I
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
EM MATERIAIS PARA ENGENHARIA
Síntese do vidro Boro-Alumínio-Silicato e processamento do
compósito dentário fotocurável baseado no sistema Al2O3-B2O3SiO2/ BisGMA/TegDMA/DMAEMA/Canforoquinona
Aline Evangelista Aguiar
Itajubá, Fevereiro de 2014
II
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
EM MATERIAIS PARA ENGENHARIA
Aline Evangelista Aguiar
Síntese do vidro Boro-Alumínio-Silicato e processamento do
compósito dentário fotocurável baseado no sistema Al2O3-B2O3SiO2/ BisGMA/TegDMA/DMAEMA/Canforoquinona
Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação
em Materiais para Engenharia como parte dos requisitos
para obtenção do Título de Mestre em Materiais para
Engenharia.
Área de Concentração: Não Metais
Orientador: Prof. Dr. Rossano Gimenes
Fevereiro de 2014
Itajubá
III
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
EM MATERIAIS PARA ENGENHARIA
Aline Evangelista Aguiar
Síntese do vidro Boro-Alumínio-Silicato e processamento do
compósito dentário fotocurável baseado no sistema Al2O3-B2O3SiO2/ BisGMA/TegDMA/DMAEMA/Canforoquinona
Dissertação aprovada por banca examinadora em 07 de
Fevereiro de 2014, conferindo ao autor o título de Mestre em
Ciências em Materiais para Engenharia.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Rossano Gimenes
Profa. Dra. Regina Guenka Palma Dibb
Profa. Dra. Márcia Regina Baldisserra Rodrigues
Itajubá
2014
IV
“Nunca deixe que lhe digam que não vale a pena acreditar no
sonho que se tem ou que seus planos nunca vão dar certo ou que
você nunca vai ser alguém. Quem acredita sempre alcança.’’
(Renato Russo)
V
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho aos meus pais, João e Selma, meus
irmãos Alexsander e Anderson e ao meu noivo Marcelo.
Pessoas sem as quais não conseguiria ter chegado até aqui.
Que foram fonte de amor, carinho, respeito e, acima de tudo,
meus fiéis amigos e meu apoio. Àqueles que souberam me
escutar e, ao mesmo tempo, foram pacientes nas horas
difíceis. Que se sentiram felizes nos meus momentos de
alegria e que se fizeram presentes nos momentos de
dificuldade. Dedico principalmente a Deus, o pai de tudo,
Aquele que está sempre ao meu lado, iluminando o meu
caminho. Dedico ainda a minha avó Vera (in memorian),
pessoa que foi de fundamental importância em minha vida,
que me ensinou o caminho do bem e sempre me incentivou a
estudar.
VI
AGRADECIMENTOS
Agradeço inicialmente a Deus, o responsável por tudo, estando presente em minha
vida, iluminando-me e dando-me coragem para seguir em frente.
Ao professor Dr. Rossano Gimenes pela orientação, paciência, por ter confiado em
mim e ter me dado essa oportunidade.
Aos membros da banca examinadora, Profa. Dra. Regina (FORP - USP) e Profa. Dra.
Márcia Baldissera (UNIFEI) por terem aceitado avaliar o meu trabalho.
Ao Renan pelo apoio e as horas que disponibilizou para ajudar-nos no trabalho.
Aos meus pais, João e Selma, por serem os responsáveis por minha educação, pelo
amor, pela pessoa que eu sou. Que estiveram sempre presentes em minha vida, apoiando-me
em minhas decisões e sendo o meu alicerce. Sendo verdadeiros pais e, fazendo o possível e o
impossível para dar-me educação.
Aos meus irmãos Alexsander e Anderson, que, além de irmãos, são meus amigos e,
durante todo o trajeto de minha vida, estiveram presentes, ajudando-me, dando-me conselhos,
coragem, carinho, compreensão, apoiando-me, sendo acima de tudo meus fiéis amigos e
contribuindo para minha educação.
