CN105125415B - 低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,属于牙齿修复材料的技术领域。材料成分为丙烯酸酯类单体、填料、引发剂;方法分制备复合填料和制得复合树脂材料两步;第一步是将纳米硅粉加入分散介质中预分散,加入其他填料;与部分丙烯酸酯类单体‑引发剂混合物混合,蒸出分散介质,光照固化,粉碎得到复合填料;第二步是将复合填料加入分散介质中预分散;加入剩余的丙烯酸酯类单体‑引发剂混合物搅拌、混合、蒸出分散介质,得到牙科复合树脂材料;丙烯酸酯类单体‑引发剂混合物在两步中用量质量比为65~85∶15~35。分两步的预包覆法能明显降低牙科复合树脂材料的聚合收缩率;对填料及复合填料的预分散使其在单体中分散均匀。
Description
技术领域:
本发明属于牙齿修复材料的技术领域,具体涉及一种具有低聚合收缩率的牙科复合树脂材料及其制备方法。
背景技术:
树脂与无机填料制成的复合材料不仅在强度、硬度、耐磨性、抛旋光性、颜色等方面都与真牙相近,且可被赋予氟释放功能,光致变色诊断功能,类似真牙的光透及散射性能等多种功能,日益广泛地应用于牙齿的修补和重造.可以预见,由于美观及性能上的综合优势,树脂复合材料必将全面取代传统的无机、金属材料。
树脂复合材料本身存在致命弱点,即材料在聚合时发生体积收缩及由此引发的聚合应力。如果粘接面不能承受这个应力,将产生大小约2至10μm的收缩缝隙,导致继发龋及诱发过敏牙病。此外,收缩应力还可能使牙釉质撕裂,破坏健康牙组织。因此,减少树脂复合材料聚合过程中的体积收缩,一直是牙科材料研究的主要课题。
目前,关于降低聚合过程的体积收缩的工作主要集中在三个方面:1、使用不同类型的树脂单体;2、采用不同的聚合方法;3、减少单位体积内的反应活性点,如:双键数。一般通过增加单体分子量和减少单体在复合材料中的用量来实现。
迄今为止,商业化的牙科复合材料主要使用的是丙烯酸类单体。其中,甲基丙烯酸甲酯聚合收缩率为22.5%。高分子量的双酚A二缩水甘油二甲基丙烯酸酯(BisGMA)收缩率为8%。尽管加入大量的无机填料,市售树脂复合材料的收缩率一般仍为2.2至3.5%。
新的进展之一是引进液晶单体(美国专利US7094358),其聚合后可由有序的分子晶体(如向列型晶体)转变成无序结构,产生体积膨胀以抵消丙烯酸类单体聚合过程中产生的体积收缩。该类体系因存在吸水值高、毒性、与其它粘接剂的相容性差等诸多问题,未见产业化。
3M开发了一类环氧树脂单体,该类单体具有较低的聚合收缩率和聚合应力,已被证实具有可行性,但总体性能仍不能超过通常的甲基丙烯酸酯类复体树脂。
最新的一类新型低收缩单体是(Thio—Ene),但因其毒性及气味使应用受到限制,目前仍处于研发阶段。
发明内容:
本发明要解决的技术问题是,采用预包覆法,使一定量的丙烯酸酯类单体预先聚合,以降低牙科树脂材料的聚合收缩率。
本发明填料与丙烯酸酯类单体(及引发剂)混合分两步进行。先使填料与一定量的丙烯酸酯类单体-引发剂混合物混合,经固化粉碎得到复合填料;复合填料再与剩余的丙烯酸酯类单体-引发剂混合物混合,得牙科复合树脂。
具体的技术方案如下。
一种低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,牙科复合树脂材料中各成分的用量按质量比为丙烯酸酯类单体∶填料∶引发剂=29~69∶30~70∶0.5~2;所述的填料,主要是纳米硅粉;其特征在于,分制备复合填料和制备复合树脂材料两步进行;所述的制备复合填料,是将纳米硅粉加入分散介质中超声分散,加入其他填料;与部分丙烯酸酯类单体-引发剂混合物混合,搅拌至分散均匀,蒸出分散介质,光照固化,粉碎,得到复合填料;所述的制备复合树脂材料,是将复合填料加入分散介质中超声分散至均匀;加入剩余的丙烯酸酯类单体-引发剂混合物搅拌至混合均匀,蒸出分散介质,得到低聚合收缩率的牙科复合树脂材料;其中丙烯酸酯类单体-引发剂混合物在两步中的用量质量比为65~85∶15~35。
所述的填料包括,占牙科复合树脂材料总质量5~25%的纳米硅粉、占牙科复合树脂材料总质量0~40%的二氧化硅粉、占牙科复合树脂材料总质量0~20%的锶玻璃粉、占牙科复合树脂材料总质量0~20%的钡玻璃粉和占牙科复合树脂材料总质量0~40%的含氟玻璃粉。
所述的其他填料,是二氧化硅粉、锶玻璃粉、钡玻璃粉、含氟玻璃粉;它们是经过硅烷化处理的。填料的硅烷化处理按ZL 200910217908.7公开的方法进行。
其中,纳米硅粉的平均粒径20~50nm,比表面积为20~200m2/g;二氧化硅粉的平均粒径为0.2~20μm;锶玻璃粉的平均粒径为0.1~20μm,比表面积为2~20m2/g;钡玻璃粉的平均粒径为0.080μm~5μm,比表面积为8~30m2/g;含氟玻璃粉按质量的组分是,F为10%~20%、SiO2为35%、SrO为25%~30%、Al2O3为20%~25%,含氟玻璃粉粒径分布为0.1~10μm,平均粒径为1~2μm。
在本发明的制备复合树脂材料过程中,还可以加入染料。
所述的分散介质,是对引发剂呈惰性、与丙烯酸酯类单体互溶、且不与丙烯酸酯类单体生成共沸混合物的低沸点有机化合物;可以是乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、甲乙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、已烷、环已烷中的1~5种。
