口腔托槽用ZTA陶瓷材料凝膠注模成型工藝的研究

許 青

棗莊職業(yè)學(xué)院 山東棗莊 277000

ZTA陶瓷作為一種生物相容性好、力學(xué)性能好、外觀漂亮的陶瓷，已成為臨床醫(yī)生和病人的理想選擇。ZTA陶瓷是當(dāng)前正畸醫(yī)學(xué)中的一個重要組成部分，有著很好的應(yīng)用前景。但是，任何一種材料的性能，除了與其本身的構(gòu)造有關(guān)，還與它的成形過程密切相關(guān)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

使用CMC、Al2O3粉末、ZrO2粉末、AA丙烯酸、過硫酸銨、檸檬酸三銨、二氧化鈦、硅酸鹽等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在前期的大量實(shí)驗(yàn)研究中，選擇了四種影響因素：粉體固含量（Al2O3粉體、ZrO2粉體質(zhì)量比為1:0.3）、CMC、AA、APS等4種影響因素。將CMC溶于50mL的蒸餾水中，在5mL的蒸餾水中溶解，添加Mg0和4gTiO2。用球磨機(jī)把以上的物料和陶瓷粉混合，制成ZTA，以198r/min的速度進(jìn)行球磨[1]。然后，在同等轉(zhuǎn)速下，添加AA型單體，使其具有較低的粘度、較高的固溶率。然后，將注射到模具中的濕坯放到烘箱中烘干，再逐步固化。干燥過程分兩期進(jìn)行，即在35℃時進(jìn)行12小時的保溫，在60℃時進(jìn)行24小時的保溫。然后按照方形試樣的規(guī)則對生坯進(jìn)行研磨，在1500℃下進(jìn)行燒結(jié)，將溫度設(shè)定為10℃/min，并保持1個小時的溫度。

1.3 性能測試

采用XRD、SEM等方法對所得樣品進(jìn)行檢測，并對其相關(guān)成分及表面形態(tài)進(jìn)行了分析。對樣品在不同工藝條件下的彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性、相對致密度等指標(biāo)進(jìn)行了測定，并對其影響規(guī)律及成因進(jìn)行了研究 。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響因素對力學(xué)性能的影響

隨著Al2O3、ZrO2粉末固含量的增大，其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均有所提高。在干燥后的坯料中存在一定數(shù)量的空隙，這些空隙之間形成了立體的網(wǎng)絡(luò)。在高溫下，顆粒和粒子的間距會越來越小，接觸區(qū)域也會越來越大，最后會產(chǎn)生一個致密的陶瓷樣品。ZTA陶瓷的最佳狀態(tài)密度為4.27g/cm，而在不同的粉末固含量條件下，其致密系數(shù)為0.957、0.967、0.972。在130g固體粉體中，試樣的致密程度減小，微粒分布較少，空隙較大；而當(dāng)粉末固含量為143g時，致密性稍有提高，顆粒間的排列緊密，孔隙較少，孔隙較小，即粉末固含量越高，則ZTA材料的致密程度越高。隨著AA含量的提高，所制得的高分子含量也隨之提高，而在高溫下燒結(jié)后，其損失率也會有很大的提高。

隨著CMC的加入，ZTA陶瓷材料的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性都呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律。CMC的加入量為0.85g時，其彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性最好，這是由于AA單體在聚合過程中加入CMC作為接枝劑，加入量過小會導(dǎo)致AA聚合物在體系中的分布不均勻，從而影響體系的均勻性。

2.2 最優(yōu)因素水平下ZTA陶瓷試樣的性能

總之，在制造高強(qiáng)度陶瓷材料時，在0.85gCMC、0.8gAPS、7.5gAA、143g顆粒時，其機(jī)械性能得到改善，其彎曲強(qiáng)度為222.3MPa、8.67MPa/M1/2、0.997。臨床上，牙槽會有足夠的耐受性。若由于耐蝕性能較差，槽面出現(xiàn)裂縫，造成槽口損失，說明該材質(zhì)的粘性較低，不能滿足使用要求。在本試驗(yàn)中，陶瓷托槽的抗剪強(qiáng)度在6.06—6.93MPa，其剪切強(qiáng)度在臨床上是可以達(dá)到的。

3 結(jié)語

采用高分子聚合物作粘合劑，以羧甲基纖維素為骨架，研究了ZTA陶瓷在口腔托槽中的作用。第一，AA是由聚合物單體、APS引發(fā)劑、檸檬酸三銨分散劑組成，經(jīng)凝膠注入后得到的ZTA陶瓷密度較均勻。第二，粉狀固化劑的加入對ZTA陶瓷的彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性及相對密度的影響較大，而粉狀固含量愈高，則其內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈致密，其彎曲強(qiáng)度及斷裂韌性愈佳。CMC的加入對ZTA陶瓷的整體穩(wěn)定性有一定的影響，加入過多或過少都會降低ZTA陶瓷的彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性和致密程度。APS對APS引發(fā)劑的反應(yīng)具有一定的影響。第三，加入CMC0.85g、APS0.8g、AA7.5mL、143g粉末，得到了222.3MPa、斷裂韌性8.67MPa、0.977、6.06MPa和6.93MPa的抗折強(qiáng)度。