兩種口腔基托樹(shù)脂力學(xué)性能的比較研究

[摘要]目的：對(duì)兩種口腔基托樹(shù)脂材料的力學(xué)性能進(jìn)行比較研究，為臨床工作提供理論依據(jù)。方法：對(duì)臨床使用的注塑基托樹(shù)脂和熱凝基托樹(shù)脂，按照其操作步驟要求進(jìn)行試樣制備，測(cè)定其沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彈性模量和布氏硬度，并對(duì)斷面進(jìn)行電子顯微分析。結(jié)果：注塑基托樹(shù)脂和熱凝基托樹(shù)脂的彎曲強(qiáng)度分別為（104.44±3.07）MPa，（93.29±6.18）MPa，（P＜0.05），沖擊強(qiáng)度為（6.01±0.50）kJ/mm3，（7.25±0.63）kJ/mm3，（P＞0.05），彈性模量為（2.1±0.2）GPa，（2.3±0.3）Gpa， （P＞0.05），布氏硬度為（12.17±0.93）kg/mm2，（20.07±1.39）kg/mm2，（P＜0.05）；兩種基托樹(shù)脂的微觀結(jié)構(gòu)有明顯不同，注塑基托樹(shù)脂內(nèi)部分布著許多粒徑顆粒。結(jié)論：由于兩種基托樹(shù)脂的制作工藝不同，兩者的力學(xué)性能存在一定的差異，注塑基托樹(shù)脂韌性佳而硬度較低，熱凝基托樹(shù)脂硬度高而脆性較大。建議臨床工作中，根據(jù)義齒類型選擇不同的基托樹(shù)脂，并且針對(duì)各自存在的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性處理。

[關(guān)鍵詞]基托樹(shù)脂；力學(xué)性能

[中圖分類號(hào)]R783[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1008-6455（2011）02-0295-03

Comparative study on the mechanical properties of two denture resins

WANG Qin-zhou1，DENG Zai-xi2，LI Shi-bao2

（1.Medicine Tools Detection Conter of Shaanxi Province，Xi'an 710061，Shaanxi，China;2.Department ofProsthodontics，College of Stomatology， The Fourth Military Medical University)

Abstract: Objective To comparative study the mechanical properties of two denture base resins， and it provided theoretical foundation of clinical practises. Methods The flexural strength， impact strength，flexural elastic modulus and Brielle hardness of the two denture resins materials was measured on testing machine， the photos of the sections under the electron microscope was taken. ResultsThe flexural strength of Castapress denture resin and Thermo coagulation were(104.44±3.07)MPa，（93.29±6.18）MPa(P＜0.05)，impact strength were (6.01±0.50)kg/mm3，(7.25±0.63）kJ/mm3，(P＞0.05)，flexural elastic modulus were（2.1±0.2）GPa，(2.3±0.3)GPa，(P＞0.05)，Brielle hardness were (12.17±0.93)kg/mm2，(20.07±1.39)kg/mm2，(P＜0.05);two kinds of materials were obviously different in their micromechanisms，there were two much particles in Castapress denture resin. ConclusionCastapress denture resin has good flexural strength， but has low hardness，Thermo coagulation has good hardness，but has low flexural strength.

Key words: denture base resin; mechanical property

基托樹(shù)脂是口腔制作全口義齒和可摘局部義齒的主要材料。目前，臨床上使用的基托樹(shù)脂主要有熱凝基托樹(shù)脂和注塑基托樹(shù)脂兩種，兩種基托樹(shù)脂的制作工藝有許多不同，各自有著優(yōu)缺點(diǎn)[1]。力學(xué)性能作為衡量基托樹(shù)脂的重要指標(biāo)，目前關(guān)于這方面的相關(guān)文獻(xiàn)還比較少，本研究通過(guò)對(duì)兩種基托樹(shù)脂力學(xué)性能進(jìn)行比較研究，為臨床工作提供指導(dǎo)。