所述的粉碎,是粉碎至粒径不大于10μm。
所述的丙烯酸酯类单体基本与现有技术相同,包括单体A、单体B和单体C,其中单体A是一种低分子量单官能团或双官能团单体,其用量为丙烯酸酯类单体-引发剂混合物总质量的10%~70%;单体B是具有较高分子量的双官能团的单体,或多官能团单体,其用量为丙烯酸酯类单体-引发剂混合物总质量的20%~80%;单体C是低分子量的聚合物,其用量为丙烯酸酯类单体-引发剂混合物总质量的0~20%。
所述的引发剂,是樟脑醌、羟基环已基乙酰苯、二已氧基乙酰苯、二(2,4,6-三甲基苯酰)苯基氧化磷、2,4,6-(三甲基苯酰)二苯基氧化磷、2,4,5,7-四碘-3羟基-10-氰基-6-荧光酮、5,7-二碘-3-丁氧基-6-荧光酮或2,4,5,7-四碘-3-羟基-6-荧光酮。对于一些引发剂而言,为加速光引发速度,还需要添加一定数量的叔胺,如4-二甲基胺苯甲酸乙酯等光引发剂。
本发明所用的单体A可以是甲基丙烯酸β-羟基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、十二烷醇甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、一缩二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、一缩二丙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩四丙二醇二甲基丙烯酸酯、十四烷二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十乙氧基乙酯、1,4-环已烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、二丙氧基新戊二醇二甲基丙烯酸酯。其中,以甲基丙烯酸β-羟基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、一缩二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯、三缩四丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-环已烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯为佳。
本发明所用的单体B可以是双酚A二缩水甘油二甲基丙烯酸酯、双酚A二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸苯甲酰乙酯、二-2-甲基丙烯酰氧乙基-2,2,4-三甲基已烷二氨基甲酸酯(UDMA)、二-2-甲基丙烯酰氧乙基2,4(或2,6)-甲苯二氨基甲酸酯、1,12-十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二丙氧基烯丙酯、十八烷二醇二甲基丙烯酸酯、三十乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、十乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、八乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、三乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、六乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、九乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、十五乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、九丙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、新戊三醇三甲基丙烯酸酯、三丙氧基丙三醇三甲基丙烯酸酯、三丙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、四甲氧基季戊四醇四甲基丙烯酸酯、四乙氧基季戊四醇四甲基丙烯酸酯。其中以双酚A二缩水甘油二甲基丙烯酸酯、双酚A二甲基丙烯酸酯、二-2-甲基丙烯酰氧乙基-2,2,4-三甲基已烷二氨基甲酸酯(UDMA)、十乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、八乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、四乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、三乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、六乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、十五乙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三丙氧基丙三醇三甲基丙烯酸酯、三丙氧基三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、四甲氧基季戊四醇四甲基丙烯酸酯为佳。
