بررسی تاثیر افرودنی‌های پلی وینیل الکل، نانو سیلیکا کلوییدی و نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت بر نانوکامپوزیت کلسیم سیلیکاتی و تعیین مقدار بهینه آن‌ها با استفاده از مدل آماری تاگوچی

Nano fast cement (nfc) یک سیمان با زمان گیرش بسیار پایین برای ترمیم کانال ریشه دندان به عنوان جایگزینی برای mineral trioxide agregate(mta) است. ضعف این ماده ترمیم کننده جدید دندان، کارپذیری یا چسبندگی ضعیف و مقاومت فشاری و خمشی پایین است. برای رفع این مشکلات، در این پژوهش سعی شده با اضافه کردن افزودنی هایی از جمله پلی وینیل الکل (pva)، نانو سل سلیکا و نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت خواص فیزیکی، مکانیکی، زیست فعالی و زیست سازگاری nfc را بهبود دهیم. بنابراین هدف از این تحقیق، تولید نوع جدیدی از نانوکامپوزیت کلسیم سیلیکاتی، با زمان گیرش پایین، کارپذیری مناسب و استحکام فشاری و خمشی بالا است این نانو کامپوزیت با مخلوط کردن پودر nfc، نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت، نانو سل سیلیکا و پلی وینیل الکل ساخته شد و اثر سه افزودنی بر خواص فیزیکی و مکانیکی nfc بررسی شد، با استفاده از روش طراحی تاگوچی، تاثیر سطوح مختلف مواد افزودنی و مقدار بهینه درصد هر افزودنی برای داشتن نانو کامپوزیتی با استحکام فشاری و خشمی بالا، زمان گیرش پایین و کارپذیری یا چسبندگی مناسب تعیین شد و با توجه به نتایج طراحی تاگوچی موثرترین فاکتور بر خواص مکانیکی نانو کامپوزیت تولید شده پلی وینیل الکل است که سطح سه(6درصد) آن بیش ترین مقدار سیگنال به نویز را دارد و نشان دهنده این است که سطح بهینه برای این فاکتور، سطح سه است. همچنین برای فاکتور نانوذرات هیدروکسی آپاتیت مقدار سیگنال به نویز تمامی سطوح تقریبا نزدیک به یکدیگر است که نشان دهنده این است که این فاکتور تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی ندارد و با توجه به نتایج آزمون زمان گیرش موثرترین فاکتور بر زمان گیرش nfc، نانو سلیکا کلوییدی است که سطح بهینه برای این فاکتور، سطح 2(0.5درصد وزنی نانو سیلیکا) است. به این ترتیب درصد بهینه برای تولید نانو کامپوزیتی با بالاترین استحکام و کم ترین زمان گیرش و کارپذیری مناسب، 6 درصد پلی وینیل الکل است و نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت تاثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی و مکانیکی nfc ندارد.

Optimization of physical and mechanical properties of calcium silicate nanocomposite by Taguchi method

The purpose of this work is to develop a new type of calcium silicate nanocomposite, with low setting time, good workability and high strength. This new nanocomposite is prepared by mixing Nano Fast Cement, Nano Hydroxyapatite, polyvinyl alcohol and colloidal nano silica. The effect of three additives (hydroxyapatite nanoparticles, colloidal nano silica and polyvinyl alcohol solution) on its physical and mechanical properties was investigated. Using Taguchi design method, the effect of different levels of additives and optimum percentages of each additive on having nano composite with high compressive strength, low setting time and good workability were determined. According to the results, the most effective factor on the mechanical properties of nanocomposite (compressive strength, flexural strength and flexibility) is polyvinyl alcohol, that level of three (6%) has the highest signal to noise ratio, indicating that the optimal level for this factor is level three. Also, factor A, which represents the hydroxyapatite nanoparticles, is the signaltonoise value of all surfaces almost close to each other, indicating that this factor does not have much effect on the mechanical properties. And according to the test results, the most effective factor on the setting time is percentage of hydroxyapatite nanoparticles. The optimal level for this factor is level one (zero for hydroxyapatite). Thus, the optimum percentages for nanocomposite production with the highest strength and the lowest setting time and good workability are 6% polyvinyl alcohol, 0% hydroxyapatite and 0.5% nanosilica.