Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ FILTEK ULTIMATE ПРИ ИЗГИБЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Ивашов А.С. 1 Зайцев Д.В. 2
1 ГБОУ ВПО Уральская Государственная Медицинская Академия
2 ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
В работе проводиться сравнение механических свойств реставрационного материала Filtek Ultimate при трехточечном изгибе под действием статического усилия, полимеризованного при температурах 24°C, 55°C и 70°C. Деформационное поведение образцов из всех групп качественно не отличалось. Разрушение происходило по линии нагружения образца. Показатели модуля Юнга для всех групп были одинаковы, тогда как предел прочности и полная деформация второй (55°C) и третьей группы (70°C) были одинаковы и на 10% и 20% соответственно больше, по сравнению с первой группой (24°C). Таким образом, при повышении температуры полимеризации до 55°C и более Filtek Ultimate становиться более прочным и деформируемым материалом при изгибе. Увеличение предела прочности и полной деформации при изгибе имеет клинические преимущества при восстановлении зубов фронтальной группы.
нагрев композиционного материала перед полимеризацией
Filtek Ultimate
прочность на изгиб
1. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров: Учеб. дляхим. –технолог. вузов. – 4-еизд., перераб. и доп. М.: Издательство «Лабиринт», 1994. 367 с.
2. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов// М.: Металлургия, 1983, -352 с.
3. Ивашов А.С., Зайцев Д.В., Мандра Ю.В. Зависимость прочностных свойств современных композиционных материалов при сжатии от температуры полимеризации// Проблемы стоматологии -2011, т. 5, с. 30-34.
4. Нарисава И. Прочность полимерных материалов. М.: Химия, 1987, 400 с.
5. Froes-Salgado NR, Silva LM, Kawano Y, Francci C, Reis A, Loguercio AD Composite pre-heating: effects on marginal adaptation, degree of conversion and mechanical properties// Dent Mater. 2010 Sep ; 26(9): 908-14
6. Waters N. E. Some mechanical and physical properties of teeth/N.E. Waters// SympSocExpBiol -1980, vol. 34, pp. 99-135

Введение

Долговечность зуба после восстановительной процедуры, определяется, несколькими факторами. Один из них это прочностные свойства используемого материала. На сегодняшний день перспективными являются нанонаполненые материалы на основе полимеров. В работе в качестве модельного материала, взят современный, широко используемый в стоматологии Filtek Ultimate (3MESPE). Известно, что при повышении температуры повышаются манипуляционные свойства данного типа материала, он становиться более пластичным, текучим и, следовательно, способным более плотно прилегать к стенкам реставрируемой полости зуба[5]. Недавно было показано, что при повышении температуры полимеризации, при испытании на сжатие, незначительно возрастает прочность и жесткость материала, до температуры 55С0, после которой прочностные свойства не изменяются вплоть до 100С0. Величина полной деформации же Filtek Ultimate остается постоянной на всем диапазоне температур [4]. В процессе жизнедеятельности зуб подвергается преимущественно сжимающим нагрузкам [6], но впередняя группа зубов верхней челюсти при протрузионных движениях работает в режиме на изгиб. Особенно, когда реставрационное лечение сопровождается изменениями в передней окклюзии.

Поэтому целью настоящей работы является сравнение механических характеристик при трехточечном изгибе реставрационного материала Filtek Ultimate полимеризованного при различных температурах.

Материалы и методы

Для проведения механических испытаний из материалов Filtek Ultimate были изготовлены образцы в форме параллелепипедов с размерами 2х4х12 мм3. Для этого в форму с аналогичными размерами формовался материал с последующей конденсацией для исключения образования пор. После чего они отверждались светом полимеризационной лампы MegaLux в течение 30 секунд. Образцы были разделены на три группы по 10 штук в каждой в зависимости от температуры полимеризации (24С0, 55С0 и 70С0). Далее для придания им более совершенной геометрии, образцы обрабатывали на абразивных бумагах различной абразивности, после чего они имели размеры 0,8х2х12 мм3. Измерение линейных размеров образцов выполняли на микрометре. Механические испытания на трехточечный изгиб под действием статического усилия проводили на разрывной машине Shimadzu AG-X 50kN при комнатной температуре и постоянной скоростью перемещения траверсы 0.1мм/мин. Расстояние между опорами было 8 мм. Обработка результатов делали на стандартном программном обеспечении для данной машины Trapezium-X.

Результаты и их обсуждение

Деформационные кривые всех групп образцов приведены на рис. 1.

