起点作文网

化学纤维优缺点(收集3篇)

时间: 2024-11-26 栏目:办公范文

化学纤维优缺点范文篇1

人类制作桩冠已有几百年的历史[1],早在18世纪人们就开始用木制桩钉来修复无髓牙根,20世纪出现了预成金属桩以及铸造金属桩核,长期以来,铸造金属桩核一直在临床上占据主要地位,但其弹性模量比牙本质高,在根管内产生应力集中,从而产生严重根折[2]。失败后不易取出、美学效果及生物相容性差等缺点限制了它的发展。因此,20世纪90年代,非金属桩开始应用于临床,其有效地克服了金属桩修复体使龈缘变黑的缺点。特别是陶瓷桩透光性好,用于全瓷修复体中更具有美观的效果[3]。非金属桩主要有纤维桩和陶瓷桩,随着陶瓷和聚合物在工业和生物材料领域越来越广的应用和人们对美观越来越高的要求,对非金属桩核修复的研究越来越多。笔者对近年来临床上常用的几种非金属桩进行回顾,旨在为临床修复医师提供参考。

1纤维桩

1.1纤维桩的分类

1.1.1碳纤维桩

纤维桩系统中,最早用于临床的是碳纤维桩。碳纤维桩是由无数被拉伸的沿同一方向排列的碳纤维稳固地粘附于环氧树脂基质中而成。碳纤维桩因具有较低的弹性模量,较高的抗疲劳性及良好的生物相容性,受到修复人士的青睐。但由于其外观呈现黑色,与牙齿颜色不匹配,具有不透光性,使其不适合应用于全瓷冠的修复,不能完全满足美学修复的需要。

1.1.2玻璃纤维桩

将玻璃纤维代以碳纤维即可得到玻璃纤维桩。玻璃纤维桩可以采用不同的玻璃纤维,最常用的类型是“E”玻璃纤维(又称电绝缘玻璃纤维),玻璃纤维含量的增加会使弹性模量随之升高[4]。玻璃纤维桩保留了碳纤维桩的良好性能,同时又改善了碳纤维桩的颜色,成为桩核材料新的发展方向。

1.1.3石英纤维桩

石英纤维桩和玻璃纤维桩相似,其主要成分也是SiO2,只是其在石英中以晶体状态存在,在玻璃中以非结晶状态存在。石英桩的弹性模量在15~7GPa之间,与玻璃纤维桩相似。以石英为主原料的石英纤维桩具有了优良的机械性能、粘结性能、美学性能,是一种比较理想的桩核材料。

1.1.4聚乙烯纤维树脂桩

聚乙烯纤维最初用来增强牙周夹板,随着性能的不断改善,现在已经广泛用于制作根管桩和树脂粘接固定桥。聚乙烯纤维直接增强的树脂桩是由光固化树脂包绕呈编织状排列的聚乙烯纤维而成,典型的是美国的Ribbond系统。和其他纤维桩不同的是,这种桩并非预成桩,而是临时制作而成,按照厂家的说明,在备好的根管内注入流动性好的光固化树脂,然后将一条或多条预先浸渍好的聚乙烯纤维通过专用的塑料小管塞入根管内,光照聚合后去除多余的塑料小管即可。聚乙烯纤维对树脂的力学性能的增强作用比较温和。Alander等[5]也用试验证实,聚乙烯纤维增强树脂的弯曲强度要明显低于玻璃纤维增强树脂。这种根管桩有一些缺点,很难保证其根尖部的树脂得到充分固化,而且无法用于比较细小的根管。

1.2纤维桩的优点

1.2.1弹性模量

弹性模量更接近于牙本质,此相似性可使桩随牙齿受力后的轻微挠曲而挠曲,起到相当于一个缓冲器的作用,只将一小部分作用于牙齿上的应力传导到牙本质壁上,从而有利于避免根折的发生,Cormier等[6]的研究还显示,玻璃纤维桩损坏以后容易取出再修复,而金属和瓷桩系统损坏后再修复是非常困难的。