Ao meu noivo Marcelo pelo companheirismo, respeito, paciência. Por estar ao meu
lado durante este dois anos, encorajando-me, dando-me carinho, amor, força, mostrando-se
paciente nas horas difíceis, mostrando ser além de noivo um grande amigo. Agradeço-lhe
pelas horas em que perdeu seus momentos de descanso, para poder ler este trabalho.
À toda a minha família, avós, tios, primos, que me apoiaram para que eu seguisse essa
caminhada.
Aos amigos que souberam respeitar os dias em que estive ausente, não podendo
acompanhá-los em um passeio, por ter obrigações para cumprir.
Àqueles que não me
criticaram, mas me apoiaram. Os amigos que ficaram felizes nos momentos de conquistas e se
fizeram presentes nos momentos mais difíceis, sendo fiéis e honestos comigo.
Aos amigos do laboratório pelas ajudas prestadas, dúvidas tiradas, também pelo apoio,
conselhos, pelas horas de descontração, pela paciência nos meus momentos de desespero.
A todos os funcionários da UNIFEI, professores, técnicos, servidores, alunos, que
contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho e de minha formação acadêmica e
profissional.
VII
Aos professores e técnicos da UNESP/Araraquara, pelo apoio na execução de técnicas
importantes, para o desenvolvimento deste projeto.
À CAPES, Fapemig e CNPQ pelo apoio financeiro.
Enfim, agradeço a todos que contribuíram de forma direta ou indireta, para a
realização deste trabalho.
Obrigada!!!
VIII
SUMÁRIO
1.0 INTRODUÇÃO....................................................................................................... 1
1.1 Fundamentação teórica........................................................................................ 1
1.2 Objetivos................................................................................................................ 3
1.2.2 Objetivos específicos....................................................................................... 4
1.3 Justificativa e relevância do projeto.................................................................... 4
2.0 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................... 6
2.1 Biomateriais........................................................................................................... 6
2.2 Materiais híbridos e materiais compósitos......................................................... 7
2.3 Vidros..................................................................................................................... 10
2.3.1 Histórico.............................................................................................................. 10
2.3.2 Definições........................................................................................................ 11
2.3.3 Formação e características............................................................................... 12
2.3.4 Constituintes do vidro e suas funções.............................................................. 13
2.3.5 Tipos de vidros................................................................................................ 15
2.3.6 Método de fusão versus método sol-gel, na produção de vidros..................... 16
2.4 Método sol-gel........................................................................................................ 17
2.4.1 Assuntos gerais................................................................................................... 17
2.4.2 Etapas do processo........................................................................................... 21
2.5 Resinas compostas................................................................................................. 22
2.5.1 Histórico..........................................................................................................
22
2.5.2 Definição.......................................................................................................... 23
2.5.3 Componentes e funções que desempenham.................................................... 24
2.6 Cargas inorgânicas................................................................................................ 27
2.6.1 Definição............................................................................................................. 23
2.6.2 Conteúdo de cargas.......................................................................................... 28
2.6.3 Formas e tamanho das cargas.......................................................................... 29
IX
2.6.4 Classificação das resinas com relação às cargas.............................................. 30
2.7 Resinas comerciais................................................................................................ 32
2.8 Passos para emprego da resina composta........................................................... 33
2.9 Agente silano.......................................................................................................... 34
2.10 Polimerização....................................................................................................... 38
2.11 Técnicas de caracterização utilizadas no trabalho........................................... 42
2.11.1 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)............................................... 42
2.11.2 Análise de distribuição de tamanho de partículas.......................................... 43
2.11.3 Análises térmicas........................................................................................... 44
2.11.4 Difração de Raios-X...................................................................................... 44
2.11.5 Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)..... 44
2.11.6 Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN)......................... 45
2.11.7 Análise de área superficial por sorção de gases............................................. 46
2.11.8 Ensaios mecânicos......................................................................................... 47
3.0 MATERIAIS E MÉTODOS................................................................................... 50
3.1 Etapa 1................................................................................................................... 50
3.1.1 Síntese de cargas inogânicas........................................................................... 50
3.1.2 Silanização dos pós de Al2O3-B2O3-SiO2........................................................ 52
