專利名稱：齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘及其制備方法，特別是長纖維與納米粒子共同增強(qiáng)、增韌樹脂基復(fù)合材料樁釘及其制備方法。
背景技術(shù)：
公知的用樁釘制作樁冠修復(fù)殘根、殘冠是齒科臨床常用的方法。目前臨床廣泛使用的金屬樁釘，主要從其強(qiáng)度、固位方面考慮。研究發(fā)現(xiàn)，金屬樁釘?shù)膹椥阅Ａ窟h(yuǎn)大于牙體組織，用金屬樁釘修復(fù)無髓牙后，存在引起根折的危險(xiǎn)性；同時(shí)，金屬樁釘易腐蝕變色、不透光而影響美觀；金屬中某些元素還有可能引起人體過敏以及慢性中毒的危險(xiǎn)；在齒科臨床檢查中還會(huì)影響磁共振成像等。
二十世紀(jì)90年代，國外出現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料樁釘，盡管其機(jī)械性能比較理想，但因其固有的黑色影響美觀，使其臨床應(yīng)用受到限制。
玻璃纖維復(fù)合材料制作的樁釘綜合性能較好，理論上能夠滿足牙科樁釘?shù)囊蟆Ｎ墨I(xiàn)《實(shí)用口腔醫(yī)學(xué)雜志1999(15)177》周永明、施長溪、陳吉華的文章“牙科用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合樹脂的研究”，介紹了采用E-玻璃纖維，丙烯酸樹脂制備復(fù)合材料樁釘，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量符合樁釘要求，但韌性不足。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)韌性不足的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘及其制備方法。用本發(fā)明方法制作的復(fù)合材料樁釘，其彎曲強(qiáng)度和模量接近牙齒本質(zhì)，無毒性，生物相容性好，韌性提高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的長纖維與納米粒子共同增強(qiáng)、增韌樹脂基體，長纖維的體積含量為55～65％，納米粒子含量為樹脂基體的1～3％，樹脂基體的體積含量為45～35％，偶聯(lián)劑用量為長纖維與納米粒子用量的0.8～1.5％。
所述的長纖維可單獨(dú)用玻璃纖維，高強(qiáng)玻璃纖維，芳綸，或是玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維和芳綸混合使用。
所述的納米粒子可選用SiO2、Al2O3、TiO2、有機(jī)蒙脫土以及海泡石。
所述的樹脂基體采用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂以及丙烯酸樹脂。
所述的偶聯(lián)劑，應(yīng)根據(jù)不同的纖維類型選用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑。
齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘?shù)闹苽浞椒?)首先取納米粒子用量0.8～1.5％的偶聯(lián)劑，配制成丙酮溶液或酒精溶液待用，將納米粒子投入到丙酮溶液或酒精溶液中，進(jìn)行超聲波分散處理15～20分鐘；2)再將經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的納米粒子加入到樹脂基體中，用高速均質(zhì)分散機(jī)在50～70℃溫度下分散15～20分鐘，升溫至80～90℃，攪拌0.5～1小時(shí)，使納米粒子充分分散到樹脂基體中；3)將配好樹脂膠液倒入膠槽中，使樹脂充分浸潤長纖維；4)將樹脂充分浸潤過的長纖維沿樁釘軸向排布，采用纏繞工藝、拉擠工藝、模壓工藝以及樹脂傳遞模塑工藝在模壓機(jī)上壓制成型、固化，固化條件為80～100℃/0.8～1.2小時(shí)+110～130℃/0.8～1.2小時(shí)+140～150℃/1.8～2.4小時(shí)170～190℃/1.8～2.4小時(shí)，后隨爐溫冷卻至室溫，脫模后按臨床要求加工成所需的形狀和長度。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，由于采用長纖維與納米粒子共同增強(qiáng)、增韌樹脂基體。所制作的復(fù)合材料樁釘彎曲強(qiáng)度和模量接近牙齒本質(zhì)，可有效地防止根折以及樁釘在植入后脆斷；采用纏繞、拉擠以及樹脂傳遞模塑技術(shù)等成型工藝，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低；這種復(fù)合材料樁釘，不但彎曲強(qiáng)度和模量接近牙齒本質(zhì)，而且可制備成接近牙本質(zhì)的顏色，臨床應(yīng)用，美觀大方。