Описание: кривые.jpg

 Рис. 1 Деформационные кривые Filtek Ultimate на изгиб: кривая 1 – температура полимеризации 24C0; кривая 2 – температура полимеризации 55C0; кривая 3 – температура полимеризации 70C0;

Форма кривых была одинакова для всех образцов. Испытания останавливали, когда на кривой появлялась вертикальная линия, мгновенное падение напряжения до нуля, что соответствовало разрушению образца. Образец распадался на две равные части (рис. 2).

Описание: образец.jpg

Рис. 2 Поверхность образца Filtek Ultimate после испытания.

Разрушение образцов происходило по линии приложения нагрузки, место наибольших напряжений. На деформационных кривых можно было выделить два характерных участка. Первый линейный, начинался из начала координат и ограничивался ~80 МПа и 0,8%. Далее следовал нелинейный участок, который заканчивался точкой обрыва графика ~140МПа и ~1,5% для первой группы и ~150МПа и ~1,8%, для второй и третей группы. Определить, какая деформация была при испытании, упругая или пластичная, не удалось. Однако, факт, что образец разрушился сразу после испытания при максимальной нагрузке и, что при испытании этого материала на сжатие происходило, также его полное разрушение, причем деформация была линейной, в течение всего нагружения [3], позволяет предположить, что деформация была упругой. Действительно, после испытания / разрушения образца, части образца отлетали на значительное расстояние. Случай, когда упругая деформация нелинейная встречается у ряда материалов, в частности полимеров [4], основы Filtek Ultimate. В этом случае для характеристики упругих свойств материала, вводят понятие эффективного или мгновенного модуля Юнга, который рассчитывается, по наклону первоначального линейного участка или в случае его отсутствия, по наклону касательной к деформационной кривой, исходящей из начала координат [1]. Поэтому по наклону первого участка были рассчитаны модуля Юнга (E). Точка максимального напряжения определялась, как предел прочности образца при изгибе (σн) и полная деформация (δ). Результаты испытаний приведены в Таблице 1.

Таблица. 1 Механические свойства Filtek Ultimate в зависимости от температуры полимеризации.

Материал

E, ГПа

σн, МПа

δ, %

1

FiltekUltimate (24C0)

10,39±1,10

137±13

1,5±0,2

2

FiltekUltimate (55C0)

10,74±0,45

153±13

1,8±0,2

3

Filtek Ultimate (70C0)

10,30±0,21

148±13

1,8±0,2

Модуля Юнга для всех групп образцов не отличались друг от друга, тогда как предел прочности и полная деформация второй и третей группы были одинаковы и на 10% и 20% соответственно больше, по сравнению с первой группой. Подобная зависимость, когда прочность образцов возрастала до 55С0, а после была постоянна, вплоть до 100 С0,была обнаружена ранее при детальном изучение свойств Filtek Ultimate при сжатии [3]. Однако если различие прочности составляло также ~10%, то полная деформация там не изменялась, а в нашем случае, при изгибе, она увеличивалась на ~20%. Различие между величинами полной деформации и предела прочности при испытании на сжатии и изгибе, характерно для всех материалов. Это связано с неоднородностью распределения напряжения в образце при трехточечном изгибе, когда максимальные напряжения возникают в точке приложения нагрузки, в отличие от сжатия, где нагрузка прикладывается ко всей поверхности образца [2]. Увеличение деформируемости образцов после 55С0, также может связано с тем, что изгиб является более мягкой схемой нагружения по сравнению со сжатием, и следовательно, более чувствительной к деформации. Более высокая прочность и деформируемость образцов, после 55С0, связано с упорядочением макромолекулярных цепочек, что приводит к повышению свойств материала.

Заключение

Исследования показали, что деформационное поведение Filtek Ultimate полимеризованного при 24С0, 55С0 и 70С0 качественно не отличалось. Механические свойства образцов второй (55С0) и третей (70С0) группы были одинаковы, их предел прочности и полная деформация были соответственно на 10% и 20% больше, по сравнению с первой группой (24С0). Следовательно, можно заключить, что при изгибе, с повышением температуры полимеризации, после 55С0, Filtek Ultimate, становиться более прочным и деформируемым материалом.

Рецензенты:

Панфилов П.Е., д.ф.-м.н., профессор кафедры физики конденсированного состояния, ст.н.с., Институт естественных наук, Уральский Федеральный Университет имени первого президента России Б.Н.Ельцина, г.Екатеринбург.

Мандра Ю.В., д.м.н., доцент, зав.кафедрой пропедевтики и физиотерапии стоматологических заболеваний ГОУ ВПО Уральская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития России, г.Екатеринбург.


Библиографическая ссылка

Ивашов А.С., Зайцев Д.В. ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ FILTEK ULTIMATE ПРИ ИЗГИБЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7984 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074