玻璃纤维与电纺丝纳米纤维增强齿科树脂复合材料的界面与力学性能研究

论文摘要

采用不同浓度PMMA丙酮溶液表面处理过的玻璃纤维以及电纺丝制备的聚丙烯腈-聚甲基丙烯酸甲酯（PAN-PMMA）纳米纤维和齿科光固化树脂制备成复合材料。研究了不同稀释剂含量的齿科树脂体系的粘度与力学性能；对不同处理条件下的玻璃纤维表面化学组成,以及玻璃纤维表面PMMA的吸附量进行了分析和测试；并研究了PAN-PMMA纳米纤维的微观结构,以及玻璃纤维和电纺丝纳米纤维齿科树脂基复合材料的力学和界面性能。结果表明：稀释剂的含量对树脂体系的粘度影响较大,而对其力学性能影响较小。经过表面处理,玻璃纤维表面吸附上PMMA,且吸附量随PMMA溶液浓度的增大而增大。并且控制玻纤表面吸附的PMMA量在1%左右,可以得到其与齿科树脂形成半互穿网络结构的良好界面。与未处理的玻纤复合材料相比,用5%PMMA溶液处理的玻纤/光固化树脂复合材料力学与界面性能最好,其弯曲强度提高29.6%,弯曲模量提高30%。通过单轴电纺PAN与PMMA的混合溶液,可以制备壳-核结构的PAN-PMMA纳米纤维,PAN位于核结构中,PMMA位于壳结构中。壳结构的PMMA也可以与Bis-GMA树脂形成半互穿网络结构而获得纤维-树脂基体的良好界面,所以其复合材料的动态热机械曲线呈现单相结构。随着PAN-PMMA纳米纤维的含量从2.5%增大到7.5%,其复合材料的弯曲强度与模量逐渐增大。当纤维含量达到7.5%时,与纯树脂体系相比,其弯曲强度提高18.7%,弯曲模量提高14.1%,断裂韧性提高64.8%。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 齿科树脂单体发展历史及其性能要求
• 1.2 齿科修复复合材料中树脂基体的研究进展
• 1.2.1 牙科树脂组成中添加第三种组分
• 1.2.2 BIS-GMA和TEGDMA体系的替代
• 1.3 齿科修复复合材料中填料的研究进展
• 1.3.1 传统的树脂填料
• 1.3.2 纳米补强填料
• 1.3.3 可降低收缩应力的填料
• 1.3.4 含氟填料
• 1.4 纤维增强齿科树脂复合材料的研究进展
• 1.4.1. 传统的纤维增强齿科树脂复合材料
• 1.4.2 纳米纤维增强齿科树脂基复合材料
• 1.5 复合材料的界面结合
• 1.5.1 纤维与基体结合理论
• 1.5.2 玻璃纤维表面处理的意义
• 1.5.3 玻璃纤维表面处理方法
• 1.5.4 齿科用有机硅烷类处理剂偶联机理
• 1.6 纤维复合材料成型工艺
• 1.6.1 接触成型
• 1.6.2 层压成型和模压成形
• 1.6.3 其他成型工艺
• 1.6.4 各种成型方法的比较
• 1.6.5 成型工艺方法的选择
• 1.7 齿科复合材料性能指标及测试方法的研究进展
• 1.7.1 单体双键转换率的测定及计算
• 1.7.2 复合树脂机械性能及其测定
• 1.7.3 复合树脂吸水性及其测定
• 1.7.4 聚合收缩及其测定
• 1.7.5 静止负荷下的抗挠强度
• 1.8 课题的提出及主要研究内容
• 第二章 实验及分析表征
• 2.1 实验原料
• 2.2 仪器设备
• 2.3 玻璃纤维表面处理及其齿科树脂复合材料
• 2.3.1 玻璃纤维表面处理
• 2.3.2 玻璃纤维表面PMMA吸附量的测定
• 2.3.3 X射线光电子能谱测试
• 2.3.4 光固化树脂及其复合材料预浸料的制备
• 2.3.5 树脂体系粘度测试
• 2.3.6 弯曲性能的测试
• 2.3.7 扫描电镜观察
• 2.4 电纺丝壳-核纳米纤维增强齿科树脂基复合材料
• 2.4.1 电纺丝制备PAN核-PMMA壳结构纳米纤维
• 2.4.2 制备纳米纤维复合材料
• 2.4.3 SEM与TEM表征
• 2.4.4 纳米纤维复合材料的动态热机械性能（DMTA）
• 2.4.5 纳米纤维复合材料的弯曲性能
• 第三章 光固化树脂基体配方体系研究
• 第四章 玻璃纤维表面处理及其齿科树脂复合材料
• 4.1 PMMA处理对玻璃纤维表面化学组成及表面形貌的影响
• 4.2 PMMA表面处理对复合材料弯曲性能的影响
• 4.3 PMMA处理对树脂复合材料的界面性能的影响
• 第五章 壳-核结构的纳米纤维增强齿科树脂复合材料
• 5.1 壳-核结构的电纺丝纳米纤维
• 5.2 原位生成的纳米结构界面
• 5.3 动态热机械学性能
• 5.4 弯曲性能
• 第六章 结论
• 参考文献
• 研究成果及发表的学术论文
• 致谢
• 导师及作者简介
• 附录