3.2 Etapa 2................................................................................................................... 53
3.2.1 Sínteses dos Compósitos Dentários................................................................. 53
3.2.2 Confecção dos corpos de prova....................................................................... 55
3.5 Técnicas de caracterização utilizadas no trabalho............................................. 56
3.5.1 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)................................................. 56
3.5.2 Análise de distribuição de tamanho de partículas............................................ 57
3.5.3 Análises térmicas............................................................................................. 57
3.5.4 Difração de Raios-X........................................................................................ 58
3.5.5 Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)....... 58
3.5.6 Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN)........................... 59
3.5.7 Análise de área superficial por sorção de gases............................................... 59
X
3.5.8 Ensaios mecânicos........................................................................................... 59
3.5.8.1 Ensaio de flexão....................................................................................... 59
3.5.8.2 Ensaio de compressão............................................................................. 60
4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................ 61
4.1 Etapa 1................................................................................................................... 61
4.1.1Difração de raios-X........................................................................................... 61
4.1.2 Análises térmicas: Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória
Diferencial (DSC) e Análise térmica diferencial (ATD).......................................... 63
4.1.3 Análise do tamanho de partículas por espalhamento LASER......................... 76
4.1.4 Microscopia eletrônica de varredura............................................................... 82
4.1.4.1 Microscopia eletrônica de varredura dos pós de vidro........................... 82
4.1.4.2 Microscopia eletrônica de varredura das amsotras silanizadas............. 86
4.1.5 Análise superficial por sorção de gases (BET)................................................ 89
4.1.6 Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)........................................ 96
4.1.7 Análise de FTIR do vidro sistema Al2O3-B2O3-SiO2 silanizado..................... 101
4.1.8 Análises térmicas das amostras silanizadas..................................................... 104
4.1.9 Ressonância Magnética Nuclear (RMN)......................................................... 105
4.2 Etapa 2................................................................................................................... 109
4.2.1 Caracterização dos compósitos........................................................................ 109
4.2.1 Determinação da conversão de monômeros durante o processo de cura dos
compósitos dentários por FTIR................................................................................ 111
4.2.3 Ensaios mecânicos........................................................................................... 116
4.2.3.1 Ensaio de compressão............................................................................. 116
4.2.3.2 Ensaio de flexão....................................................................................... 118
5.0 CONCLUSÃO.......................................................................................................... 120
6.0 TRABALHOS FUTUROS...................................................................................... 122
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................ 123
XI
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1: Esquema da transição sol-gel: a) formação de gel particulado e b)
formação do gel polimérico.............................................................................................
3
Figura 2.1: Gráfico de temperatura versus volume por unidade de massa a pressão
constante........................................................................................................................... 12
Figura 2.2: Imagem ilustrativa da passagem do sistema sólido organizado, para o
sistema líquido e mais desorganizado e ocupando maior volume...................................
13
Figura 2.3: Representações do arranjo dos átomos de silício e oxigênio na sílica (a)
cristalina e (b) amorfa......................................................................................................
14
Figura 2.4: Funções de óxidos nos vidros........................................................................ 15
Figura 2.5: Fluxograma típico de processo sol-gel..........................................................
20
Figura 2.6: Imagens dente de paciente : a) restauração com amálgama, depois b)
restauração com resina composta..................................................................................... 23
Figura 2.7: 2,2- bis[4-(2-hidroxi-3-metacriloxipropil) fenil]........................................... 25
Figura 2.8 : Trietileno glicol metacrilato (TEGDMA)....................................................
25
Figura 2.9: Bisfenol A dimetacrilato etoxilado (BISEMA)............................................. 26
Figura 2.10: Uretano Dimetacrilato (UDMA) ................................................................
26
Figura 2.11: Fórmulas moleculares (A) canforoquinona e (B) DMAEMA..................... 27
Figura 2.12: Cronologia do desenvolvimento das resinas compostas ............................
30
Figura 2.13: Escala de cores vita aluminum....................................................................
33
Figura 2.14: Estruturas de silanos....................................................................................
35
Figura 2.15: Ângulo de espalhamento de luz por (a) partícula grande e (b) partícula
pequena............................................................................................................................
43
Figura 2.16: Representação de um núcleo “rodopiando”................................................
