Анотація до роботи:

Гончаренко Я.М. Високодисперсні кремнеземисті порошки для стоматологічних пластмас.–Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2002.

Дисертація присвячена розробці кремнеземистих порошків для стоматологічних пластмас із регульованим показником заломлення в інтервалі 1,480-1,510 з кроком 0,01 і розміром частинок у межах 5–10 мкм за допомогою золь-гель технології. Вивчено взаємозв’язок передісторії етилсилікатних гелей і фізико-хімічних властивостей порошків. Встановлено синтез опалу SiO₂Н₂О, який зумовлений наявністю в структурі гелю клатратів води, що затримують кристалізацію кристобаліту при термообробці. Встановлено закономірності зміни показника заломлення кремнеземистого порошку від співвідношення ЕТС/вода. Встановлено, що заданий показник заломлення забезпечується введенням у етилсилікатний гідролізат Al₂O₃ у вигляді свіжоосадженого гідроксиду за рахунок синтезу криптокристалічної фази муліта з високим двозаломленням. Розроблена безпомельна технологія синтезу кремнеземистого порошку. Випробування композиційних матеріалів на основі розроблених порошків виявили можливість ефективного їх застосування як наповнювача для стоматологічних матеріалів.

1. Виявлено вплив кінетичних параметрів проведення процесу гелеутворення в етилсилікатних гідролізатах на фазовий склад кремнеземистих порошків після термообробки. Вивчено механізми полімеризації кремнієвої кислоти в етилсилікатних гелях при використанні різноманітних кислотних каталізаторів. Показано, що в процесі структуроутворення гелей з азотною і соляною кислотами переважає процес зшивання ланцюгів полімерних молекул мостиковими Si-O-Si зв'язками, при використанні ортофосфорної кислоти превалює процес їх подовження. Встановлено утворення опалу SiO₂nH₂O при термообробці золь-гель композицій на основі етилсилікату. Показано, що співвідношення етилсилікат/ вода впливає на світлозаломлення термообробленого аморфного кремнеземистого порошку в інтервалі 1,400–1,460. Встановлено, що наявність структурно зв'язаної води в кремнеземистому порошку затримує кристалізацію SiO₂.

2. Методом термографії підтверджено утворення клатратів води, які сприяють синтезу опалу в кремнеземистому порошку, що утруднює синтез кристобаліту. Вивчено вплив ступеня полімеризації вихідного гелю на процеси, що супроводжують його термічне перетворення.

3. Встановлено вплив колоїдно-хімічної передісторії гелей на тонку структуру кристобалітових порошків. Показано, що використання відмивання гелю призводить не тільки до видалення клатратів води і запобігання утворенню опалу, але й до синтезу низькотемпературного кристобаліту з досконалою структурою.

4. Визначено вплив добавок оксидів Li, Mg, Ca, Zr і Al на показник заломлення кремнеземистих наповнювачів. Методом петрографічного аналізу встановлено, що одержання порошків із заданим показником заломлення в інтервалі 1,480–1,510 з кроком 0,01 забезпечується регулюванням кількості оксиду алюмінію від 10 до 40 %, який вводиться. Підвищення світлозаломлення кремнеземистих порошків здійснюється за рахунок синтезу криптокристалічної фази муліту з високим двозаломленням. Виявлено, що для досягнення високих значень світлозаломлення й однорідності фазового складу кремнеземистого порошку краще використовувати етилсилікат марки 40 і свіжоосаджений гідроксид алюмінію. Встановлено, що оптимальним режимом термообробки гелей є швидкість підйому температури до 800–850 ^оС не вище 3 ^оС/хв.

5. Розроблено кремнеземистий наповнювач для стоматологічних композиційних матеріалів за золь-гель технологією дисперсністю 5–10 мкм із показником заломлення 1,480–1,510 з кроком 0,01.

Розроблено технологічну інструкцію на виготовлення кремнеземистого порошку на основі етилсилікату і проект технічних умов на кремнеземистий наповнювач полімерних матриць стоматологічних матеріалів. Технічна новизна отриманих результатів відбита в заявці на винахід «Спосіб одержання легованого кремнеземистого порошку», яку подано в НДЦПЕ і визнано в результаті експертизи за формальними ознаками відповідною вимогам ст. 12 Закону (реєстраційний номер 2000063388 МПК 6С04В33/12 від 09.06.2000).

6. Виявлено взаємозв'язок технологічних параметрів проведення золь-гель процесу і здрібнення кремнеземистого порошку. Встановлено, що ефективність здрібнення кремнеземистого порошку визначається тонкою структурою порошку і характерними для неї причинами агрегації. Розроблено принципи безпомельної технології синтезу кремнеземистого наповнювача для стоматологічних пластмас, відповідно до яких використання стадії мокрого помелу структурованого етилсилікатного гідрогелю забезпечує значне зниження опалоподібної склофази і запобігає утворенню твердих агрегатів.

