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X Salão de
Iniciação Científica
PUCRS
DESENVOLVIMENTO DE RESINA COMPOSTA
ODONTOLÓGICA REFORÇADA COM MATERIAL
NANOESTRUTURADO
Rúbia Young Sun Zampiva1, Nathalie Müller Machado2 Saulo Davila Jacobsen3, André Luís Marin
Vargas3, Ana Spohr2, Roberto Hübler3, Nara Regina Basso1 (orientador)
1
Faculdade de Química, PUCRS, 2 Faculdade de Odontologia, 3Faculdade de Física, LMN – Laboratório de
Materiais e Nanociências – GEPSI – Grupo de Estudos de Propriedades de Superfícies e Interfaces
Resumo
Desde seu inicio, a odontologia tem buscado um material restaurador que, além de
uma boa estética apresente uma alta resistência ao desgaste. Resinas compostas
odontológicas, como o Bis Glicidilmetacrilato (Bis-GMA), atendem as necessidades estéticas,
porém, apresentam propriedades mecânicas inferiores ao amálgama de prata. Com o intuito de
se obter resinas poliméricas compostas com consideráveis propriedades mecânicas a
comunidade científica tem dirigido grande atenção à possibilidade da formação de
nanocompósitos poliméricos. Uma das maneiras de se agregar os nanoparticulados à matriz
polimérica é através da dispersão destes em solventes orgânicos para posterior polimerização.
Com o objetivo de selecionar o solvente ideal para a aplicação no reforço de compostos
poliméricos, foi analisa a dispersão de Nanotubos de Carbono (NTCs) em diferentes solventes
orgânicos seguida das análises qualitativas do conjunto solvente/nanopartículas.
Introdução
Desde seu inicio, a odontologia tem buscado um material restaurador que, além de
uma boa estética apresente uma alta resistência ao desgaste [1]. Resinas compostas
odontológicas, como o Bis Glicidilmetacrilato (Bis-GMA), atendem as necessidades estéticas,
porém, apresentam propriedades mecânicas inferiores ao amálgama de prata. Com o objetivo
de aprimorar as propriedades mecânicas destas restaurações, esforços estão sendo
direcionados à síntese de nanocompósitos poliméricos [2], ou seja, agregação de partículas
nanoestruturadas às matrizes poliméricas formadoras das resinas compostas. Nesse sentido,
nanolâminas de Grafite (NLGs) e Nanotubos de Carbono (NTCs) tem chamado muito a
atenção da comunidade científica devido as suas impressionantes propriedades físicas e
mecânicas.
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Encontram-se dificuldades em suas aplicações devido à pouca dispersão das
nanocargas na matriz. Uma das maneiras de se agregar os nanoparticulados à matriz
polimérica é através da dispersão destes em solventes orgânicos. As dispersões apresentam
comportamentos diferenciados conforme as características físico-químicas dos solventes
dispersantes. Com o objetivo de selecionar o solvente ideal para a aplicação no reforço do
composto polimérico Bis-GMA, analisou-se a dispersão de nanopartículas em diferentes
solventes orgânicos seguida das análises qualitativas do conjunto solvente/nanopartículas.
Metodologia
Neste trabalho apresentam-se a síntese das NLGs e a dispersão dos NTCs.
Obtenção das NLGs: A grafite intercalada foi preparada em uma solução de ácido sulfúrico
e ácido nítrico na qual se adicionou a grafite natural na temperatura ambiente e sob agitação.
Após a lavagem e secagem em estufa, as partículas secas foram tratadas a 1050 °C durante 30
s para obter partículas de grafite expandida. A grafite expandida foi imersa em uma solução
aquosa de álcool a 70% e ficou em banho de ultrassom durante 8 h. A dispersão resultante,
então, foi filtrada e seca resultando nas nanolâminas de grafite [3]. As nanolâminas foram
caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV).
Dispersão dos NTCs: Os NTCs funcionalizados com COOH providos da Chengdu Alpha
Thechnology Co (China), foram pesados em uma balança Mettler Toledo com 0,00001 g de
precisão e dispostos em quatro diferentes tubos de ensaio, contendo 20 mg de NTCs cada.
Todas as concentrações foram mensuradas para que não houvesse mais do que 0,5 % em
massa de NTCs. Para a dispersão adicionamos aos tubos de ensaio os seguintes solventes
orgânicos,
Clorofórmio
(CLF),
Dimetilformamida
(DMF),
Etilenoglicol
(ETG),
Tetrahidrofurano (THF) e a procedente agitação mecânica por ultrassom de 40 kHz [4]
durante 2 h.
Resultados
Os flocos de grafite natural (Fig. 1-A) apresentam uma superfície lisa e uniforme.
Com o tratamento químico com H2SO4/HNO3 resultou no grafite intercalado alterando a
superfície do grafite deixando-a com aspecto rugoso (Fig. 1-B). Quando o grafite intercalado
foi submetido a um rápido choque térmico ocorreu a decomposição do agente intercalante e o
que se obteve foi o grafite expandido. Após preparar-se uma suspensão com 70% de álcool
etílico e o banho de ultrassom desta solução, obteve-se as NLGs, 60 a 100nm, (Fig.1-C):
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(b)
(a)
(c)
Figura 1: Micrografia das nanolâminas de grafite: (a) Grafite Natural, (b) Grafite Intercalado, (c) Nanolâminas
de Grafite.
Na dispersão dos NTCs nos diferentes solventes (CLF, DMF, ETG e THF) foi
observado que após 2 h de agitação por ultrassom, todos os sistemas apresentaram
semelhança quanto ao grau de dispersão (fig 1-a). Após 24h de repouso percebeu-se que todos
os sistemas apresentavam duas fases (fig. 1-b), uma correspondente ao depósito dos NTCs no
fundo e outra referente a solução homogênea e translúcida de NTCs sobrenadante. A
diferença entre os sistemas relaciona-se a concentração de NTCs dispersos na fase
homogênea, sendo que a melhor dispersão foi obtida para o DMF.
(a)
(b)
Figura 2: Dispersão por ultrassom, da esquerda para a direita: DMF, ETG,THF,CLF logo após o processo de
dispersão (a), 24h após o processo de dispersão (b).
Na continuidade do projeto será realizada a síntese dos nanocompósitos BisGMA/NLGs e Bis-GMA/NTCs com diferentes quantidades de carga e avaliação das
propriedades mecânicas das resinas sintetizadas.
Conclusão
A produção de NLGs foi bem sucedida, pois, após a análise de MEV foi observado
que as lâminas de grafite formadas estão em dimensões nanométricas.
Na dispersão dos NTGs o melhor solvente foi o DMF que carregou uma maior
quantidade de nanopartículas na fase homogênea sendo, portanto, o melhor sistema para a
preparação do nanocompósito de BISGMA/NTCs, que será a próxima etapa do trabalho.
Referências
1. Veranes-Pantoja, Y.; Autran-Mateu, F.; Álvarez-Brito, R.; Gil-Mur, F., RCOE, 2005, Vol 10, N0 2, 151-170.
2. Du, X. S.; Xiao, M.; Meng, Y. Z., J. Polym. Sci: part B: Polym. Phys., 2004, 42, 1972,1978
3. Chen, G.; Wu, C.; Weng, W.; Wu, D.; Yan, W., Polymer, 2003, 44, 1781-1784.
4. Wang, S.; Liang, R.; Wang, B.;Zhang, C.; Dispersion and thermal conductivity of carbon nanotube
composites, Carbon (2008).
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