45
Figura 2.17: Esquema de como é realizado o carregamento por três pontos no ensaio
de força de flexão............................................................................................................. 47
Figura 2.18: Ensaio de compressão.................................................................................. 48
Figura 2.19: Deformação elástica em um corpo submetido ao ensaio de compressão....
48
Figura 2.20: Deformação plástica em um corpo submetido ao ensaio de compressão.... 49
Figura 3.1: Fluxograma resumindo os processos de obtenção do material
52
XII
Al2O3B2O3SiO2, por método sol-gel................................................................................
Figura 3.2: Imagem de molde preparado em Aço inoxidável 304L, utilizado para o
preparado dos corpos de prova de ensaios de compressão e ensaio de flexão................. 56
Figura 4.1: Difratograma de raios-X do material Al2O3-B2O3-SiO2................................ 62
Figura 4.2: Difratograma de raios-X do material Al2O3-0,5B2O3-SiO2 ..........................
62
Figura 4.3: Difratograma de raios-X do material Al2O3-B2O3-0,5SiO2........................... 63
Figura 4.4: Termograma de TGA do xerogel precursor do pó de vidro..........................
64
Figura 4.5: Termograma de DSC do xerogel precursor do pó de vidro do sistema......... 64
Figura 4.6: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-SiO2
calcinado a 400ºC............................................................................................................. 67
Figura 4.7:Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-SiO2
calcinado a 500ºC............................................................................................................. 68
Figura 4.8:Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-SiO2
calcinado a 600ºC............................................................................................................. 68
Figura 4.9: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-SiO2
calcinado a 700ºC............................................................................................................. 69
Figura 4.10: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-0,5SiO2
calcinado a 400ºC............................................................................................................. 71
Figura 4.11: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-0,5SiO2
calcinado a 500ºC............................................................................................................. 71
Figura 4.12: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-0,5SiO2
calcinado a 600ºC............................................................................................................. 72
Figura 4.13: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-B2O3-0,5SiO2
calcinado a 700ºC............................................................................................................. 72
Figura 4.14: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-0,5B2O3-SiO2
calcinado a 400ºC............................................................................................................. 74
Figura 4.15: Termogramas TG-DTA de pó de vidro sistema Al2O3-0,5B2O3-SiO2
calcinado a 500ºC............................................................................................................. 75
Figura 4.16: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-0,5B2O3-SiO2
calcinado a 600ºC............................................................................................................. 75
Figura 4.17: Termogramas TGA-ATD de pó de vidro sistema Al2O3-0,5B2O3-SiO2
calcinado a 700ºC............................................................................................................. 76
Figura 4.18: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-1, na
temperatura de calcinação de 400°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
78
Figura 4.19: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-1, na
79
XIII
temperatura de calcinação de 500°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
Figura 4.20: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-1, na
temperatura de calcinação de 600°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
79
Figura 4.21: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-1, na
temperatura de calcinação de 700°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
79
Figura 4.22: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-0,5, na
temperatura de calcinação de 400°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
79
Figura 4.23: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-0,5, na
temperatura de calcinação de 500°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
80
Figura 4.24: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-0,5, na
temperatura de calcinação de 600°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
80
Figura 4.25: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-1-0,5, na
temperatura de calcinação de 700°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
80
Figura 4.26: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-0,5-1, na
temperatura de calcinação de 400°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
80
Figura 4.27: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-0,5-1, na
temperatura de calcinação de 500°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
81
Figura 4.28: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-0,5-1, na
temperatura de calcinação de 600°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
81
Figura 4.29: Análises de dispersão de partículas, para proporção de 1-0,5-1, na
temperatura de calcinação de 700°C, do material Al2O3B2O3SiO2.................................
81
Figura 4.30: Análise de dispersão de partículas com espalhamento a laser para a
amostra do sistema calcinado na proporção de 1-0,5-1 a 500°C e silanizado.................
82
Figura 4.31: Análise de dispersão de partículas com espalhamento a laser para a
amostra do sistema calcinado na proporção de 1-0,5-1 a 600°C e silanizado.................