1.2.2抗疲劳性

抗疲劳性被认为是牙科修复能否成功需要考虑的最主要的因素之一。传统的修复之所以经常失败,是因为只考虑了最大承受强度而忽略了抗疲劳强度,而反复的低于最大承受强度的加载,对牙体造成的损伤远远大于一次较大负荷[7]。Goto等[8,9]的研究发现,纤维桩核系统比铸造金属桩核系统能承受更多次数的循环应力,实验纤维桩核已经初步表现出不亚于铸造金属桩核的抗疲劳性。纤维桩的抗弯曲强度和抗拉伸强度比同直径的不锈钢桩和钛桩要大,因此抗疲劳能力也更强。在长时间模仿口腔咀嚼运动的体外循环实验中,纤维桩表现出比不锈钢桩和钛桩更高的抗疲劳能力。

1.2.3纤维桩的强度

纤维桩核系统与金属桩核系统相比,并不能提高修复体的抗折性,但其折裂方式有利于再修复,几乎无不可逆性根折[10,11]。

1.2.4纤维桩的美学性能

纤维桩的颜色更接近于自然牙齿,其透光性好,可以使冠修复体呈现更自然的外观,患者的满意度高,因而其美学性能远好于金属桩[12]。

1.2.5耐腐蚀性和生物相容性

金属桩核时间长了在口腔内慢慢发生电解,最终导致腐蚀。而纤维桩具有的强耐腐蚀性及高电阻性,使纤维桩很难被腐蚀,也增加了桩核的使用寿命。同时也防止了腐蚀后的有害物质进入人体,提高了桩核的安全性。

1.3纤维桩的缺点

具有的弯曲性易使边缘产生微渗漏,边缘封闭性差。

2陶瓷桩

2.1陶瓷桩的种类

瓷桩包括可铸造玻璃瓷桩、玻璃渗透铝瓷桩、CAD-CAM桩和氧化锆瓷桩。可铸玻璃陶瓷桩、玻璃渗透铝瓷桩和CAD/CAM桩的强度都不够大,失败率较高。目前较成熟的是氧化锆瓷桩,Toksavul等[13]比较了氧化锆陶瓷桩核、玻璃纤维强化桩核、复合桩核修复上中切牙后的断裂韧性和断裂模式,认为氧化锆陶瓷桩核可以用于临床。目前,氧化锆陶瓷桩核一方面是用高韧性陶瓷粉末Y-Ce-TZP制作,因为它既保留了Y-TZP陶瓷的高强度,又具有Ce-TZP陶瓷的高韧性;另一方面Ce-Y-Mg复合稳定剂能够对氧化锆陶瓷起到很好的增韧、增强效果。由于其强度高、韧性好,力学性能能够满足牙科桩钉的要求,因此可用于氧化锆桩核的制作。制作过程为预成氧化锆棒做桩核蜡形的核心,包埋铸瓷,试戴粘固同常规。由于氧化锆陶瓷是一种高强度瓷,具有较高的抗弯强度,而与之匹配的特制铸造陶瓷又能和氧化锆桩结合在一起构成瓷桩核,因此不但透光性好,而且力学性能超群。Michalakis等[14]认为以传统材料(金或钛)制作的桩核,其外再配以全瓷冠,它的美学效果会因为桩核的反射和不透光性而变得非常不协调,而以氧化锆为桩核再配以IPS-Empress全瓷冠是值得推广试用的。

2.2陶瓷桩的优点及不足

与金属桩相比,陶瓷桩生物相容性更好,无细胞毒性和致敏性。腐蚀对陶瓷桩的影响也非常小。陶瓷桩的抗疲劳能力非常强。Drummond和Bapna[15]对纤维桩和陶瓷桩进行冷热循环和周期加载实验,结果表明,冷热循环后陶瓷桩的挠曲强度仅降低2%。但瓷桩的整体机械强度不如金属桩。瓷桩中的氧化锆瓷桩强度较大。但一旦瓷桩折断或需要进行根管再治疗时,要去除残留在根管内的瓷桩则非常困难。特别是锆桩不可能用裂钻去除[16]。因陶瓷桩弹性模量高、韧性低、折断后难去除、不易与树脂类粘接剂结合、固位力低等缺点,且目前市场上的陶瓷桩核价格较昂贵,未被普遍采用。目前,有关的国内外文献,尚未见陶瓷桩修复失败的报道。这可能与临床观察时间短有关[17]。

