POSS对新型无机牙科复合树脂性能的研究 MDPI Polymers

  目前，复合树脂是用于牙齿缺损修复最重要的材料。因为复合树脂优异的性能可当作龋齿填充和修复的主要材料，所以在牙科修复中起着举足轻重的作用[1]。然而，随着使用时间的增加，复合树脂修复材料的缺点也逐渐暴露，例如强度低、耐磨性差和聚合收缩大。现阶段一般都会采用纳米填料改善其机械性能和防龋性能[2]。

  多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS) 作为一种有机-无机杂化纳米材料[3]，能加强基体性能，并能在微米或纳米级上与基体保持良好的相容性。同时，用于牙齿修复的POSS可以显着改善边缘适应性，并确保良好的生物相容性和舒适度，可以大幅度降低微积液和继发龋的风险。

  哈尔滨工业大学刘一志教授研究团队在Polymers上发表的文章“Study of POSS on the Properties of Novel Inorganic Dental Composite Resin ”，团队将各种甲基丙烯酸多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS) 掺入新型纳米SiO2牙科树脂复合材料中。研究了POSS对树脂的体积收缩率和机械性能影响，为临床选择具备优秀能力性能的复合树脂提供了参考。

  Bis-GMA (双酚A甘油二酸酯二甲基丙烯酸酯)，TEGDMA (三甲基丙烯酸三 (乙二醇) 酯)，光引发剂CQ (樟脑醌，占97％)，助引发剂 (甲基丙烯酸2-(二甲氨基) 乙酯，DMAEMA，占98％)，表面改性的KH-550纳米SiO2 (平均粒径为30 nm)，甲基丙烯酸POSS。

  按照表1的比例在避光的容器中混合来制备包含Bis-GMA，TEGDMA，CQ和DMAEMA的有机树脂基质溶液。将甲基丙烯酸POSS添加到纯树脂溶液中。将纳米SiO2掺入有机复合溶液中，并在真空中均匀地混合，从而使气泡逸出2小时。将混合物溶液倒入金属模具中，并用可见光固化。每个样品在室温下固化60s。将制备的样品浸入37℃的蒸馏水中24 h，并在36.5℃的人造唾液中保存4周。

  牙科树脂基体的体积收缩值为3.59％，随着POSS添加量的增加，体积收缩率下降。由于自由体积变化的限制，POSS明显降低了树脂的收缩率。这是因为当将POSS添加到树脂中时，由于其独特的无机纳米笼结构能够吸引甚至缠绕单体链，使单体在反应之前更加紧密地分散，链的运动受到大量交联点的限制，并限制了树脂自由体积的变化，并且反应后POSS纳米笼的体积并没再次出现变化。

  从图2-图4可知少量添加POSS可以明显提高牙科树脂基体的硬度和耐刮擦性，与通常使用的填料相比，少量的POSS能大大的提升机械性能。随着POSS添加量的增加，纳米颗粒和树脂链紧密吸引并形成大的聚合物颗粒，这有利于应力传递，复合材料的机械性能有所提高。当其超过5wt％时，出现非均质分布和应力集中，复合树脂的机械性能开始降低。弯曲强度和断裂能可以反映承受牙齿修复体的复杂载荷的能力。

  图3. 规整牙科树脂基体在载荷作用下的有效渗透深度曲线. 添加不同POSS的复合树脂的平均刮擦深度

  如图5和图6所示，当POSS添加量为2wt％时，POSS的引入提高了抗弯强度和断裂能，且SiO2纳米颗粒均匀分布在基体材料表面。此时 POSS单体与基质聚合形成交联的网状骨架，有助于提高树脂的韧性。但是当增加POSS添加量较大时，交联网络也随之增加，导致复合材料的弯曲强度和断裂能急剧下降。因此，添加POSS填料应在一些范围内，否则会产生不利影响。

  图6. （a）纯复合树脂和（b）POSS混合牙科复合树脂的断口形貌的扫描电子显微镜（SEM）图像。

  随着POSS的加入，体积收缩率显着降低。当添加少量的POSS时，POSS杂化无机牙科复合树脂表现出正的增强作用。当其超过5wt％时，出现非均匀分布和应力集中，POSS复合树脂的机械性能降低。颗粒的大尺寸效应会导致载荷下的应力集中。

  通过纳米颗粒的强化作用，它们通过进入聚合物链段间隙和内部界面区域，使得复合材料表现出物理交联或纳米效应，从而转移了应力提高了复合材料的机械性能。

  特别声明：本文转载只是出于传递信息的需要，并不代表代表本网站观点或证实其内容的真实性；如别的媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者若不希望被转载或者可以联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。

  城市空中出行为旅行节约时机的潜力：对慕尼黑，巴黎和旧金山实例的探索性分析 MDPI Sustainability

  南京农业大学沈文飚教授团队：分子氢通过提高韭菜的抗氧化能力来维持其贮藏品质丨MDPI Plants

  Chemosensors：智能化学传感器领域文章精选 MDPI 编辑荐读

  使用区块链和 IPFS 的可靠车辆数据存储 MDPI Electronics

  便捷的术前外周血细胞计数，有望为准确预测结直肠癌患者预后诊断 MDPI Cancers

  中南大学董健教授团队——基于超表面的低剖面宽带线转圆极化天线丨MDPI Materials

  中国农业科学院蔬菜花卉研究所——不同白菜类群形成过程中BrFLC1受到显著的驯化 MDPI Horticulturae

  Water：对话全球气候平均状态随时间的变化水文学领域青年专家陈杰教授 MDPI 人物专访