具體實(shí)施例方式
采用長纖維與納米粒子共同增強(qiáng)、增韌樹脂基體。納米粒子通過偶聯(lián)處理后，采用高速均質(zhì)分散機(jī)，在20000轉(zhuǎn)/分和高剪切力與高離心力作用下，納米粒子充分分散到樹脂基體中，納米粒子粒徑小，比表面積大，表面含有大量未鍵合的分子、原子，具有很高的活性，可參與樹脂基體的固化，使體系交聯(lián)密度增大，同時(shí)納米粒子粒徑小，通過高速分散，粒子填充于聚合物中的自由體積中，進(jìn)一步增加了體系的模量與耐熱性。納米粒子充分分散于樹脂基體中，由于比表面積大，存在有大量的界面，當(dāng)受到?jīng)_擊作用力后，可吸收大量的沖擊能量，使體系的韌性增加，從而增加了復(fù)合材料樁釘?shù)捻g性。
長纖維沿樁釘軸向排布，賦予樁釘足夠的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量，纖維可采用表面偶聯(lián)劑處理，使界面粘接強(qiáng)度提高。
樁釘制備可采用纏繞工藝、拉擠工藝、模壓工藝、樹脂傳遞模塑工藝，固化工藝采用傳統(tǒng)的熱固化方法、光固化方法等，以保證體系得到更高的交聯(lián)密度。
長纖維采用玻璃纖維，如E-GF，S-GF；芳綸，如Kevlar-49等。纖維的體積含量為55～65％，纖維均沿樁釘軸向單向排列，為保證界面粘接好，纖維在使用前要采用偶聯(lián)劑處理，從而使樁釘具有高的力學(xué)性能。
納米粒子可采用SiO2、Al2O3、TiO2、有機(jī)蒙脫土、有機(jī)化處理海泡石等，加入量為樹脂量的1～3％。
偶聯(lián)劑根據(jù)不同的長纖維可采用相應(yīng)的類型，如硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等，用量為處理料的1％，配制成丙酮溶液或酒精溶液使用。
樹脂基體可采用雙酚A型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂以及丙烯酸樹脂。固化方式為熱固化或者光固化。
具體的制備方法如下(1)取納米粒子用量的1％的偶聯(lián)劑，配制成丙酮溶液或酒精溶液。將1.5g納米粒子，投于80～100ml，1％的偶聯(lián)劑溶液中，采用超聲波分散處理15～20分鐘。
(2)再將經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的納米粒子加入到100g環(huán)氧樹脂中，升溫至80℃，采用高速均質(zhì)分散機(jī)分散15～20分鐘。
(3)將含有納米粒子的100g環(huán)氧樹脂與50ml丙酮均勻混合，作為膠液，以S-GF作為增強(qiáng)材料，采用纏繞法制備預(yù)浸料，晾置，切割。
(4)將長纖維沿樁釘軸向排布，采用纏繞工藝、拉擠工藝、模壓工藝以及樹脂傳遞模塑工藝在模壓機(jī)上壓制成型、固化，固化條件為90℃/1h+120℃/1h+150℃/2h+180℃/2h。隨爐冷卻，得納米復(fù)合材料樁釘。
應(yīng)用實(shí)施例1取20克納米粒子SiO2，將0.2克硅烷偶聯(lián)劑KH-590，用100ml丙酮稀釋，調(diào)節(jié)PH值為7～9，用超聲波充分分散30分鐘，烘干，待用。
將3克處理過的納米SiO2，加入100克環(huán)氧樹脂中，升溫至50℃，稍攪拌后用高速均質(zhì)分散機(jī)分散10分鐘，再在沸水浴中攪拌1h，然后在60℃左右先加入甲基四氫苯酐，再加入1克2-甲基，4-乙基咪唑，輕輕攪拌均勻，以S-玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，采用擠拉工藝，將模具預(yù)熱至180℃，將配好的膠液倒入膠槽中，使樹脂充分浸潤纖維。調(diào)整牽引速度和牽引裝置夾頭壓力，在2cm/min下成型出直徑為1.4mm圓柱形型材。切割成所需長度，即為成品。
應(yīng)用實(shí)施例2海泡石礦經(jīng)攪拌分散于水中，除去雜質(zhì)，用稀鹽酸處理，過濾，水洗，烘干，粉碎。在攪拌狀態(tài)下把經(jīng)表面處理的2克海泡石加入到丙酮中，然后用超聲波處理30分鐘。在攪拌狀態(tài)下，將上述溶液和100克環(huán)氧樹脂混合均勻，脫出溶劑，升溫至130℃，反應(yīng)1小時(shí)，再在高速均質(zhì)分散機(jī)上分散20分鐘。冷卻后加入70克甲基四氫苯酐，1克2-甲基，4-乙基咪唑，混合均勻，配制成比重為1.2g/cm3的丙酮溶液。采用s-玻璃纖維，制備預(yù)浸料，在室溫下涼置，使揮發(fā)份含量小于2％。將預(yù)浸料切割成模具尺寸，鋪覆在涂有脫模劑并預(yù)熱好的鋼模具中，經(jīng)程序升溫，固化溫度為90℃/1h+120℃/1h+150℃/2h+180℃/2h，固化完全后，冷卻脫模，即得所需樁釘。