3非金属桩的粘结

体内数据显示在根—桩—核界面建立可靠的粘结对桩固位修复的临床成功至关重要[18],不同的被粘结体其表面处理也不同,临床常用的粘固剂有磷酸锌、树脂、玻璃离子和树脂改良玻璃离子粘固剂等,均可有效地将纤维桩粘固在根管内。但目前认为树脂粘固剂优于其他几种。纤维桩的粘固一般采用树脂类粘结剂。Sahmali等[19]用不同种类的粘结剂粘固碳纤维桩,测其拉伸粘固强度,树脂类粘固组显著高于玻璃离子组。主要因为树脂粘固剂表面湿润性好,而纤维桩表面为多孔结构,故粘固力强,微渗漏少。与磷酸锌和玻璃离子相比,树脂粘固剂使桩更能承受旋转力,且可增加牙根的强度[20]。Edelhoff等[21]实验发现全瓷桩、核间的粘接可采用粘接前的氧化铝喷砂、氧化硅涂层、硅烷耦联及应用新型粘接剂等保证其固位。在传统Bis-GMA粘接体系基础上改良的含有磷酸单体的粘接体系(如Panavia系列)是唯一能被推荐用于临床上氧化锆陶瓷粘接的。

4结语

综上所述,非金属桩均有足够的机械强度,并且诸多研究均显示非金属桩保护牙根的作用优于铸造金属桩,尤其是纤维桩,能实现二次修复。随着材料学发展和人们对美观要求的不断提高,目前非金属桩卓越的美学效果是金属桩不可比拟的。自从非金属桩被引入牙科领域,学者们已经进行了大量研究。这些研究的结果和许多临床数据已经表明非金属桩可以在临床安全使用。而且随着相关的工业和生物材料领域的进展,非金属桩的性能也将得到进一步的改进和发展。我们认为非金属桩核将有广阔的发展前景,同时要注意到,到目前为止,还没有一种桩核材料可以满足理想的桩核修复要求。因此临床医生在选择桩时,要进行综合考虑。在美学和生物相容性上要求高,剩余的残根残冠牙体组织在龈上3mm以上,咬合正常,根管较粗大,修复后的牙冠与牙根长轴基本一致,可以选非金属桩。当根管粗细不合适、形态特殊、修复体龈牙合高度不足、咬合较紧时,或当修复体需要改变牙齿长轴的角度大(约>10°)时,最好设计金属桩核,烤瓷修复[22]。

参考文献

[1]赵铱民.口腔修复学[M].6版.北京:人民卫生出版社,2008:97.

[2]HeydeckeG,ButzF,HusseinA,etal.Fracturestrengthafterdynamicloadingofendodonticallytreatedteethrestorewithdifferentpost-and-coresystems[J].JProsthetDent,2002,87(4):438-445.

[3]程祥荣.非金属桩及其临床应用[J].中华口腔医学杂志,2006,41(6):336-338.

[4]NewmanMP,YamanP,DennisonJ,etal.Fractureresis-tanceofendodonticallytreatedteethrestoredwithcompositeposts[J].JProsthetDent,2003,89(4):360-367.

[5]AlanderP,LassilaLV,TezvergilA,etal.Acousticemissionanalysisoffiber-reinforcedcompositeinflexuraltesting[J].DentMaster,2004,20(4):305-312.

[6]CormierCJ,BurnsDR,MoonP.Invitrocomparisonofthefractureresistanceandfailuremodeoffiber,ceramic,andconventionalpostsystemsatvariousstagesofrestoration[J].JProsthodont,2001,10(1):26-36.

[7]GrandiniS,GoracciC,MonticelliF,etal.Singa“three-pointbending”test,ofthefatigueresistanceofcertainfiberposts.II[J].DentistaModerno,2004:70-75.

[8]GotoY,NichollsJI,PhillipsKM,etal.Fatigueresistanceofendodonticallytreatedteethrestoredwiththreedowel-and-coresystems[J].JProsthetDent,2005,93(1):45-50.

[9]RosentrittM,FurerC,BehrM,etal.Comparisonofinvitrofracturestrengthofmetallicandtooth-colouredpostsandcores[J].JOralRehabil,2000,27:595-601.

