Fabrication of Inorganic–Organic Composites for Dental Restorative Materials—A Review

The paper is to review recent developments on composite dental restorative materials in terms of filler dimensions. The mechanical properties, biocompatibility and aesthetic performance are determined by fillers morphology, contents and chemical composition. We mainly summarized the 0-, 1-, and 2-dimensional fillers of composites used in dental restoration and their effects on the performance, especially the mechanical properties, which imply desirable applications for dental composites designed with these fillers.

用超临界氮气发泡技术制备复合纳米粒子填充聚氨酯弹性体发泡材料及其性能

在热塑性聚氨酯(TPU)基体中添加了由石墨烯、碳纳米纤维和碳纳米管复配而成的三元复合纳米填料(GFT),并采用超临界氮气发泡技术制备了TPU/纳米填料复合泡沫材料,研究了GFT含量对复合泡沫的泡孔密度、流变行为、热性能、微观形貌及导电性能的影响。结果表明,随着GFT含量的增加,TPU复合泡沫材料的储能模量和复数黏度有所增大、热稳定性有所提高。少量的GFT可以作为异相成核剂助力发泡,但其含量过多阻碍泡孔的增长,降低了发泡性能。GFT质量分数增加到2%以上时形成了填料网络,降低了TPU复合泡沫材料的结晶度,改善了其热稳定性和导热、导电性能。

无机填料对汽车油封材料导热性能和力学性能的影响

转向器、齿轮、轴承等关键部件的油封是影响汽车安全行驶的主要因素,以聚四氟乙烯为基体的油封材料兼具较好的性能及较长的使用寿命。为了研究油封材料摩擦性能、导热性能及力学性能的影响,采用共混、冷压及烧结工艺制备不同粒径、不同含量的样品。研究结果表明,当填料粒径为纳米量级时,烧制后的复合材料密度均值可达到2.11g/cm^(3),摩擦因数均值低于0.175;填料的含量越高,热导率越大,当填料的含量达到10%时,复合材料的热导率均值大于0.50。随着无机填料含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐降低,但是,拉伸模量呈上升的趋势;当填料的含量为10%时,复合材料的内部发生团聚,产生了微小缺陷,拉伸强度有小幅降低,但仍大于18.5MPa,拉伸模量高达1.3GPa,材料的蠕变减小,综合性能满足油封的使用要求。

不同无机填料在聚氨酯弹性体中的性能对比

以聚醚N-204、甲苯二异氰酸酯为原料,用1,4-丁二醇为扩链剂,填充经超声波分散、偶联处理的不同无机填料,分别合成填充型聚氨酯(PUR)弹性体。研究了填充型PUR弹性体的耐磨性、力学性能以及填料在弹性体中的分布状况。结果表明,不同无机填料在PUR弹性体中所表现出的性质不同,碳化硅主要提高了弹性体的耐磨性,而陶瓷微珠、玻璃微珠在增强增韧方面发挥了作用。

含长链烷基季铵盐的纳米抗菌无机填料的合成及其在牙科复合树脂中的应用研究

目的设计合成新型的含长链烷基季铵盐的纳米抗菌无机填料,以赋予牙科复合树脂更优良的抗菌性能。方法在分子设计和筛选的基础上,制备了长链烷基季铵盐修饰的纳米抗菌二氧化硅填料,并对填料的抗菌性能进行评价。为进一步提高抗菌填料与树脂的结合力,采用硅烷偶联剂对抗菌填料表面进行了处理,并用红外光谱法对其结构特征进行分析;然后将新型纳米抗菌无机填料加入牙科复合树脂中,观察其在复合树脂基体中的分散情况,同时与商品化的Tetric N-Ceram纳米瓷化复合树脂进行对比;并以变异链球菌为对象,研究复合树脂的抗菌性能。结果长链烷基季铵盐成功接枝到纳米二氧化硅颗粒表面;新型纳米抗菌无机填料的抗菌性能优于含短链烷基季铵盐的抗菌无机填料;偶联处理后的纳米抗菌无机填料在树脂基体中分散均匀,与树脂结合紧密,与Tetric N-Ceram纳米瓷化复合树脂类似;改性后的复合树脂抗菌性能良好。结论含长链烷基季铵盐的纳米抗菌无机填料抗菌性能良好,经过表面偶联处理后可以很好地与牙科复合树脂共混,提高了牙科复合树脂的抗菌性能。