1材料和方法

1.1 材料：注塑基托樹(shù)脂（沃特斯公司，荷蘭）和熱凝基托樹(shù)脂(登士柏齒科材料公司，美國(guó))。

1.2 方法：參照ISO1567-1988標(biāo)準(zhǔn)，按照注塑基托樹(shù)脂與熱凝基托樹(shù)脂的操作步驟要求進(jìn)行試樣制作，試樣內(nèi)徑尺寸為0.6cm×0.4cm×6.0cm（如圖1）。注塑基托樹(shù)脂試樣的制作方法是：按照廠家推薦的1.5g:1.0ml的粉液比例調(diào)和，攪拌20s后，把樹(shù)脂灌注入成品模具中。按照該樹(shù)脂聚合的要求：把樹(shù)脂連同模具一起放入55℃的水中，在2.5Bar的壓力鍋中聚合30min后自然冷卻至室溫。熱凝基托樹(shù)脂試樣的制作方法是：按照廠家推薦的粉液比調(diào)和粉與液，待調(diào)和物進(jìn)人面團(tuán)期，充填入成品模具中，加壓后進(jìn)行常規(guī)水浴聚合熱處理。按照該樹(shù)脂的標(biāo)準(zhǔn)熱處理程序：水溫升至70℃恒溫1.5h，然后升溫至100℃，保持1h之后自然冷卻至室溫。把聚合好的兩種基托樹(shù)脂試樣取出，用600#水砂紙磨平表面，用精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣的尺寸。

1.2.1 彎曲強(qiáng)度的測(cè)試：在LJ-500型拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的測(cè)試，跨度為(4.0±0.05)cm，壓頭半徑為(0.25±0.O1)cm，壓頭速度為10mm/min，共測(cè)8個(gè)試樣。以下式計(jì)算彎曲強(qiáng)度，結(jié)果取均值。試樣斷裂以后，對(duì)斷面進(jìn)行顯微掃描電鏡觀察。

注：P為最大載荷，L為跨度，b為試樣寬度，d為厚度。

1.2.2 彎曲彈性模量的測(cè)試：在In-stron1195型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彈性模量的測(cè)試，跨度為(4.0±0.05)cm，壓頭半徑為(0.25±0.01)cm，壓頭速度為5mm／min，共測(cè)8個(gè)試樣。以下式計(jì)算彈性模量，結(jié)果取均值。

注：F為載荷，L為跨度，C為試樣寬度，D 為厚度，Y為撓度。

1.2.3 沖擊強(qiáng)度的測(cè)試：采用XJ-40型沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行沖擊強(qiáng)度的測(cè)試，共測(cè)8個(gè)試樣，以下式計(jì)算沖擊強(qiáng)度，結(jié)果取均值。

注：A 為試樣斷裂所消耗的功，b為試樣寬度，d為試樣厚度。

1.2.4 布氏硬度的測(cè)試：在HW 187.5布洛維硬度計(jì)上進(jìn)行布氏硬度的測(cè)試，硬度計(jì)壓頭為D2.5mm的鋼球，載荷612.5 N(62.5kg)，加載時(shí)間1min。每種材料測(cè)8個(gè)試樣，每個(gè)試樣測(cè)3個(gè)點(diǎn)，結(jié)果取均值。按下式計(jì)算布氏硬度：

注：P為載荷，D為壓頭直徑，d為壓痕直徑。

2結(jié)果

2.1兩種基托樹(shù)脂的力學(xué)性能見(jiàn)表1。

2.2 兩種基托樹(shù)脂斷面電鏡照片顯示兩種基托樹(shù)脂的微觀組織結(jié)構(gòu)有明顯不同（如圖2～3）。

3討論

3.1 兩種基托樹(shù)脂力學(xué)性能的比較：彎曲強(qiáng)度是表示材料抵抗發(fā)生形變乃至折斷的能力[2]，也就是材料的韌性。義齒在咀嚼時(shí)，義齒基托會(huì)產(chǎn)生彎曲形變，長(zhǎng)期反復(fù)的彎曲形變就可能導(dǎo)致疲勞性折斷，所以，基托樹(shù)脂的韌性越好，其抗疲勞的能力會(huì)越強(qiáng)。從彎曲強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，注塑基托樹(shù)脂的彎曲強(qiáng)度明顯高于熱凝基托樹(shù)脂，說(shuō)明注塑基托樹(shù)脂的韌性較好，是該樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)，熱凝基托樹(shù)脂的韌性較低，則脆性大，是該樹(shù)脂的缺點(diǎn)。從電鏡照片中發(fā)現(xiàn)注塑基托樹(shù)脂內(nèi)部分布有許多粒徑顆粒，這些粒徑顆粒相互連接，從而使其韌性增強(qiáng)，與彎曲強(qiáng)度測(cè)試的結(jié)果一致，從這點(diǎn)也說(shuō)明材料的力學(xué)性能與其內(nèi)部的組成及結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。