82
Figura 4.32: Micrografias dos aglomerados do material Al2O3B2O3SiO2 calcinados à
(A)400°C, (B)500°C, (C) 600°C e (D) 700°C.................................................................
84
Figura 4.33: Micrografias dos aglomerados do material Al2O30,5B2O3SiO2 calcinados
à (A)400°C, (B)500°C, (C) 600°C e (D) 700°C..............................................................
85
Figura 4.34: Micrografias dos aglomerados do material Al2O3B2O30,5SiO2 calcinados
à (A)400°C, (B)500°C, (C) 600°C e (D) 700°C..............................................................
86
Figura 4.35: Micrografias dos aglomerados do material Al2O30,5B2O3SiO2 calcinados
(A) 500°C e (B) 600°C....................................................................................................
88
Figura 4.36: Micrografias dos aglomerados do material Al2O30,5B2O3SiO2 calcinados
(A) 500°C e (B) 600°C, com aumento de 12000 vezes...................................................
88
Figura 4.37: Micrografias dos aglomerados do material Al2O30,5B2O3SiO2 calcinados
88
XIV
(A) 500°C e (B) 600°C, com aumento de 10000 vezes...................................................
Figura 4.38: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O3B2O3SiO2 calcinado a
400°C...............................................................................................................................
90
Figura 4.39: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O3B2O3SiO2 calcinado a
500°C...............................................................................................................................
91
Figura 4.40: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O3B2O3SiO2 calcinado a
600°C...............................................................................................................................
91
Figura 4.41: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O3B2O30,5SiO2 calcinado
a 400°C............................................................................................................................ 92
Figura 4.42: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O3B2O30,5SiO2 calcinado
a 500°C............................................................................................................................ 92
Figura 4.43: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O3B2O30,5SiO2 calcinado
a 600°C............................................................................................................................ 93
Figura 4.44: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O30,5B2O3SiO2 calcinado
a 400°C............................................................................................................................. 93
Figura 4.45: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O30,5B2O3SiO2 calcinado
a 500°C............................................................................................................................. 94
Figura 4.46: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O30,5B2O3SiO2 calcinado
a 600°C............................................................................................................................. 94
Figura 4.47: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O30,5B2O3SiO2 calcinado
a 500ºC e silanizado.........................................................................................................
95
Figura 4.48: Isoterma de adsorção de N2 para o sistema Al2O30,5B2O3SiO2 calcinado
a 600°C e silanizado......................................................................................................... 95
Figura 4.49: Espectro de FTIR-ATR para amostra de óxido de boro.............................. 96
Figura: 4.50: Espectro de FTIR-ATR para amostra de alumina (Al2O3)......................... 97
Figura 4.51: Espectro de FTIR-AT, para amostra de sílica SiO2..................................... 97
Figura 4.52: Espectros de FTIR-AT para o sistema Al2O3B2O3SiO2, nas quatro
temperaturas de calcinação..............................................................................................
98
Figura 4.53: Espectros de FTIR-AT para o sistema Al2O30,5B2O3SiO2, nas quatro
temperaturas de calcinação..............................................................................................
99
Figura 4.54: Espectros de FTIR-AT para o sistema Al2O3B2O30,5SiO2, nas quatro
temperaturas de calcinação..............................................................................................
99
Figura 4.55: Espectros de FTIR-AT da sílica pura e sílica silanizada.............................
103
Figura 4.56: Espectros de FTIR para as amostras do sistema Al2O30,5B2O3SiO2
calcinadas a 500°C e 600°C silanizadas..........................................................................
104
XV
Figura 4.57: Termogramas relacionados a análise de Termogravimetria, realizada em
O2 e Análise Térmica Diferencial (ATD) realizada em atmosfera de N2 para
concentração Al2O30,5B2O3SiO2 da amostra calcinada a 500°C e silanizado................ 105
Figura 4.58: Termogramas relacionados a análise de Termogravimetria, realizada em
O2 sob e Análise Térmica Diferencial (ATD) realizada em atmosfera de N2 para
concentração Al2O30,5B2O3SiO2 da amostra calcinada a: 600°C e silanizada................ 105
Figura 4.59: Espectro de Ressonância Magnética Nuclear de 29Si do sistema Al2O3
B2O30,5SiO2 calcinado a 400°C....................................................................................... 106
Figura 4.60: Espectro de Ressonância Magnética Nuclear de 29Si do sistema
Al2O3B2O3SiO2 calcinado a 400°C..................................................................................