新型纳米抗菌无机填料的合成及其抗菌性能的初步研究

目的合成新型的纳米抗菌无机填料,为赋予牙科复合树脂抗菌性能提供新的思路。方法通过有机合成的方法,首先合成了季铵盐:N,N,N-三甲基-3-(三甲氧基硅基)丙基-1-碘化铵,然后再将其枝接到纳米二氧化硅颗粒表面,得到新型纳米抗菌无机填料季铵盐修饰纳米二氧化硅,并对合成产物结构进行表征。然后以变异链球菌为对象,研究季铵盐修饰纳米二氧化硅的抗菌性能。结果红外光谱分析表明,季铵盐成功地枝接到了纳米二氧化硅颗粒表面。与对照组相比,新型纳米抗菌无机填料对变异链球菌具有较强的杀菌作用(P<0.01)。结论季铵盐修饰纳米二氧化硅颗粒具有较好的抗菌性能,可以用来提高牙用复合树脂的抗菌性。

聚氨酯/无机填料复合弹性体的制备及性能研究

以聚醚多元醇和2,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料,二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)为扩链剂,采用预聚法分别填充玻璃纤维、石墨片和浮石不同的无机填料制得聚氨酯弹性体(PUE)/玻璃纤维、PUE/石墨片和PUE/浮石3种复合PUE。采用扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)及力学性能测试对3种复合PUE的断面形貌、热稳定性和抗压强度进行了表征。结果表明,添加玻璃纤维、石墨片和浮石后对复合PUE的力学性能和热稳定性均有增强作用。纯PUE抗压强度为3.53MPa,添加质量分数为40%的玻璃纤维、石墨片和浮石制得的3种复合PUE抗压强度分别为3.73、4.30和4.33MPa,比未添加填料的PUE分别提高5.67%、21.81%和22.66%;在失重率为5%时,纯PUE的分解温度为253.70℃,3种复合材料的分解温度分别为277、261和260℃,比未添加无机填料的PUE分别提高9.18%、2.88%和2.48%。

纳米无机粒子/PC/ASA复合材料的力学性能与微观结构

为研究无机刚性粒子对聚碳酸酯/(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯)三元共混物合金(PC/ASA)的力学性能的影响,采用熔融共混方法制备了PC/ASA/SAN/TiO2和PC/ASA/SAN/CaCO3两种复合材料,并对其缺口冲击,拉伸,熔融指数测试和冲击断面的形貌观察,分析研究了不同含量,不同粒径的无机填料对PC/ASA合金增韧,增强,流动性能的影响。试验结果表明,CaCO3体系和TiO2体系冲击强度均随填料用量增加而明显降低;无机填料/PC/ASA复合材料的力学性能总体呈下降趋势,流动性能则随无机填料含量的增大而显著增大。

含长链烷基季铵盐纳米抗菌无机填料的复合树脂对人牙菌斑生物膜的影响

目的合成含长链烷基季铵盐纳米抗菌无机填料的复合树脂,探讨其对人牙菌斑生物膜的影响。方法制备含长链烷基季铵盐的纳米抗菌二氧化硅填料,经表面偶联处理后,分别以0%、5%、10%、15%及20%的质量分数添加到复合树脂中,以0%组作为对照组,用三点弯曲试验来检测其力学性能。建立人牙菌斑生物膜体外模型,通过菌落计数、乳酸代谢分析及活/死细菌染色等手段来评价复合树脂对人牙菌斑生物膜的影响。结果与对照组相比,当复合树脂纳米抗菌无机填料的质量分数小于15%时,其力学性能没有明显改变(P>0.05);当纳米抗菌无机填料的质量分数达到5%及以上时,复合树脂对人牙菌斑生物膜的代谢产生明显的抑制作用,显示出良好的抗菌性能(P<0.05)。结论当抗菌无机填料的质量分数达到5%时,复合树脂具有较强的抗菌防龋功能。

具有包藏结构的三元聚丙烯纳米复合材料结构与性能关系的研究

制备了一种新型聚丙烯 丁苯橡胶 纳米碳酸钙三元纳米复合材料 .研究结果显示 ,复合材料中的大多数纳米碳酸钙粒子被包藏在丁苯橡胶中 ,并与之共同形成分散于聚丙烯树脂中的分散相 ,这种聚丙烯纳米复合材料具有高刚性、高韧性、高耐热性和高的结晶速率 .系统研究了成核剂苯甲酸钠的加入和纳米碳酸钙的用量对该类纳米复合材料相态结构、结晶形态和结晶动力学的影响 ,以及具有包藏结构的分散相粒径和PP中β晶含量对材料性能的影响 .结果表明 ,苯甲酸钠的加入和纳米碳酸钙用量的提高均可使体系中分散相粒径减小 ,结晶速率加快 ,进而使材料的韧性、刚性和耐热性提高 .