[10]NewmanMP,YamanP,DennisonJ,etal.Fractureresistanceofendodonticallytreatedteethrestoredwithcompositeposts[J].JProsthetDent,2003,89(4):360-367.

[11]RaygotCG,ChaiJ,JamesonDL.Fractureresistanceandprimaryfailuremodeofendodonticallytreatedteethrestoredwithacarbonfiber-reinforcedresinpostsysteminvitro[J].IntJProsthodont,2001,14(2):141-145.

[12]曹颖,孙少宣.纤维桩树脂核修复前牙牙体缺损的美学评价[J].中国美容医学,2006,15(5):574-575.

[13]ToksavulS,UlusoyM,TomanM.Clinicalapplicationofall-ceramicfixedpartialdenturesandcrowns[J].QuintessenceInt,2004,3(53):185-188.

[14]MichalakisKX,HirayamaH,SfolkosJ,etal.Lighttransmissionofpostsandcoresusedfortheanteriorestheticregion[J].IntJPeriodonticsRestorativeDent,2004,2(45):462-469.

[15]DrummondJL,BapnaMS.Staticandcyclicloadingoffiber-reinforceddentalresin[J].DentMater,2003,19:226-231.

[16]RickettsDN,TaitCM,HigginsJ.Postandcoresystems,refinementstotoothpreparationandcementation[J].BrDentJ,2005,198:533-541.

[17]孙凤,钱端申,魏克立,等.Cosmopost全瓷桩核的临床应用[J].中华口腔医学杂志,2003,38(6):470-472.

[18]MonticelliF,GrandiniS,GoracciC,etal.Clinicalbehavioroftranslucentfiberposts:a2-yearprospectivestudy[J].IntProsthodont,2003,16(6):593-596.

[19]SahmaliS,DemirelF,SaygiliG.Strengthsoflutingcementtometallicandtooth-coloredposts[J].IntJPeriodonticsRestorativeDent,2004,24(3):256-263.

[20]F.Mannocci,M.Ferrari,T.F.Watson.Microleakageofendodonticallytreatedteethrestoredwithfiberpostsandcompositecoresaftercyclicloading:aconfocalmicroscopicstudy[J].JProsthetDent,2001,85:284-291.

化学纤维优缺点范文篇2

【关键词】FRP;抗疲劳性;纤维增强混凝土;弹性性能

我国是使用混凝土结构最多的国家,由于我国存在大量的混凝土结构建筑物,因为达到或超过使用年限,或因为使用功能改变,自然灾害作用,荷载增加,设计失误以及施工缺陷,或长期使用过程损伤、老化、腐蚀及维护不善等问题,造成混凝土开裂、钢筋锈蚀、承载力不足、抗震性能不良等诸多影响结构安全性、适用性和耐久性的问题。混凝土材料虽然具有很高的抗压强度、较大的刚度以及较好的耐久性,但它是一种拉压比很小的准脆性材料,因而给复杂的混凝土结构工程增添了许多不安全因素,而且钢筋锈蚀更是多年来没有解决好的一大难题,也是使结构丧失原有承载力,难以达到其预期使用寿命的主要因素之一。如果重建所有需要加固和修复的基础措施,需要花费大量的人力、物力及财力。而为了保证结构的可靠及从环境保护、基本国情等方面考虑,需要对建筑结构进行加固改造及修补,以改善这些结构的使用功能。随着越来越多的建筑进入老龄化阶段,加固改造的投资也呈逐年递增的趋势,预计不久我国建筑业的重点将由新建转向已有建筑的维修、加固和改造。

纤维增强混凝土这种新型的复合材料,是从1970年前后发展起来的,但这种增韧材料的使用在古埃及时期就已存在了。经过了近几十年的发展后,纤维增强混凝土材料在其品种种类和增强机理的研究应用上都有了很好的长进和发展。根据国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,ISO)为复合材料所下的定义,复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料,复合材料的组合材料虽然保持其相对独立性,但复合材料的性能却不是组合材料性能的简单叠加,而是有着重要的改进。近年来我国出现了多种混凝土结构的加固方法,主要有:加大截面法、体外预应力法、缠绕钢丝法、外包钢和钢板粘贴法以及FRP片材粘贴法,而纤维增强复合材料(FRP)加固土木结构是其中一种新型加固方法。