107
Figura 4.61: Espectro de Ressonância Magnética Nuclear de 29Si do sistema
Al2O3B2O3SiO2 calcinado a 600°C..................................................................................
107
Figura 4.62: Espectros de Ressonância Magnética Nuclear de 27Al do sistema
Al2O3B2O3SiO2 calcinado a 400°C..................................................................................
108
27
Figura 4.63: Espectros de Ressonância Magnética Nuclear de Al do sistema
Al2O3B2O30,5SiO2 calcinado a 400°C.............................................................................
108
Figura 4.64: Espectros de Ressonância Magnética Nuclear de 27Al do sistema
Al2O3B2O3SiO2 calcinado a 600°C..................................................................................
109
Figura 4.65: Espectros de FTIR para o compósitos dentários exp500 antes e após a
cura por fotopolimerização..............................................................................................
114
Figura 4.66: Espectros de FTIR para o compósitos dentários exp600 antes e após a
cura por fotopolimerização..............................................................................................
114
Figura 4.67: Espectros de FTIR para o compósito dentários comercial LLIS antes e
após a cura por fotopolimerização...................................................................................
115
Figura 4.68: Espectros de FTIR para o compósito dentário comercial Charisma antes
e após a cura por fotopolimerização................................................................................
115
Figura 4.69: Corpos de prova preparados com resina composta para o ensaio de
compressão....................................................................................................................... 116
Figura 4.70: Corpos de prova preparados com resina composta para o ensaio de
flexão...............................................................................................................................
116
Figura 4.71: Box plot obtido para os ensaios de compressão para as resinas composta
fabricadas em laboratório, exp500 e exp600 e resinas comerciais Charisma e LLis....... 117
Figura 4.72: Box plot obtidos para os ensaios de flexão para as resinas composta
fabricadas em laboratório, 500 e 600 e resinas comerciais Charisma e LLis..................
118
XVI
LISTA DE TABELA
Tabela 2.1: Dados obtidos em bulas de resinas odontológicas comerciais com............. 32
Tabela 2.2: Silanos empregados como agente de acoplamento...................................... 38
Tabela 3.1: Precursores e solventes utilizados para síntese do sistema
Al2O3B2O3SiO2................................................................................................................ 50
Tabela 3.2: Alguns componentes utilizados para sínteses das resinas............................ 54
Tabela 4.1: Dados referentes à curva de Termogravimetria, para as amostras do
sistema Al2O3-B2O3-SiO2 calcinadas em diferentes temperaturas.................................. 67
Tabela 4.2: Dados referentes à curva de Termogravimetria, para as amostras do
sistema Al2O3-B2O3-0,5SiO2 calcinadas......................................................................... 70
Tabela 4.3: Dados referentes à curva de Termogravimetria, para as amostras do
sistema Al2O3-0,5B2O3-SiO2 calcinadas em diferentes temperaturas............................. 74
Tabela 4.4: Dados obtidos para as análises de dispersão de partículas do material
Al2O3B2O3SiO2, nas proporções de 1-1-1, 1-0,5-1, 1-1-0,5............................................ 77
Tabela 4.5 : Dados obtidos nos ensaios de distribuição de partículas para o sistema
Al2O3B2O3SiO2 para as amostras calcinadas a 500°C e 600°C e silanizadas................. 82
Tabela 4.6: Análise de área superficial do material Al2O3B2O3SiO2 em três
temperaturas distintas 1-1-1, 1-0,5, 1-1-1 e calcinadas................................................... 90
