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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.25.2021.tde-17112021-150024
Document
Author
Full name
Pedro Henrique Magão
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Bauru, 2021
Supervisor
Committee
Furuse, Adilson Yoshio (President)
Ishikiriama, Sergio Kiyoshi
Malaspina, Odirlei Arruda
Rizzante, Fabio Antonio Piola
Title in English
Influence of the incorporation of functionalized TiO2 nanotubes on the properties of resins for 3D printing
Keywords in English
3D printing
Nanostructures
Polymers
Abstract in English
Introduction: Since it is a highly versatile manufacturing method that can be applied to metals, ceramics and polymers, additive manufacturing, also known as 3D printing, is rapidly gaining space in dentistry, however, there is still a great potential for improvement of the materials. Objective: The objective of this study was to evaluate the influence of the addition of functionalized TiO2 nanostructures on physicochemical and mechanical properties of resins for 3D printing. Material and methods: Two commercially available resins where be used: Cosmos TEMP Yller Biomaterials, Smart Print Bio Temp - Smart Dent. TiO2 nanostructures of were functionalized with 3-Aminopropyl Trimethoxysilane (APTMS) or 3-Trimethoxysilyl-Propyl-Methacrylate (TMSPM) silanes. The incorporation of nanostructures of TiO2 into resins was made by mechanical mixing, in mass proportions of 0.3wt% and 0.9wt%. Resins without nanotubes were used as control. With the specimens divided into groups according to the resin and the concentration of nanostructures incorporated, the flexural strength, modulus of elasticity, water solubility and sorption and color stability were evaluated. The results were analyzed using the two-way ANOVA and Tukey tests, adopting a significance level of 5%. Results: For the flexural strength and Youngs modulus, significant differences were found between the resins used, between the presence of nanotubes and the functionalizations (p < 0.05). The interaction effect between resin and functionalization was also significant (p < 0.05). For solubility, the lowest values were observed for Smart Print Bio Temp resin with the addition of 0.9wt% of APTMS-functionalized nanotubes and the highest for Cosmos Temp resin without nanotubes. For color stability using the CIE-Lab formula after aging, significant differences were observed for resin and addition of functionalized nanotubes (p < 0.05). The interaction effect between resin and addition of nanotubes was also significant (p < 0.05). The color stability E00 addressed by CIED2000 showed the same trend. Conclusion: Flexural strength, modulus of elasticity, water sorption and color stability of resins for 3D printing were influenced by the addition of TiO2 nanotubes functionalized with APTMS and TMSPM in the concentrations of 0.3wt% and 0.9wt%. Functionalized nanotube additives may be used to improve resinous materials used for additive manufacturing.
Title in Portuguese
Influência da incorporação de nanotubos de TiO2 funcionalizados nas propriedades de resinas para impressão 3D
Keywords in Portuguese
Impressão 3D
Nanoestruturas
Polímeros
Abstract in Portuguese
Introdução: Por ser um método de fabricação altamente versátil que pode ser aplicado em metais, cerâmicas e polímeros, a manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, vem ganhando espaço rapidamente na odontologia, porém, ainda há um grande potencial de aprimoramento dos materiais. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da adição de nanoestruturas de TiO2 funcionalizadas nas propriedades físico-químicas e mecânicas de resinas para impressão 3D. Material e métodos: Duas resinas comercialmente disponíveis: Cosmos TEMP - Yller Biomaterials, Smart Print Bio Temp - Smart Dent foram utilizadas. As nanoestruturas de TiO2 foram funcionalizadas com 3-Aminopropil Trimetoxissilano (APTMS) ou 3-Trimetoxissilil-Propil-Metacrilato (TMSPM). A incorporação das nanoestruturas de TiO2 nas resinas foi feita por mistura mecânica, nas proporções de massa de 0,3% e 0,9%. Resinas sem nanotubos foram utilizadas como controle. Com os corpos-de-prova divididos em grupos de acordo com a resina e a concentração de nanoestruturas incorporadas, foram avaliados a resistência à flexão, módulo de elasticidade, solubilidade e sorção de água e estabilidade de cor. Os resultados foram analisados pelos testes ANOVA de dois fatores e Tukey, adotando-se nível de significância de 5%. Resultados: Para a resistência à flexão e modulo de elasticidade, diferenças significantes foram encontradas entre as resinas utilizadas, entre a presença de nanotubos e as funcionalizações (p < 0.05). O efeito de interação entre a resina utilizada e adição de nanotubos também foi significante (p < 0.05). Para solubilidade, os menores valores foram observados para a resina Smart Print Bio Temp com adição de 0,9% em peso de nanotubos funcionalizados com APTMS e os maiores para a resina Cosmos Temp sem nanotubos. Para a estabilidade de cor após envelhecimento utilizando a formula CIE-Lab, diferenças significantes foram observadas para a resina e a adição de nanotubos funcionalizados (p < 0.05). O efeito de interação entre resina e adição de nanotubos também foi significante (p < 0.05). A estabilidade de cor E00 avaliada por CIED2000 apresentou a mesma tendência. Conclusion: Resistência à flexão, modulo de elasticidade, sorção de água e estabilidade de cor de resinas para impressão 3D foram influênciadas pela adição de nanotubos de TiO2 funcionalizados com APTMS e TMSPM nas concentrações de 0,3% e 0,9% em peso. Aditivos de nanotubos funcionalizados podem ser utilizados para aprimorar materiais resinosos para manufatura aditiva.
 
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PedroHenriqueMagao.pdf (624.06 Kbytes)
Release Date
2023-11-17
Publishing Date
2021-11-17
 
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