|
|
Preparation and characterization of highly filled composite materials for dental applications
Gavroňová, Ivana ; Bystřický, Zdeněk (oponent) ; Poláček, Petr (vedoucí práce)
Master thesis deals with highly filled particulate composite materials for dental applications. In the practical part, the dimetacrylate matrix was filled with a mixture of particles of different types and different sizes to achieve the maximum possible packing. Moreover, filler content and the influence of filler on composite material was studied. Hydrolytic stability was also tested on composite materials. The methods used to characterize composite materials were bending test, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning photocalorimetry (DPC), dynamic-mechanical analysis (DMA) and scanning electron microscopy (SEM). Curing of the matrix was characterized by the degree of conversion, the heat of polymerization and the polymerization rate. Furthermore the polymerization shrinkage was measured. The glass transition temperature, the dynamic modulus at 40 °C and 100 °C, the modulus of elasticity, the strength, the critical value of the stress factor and the critical energy release rate were found in the tested samples.
|
|
|
Vliv struktury vláknového kompozitu (FRC) a adheziva na pevnost spoje FRC/částicový dentální kompozit
Bystřický, Zdeněk ; Přikryl, Radek (oponent) ; Poláček, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce zkoumá, jak ovlivňuje typ vyztužení dentálního FRC (Fiber Reinforced Composite) materiálu a adhezivum pevnost adhezního spoje vláknového a částicového kompozitu a charakter jeho lomu. Pevnost adhezního spoje experimentálně navržených vzorků byla měřena za použití univerzálního testovacího přístroje ve speciálně zkonstruovaných čelistech. Charakter lomu byl posuzován na základě snímků z konfokálního mikroskopu. Ze získaných výsledků vyplývá, že na pevnost adhezního spoje má největší vliv typ vyztužení vláknového kompozitu za předpokladu, že adhezivum dobře smáčí jeho povrch. Tím pádem byla limitujícím faktorem interlaminární pevnost vláknového kompozitu, která byla nižší v případě vláknového kompozitu se splétanými vlákny. Pevnost byla do jisté míry ovlivněna také vznikem koncentrací napětí, což se nejvíce projevovalo u adheziv s vyšší hodnotou pevnosti. Vliv vodného prostředí na stabilitu adhezního spoje byl nejvýraznější u pryskyřic s nízkým stupněm zesíťováním a v případě, kdy molekuly vody pronikaly do rozhraní spoje mezi materiály v důsledku nekvalitního smáčení.
|
|
|
Hybridní dentální kompozity kombinující krátká vlákna a částicová plniva
Klieštiková, Nikola ; Přikryl, Radek (oponent) ; Bystřický, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá hybridními kompozitními materiály kombinující částicové plnivo s krátkými vlákny pro dentální aplikace. Barnaté mikroplnivo a krátká skleněná vlákna byla povrchově upravena pomocí -methakryloxypropyltrimethoxysilanu v cyklohexanu za přítomnosti n-propylaminu. Do matrice na bázi dimethakrylové pryskyřice bylo přidáno barnaté mikroplnivo a skleněná krátká vlákna. Byl studován vliv přídavku krátkých skleněných vláken na mechanické vlastnosti. Povrchová úprava plniva byla charakterizována termogravimetrií (TGA) a difúzní reflektancí (DRIFTS). Adheze plniva k matrici a lomové plochy byly zkoumány skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM). Modul pružnosti a pevnost v ohybu byly určeny tříbodovou ohybovou zkouškou. Kritické hodnoty faktoru intenzity napětí a hnací síly trhliny byly stanoveny pomocí tříbodové ohybové zkoušky těles s vrubem. Samostatné částicové plnivo zvýšilo modul pružnosti v ohybu a zároveň křehkost. Přídavek krátkých vláken měl malý vliv na modul pružnosti v ohybu, ale zvýšil pevnost v ohybu a lomovou houževnatost zkušebního tělesa.
|
|
|
Kinetika polymerací dentálních dimethakrylátových monomerů
Vaněk, Martin ; Bystřický, Zdeněk (oponent) ; Poláček, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá charakteristikou kinetiky polymerací dentálních materiálů. Předmětem zájmu jsou dentální materiály ze skupiny dimethakrylátových polymerů, které se v průmyslu používají pro potřeby dentálního zaměření jako jsou například opravy, úpravy a tvorba nových zubů. Jedna část práce se zabývá tím, jak změna molárního poměru jednotlivých monomerů (přídavek dalšího monomeru do systému) ovlivňuje kinetiku polymerace. Druhá část studuje přídavek siliky (plniva) do systému methakrylátů a její vliv na reakční kinetiku. Hlavní sledované parametry byly polymerační rychlost, stupně konverze, bod gelace, teplota skelného přechodu a dynamického modul. Povaha změn rychlosti reakce a konverze v dimethakrylátových matricích byla charakterizována fotometricky diferenciální kompenzační kalorimetrií (DSC), reologie byla prostudována na fotoreometru a teplota skelného přechodu a moduly byly stanoveny pomocí dynamicko-mechanické analýzy (DMA). Bylo zjištěno, že v případě přídavku vybraného monomeru a plniva dochází k postupnému snižování sledovaných veličin jako jsou polymerační rychlost a konverze jak při dlouhém, tak při krátkém osvitu. Z reologického stanovení vyplývá, že k síťování materiálů dochází s přídavkem monomeru nebo plniva později při vyšších koncentracích. Byl sledován a komentován velmi nepravidelný trend v případě zjištěné teploty skelného přechodu a dynamického modulu. Přidaný monomer se pravděpodobně částečné chová jako plnivo při vyšších koncentracích. Při sledování metodou DMA se projevily dva vlivy rozdílné výchozí konverze vytvrzených vzorků s protikladným efektem plniva.