Tabela 4.7: Bandas observadas nos espectros obtidos para as amostras de proporção
1-1-1, 1-0,5-1 e 1-1-0,5, calcinadas................................................................................. 101
Tabela 4.8: Dados referentes a curva de Termogravimetria para as amostras, com
relação a temperatura versus a porcentagem em massa, perda de massa para a
concentração de 1-0,5-1, das amostras silanizadas......................................................... 102
Tabela 4.9: Valores de monômeros, iniciadores, carga utilizados para preparação das
resinas laboratoriais e comerciais.................................................................................... 109
Tabela 4.10: Dados de composição e aspecto verificado para resinas laboratoriais e
comerciais........................................................................................................................ 110
Tabela 4.11: Bandas encontradas nos espectros de FTIR referentes a vibrações ou
deformações angulares de ligações presentes nas resinas................................................ 113
Tabela 4.12: Dados de resistência a compressão de duas resinas laboratoriais, exp500
e exp600 e duas resinas comerciais LLis e Charisma..................................................... 117
Tabela 4.13: Dados de resistência a flexão de duas resinas laboratoriais, exp500 e
exp600 e duas resinas comerciais LLis e Charisma......................................................... 118
XVII
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ADA - American Dental Association
ANSI - American National Standards Institute
ASTM - American Society for Testing and Materials
ATD - Análise Térmica Diferencial
BET - Brunauer, Emmett, Teller
BisGMA - 2,2-Bis[4-(2-hidróxi-3-metacriloiloxi propoxi)fenil] propano
BisEMA- bisfenol A polietileno glicol dieter dimetacrilato
Bis-B-MA - (2,2-bis[4-(2-butóxi-3-metacriloiloxi propoxi)fenil] propano
Bis-E-GMA - (2,2-bis[4-(2-etóxi-3-metacriloiloxi propoxi)fenil]propano)
Bis-M-GMA - (2,2-bis[4-(2-metóxi-3-metacriloiloxi propoxi)fenil] propano)
Charisma – resina comercial da empresa Heraues Kulzer
DMAEMA - Dimetilaminoetilmetacrilato
DRX - Difração de Raios-X
DSC - Calorimetria Exploratória Diferencial
DP - Análise de dispersão de Partículas por espalhamento a laser
FTIR - Espectroscopia de infra vermelho com transformada de Fourier
ISO - International Organization for Standardization
LLis – resina comercial da empresa FGM
MEV - Microscopia eletrônica de Varredura
MPS - Metacriloxipropiltrimetoxisilano
(PMMA) - Polimetilmetacrilato
TEGDMA - trietileno-glicol-dimetacrilato
TEOS - Tetraetilortosilicato
XVIII
Tg - Temperatura de Transição Vítrea
TGA - Análise térmica de Termogravimetria
UDMA - Uretano Dimetacrilato
XIX
RESUMO
No corrente trabalho, buscou-se sintetizar três sistemas Al2O3B2O3SiO2, nas proporções 1-11, 1-0,5-1 e 1-1-0,5 dos precursores, utilizando-se o método de síntese sol-gel. E escolher o
melhor sistema para ser empregado como carga inorgânica em uma resina composta
experimental, pretendendo-se obter um compósito experimental com propriedades iguais ou
superiores as resinas comerciais escolhidas como grupo controle. Sintetizaram-se os vidros e
calcinaram-se em quatro temperaturas distintas, das quais 400°C, 500°C, 600°C e 700°C.
Caracterizou-se as amostras por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise de
Dispersão de Partículas (DP), Área Superficial por Adsorção de N2 (BET), Difração de raiosX (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR),
Termogravimetria (TGA), Análise Térmica Diferencial (ATD), Calorimetria Exploratória
Diferencial (DSC) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Sob a caracterização MEV, as
amostras comportaram-se como materiais amorfos, morfologia em forma de placas, pouca
porosidade e tamanho variando entre 50 nm à 8 μm. Já empregando-se DP, o tamanho médio
transitou entre 3,982 μm e 14,372 μm, diferença essa devido ao modo de preparo amostral.