1.FRP的组成

纤维增强复合材料(Fiberreinforcedpolymer/plastic),缩写FRP,是由纤维材料与基本材料按一定比例混合并经过一定工艺复合形成的高性能新型材料,是一种高强、轻质、易裁剪、抗疲劳性能好、相对耐腐蚀及耐久性好、无磁性的新型复合材料。从材料种类上划分,在建筑工程上应用较多的主要是:玻璃纤维增强塑料(carbonfiberreinforcedpolymer,GFRP),碳纤维增强塑料(glassfiberreinforedpolymer,CFRP)和芳纶纤准增强材料(aramidfiberreinforcedpolymer,AFRP),常用的树脂有环氧树脂、聚酯树脂和乙烯酯树脂。

2.FPR的优缺点

FRP复合材料与钢材相比,它具有其各组成材料的优点,而且还能够通过材料设计,使各个组成的性能产生复合作用,相辅相成以获得新的性能。因此,FRP复合材料具有以下几个方面的优点:

(1)有很高的比强度和比模量。比强度指材料强度与材料密度的比值。比模量是指材料模量与材料密度的比值。比强度和比模量高说明材料“轻质高强”,其强度是钢材的20-50倍,因此工程中采用FRP可以大大降低施工、运输等成本,并能减少结构自重。

(2)有很好的弹性性能。体现在发生较大变形时,纤维增强复合材料可以恢复原状,塑性变形很小,这在设计有较大的动荷载或是较大的冲击荷载的结构时,有很大的优势。

(3)有很强的设计性。可以通过改变纤维、基体的种类和相对含量、控制纤维的铺衬方向、纤维集合形式及排列方式等方法设计出各种强度、模量、形状的FRP产品,以满足工程对复合材料结构与性能的特殊使用要求要求。

(4)有较高的抗疲劳性。增强纤维的缺陷少,抗疲劳性好;基体的塑性好,能消除和减少应力集中区域的尺寸及数量,使源于基体、纤维缺陷处或界面上的疲劳源难以萌生,抑制微裂缝的出现。FRP复合材料的疲劳破坏是从纤维的薄弱环节开始,逐渐扩展到界面上,破坏前有明显的征兆。因此,FRP复合材料的疲劳强度比较高。

(5)有较好的电磁绝缘性能、耐高温或低温、耐腐蚀的等特点,这使得FRP产品适合于一些特殊工程,发挥钢材等传统结构材料所不具备的优点。

由于上述种种优越性,FRP复合材料的应用会越来越广泛,用量会越来越多。

FRP与钢材相比,缺点在于以下几个方面:

与钢材相比,FRP的强度有较大的离散性;与混凝土相比,一般FRP的防火性能较差;FRP通常为各向异性,沿纤维方向的强度和模量较高,垂直于纤维方向的强度和模量较低,而钢材为各向同性的材料;FRP价格比传统结构材料贵;紫外线对其造成的伤害比较大;长期强度低于短期精力强度等。

3.FRP加固钢筋混凝土梁的实例

FRP加固钢筋混凝土梁已经在国内外有了比较广泛的应用,众多研究者也就纤维材料及加固后试件的力学性能等各方面展开了丰富的研究工作,得出了相关的重要结论。通过研究对实际的加固工程起到了非常重要的指导作用;反过来,实际工程也很好地验证了理论和试验研究的实用性和可靠性。

以下介绍了纤维加固钢筋混凝土梁的一个工程实例——泰安供电公司电能计量中心加固工程,济南大学对其进行了加固质量的检测。

3.1工程概况

泰安供电公司电能计量中心实验楼工程一层楼面由于使用功能改变,需要进行加固处理。

楼面活荷载:

每个货架柱脚处对基础最大垂直载荷约为600kg,且货架区每平方米地面载荷为0.86吨。每个货架柱脚用2根M16x190化学锚栓锚固。堆垛机自重1.8吨,堆垛机投影面积为3.2平方米,堆垛机静载荷为:(1.8+0.35)/3.2=0.67吨/平方米,动载荷约为1.4*0.67=0.9吨/平方米,轨道支撑板沿轨道方向每500mm一个。