沖擊強(qiáng)度是材料抵抗沖擊力的能力。義齒基托在口內(nèi)一般不會(huì)遭受沖擊力，但患者將義齒意外落地造成折斷時(shí)有發(fā)生。從結(jié)果看，兩種樹(shù)脂同樣具有一定抗沖擊的性能。彈性模量是表示材料抵抗彈性正應(yīng)變的能力，彈性模量愈大，材料愈不容易發(fā)生彈性變形，即表明材料的剛性愈大[2]。從結(jié)果看，兩種樹(shù)脂均具有一定的抗變形能力，受力后不易變形。

硬度是表示材料抵抗其他較硬物體壓入的性能，硬度越高表示材料耐磨性越好。由于基托樹(shù)脂主要作用并非如人工牙一樣需要有一定的耐磨性，從結(jié)果來(lái)看，注塑基托樹(shù)脂的硬度明顯低于熱凝基托樹(shù)脂，根據(jù)ISO 1567-1988標(biāo)準(zhǔn)，二者的硬度均達(dá)到了樹(shù)脂的基本要求。

通過(guò)對(duì)以上力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)的分析，可以得出注塑基托樹(shù)脂的硬度稍低但韌性較好，熱凝基托樹(shù)脂的硬度較高但脆性較大的結(jié)論。

3.2兩種基托樹(shù)脂制作工藝的比較：熱凝基托樹(shù)脂的制作工藝是采用傳統(tǒng)裝盒、充填、加壓、100℃水浴聚合等多個(gè)步驟進(jìn)行的。其不僅存在操作步驟多，工作時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而且樹(shù)脂的充填時(shí)機(jī)、加熱程序必須掌握合適，否則容易出現(xiàn)咬合增高的現(xiàn)象[3]。

近幾年臨床開(kāi)展應(yīng)用的注塑基托樹(shù)脂，其制作工藝是采用手調(diào)式硅橡膠制取義齒蠟型的印模，然后把調(diào)拌好的樹(shù)脂灌注入硅橡膠印模內(nèi)進(jìn)行加壓，在55℃水中聚合。注塑基托樹(shù)脂與熱凝基托樹(shù)脂相比，前者不需要裝盒、充填等步驟，不需要損壞原始工作模型，樹(shù)脂聚合后可以在原始模型上檢查義齒的適合性和咬合關(guān)系。這種工藝方法特別適合于附著體義齒的樹(shù)脂充填，因?yàn)椴捎醚b盒的方法在壓榨器上加壓，極容易使附著體義齒固定部分的烤瓷牙發(fā)生損壞。同時(shí)，該方法還具有操作簡(jiǎn)單，節(jié)約工作時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。該方法存在的缺點(diǎn)是樹(shù)脂與人工牙結(jié)合稍差，義齒在使用過(guò)程中偶爾會(huì)出現(xiàn)人工牙脫落的現(xiàn)象。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)人工牙組織面進(jìn)行粗糙化處理，同時(shí)在人工牙組織面涂布粘結(jié)劑增強(qiáng)樹(shù)脂與人工牙的結(jié)合，使這個(gè)問(wèn)題得到了有效解決。

總之，通過(guò)對(duì)兩種基托樹(shù)脂力學(xué)性能及制作工藝的比較，筆者認(rèn)為兩種基托樹(shù)脂由于制作工藝的不同，在力學(xué)性能方面產(chǎn)生了一些差異，即注塑基托樹(shù)脂的硬度稍低但韌性較好，熱凝基托樹(shù)脂的硬度較高但脆性較大，但二者都能滿足臨床的要求。筆者建議使用者應(yīng)該根據(jù)義齒類型選擇相應(yīng)的基托樹(shù)脂材料，同時(shí)在操作過(guò)程中，針對(duì)不同基托樹(shù)脂存在的問(wèn)題采取有針對(duì)性的處理。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]馬軒祥.口腔修復(fù)學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2005：245.

[收稿日期]2010-05-05 [修回日期]2010-11-10

編輯/何志斌