Por DRX, apresentaram halos e ausência de picos definidos, características típicas de material
amorfo, comprovadas mediante técnica ATD, quando submetidas à temperatura de transição
vítrea (Tg) nos termogramas. Após às caracterizações, escolheu-se as amostras do sistema 10,5-1 calcinadas a 500°C e 600°C para serem silanizadas com 3metacriloxipropiltrimetoxisilano (MPTS), escolheu-se essas amostras baseando-se no fato da
proporção de 1-0,5-1, ser aquela que melhor estabilizou redes vítreas e pelas amostras
escolhidas serem propícias ao emprego como cargas inorgânicas, em resinas compostas
experimentais. Para a síntese das resinas compostas, misturou-se, os monômeros BisGMA,
BisEMA, UDMA e o diluente TEGDMA e, posteriormente, adicionou-se à canforoquinona e
à amina terciária DMAEMA, e por último adicionou-se as cargas
silanizadas.
Consequentemente, confeccionou-se corpos de prova com duas resinas experimentais (500 e
600), e duas comerciais (LLis e Charisma). Posteriormente, para o ensaio mecânico de flexão,
adotando-se como parâmetros as normas ANSI/ADA, especificação número 27 e ISO 4049,
obteve-se corpos de prova dimensionados em 2 x 2 x 25mm. Já para o ensaio de compressão,
de acordo com a ISO 9917-1, confeccionou-se corpos de prova com dimensões 6 x 4mm. Os
dados resultantes destes testes foram tratados mediante estudos estatísticos de Análise de
Variância (ANOVA) e Teste Tukey, com 95% de confiança. Como fechamento, os resultados
alcançados no presente trabalho podem ser considerados satisfatórios. Obteve-se, por sol-gel,
cargas inorgânicas de características amorfas, com tamanhos irregulares e médios de
partículas, propícios para o emprego em resinas compostas.
Palavras chave: Al2O3-B2O3-SiO2, método sol-gel, resinas compostas.
XX
ABSTRACT
In the current study, three Al2O3B2O3SiO2 systems with diverse precursor proportions of 1-11, 1-0,5-1 and 1-1-0,5 were synthesized, using the of sol-gel method synthesis. And choose
the best system to be used as inorganic filler in an experimental composite resin , the
objective being to obtain an experimental composite properties equal or superior commercial
resins chosen as a control group. Glasses were synthesized and then calcined at four different
temperatures of 400°C, 500°C, 600°C and 700°C. Samples were characterized by Scanning
Electron Microscopy (SEM), Analysis of Particle Dispersion (DP), Surface Area by N2
adsorption (BET), X -ray diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FTIR)
, thermogravimetry ( TGA ) , Differential Thermal Analysis (DTA), Differential Scanning
Calorimetry (DSC) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR). An amorphous material
behavior with plate-shaped morphology, low porosity and size ranging from 50 to 800µm was
found by SEM. On the other hand, by using DP, the average size was between 3,982 and
14,372 µm, this difference was due to the sample method preparation. XRD showed halos and
absence of defined peaks which are typical characteristics of amorphous materials; this was
confirmed by the DTA technique, when the samples were subjected to glass transition
temperature (Tg) in the thermograms. After the characterization, the system1-0,5-1 samples
calcined at 500 ° C and 600 ° C
were chosen to be silanized with 3methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTS), we chosen these samples based on the fact that
the proportion 1-0,5-1 to be the one that best stabilized glassy networks and the samples
chosen are conducive to employment as inorganic fillers in composite resins experimental.
For the synthesis, first the TEGDMA, BisGMA, BisEMA and UDMA mixed monomers that
were used, and subsequently it was added to camphorquinone and tertiary amine DMAEMA ,
and finally added to the silanized loads. Consequently, specimens were prepared with two
experimental resins (500 and 600), and two commercial (LLis and Charisma). After that, for
the mechanical analyze the ANSI / ADA specification number 27 and ISO 4049 standards
parameters were used. Specimens sized 2 x 2 x 25mm were obtained. The compression tests
were made, according to ISO 9917-1 where specimens with dimensions 6 x 4mm were
prepared. The result data from these tests were treated by statistical studies of Analysis of
Variance (ANOVA) and Tukey test with 95 % confidence. In conclusion, the results obtained
in this work can be considered as satisfactory. Inorganic fillers with amorphous
characteristics, irregular and medium particle sizes, reduced costs and suitable for use in
composites resin were obtained by sol- gel method.
Keywords : Al2O3-B2O3-SiO2, sol-gel method, composites renins.