|
|
|
Hybridní kompozity na bázi metakrylové matrice
Almásyová, Zuzana ; Bystřický, Zdeněk (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývala studiem vlivu přídavku korundového plniva na mechanické vlastnosti experimentálního kompozitu na bázi dimethakrylátové matrice. V teoretické části jsou charakterizované důležité vlastnosti a aspekty částicového kompozitu, mechanika kompozitu a možnosti povrchové úpravy plniv. Studovaným materiálem byla dimethakrylátová matrice s částicovým mikro-plnivem v podobě barnatého skla a nano-plnivem ve formě korundu. Plnivo bylo upraveno dvěma metodami silanizace. Výsledná povrchová úprava plniva byla zkoumána pomocí termogravimetrické analýzy a infračervené spektroskopie. Morfologie lomových ploch byly sledovány pomocí skenovací mikroskopie se záměrem charakterizovat dispergaci částic v matrici. Mechanické vlastnosti připraveného kompozitního materiálu byly určené ohybovou zkouškou. Byla stanovena nejvhodnější metoda silanizace částicového plniva. Přídavek korundu měl nepříznivý vliv na výsledné mechanické vlastnosti připraveného kompozitního materiálu.
|
|
|
Tepelná stabilita/degradace vysokoviskózních dentálních pryskyřic
Bystřický, Zdeněk ; Trautmann, Radoslav (oponent) ; Poláček, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývala vlivem dlouhodobého tepelného zatížení na stabilitu vysokoviskózních pryskyřic používaných jako matrice dentálních kompozitních materiálů. Zkoumán byl také průběh polymerace v závislosti na typu a molárním poměru použitých monomerů, obsahu iniciačního systému a přítomnosti nanosiliky jako plniva. Pryskyřice byly charakterizovány pomocí diferenční kompenzační fotokalorimetrie (DPC) a dynamicko-mechanické analýzy (DMA). Pomocí DPC byla změřena závislost tepelného toku na čase. Na základě experimentálně naměřených hodnot byla stanovena závislost konverze na čase a závislost rychlosti polymerace na konverzi. Viskoelastické vlastnosti vytvrzených pryskyřic byly stanoveny pomocí DMA. Z naměřených dat vyplývá, že vlivem působení zvýšené teploty došlo u všech pryskyřic k poklesu stupně konverze a polymerační rychlosti. Se zvyšujícím se obsahem iniciačního systému v pryskyřici se tento pokles projevoval výrazněji. Z toho je možné usoudit, že působením zvýšené teploty došlo k inaktivaci jedné z komponent iniciačního systému. Pro systémy pryskyřic, které jsou vytvrzovány světlem, je charakteristický výskyt dvou teplot skelného přechodu. To je dáno nehomogenní morfologií vytvrzené pryskyřice, ve které se vyskytují dva typy domén s různým relativním zastoupením jednotlivých monomerů. Po degradaci však byla patrná pouze jedna teplota skelného přechodu díky snížení viskozity pryskyřice vlivem zvýšené teploty. Molekuly iniciačního systému a jednotlivých monomerů tak snáze difundovaly prostředím a vytvrzená pryskyřice tak dosáhla po degradaci vyšší homogenity. U degradovaných pryskyřic byl patrný výraznější pokles elastického modulu. Průběh vytvrzování je výrazně ovlivněn typem monomerů, jejich vzájemným poměrem a přítomností plniva.