7. Встановлено вплив хімічної передісторії наповнювача на фізико-механічні властивості композитів. Показано, що міцнісні характеристики композитів залежать від колоїдно-хімічної передісторії гелю і пов'язаного з нею фазового складу кремнеземистого наповнювача. Визнано, що запобігання утворенню опалоподібної склофази при одержанні наповнювача сприяють підвищенню не тільки показника заломлення наповнювача, але і міцнісних характеристик композиційних матеріалів на його основі.

8. Експериментальні партії наповнювачів, які випущені в умовах НТУ «ХПІ», пройшли випробування в умовах ТОВ «Кром Дентал». Випробування композиційних матеріалів на основі розробленого кремнеземвміщуючого порошку підтвердили можливість його застосування як наповнювача стоматологічних матеріалів. Використання розробленого наповнювача підвищує фізико-механічні властивості композиційних матеріалів на основі полімерної матриці метилметакрилатного ряду, а також забезпечує високі естетичні властивості матеріалу.

Публікації автора:

1. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Семченко Г.Д., Толстой В.С. Измельчение кремнеземистых порошков с «золь-гель» предысторией // Вестник Харьковского государственного политехнического университета – Харьков: ХГПУ.– 2000.–Вып. 105.–С. 12-16.

2. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Колесниченко Л.П., Руденко Л.В. Термическое превращение этилсиликатных гелей в технологии кремнеземистых наполнителей стоматологических пластмасс // Вестник Харьковского государственного политехнического университета – Харьков: ХГПУ.– 2000.–Вып. 123.–С. 81-84.

3. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б. Проблема агрегации в ультрадисперсных порошках с «золь-гель» предысторией // Сб. науч. трудов «Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешения и уплотнения».–Одесса: ОГМА.–2000.– С. 39-43.

4. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Нейковский С.И. Исследование оптических свойств кремнеземистых наполнителей из гидрогелей системы ЭТС – Al(OH)₃ // Вопросы химии и химической технологии.– 2001.–№ 2.–С. 64-67.

5. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Влияние Li, Ca, Mg, Zr, Al-содержащих добавок на оптические свойства кремнеземистого наполнителя композиционных стоматологических материалов // Сб. науч. трудов «Укр НИИогнеупоров».–Харьков: Каравелла.– 2001.–№ 101.–С. 191-196.

6. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Пушкарь Д.С. Получение кремнеземистых заполнителей для стоматологических композиционных материалов // Огнеупоры и техническая керамика.– 2001.–№ 9.–С. 21-24.

7. Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Гончаренко Я.Н., Толстой В.С. Кристаллизация SiO₂ из гелей на основе этилсиликата // Стекло и керамика.– 2001.–№ 1.–С. 30-32.

8. Семченко Г.Д., Опрышко И.Н., Гончаренко Я.Н., Чопенко Н.С., Анголенко Л.А. Механохимический синтез муллита // Стекло и керамика.–1999.–№ 12.–С. 23-26.

9. Семченко Г.Д., Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Толстой В.С., Вернигора К.П. Исследование эффективности измельчения кремнеземистых порошков с «золь-гель» предысторией // Труды VI Межд. конф. «Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешения и уплотнения».–Одесса: ОГМА.– 1998.– С. 36-39.

10. Гончаренко Я.Н. Биокерамические материалы для медицинских целей // Українське Гончарство. Національний культурологічний щорічник за роки 1996-1999.– Опішне: Українське народознавство, 1999.– Кн. 4.– С. 262-269.

11. Гончаренко Я.М. Перетворення аморфного кремнезема гелей при синтезі ультрадисперсного наповнювача стоматологічних мас // Тези доповідей І Всеукр. конф. «Сучасні проблеми неорганічної хімії».– К.: Центр.–1999.–С. 106.

12. Гончаренко Я.Н. Синтез и свойства кремнеземистых наполнителей из гидрогелей системы ЭТС – Al(OH)₃ // Тезисы докладов Межд. научно-техн. конф. «Эффективные огнеупоры на рубеже ХХІ столетия».–Харьков: Каравелла.–2000.–С. 36-37.

13. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Синтез керамического наполнителя из гелей для стоматологических масс по беспомольной технологии // Збірка тез доповідей ІІІ Всеукр. науково-метод. конф. з міжнар. участю.–Дніпродзержинськ: ДДТУ–2000.–С. 168-169.

14. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Высокодисперсные кремнеземистые порошки для стоматологических масс // Тезисы докладов Межд. научно-техн. конф. «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности».–Харьков: Каравелла.–2001.–С. 36-37.

15. Гончаренко Я.М., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Композиційні матеріали для відновлювальної стоматології // Сб. трудов 2 Межд. конф. «Композиционные материалы».–К.: НТУУ «КПИ».– 2001.–С. 70.