Hammaslääkäri

Perjantai 18.06.2021

Väitös: Kuitulujitteisen muovin sidostumista voidaan parantaa

Väitöstutkimus osoittaa, että esikäsittelyaineella on kyky liuottaa kuitulujitteisen muovin pintaa, tunkeutua polymeerirakenteeseen ja poly­meroitua siihen hyvin kiinni. Havainto tukee tietoa polymeeri-monomeerigradienttirakenteen merkityksestä sidostumiselle.

Kuitulujitteista muovia käytetään yleisesti useilla eri hammashoidon osa-alueilla joko suoralla tai epäsuoralla tekniikalla (laboratoriovalmisteiset työt). Vaikka materiaali itsessään täyttää hammas­lääketieteelliset ulkonäkö- ja lujuusvaatimukset, hoidon lopputuloksen kestävyys riippuu suurelta osin rakenteen mitoituksen lisäksi liimasauman lujuudesta hampaan ja kuitulujitteisen muovin välillä.

Kuitulujitteinen muovi koostuu lujite­kuiduista ja niitä sitovasta yleensä ristisilloitetusta muovimatriisista, joka voi polymeerirakenteeltaan olla myös niin sanottu osittaislomittaisverkostomuovirakenne (engl. semi-IPN). Semi-IPN:ssä yhdistyvät ristisilloittuva dimetakrylaattimonomeeri ja makromolekyylinen lineaarinen polymeeri, jotka muodostavat kuitulujite-esivalmisteen pinnalla gradienttimaisen rakenteen: Esivalmisteen pintakerroksessa on enemmän lineaarista polymeeria kuin sisäosissa. Lineaarisen polymeerikerroksen avulla jo kovettunutkin kuitulujitteinen muovi sidostuu hyvin yhdistelmämuoveihin ja sementteihin.

Väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin kuitulujite-esivalmisteen säilytysajan ja kovetetun kuitulujitteisen muovin pinnan esikäsittelyn vaikutusta muovin liimautumiseen muihin hammaslääketieteessä käytettyihin muoveihin. Hypoteesina oli, että pitkän säilytysajan aikana polymeeri-monomeerigradienttirakenne vähenee diffuusion takia ja se vaikuttaa sidostumiseen. Lisäksi tutkittiin erikoostumuksisten esikäsittelyaineiden (primer) vaikutusta liimasauman lujuuteen.

Tutkimuksessa käytettiin semi-IPN-muovipitoista kuitulujitteista muovia (everStick C&B), jonka pinnan rakennetta ja ominaisuuksia tutkittiin muovin kovettamisen jälkeen. Vertailua tehtiin muun muassa nanomekaanisella pinnan analysoinnilla sekä useilla kemiallisilla karakterisointimenetelmillä niistä muoveista, joiden esivalmistetta oli säilytetty jopa kaksi vuotta ennen näytteen valmistusta. Lisäksi tutkimuksessa kiinnitettiin erityistä huomiota kuitulujitteisen muovin liimautumiseen toiseen muoviin, ja tällöin verrattiin erilaisten esikäsittelyaineiden vaikutusta rajapintaliitoksen sidoslujuuteen.
Näytteen pinnan nanokovuudessa pinnan eri kerrossyvyyksissä oli tilastollisesti merkitseviä eroja, mikä osoittaa semi-IPN-gradienttirakenteen olemass­aolon. Käytetyt kaksi esikäsittelyainetta saivat rajapintaliitoksen pinnan kovuuden lisääntymään näytteissä, jotka oli valmistettu tuoreesta kuitulujitteisen muovin esivalmisteesta.

Hyväksi esikäsittelyaineeksi osoittautui G-Multi Primer (GC). Sen koostumus sai aikaan lujan sidoksen jo kahden minuutin käsittelyllä ennen kuitumuovirakenteen sementointia. Esivalmisteen säilytysaika ennen käyttöä vaikutti merkitsevästi liimautumiseen: Yli-ikäisen kuitulujite-esivalmisteen käyttäminen ei takaa lujaa liimasaumaa yhdistelmämuoviin. Korkein sidoslujuus saavutettiin kuitulujitteisella muovilla, jonka pinnan gradienttirakennetta ei ollut poistettu hiomalla ennen liimaamista.

Fiber-reinforced composite with interpenetrating polymer network – Influence of shelf-life of the prepreg and the adhesive primer on interfacial adhesive strength of the composite to a resin luting material

Aftab Khan
DDS


VASTAVÄITTÄJÄ
Martin Rosentritt, professori
Regensburgin yliopisto, Saksa

KUSTOS
Pekka Vallittu, professori
Turun yliopisto

ESITARKASTAJAT
Marco Cune, professori
Groningenin yliopisto, Alankomaat

Marco Bottino, apulaisprofessori
Michiganin yliopisto, Yhdysvallat

OHJAAJAT
Pekka Vallittu, professori
Turun yliopisto

Eija Säilynoja, dosentti
Turun yliopisto ja Stick Tech –
GC Group

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-8405-3