聚合物基复合材料隔声性能的研究

分析了无机粒子填充聚合物复合材料的隔声原理,指出其隔声效果的改善可归因于粒子使声波多次折射、散射和绕射导致传播路径增加,以及粘弹性的改变令声能消耗增大。测试了几种聚合物基复合材料的隔声性能,结果表明,隔声效果服从质量定律,且含中空粒子的复合材料具有更优越的隔声性能。

无机组分对可瓷化聚氨酯泡沫复合材料性能的影响

采用聚醚多元醇、多异氰酸酯、发泡剂以及可陶瓷化无机填料制备了可瓷化聚氨酯泡沫复合材料。研究了低熔点玻璃粉、蛭石粉、可膨胀石墨以及聚磷酸铵等无机组分对可瓷化聚氨酯泡沫复合材料性能的影响。结果表明,随着低熔点玻璃粉用量的增加,材料的密度增大,导热系数变大,压缩强度下降。在蛭石粉用量不超过6份时,材料在高温处理后的收缩率随着蛭石粉用量的增加而减小。在加入阻燃剂可膨胀石墨和聚磷酸铵总量为9份并且二者配比为1∶1时,材料的氧指数为33。通过实验优化,最终确定了无机填料的最佳配比。

新型牙科复合树脂的制备与机械性能研究

目的:研究纳米/微米SiO_2混合填料对新型牙科复合树脂机械性能的影响。方法:将纳米/微米SiO_2混合填料加入联苯基单体TMBPEA中,制备新型牙科复合树脂。实验分为5个实验组和1个以Bis-GMA为单体的对照组,测试各组试样的挠曲强度、弹性模量;扫描电镜观察含SiO_2填料样本的断面形貌。结果:含TMBPEA和50%SiO_2填料组试样的机械性能最高,挠曲强度和弹性模量分别为(96.83±0.55)MPa、(7.12±0.20)GPa。SEM结果显示该组试样的无机填料均匀致密地分散在连续的有机基质中。结论:以TMBPEA为基质的复合树脂是一种有应用前景的牙科复合树脂材料。

老化处理对含新型纳米抗菌无机填料复合树脂相关性能的影响

目的:探讨老化处理后,含新型纳米抗菌无机填料复合树脂相关性能的变化。方法:制备含长链烷基季铵盐的纳米抗菌二氧化硅填料,经表面偶联处理后,以10%的质量分数添加到复合树脂中,形成抗菌复合树脂,同时选取无抗菌性的商品化复合树脂Tetric N-Ceram作为对照。复合树脂试件在37℃蒸馏水中老化处理不同时间。用三点弯曲试验来检测其力学性能的变化。通过人牙菌斑生物膜菌落计数、乳酸代谢分析及活/死细菌染色等手段来评价抗菌性能的改变。结果:浸泡30d后,对照组和实验组复合树脂力学性能下降明显(P<0.05),而后随着老化时间的延长,性能下降不明显(P>0.05);随着老化时间的延长,实验组复合树脂对人牙菌斑生物膜的代谢仍然产生明显的抑制作用,显示出良好的抗菌性能(P<0.05)。结论:老化处理后,抗菌复合树脂力学性能下降而抗菌性没有明显的变化。

碳系填充型导电聚氨酯弹性体性能研究

以预聚体法制备了导电聚氨酯弹性体,分析了乙炔炭黑、超导炭黑、多壁碳纳米管和纳米石墨4种导电填料以不同含量在复合材料中的内部结构形态,并研究了复合材料的体积电阻率、力学性能及热稳定性。通过分析添加量与体积电阻率的关系得到4种复合材料的渗滤阈值,对比分析了复合材料的硬度、拉伸强度和扯断伸长率,采用热重分析仪对热分解过程进行研究和探讨。结果表明:导电填料粒径越小,比表面积越大,可在较低含量时达到渗滤阈值。添加多壁碳纳米管的复合材料,其力学性能得到有效提高。在最大失重阶段的热分解上,超导炭黑填充型材料分解温度为435±3℃,较其他复合材料高20℃左右,具有较好的高温热稳定性。

