Дослідження особливостей процесів фотополімеризації олігоефіракрилатів при розробці композитів як матеріалів для потреб стоматології. Формування світлотверднучих композитів при використанні як наповнювачів гідроксильованих та модифікованих кремнеземів.
Аннотация к работе
Структуроутворення в процесі фотополімеризації композиції в значній мірі визначається дисперсністю наповнювача, його концентрацією, станом поверхні. Це зумовлює актуальність і практичне значення досліджень, повязаних з впливом дисперсності та природи функціональних груп поверхні кремнезему на процес фотополімеризації (ФП) олігоефіракрилатів, структуру та фізико-механічні характеристики композитів. Зв?язок роботи з науковими програмами, планами, темами Дисертацію виконано в Інституті хімії поверхні НАН України згідно з планами науково-дослідних робіт: “Розробка і дослідження фізико-хімічних властивостей наноструктурних кластерів, плівок та композитів” (№ держ. реєстрації 0196U013072), “Супрамолекулярна хімія на межі розподілу фаз” (№ держ. реєстрації 0103U006289); “Розробка і постановка на виробництво фотозатверджуючих композиційних матеріалів за напрямом “Стоматологія” (№ держ. реєстрації 0196U013068). Визначити роль пірогенних кремнеземів різної дисперсності і стану поверхні в процесах фотополімеризації олігоефіракрилатів; встановити закономірності формування світлотверднучих композитів при використанні як наповнювачів гідроксильованих та модифікованих кремнеземів; вивчити особливості процесів фотополімеризації олігоефіракрилатів при розробці композитів як потенціальних матеріалів для потреб стоматології. Показано, що гідроксильований кремнезем має високу сумісність з олігоефіракрилатами внаслідок утворення водневих звязків силанольних груп поверхні кремнезему з карбонільними групами олігомеру; модифікуванням поверхні кремнезему вінілсиланами можна підвищити ступінь конверсії, швидкість ФП та ступінь наповнення олігоефіракрилату, показники міцності наповненого фотополімерного композиту.У вступі обгрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету та визначено задачі дослідження, подано наукову новизну, практичне значення результатів, особистий внесок автора.Проведено аналіз літератури щодо процесу фотополімеризації, світлотверднучих композицій, хімії поверхні кремнезему та властивостей наповнених ним олігоефіракрилатних композитів.Як наповнювачі було використано кремнеземи марок А-100, А-175, А-300, А-380, А-450, з питомою поверхнею 100, 175, 300, 380, 455 м2/г відповідно. У ролі модифікаторів поверхні кремнеземів було вибрано метилвінілдихлорсилан, гліцидилметакрилат, g-амінопропілтриетоксисилан, фотоініціатор диметилкетальбензил, олігоефіркарбонатметакрилат, олеїнову кислоту. Олігомерами слугували олігоефіракрилати, які відрізнялися за вмістом та типом функціональних груп і довжиною ланцюга, зокрема олігокарбонатметакрилат ОКМ-2, уретандиметакрилат УДМА, олігоуретанакрилат ОУА-2000Т, біс-гліцидилметакрилат біс-ГМА, олігоефіракрилат ЕПО.Для композицій складу ОКМ-2 фотоініціатор з або без активатора вивчено залежності характеристик ФП від концентрації фотоініціаторів та активаторів, зокрема швидкості пошарового нарощування фотополімеру W, граничного ступеню конверсії a, індукційного періоду th (часу опромінення світлом енергією Н, необхідного для початку фотополімеризації; h - товщина досліджуваного шару), світлочутливості Sh (Sh=1/Н).На прикладі обраної композиції, наповненої кремнеземом А-175,встановлено, що залежності граничного ступеню конверсії a та швидкості фотополімеризації V від концентрації кремнезему С мають немонотонний характер (рис.1). Встановлено, що інтенсифікувати ФП можна таким модифікуванням поверхні кремнезему, яке активує її участь у полімеризації, наприклад, прищепленням функціональних груп з С=С-зв?язками. Процесу ФП сприяють такі фактори: участь частинок кремнезему у процесі полімеризації, підвищення в?язкості біля їх поверхні, вплив модифікування поверхні кремнезему тощо. Аналіз дії наведених факторів дозволяє зробити висновок про те, що з ростом концентрації кремнезему процес ФП олігоефіракрилатної композиції повинен спочатку послаблюватися (внаслідок посилення розсіяння світла частинками кремнезему), потім з ростом концентрації кремнезему інтенсифікуватися (починають діяти згадані сприяючі фактори), і досягнувши максимуму, знову послаблюватися при подальшому наповненні (посилюється вплив гальмуючих факторів). Це пояснено за допомогою запропонованої схеми специфічного світлорозподілу у композиціях з кремнеземом: а) прогресуючим вглиб композиції падінням інтенсивності світла в пристінних шарах внаслідок багатократності розсіювання і заломлення та нескомпенсованого поглинання світла чорними стінками; б) ефектом лінзи, якою послуговує затверділий верхній шар конічної форми і спрямовує світло до вершини конуса.Досліджено вплив дисперсності, концентрації кремнезему та природи функціональних груп поверхні на міцність фотополімерних композитів на основі модельної композиції. За вмісту наповнювача, близького до Сг, міцність композиту зменшується. Доведено, що для кожного кремнезему є свій інтервал концентрацій, в якому присутність наповнювача збільшує міцність на стискання F фотополімерних композитів у порівнянні з ненаповненим композитом. У випадку композицій із вмістом 10-30 мас.% кре