت شرايط (Mode I , tensile) Plane-Strain مي شود ]14[.

 

Plane strain: حالتی از توزیع کرنش (strain) در ماده است که در آن مولفه­های کرنش در یکی از جهتهای (مثلا جهت z) صفر است. یعنی و فقط مولفه های کرنش در یک صفحه صفر نیستند. با توجه به اینکه معادلات استفاده شده برای اندازه گیری Fracture toughness برای شرایط plane strain (کرنش صفحه ای) بدست آورده شده است، درنمونه سازی برای آزمون ضخامت نمونه به اندازه­ای انتخاب می­شود که این شرایط برقرار باشد. نمونه­های انتخاب شده برای آزمون Fracture toughness در کار حاضر مطابق استاندارد E399 انتخاب شدند که در آنها نمونه­ها به اندازه کافی ضخیم هستند (معادل mm5/2) تا شرایط plane strain برقرار باشد (http://www.cmmp.ucl.ac.uk/~ahh/teaching/elastic/node10.html).

شکل مولکولي UDMA جديد (IP-UDMA)

اينUDAM جديد وزن مولکولي بالاتر و انعطاف پذيري بيشتري در مقايسه با UDAMهاي تجاری دارد. ساختار منعطف پلی اتیلن گلیکول در این مولکول می­تواند به کامپوزیت نهایی انعطاف­پذیری بیشتری ببخشد.

 

 

 

 

فصل دوم

بررسی پيشينه پژوهش

2-1- تاريخچه:

با بررسي سير پيدايش رزينهاي کامپوزيتي به سيمانهاي سيليکات و سيستمهاي آکريلي خواهيم رسيد. با گذشت زمان و افزودن ذرات شيشه به عنوان فيلر و نيز با پيدايش مونومر Bis–GMA كامپوزيتهاي دنداني به دنياي دندانپزشكي معرفي شدند. كامپوزيتها بدليل خواص مكانيكي بالاتر، انقباض كمتر در هنگام پليمريزاسيون، مقاومت بيشتر در برابر سايش و نهايتاً نتايج كلينيكي بهتر جايگاه ويژه اي در دندانپزشكي يافتند و با پيدايش سيستمهاي باندينگ و پيشرفت در اين زمينه به عنوان ماده اي بسيار با ارزش در دندانپزشكي ترميمي در نظر گرفته شدند]4و6[.

 

2-1-1- ساختمان و تركيب كامپوزيتهاي دنداني

كامپوزيتهاي دنداني كه در دندانپزشكي بكار مي روند به طور کلي شامل چهار قسمت مي باشند]4و8[:

1- رزين ماتريس آلي

2- فيلرهاي معدني

3- عامل اتصال دهنده ( Coupling Agent )

4- سيستم فعال كننده و آغاز كننده

بطور كلي رزين ماتريس، زمينه ماده كامپوزيتي را تشكيل مي دهد و از طريق عامل اتصال ( Coupling Agent ) ذرات فيلر را بهم مرتبط مي سازد و در كنار هم نگاه مي دارد]8[.

2-1-2- ماتريس رزيني

بطور كلي در ابتدا مونومرها بصورت مايع مي باشند كه طي واكنش پليمر شدن به يک سيستم پليمر سخت تبديل مي گردند. اين خاصيت ماده يعني در واقع تبديل از يك فرم پلاستيك به جامد سخت، اجازه ميدهد تا اين ماده بتواند به عنوان يك ماده ترميمي در دندانپزشكي در نظر گرفته شود. مونومرهاي رايج كه در سيستم كامپوزيتهاي دنداني بكار مي روند عبارتند از:

 

الف) Bis-GMA :

كه حاصل واكنش بيس فنل. آ( Bisphenol-A ) و گليسيديل متاكريلات
(Glycidyl Methacrylate) مي باشد و به عنوان رزين Bowen هم شناخته مي شود كه در واقع نام مخترع رزين مذكور است. اين رزين در مقايسه با متيل متاكريلات داراي وزن مولكولي بالاتر بوده و اين خصوصيت سبب كاهش انقباض ( Shrinkage ) ناشي از پليمريزه شدن آن مي گردد]8[.

 

ب) رزين يا مونومر UDMA ( Urethane dimethacrylate‌):

در مولكول يورتان دی­متاکريلات، بيس فنل – آ با ايزوسيانات خطي جايگزين شده است و همين امر باعث شده تا ويسكوزيتي اين مولكول نسبت به Bis-GMA كمتر باشد.

هر دوي اين مونومرهاي رزيني (Bis-GMA و UDMA) داراي وزن مولكولي بالا و لذا بسيار ويسكوز هستند ]4و6و8[ و با اضافه نمودن مقدار كمي از فيلر، كامپوزيتي با قوام بسيار بالا توليد مي گردد كه قابل استفاده در كلينيك نمي باشد]8[. به منظور حل اين مشكل مونومرهاي رزيني كه به عنوان كنترل كننده ويسكوزيتي معروفند به سيستم اضافه مي شوند.

