Methods and physical chemistry of resin-based dental composites
Les propriétés des composites dentaires ont été nettement améliorées depuis leur invention, mais la compréhension de la physique qui guide leurs propriétés est toujours obscure. L’objectif de cette thèse est de découvrir les tendances et relations qui régissent l’effet des agents de remplissage sur les propriétés du composite qui en résulte. La photocalorimétrie (pDSC) a déjà été utilisée pour mesurer le degré de conversion des résines dentaires, mais les paramètres de mesure n’ont jamais été adéquatement définis. En utilisant des variations systématiques dans la séquence d’analyse, la température, la masse d’échantillon, l’intensité lumineuse ou la composition atmosphérique, un protocole optimisé a été établi pour obtenir des résultats fiables et reproductibles. Une série de composites dentaires a ensuite été formulée avec de la silice sphérique à basse dispersité de tailles gradées de 75 à 1000 nanomètres à différents taux de chargement. La viscosité de ces composites avant la polymérisation a été mesurée et utilisée pour améliorer le modèle classique Krieger-Dougherty de viscosité des suspensions de façon à ce qu’il inclue l’aire de surface des particules en plus du taux de chargement. Ce model étendu (EKD) a aussi été utilisé pour calculer la conversion du composite. C’est le premier modèle unifié qui permet de calculer la viscosité et la conversion des composites en utilisant seulement la taille des agents de remplissage et la composition de la résine. Le chargement maximal et les propriétés mécaniques de ces mêmes composites ont aussi été étudiées. Bien que le chargement maximal fonctionnel varie selon la taille des particules, la force flexurale ultime des composites dépend seulement du taux de chargement des particules et non de leur taille. D’autres tests avec ces composites ont démontré que la taille des particules est directement liée à la transparence des matériaux, ainsi l’opacité augmente avec la taille des particules. Cet œuvre avance les limites de la compréhension des matériaux dentaires. Le nouveau protocole de pDSC permet des mesures plus fiables de conversion et le model EKD nous permet de prédire plus précisément les propriétés des composites par leurs composantes seules. Les règles établies dans cette thèse peuvent donc être utilisées pour concevoir des composites avec les propriétés désirées de viscosité avant polymérisation, de conversion, de propriétés mécaniques et de transparence.
Photocalorimétrie Viscosité Chargement Silice sphérique Aire de surface Transparence Composite dentaire Compréhension technique