權(quán)利要求
1.一種齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘，其特征在于采用經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的長纖維與納米粒子共同增強(qiáng)、增韌樹脂基體，長纖維的體積含量為55～65％，納米粒子含量為樹脂基體的1～3％，樹脂基體的體積含量為45～35％，偶聯(lián)劑用量為長纖維與納米粒子用量的0.8～1.5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘，其特征在于所述的長纖維可單獨(dú)用玻璃纖維，高強(qiáng)玻璃纖維，芳綸，或是玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維和芳綸混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘，其特征在于所述的納米粒子可選用SiO2、Al2O3、TiO2、有機(jī)蒙脫土以及海泡石。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘，其特征在于所述的樹脂基體采用環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸樹脂以及丙烯酸樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘，其特征在于所述的偶聯(lián)劑，應(yīng)根據(jù)不同的纖維類型選用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑。
6.一種如權(quán)利要求1所述的齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘?shù)闹苽浞椒ǎ涮卣髟谟?)首先取納米粒子用量0.8～1.5％的偶聯(lián)劑，配制成丙酮溶液或酒精溶液待用，將納米粒子投入到丙酮溶液或酒精溶液中，進(jìn)行超聲波分散處理15～20分鐘；2)再將經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的納米粒子加入到樹脂基體中，用高速均質(zhì)分散機(jī)在50～70℃溫度下分散15～20分鐘，升溫至80～90℃，攪拌0.5～1小時(shí)，使納米粒子充分分散到樹脂基體中；3)將配好樹脂膠液倒入膠槽中，使樹脂充分浸潤長纖維；4)將樹脂充分浸潤過的長纖維沿樁釘軸向排布，采用纏繞工藝、拉擠工藝、模壓工藝以及樹脂傳遞模塑工藝在模壓機(jī)上壓制成型、固化，固化條件為80～100℃/0.8～1.2小時(shí)+110～130℃/0.8～1.2小時(shí)+140～150℃/1.8～2.4小時(shí)170～190℃/1.8～2.4小時(shí)，后隨爐溫冷卻至室溫，脫模后按臨床要求加工成所需的形狀和長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種齒科用樹脂基復(fù)合材料樁釘及其制備方法，這種復(fù)合材料樁釘采用經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的長纖維與納米粒子共同增強(qiáng)、增韌樹脂基體。這種復(fù)合材料樁釘?shù)闹苽浞椒ㄊ?)取偶聯(lián)劑制成丙酮溶液或酒精溶液，將納米粒子投入到丙酮溶液或酒精溶液中進(jìn)行超聲波分散處理；2)將經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處理過的納米粒子加入到樹脂基體中；3)以長纖維作為增強(qiáng)材料，使樹脂基體充分浸潤長纖維；4)將樹脂充分浸潤過的長纖維沿樁釘軸向排布，按工藝要求在模壓機(jī)上壓制成型、固化，冷卻脫模后按臨床要求加工成所需的形狀和長度。以這種工藝方法制作的復(fù)合材料樁釘，在滿足模量與強(qiáng)度要求的同時(shí)，韌性大幅度提高。
文檔編號(hào)A61C13/225GK1545986SQ20031011896
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者鄭亞萍, 張文云, 張國彬, 張愛波, 陳立新 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)