 

ج) مونومرهاي رقيق كننده:

از مونومرها با وزن مولكولي پائين كه به عنوان كنترل كننده ويسكوزيتي در ساختمان كامپوزيتهاي دنداني بكار مي روند مي توان متيل متاكريلات (MMA)، اتيلن گيلكول دي متاكريلات EGDMA و تري اتيلن گليکول دي متاکريلات (TEGDMA) را نام برد. آخرين مونومر نام برده شده (TEGDMA) رايج ترين مونومر در اين گروه است.

كاهش در غلظت Bis-GMA توسط TEGDMA، بسيار چشمگير است. مخلوط 75% وزني Bis-GMA و 25% وزني TEGDMA، ويسکوزيته اي معادل cp4300 (centi poise‌) دارد. در حاليكه مخلوط 50/50 آن CP200 غلظت دارد.

متأسفانه اضافه کردن مونومرهاي با وزن مولکولي پائين، انقباض ناشي از پخت را بالا مي برد و همين عاملي است تا ميزان افزودن TEGDMA را محدود کند. مونومرهاي دي متاکريلات علاوه بررقيق کردن جزء رزيني اجازه پيوندهاي شبکه اي (cross-linking) وسيعي را ميدهد که سبب مي شود ماتريکس رزيني نسبت به حلالها مقاومتر شود. مونومرهاي Bis-GMA، UDMA و TEGDMA داراي باند دوگانه کربن – کربن در دو انتهاي زنجيره هستند. و وارد واکنش پخت افزايشي مي شوند. در برخي از محصولات از هردو اليگومرBis-GMA و UDMA استفاده مي شود.

لازم به ذكراست كه براي جلوگيري از پليمريزاسيون ناخواسته رزينها يك بازدارنده مانند هيدروكينون Hydroquinone به ميزان بسيار كم حدود 1/0 درصد و يا كمتر به آنها افزوده مي شود]8[.

بطور كلي اگر چه بيش از 40 سال از فرمول رزين Bowen مي گذرد اما پايه رزيني كامپوزيتهاي دنداني هنوز تغييرات اساسي نداشته كه بعلت خواص بسيار خوب اين رزين مي باشد همچنین بدليل عدم جايگزيني اين رزين خواص مكانيكي رزينهاي كامپوزيتي نيز بطور محدود قابل تغيير بوده و خيلي بهبود نيافته است]9[.

بر اساس مطالعات اخيري كه در جهت ارزيابي رابطه مونومر با خواص فيزيكي و مكانيكي كامپوزيتها صورت گرفته، نقش مهم مونومر در تعيين خواص كامپوزيتهاي دنداني روشن شده است.

2-2- مروري بر مقالات

خواص مکانيکي کامپوزيتهاي دنداني بستگي به فاکتورهاي زيادي از جمله ماتريکس پليمري، ذرات فيلر و اتصال بين فيلر و ماتريکس دارد. تاکنون مطالعات زيادي براي بهبود خواص کامپوزيتها شده است. بسياري از بررسي ها عدم استحکام کافي کامپوزيتها در تحمل نيروهاي بالا و مقاومت کم آنها در برابر شکست را ناشي از ضعف و کمي مقاومت فيلرهاي شيشه داخل کامپوزيت مي دانند و لذا راههاي مختلفي همچون استفاده از فايبرها و ويسکرها در ساختمان کامپوزيتها را برگزيده و آنها را آزمايش کرده اند ]40، 41، 42، 56 و 57[ شکل و ميزان فيلرها روي استحکام خمشي، مدول الاستيک در خمش، سختي (hardness) و Fracture toughness تاثير دارد. بر اساس مطالعه اي که Kim و همکارانش در سال 2002 انجام دادند نشان داده شد که با افزايش ميزان فيلر، استحکام خمشي، مدول الاستيک در خمش و سختي (hardness) حداکثر بود. Fracture toughness نيز با افزايش حجم فيلرافزايش يافت. ولي حداکثر toughness زماني بود که حجم فيلر تقريبا حدود %55 حجمي بود ]67[. اخيراً از ويسکرهاي سراميکي فيوز شده با سيليکا براي تقويت کامپوزيتها استفاده مي شود ]55[. فيوژن ذرات شيشه اي سيليکا روي سطح ويسکرها باعث تسهيل سايلنيزه کردن آنها شده و با ايجاد سطوح خشن تر در ويسکرها، گير آنها را در ماتريکس بهبود مي بخشد و در نتيجه باعث بهبود قابل ملاحظه اي در خواص مکانيکي کامپوزيت ها مي­شود ]59[.

Ferracane تاثير treatment سطحي نانوفيلرها را روي خواص کامپوزيت هيبريد آزمايشي بررسي کرد. نتايج اين مطالعه نشان داد که کامپوزيتهايي که فيلر treat نشده داشتند خواص پايين تري نشان دادند. گرچه treatment سطحي فيلرها تاثير کمي روي خواص مکانيکي اين کامپوزيت ها داشت ]60[.