Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Aug 2002)
Efecto del peso molecular del ácido poliacrílico y de la relación SiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> en el vidrio sobre la resistencia mecánica de cementos de polialqueonato vítreo
Abstract
Glass-polyalkenoate cements are widely used for dental applications. To better understand the processes involved in the formation reactions of this kind of cements and in order to explore their use in orthopedic applications, in the present work a study was carried out to analyze the effect of polyacrylic acid molecular weight and that of the SiO2/Al2O3 ratio in the glass on the compression strength and microstructural characteristics of glass-polyalkenoate cements. The produced samples were subjected to compression tests as well as to scanning electron microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (FTIR) analyses. An initial experimental series considered mean polyacrylic acid molecular weights of 2000, 9700, 15268 and 64000, keeping a constant SiO2/Al2O3 ratio of 2,5. A second experimental series considered SiO2/Al2O3 ratios of 2,1; 1,67; 1,25; 0,95 and 0,8; using polyacrylic acid having a constant molecular weight of 64000. The maximum compression strength (82,5 MPa) was achieved for a polyacrylic acid molecular weight of 64000 and a SiO2/Al2O3 ratio equal to 1. These compression strength values for glass-polyalkenoate cements are similar to those reported for polymethylmetacrylate-based cements, which suggests their potential use in orthopedic applications. Finally, the glass reactivity and the presence of unreacted –COOH functional groups were qualitatively evaluated by FTIR. Phase separation in glasses having SiO2/Al2O3 ratios > 1 as well as the surface reactivity of the glass particles were qualitatively evaluated by using Energy Dispersive Spectroscopy (EDX) on the SEM. In order to optimize the compression strength of glass-polyalkenoate cements, future work could be oriented toward the improvement of the glass reactivity, toward the optimization of the polymer/glass ratio and toward the use of nanometric glass particles.Los cementos de polialquenoato vítreo son ampliamente utilizados para aplicaciones dentales. Con el propósito de entender mejor los procesos involucrados en las reacciones de formación de este tipo de cementos y de explorar su uso en aplicaciones ortopédicas, en el presente trabajo se realizó un estudio para analizar el efecto del peso molecular del ácido poliacrílico y de la proporción sílice/ alúmina sobre la resistencia a la compresión y las características microestructurales de cementos de polialquenoato vítreo. Las probetas obtenidas fueron sometidas a pruebas de compresión y al análisis por microscopía electrónica de barrido (MEB) y por espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (IRTF). En una primera serie de experimentos se consideraron pesos moleculares promedio del ácido poliacrílico de 2000, 9700, 15268 y 64000, manteniéndose constante la relación SiO2/Al2O3 en un valor de 2,5. En una segunda serie de experimentos se consideraron relaciones SiO2/Al2O3 de 2,1; 1,67; 1,25; 0,95 y 0,8; utilizando ácido poliacrílico con peso molecular constante de 64000. Los máximos valores de resistencia mecánica (82,5 MPa) se alcanzaron cuando el peso molecular del ácido poliacrílico fue de 64000 y la relación SiO2/Al2O3 en el vidrio fue de 1. Estos valores de resistencia a compresión de los cementos de polialquenoato vítreo son similares a los reportados para cementos a base de polimetilmetacrilato, lo cual sugiere su uso potencial en aplicaciones ortopédicas. Finalmente, se evaluó cualitativamente la reactividad de los vidrios y la presencia de grupos funcionales –COOH sin reaccionar utilizando IRTF, así como la separación de fases en vidrios con relaciones SiO2/Al2O3 > 1 y la reactividad superficial de las partículas de vidrio empleando espectroscopia de dispersión de rayos X (DERX) en el MEB. A fin de optimizar la resistencia a compresión de los cementos de polialquenoato vítreo, trabajos futuros pueden ser orientados a mejorar la reactividad de los vidrios, a optimizar la relación polímero / vidrio y a utilizar partículas de vidrio de tamaño submicrónico.
