硅酸钙纳米线对PMMA材料机械性能的影响

摘要

目的：研究硅烷偶联剂（Z-6030）用量对硅酸钙纳米线分散效果的影响，以及偶联后硅酸钙纳米线用量对改性PMMA复合材料挠曲强度和硬度的影响。初步探讨其对PMMA复合材料有关性能影响的机理，希望筛选出硅烷偶联剂和硅酸钙纳米线的理想添加量，来提高PMMA复合材料的机械性能。
　　 方法：
　　 1.在丙酮中，以不同用量的硅烷偶联剂Z-6030（1％、3％、5％、7％、10％、15％、20％、25％，wt％）对CaSiO3纳米线进行表面修饰。修饰后的CaSiO3纳米线按2％的添加量分别与PMMA复合，复合粉体与牙托水按照临床制作义齿基托的要求进行聚合，制得实验组PMMA/CaSiO3纳米线，并制作成复合材料的标准试件。未经硅烷偶联剂修饰PMMA/CaSiO3纳米线复合试件作为对照组，未添加CaSiO3纳米线的PMMA为空白组。参照ISO1567:1999的标准，制作标准试件，测试试件的挠曲强度，并利用扫描电子显微镜（SEM）对试件断裂面进行形貌观察，对结果用SAS6.12统计软件包进行单因素方差分析，筛选出硅烷偶联剂的理想修饰量。
　　 2.按上述筛选出的硅烷偶联剂最佳修饰量修饰CaSiO3纳米线，修饰后的CaSiO3纳米线按照不同比例分散到PMMA粉体中，制作以下10组试件：0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，未添加CaSiO3纳米线的PMMA试件为空白组，制作标准试件后，测试试件的挠曲强度、表面硬度，并利用扫描电子显微镜（SEM）对试件断裂面进行形貌观察，结果用SAS6.12统计软件包进行单因素方差分析，筛选出理想的CaSiO3纳米线添加量。
　　 结果：
　　 1.用硅烷偶联剂Z-6030在丙酮中对CaSiO3纳米线进行表面修饰，Z-6030用量为5％时，修饰后的CaSiO3纳米线添加量为2％时，PMMA/CaSiO3纳米线复合材料的挠曲强度最大，为(74.95±2.40)Mpa，与空白组有统计学差异（P<0.05），比空白组提高了22％。
　　 2.经5％的Z-6030修饰后的CaSiO3纳米线，添加量为2.5％时，PMMA/CaSiO3纳米线复合材料的挠曲强度最大，达到(76.51±5.23) Mpa，与空白组有统计学差异（P<0.05），比空白组提高了26％。
　　 3.CaSiO3纳米线添加量为2％时，PMMA/CaSiO3纳米线复合材料的努普硬度值最大，为(32.54±5.52) Mpa，与空白组有统计学差异（P<0.05），比空白组提高了36％。
　　 结论：
　　 1.硅烷偶联剂的用量对CaSiO3纳米线的增强效果有影响。硅烷偶联剂用量过多或过少都会降低PMMA/CaSiO3纳米线复合材料的挠曲强度。
　　 2.填料含量对复合试件的挠曲强度有一定影响。填料的含量过高或过低对试件的挠曲强度都有一定的负面影响。
　　 3.纳米填料对PMMA表面硬度提高也有一定的影响。