填料增强回收聚丙烯基复合材料制备及性能

以麦秸秆纤维(WSF)、无机填料(CaCO_3、粉煤灰)和回收聚丙烯(RPP)为原料,通过熔融共混和模压成型工艺制备了无机填料/WSF/RPP复合材料。研究了秸秆含量、无机填料种类及用量对复合材料力学性能、微观界面性能、吸水率以及热膨胀性能的影响。结果表明:无机填料与树脂基体之间的界面性能不佳,且随着无机填料用量的增加,复合材料的弯曲强度、弯曲模量均出现不同程度的降低。此外,添加CaCO_3和粉煤灰可显著降低复合材料的吸水率(WA)和线性热膨胀系数(LTEC),提高复合材料的尺寸稳定性。其中,当CaCO_3用量为25%时,复合材料的WA和LTEC值最低,分别为8.46%和40.4×10^(-6)℃^(-1)。

镁掺杂羟基磷灰石复合树脂的制备及抗菌性能研究

目的用镁杂掺羟基磷灰石作为无机填料,制备实验用光固化牙科复合树脂材料,研究填料掺镁羟基磷灰石的含量对光固化复合树脂抗菌性能的影响。方法采用化学沉淀法制备的羟基磷灰石粉体与镁粉按照4∶1的比例均匀混合,在200 MPa的压力下压制成型,经高温1200℃烧结,制备出掺镁羟基磷灰石。采用水解法以硅烷偶联剂(KH570)改性处理掺镁羟基磷灰石后作为无机填料;双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)为树脂单体,二甲基丙烯酸三甘油酯(TEGDMA)为稀释剂,按6∶4(质量比)比例混合组成树脂基质;樟脑醌(CQ)与叔胺(EMADMA)混合组成光引发体系;然后将树脂基质、无机填料、光引发体系混合均匀进行光固化,制备出实验用牙科修复复合树脂填充材料。利用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察填料粒子的分布及复合树脂表面的元素分布情况。采用覆膜法衡量材料的抗菌性能。结果填料在树脂基质中分布均匀,并随着填料含量的增加,复合树脂的抗菌性逐渐增强。结论填料掺镁羟基磷灰石中的纳米氧化镁赋予复合树脂材料较强抗菌性,在实验范围内,随着填料含量的增加,复合树脂的抗菌性增大,当填料含量达到40mass%,复合树脂的抗菌率高达99.13%。

大分子表面处理剂在填充型复合材料中的应用

从大分子表面处理剂的结构和功能出发,综述大分子表面处理剂在无机颗粒填充聚合物中的应用,特别是对复合材料机械性能的改善。相关研究表明:大分子表面处理剂的使用在无机填料和聚合物之间引入了柔性界面层,从而使复合材料的强度和韧性都得到显著改善。

填充型弹性聚氨酯IPN绝缘冷浇注树脂的合成及性能

由三羟甲基丙烷(TMP)、蓖麻油(CO)、活性烯类单体等构成树脂基材,填充SiO_2等无机填料。以室温催化固化体系进行交联固化,可形成富有弹性的绝缘聚氨酯互穿聚合物网络。将其按双组份配置可以长期贮存,混合后可在常温下浇模,并可在12-24小时内完全固化。固化后材料具有良好的电绝缘性能和物理机械性能,可作为冷浇注型绝缘电缆附件材料使用.

基于无机填料复合薄膜的摩擦纳米发电机研究进展

摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)是一种将微小机械能转化为电能并加以收集利用的绿色能源器件,具有活性材料种类广泛、器件结构简单以及易于集成等特点。较低的输出功率密度是目前阻碍其实际应用的主要因素之一。如何通过材料组分设计与制备提高其输出功率密度及能量转化效率,是目前该领域研究者关注的热点问题。在摩擦纳米发电机常用的活性材料-高分子聚合物中引入功能性填料是一种简便且高效的改性方法,不仅能够对薄膜摩擦电性能进行优化、提高输出性能,还能够赋予其新功能,可谓一举多得。因此,此类复合薄膜已广泛应用于TENG领域,例如TiO_(2)、SiO_(2)、BaTiO_(3)、ZnSnO_(3)、MoS_(2)、石墨烯、二维黑磷等无机填料对复合材料的性能均有不同程度的优化,TENG的输出功率密度最高提升了数十倍。本文结合国内外研究现状,按照填料对基体材料表面性能以及电学性能优化作用两个方面进行阐述,综述了复合材料薄膜在摩擦纳米发电机中的研究进展,并展望了未来复合材料用于提高TENG输出性能研究的发展方向。