承载能力:

该工程设计采用PKPM系列软件进行密肋楼板内力计算,在此基础上,依据《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》CECS146-2003进行碳纤维加固设计。经核算,该设计碳纤维加固后密肋楼板承载能力可提高25%,即加固后实际提高承载能力达12.5KN。

3.2加固检测报告

钢筋混凝土梁的加固检测报告

3.3施工要点

纤维加固钢筋混凝土梁的主要施工步骤有:

化学纤维优缺点范文篇3

关键词:苎麻纤维;改性;可纺性;服用性

苎麻纤维具有纤维长、强力高、吸湿散湿性好、抗菌防腐等优点,是一种优良的纺织原料。但是脱胶后的精干麻存在弹性小、耐磨性差、织物易折皱起毛、上染困难等缺点,因而在一定程度上影响了它的使用价值。苎麻改性的目的就是在保留其纤维原有优良风格的前提下克服其缺点,从而改善纤维的可纺性和提高织物的服用性能。

1改性的理论依据

苎麻纤维的缺陷是由于其结构的结晶度高、取向度高造成的。改性就是利用化学方法,在基本保持其纤维大分子结构的前提下,适当破坏纤维内部的结晶度和取向度,使其弹性、勾结强度、耐疲劳度、染色性能提高,利用纤维润胀变形,产生一定的卷曲,增大成纱抱合力,有效地改善可纺性,提高纱线条干均匀度,减少毛羽,提高织造效率,改善织物耐磨性、抗皱性、吸湿性、上染性。

苎麻纤维与浓碱接触后,立即发生碱液浸润、扩散等一系列作用,同时伴生醇化型化合物和加成化合物:

C6H7O2(OH)3+NaOHC6H7O2(OH)2ONa+H2o

C6H7O2(OH)3+NaOHC6H7O2(OH)2OHNaOH

它们的形成、组成取决于作用的介质、材料、温度等诸多因素。但是可以肯定碱金属离子或碱分子和纤维素大分子上羟基的结合,导致纤维素分子氢键的减少或分子间力的削弱,而碱金属离子是有较大水化能力的,它的周围将聚集水分子形成水化层,使纤维素大分子间距增大,结晶度下降,晶格距离增大,无定形区扩张。水化层愈厚,纤维结构变化愈显著。

2工艺流程和参数

2.1工艺流程

脱胶精干麻(干或湿)――碱浸――脱碱――碱中和――水洗――脱水――给油――脱水――烘干

2.2工艺参数

干麻湿麻(含水率50%)

浸碱:NaOH浓度130g/L±5g/L200g/L±10g/L

浴比1:10-121:10-12

温度30-60℃30-60℃

时间20-25min20-25min

脱碱:水洗洗三次、开启循环泵,每次洗10-15min

碱中和:用适当浓度的酸液中和,使pH值在6.5-8.0之间

H2SO4浓度2-3.5g/L2-3.5g/L

温度常温常温

时间10min10min

水洗pH≈7pH≈7

其余工艺参数同常规脱胶工艺参数。

3测试结果和分析

3.1单纤维物理性能的测定

表1

注:改性麻(小)――实验室小试

改性麻(大)――车间工艺扩大实验,工艺参数相同。

从表1可知,改性后苎麻纤维断裂伸长率、勾结强度、勾结伸长率、卷曲数、疲劳强度都有较大幅度的提升,因此纤维的可纺性、细纱生活及断头率都有明显改善。这从实际生产中也可反映出来。

3.2改性前后纤维的断裂功

改性后,纤维强度下降了,这是否会影响织物的牢度?我们对反映织物牢度的断裂功进行了测试。

从表2可看出,尽管改性后苎麻纤维单强有所下降,但由于纤维断裂伸长成倍增加,断裂功明显增大,因此,织物牢度不但没有下降,反而增加。

3.3染色性能(改性前后上染率测定)

从表3中反映出,改性麻上染率比普通精干麻提高了200%,效果非常明显,这大大改善了麻类织物的上色效果问题。

    【办公范文】栏目
  • 上一篇:政务中心业务工作计划(整理2篇)
  • 下一篇:女生自我介绍作文(收集5篇)
  • 相关文章

    推荐文章

    相关栏目