|
|
|
Morphogenesis and Viscoelastic Properties of Dimethacrylate Networks
Bystřický, Zdeněk ; Lehocký, Marián (oponent) ; Bradna, Pavel (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
The thesis deals with the investigation of dimethacrylate networks morphogenesis. Simple model resin mixtures used in this work were based on the monomers, which are typically employed as the components of matrix systems of dental resin composites. Kinetics and mechanisms of polymer networks formation were studied with respect to a structure of monomers, molar ratio of comonomers, and a concentration of the radical polymerization initiation system. Calculated profiles of functional groups conversion and polymerization rate were used as a basis for understanding and interpretation of mechanisms of networks morphogenesis and comparison with known models. Furthermore, kinetics of thermal degradation process was studied because it is closely related to the morphology of the networks. Then, temperature dependence of viscoelastic modulus was determined and the relationship between supramolecular structure of dimethacrylate networks and their viscoelastic response within the given temperature range was quantified. Polymerization kinetics was studied by differential photo-calorimetry (DPC) and infrared spectroscopy (FTIR). Process of thermal degradation was analyzed using thermo-gravimetric analysis (TGA). Viscoelastic parameters were measured using dynamic-mechanical analysis (DMA). Reactivity of dimethacrylate systems is derived from the molecular structure of monomers, because it affects mobility of reacting species during polymerization. Kinetics of polymerization is controlled by diffusion. Rate of diffusion is given by the monomer rigidity, concentration of functional groups, and an impact of physical interactions. The mobility restrictions, affecting growing chains, pendant side chains and free monomers, lead to monomolecular termination of macroradicals and limited degree of conversion. Since the mobility is restricted severely from the early phases of the reaction, i.e. from the gel point, phase separation is suppressed despite any potential thermodynamic instability, and the copolymerization process is random. This was confirmed by identification of single glass transition temperature in DMA experiments of copolymers. Heterogeneous character of morphogenesis is related to a varying reactivity of pendant functional groups. In the early phases of the polymerization, propagation proceeds via intramolecular attack of the radical site to the pendant, leading to the primary cycle formation. Probability of the cyclization is increased by flexibility of the monomer backbone. Heterogeneity of the curing reaction is characterized by formation of internally crosslinked structures, i.e. microgels, followed by their interconnections. On contrary, rigidity of the monomer leads to a higher effectivity of crosslinking and more homogeneous morphology of the corresponding networks. Presence of the inhomogeneities, characterized by coexistence of structurally distinct regions, is related to a two-step mechanism of thermal decomposition. Progress of the storage modulus and the glass transition temperature correlate with the network stiffness, effectivity of crosslinking, and the presence of physical interactions that reinforce the structure beyond the scope of covalent crosslinking. Structural heterogeneity is manifested by broad transition region indicating wide variations in relaxation times. Experimental data are in qualitative correlation with the numerical models that simulates kinetics of free radical network polymerization.
|
|
|
Plasma surface modification of powder fillers
Štulrajterová, Lujza ; Bystřický, Zdeněk (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
This bachelor’s thesis deals with the study of particulate-filled composite materials and the influence of filler surface modifications on the properties of the composite. Important aspects of particulate fillers, used fillers and possible surface treatments were characterized in the theoretical section of this work. Dimethacrylate matrix with halloysite nanotubes as filler was chosen as a studied system. The filler was modified by low-temperature plasma under low pressure and by silanization. Surface of the modified filler was studied by Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Particle size distribution was measured by photon cross-correlation spectroscopy and dynamic light scattering (DLS). Mechanical properties of prepared particulate composites were established by the testing of the flexural properties. Fracture areas were analyzed by using scanning electron microscopy (SEM). The results showed no effects of the plasma treatment on the mechanical properties. Silane treatment of the filler surface illustrated improvement of the composite material strength.
|
|
|
Optimization of interfaces in filled dental composites
Gavroňová, Ivana ; Bystřický, Zdeněk (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
The bachelor's thesis deals with the particulate composite materials, especially dental composite materials and their properties, production methods and possible adjustments in either the particles themselves as a filler or modification of the interface between the filler and the matrix. In this bachelor's thesis also examines testing properties of particulate composite materials.
|
|
|
Kinetika polymerací dentálních dimethakrylátových monomerů
Vaněk, Martin ; Bystřický, Zdeněk (oponent) ; Poláček, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá charakteristikou kinetiky polymerací dentálních materiálů. Předmětem zájmu jsou dentální materiály ze skupiny dimethakrylátových polymerů, které se v průmyslu používají pro potřeby dentálního zaměření jako jsou například opravy, úpravy a tvorba nových zubů. Jedna část práce se zabývá tím, jak změna molárního poměru jednotlivých monomerů (přídavek dalšího monomeru do systému) ovlivňuje kinetiku polymerace. Druhá část studuje přídavek siliky (plniva) do systému methakrylátů a její vliv na reakční kinetiku. Hlavní sledované parametry byly polymerační rychlost, stupně konverze, bod gelace, teplota skelného přechodu a dynamického modul. Povaha změn rychlosti reakce a konverze v dimethakrylátových matricích byla charakterizována fotometricky diferenciální kompenzační kalorimetrií (DSC), reologie byla prostudována na fotoreometru a teplota skelného přechodu a moduly byly stanoveny pomocí dynamicko-mechanické analýzy (DMA). Bylo zjištěno, že v případě přídavku vybraného monomeru a plniva dochází k postupnému snižování sledovaných veličin jako jsou polymerační rychlost a konverze jak při dlouhém, tak při krátkém osvitu. Z reologického stanovení vyplývá, že k síťování materiálů dochází s přídavkem monomeru nebo plniva později při vyšších koncentracích. Byl sledován a komentován velmi nepravidelný trend v případě zjištěné teploty skelného přechodu a dynamického modulu. Přidaný monomer se pravděpodobně částečné chová jako plnivo při vyšších koncentracích. Při sledování metodou DMA se projevily dva vlivy rozdílné výchozí konverze vytvrzených vzorků s protikladným efektem plniva.
|
host ::
RSS.