本发明所用的单体C可以是聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三十乙氧基双酚A二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇甲基丙烯酸酯或乙氧基聚丙二醇甲基丙烯酸酯。
本发明的牙科复合树脂材料的主体成分是丙烯酸酯类单体和填料。固化时,单体发生聚合反应,导致体积收缩。本发明中,牙科复合树脂的制备采用预包覆法,即,制备过程分两步进行。第一步,将填料与一定量单体-引发剂混合物混合,制备填料-单体复合物,填料-单体复合物经光照固化、粉碎,得复合填料;第二步将上述复合填料与剩余的单体-引发剂混合物混合,得所述牙科复合树脂。第一步所用单体,在复合填料制备过程中已完成聚合反应,在牙科复合树脂固化时不再产生体积收缩,从而,降低了牙科复合树脂材料的聚合收缩率。
为使填料、及所制备的复合填料在单体中分散均匀,采用了预分散法。所述的预分散,是纳米硅粉在分散介质中的超声分散,以及第一步得到的复合填料在分散介质中的超声分散。
具体实施方式
实施例1~12给出了丙烯酸酯类单体及其用量的质量比,得到的是丙烯酸酯类单体-引发剂混合物。实施例13~28给出了低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的成分及其按质量的比例。其中实施例13~20采用预包覆法,即二次混合法。实施例21~28为常规混合法,即一次混合法。实施例29给出了实施例13~28得到的牙科复合树脂材料的检测结果。
各实施例中,引发剂是樟脑醌、羟基环已基乙酰苯、二已氧基乙酰苯、二(2,4,6—三甲基苯酰)苯基氧化磷、2,4,6-(三甲基苯酰)二苯基氧化磷、2,4,5,7-四碘-3羟基-10-氰基-6-荧光酮、5,7-二碘-3-丁氧基-6-荧光酮、2,4,5,7-四碘-3-羟基-6-荧光酮、4-二甲基胺苯甲酸乙酯中的1~3种。
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
实施例8
实施例9
实施例10
实施例11
实施例12
在下列的实施例13~20中,采用本发明的预包覆法制备牙科复合树脂材料。
实施例13
实施例14
实施例15
实施例16
实施例17
实施例18
实施例19
实施例20
在下列的实施例21~28中,采用现有技术制备牙科复合树脂材料。即,一次混合法制备牙科复合树脂材料。
实施例21
实施例22
实施例23
实施例24
实施例25
实施例26
实施例27
实施例28
实施例29
实施例13~20为本发明包覆法制得的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的性能。作为比较,也给出实施例21~28现有技术制得的牙科复合树脂材料的性能。其中,弯曲强度和弯曲模量采用三点弯曲法测定(YY1042-2011《牙科学聚合物修复材料》),聚合收缩率采用视频控制法测定(video-controlled procedure)。具体结果见表1。
表1
实施例 | 弯曲强度/MPa | 弯曲模量/GPa | 聚合收缩率/% |
13 | 122 | 9.8 | 1.5 |
14 | 131 | 10.9 | 1.6 |
15 | 134 | 11.8 | 1.7 |
16 | 138 | 11.1 | 1.6 |
17 | 139 | 12.1 | 1.9 |
18 | 141 | 11.5 | 1.6 |
19 | 137 | 10.3 | 1.6 |
20 | 128 | 10.0 | 1.2 |
21 | 124 | 9.9 | 4.2 |
22 | 129 | 11 | 3.8 |
23 | 138 | 12.0 | 3.3 |
24 | 136 | 11.0 | 4.1 |
25 | 142 | 12.2 | 3.3 |
26 | 140 | 11.7 | 4.0 |
27 | 135 | 10.3 | 3.9 |
28 | 126 | 10.1 | 3.7 |
Claims (8)
1.一种低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,牙科复合树脂材料中各成分的用量按质量比为丙烯酸酯类单体∶填料∶引发剂=29~69∶30~70∶0.5~2;所述的填料,含有纳米硅粉;其特征在于,分制备复合填料和制备复合树脂材料两步进行;
所述的制备复合填料,是将纳米硅粉加入分散介质中超声分散,加入其他填料;与部分丙烯酸酯类单体-引发剂混合物混合,搅拌至分散均匀,蒸出分散介质,光照固化,粉碎,得到复合填料;
所述的制备复合树脂材料,是将复合填料加入分散介质中超声分散至均匀;加入剩余的丙烯酸酯类单体-引发剂混合物搅拌至混合均匀,蒸出分散介质,得到低聚合收缩率的牙科复合树脂材料;
其中丙烯酸酯类单体-引发剂混合物在两步中的用量质量比为65~85∶15~35。
2.按照权利要求1所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,所述的填料包括,占牙科复合树脂材料总质量5~25%的纳米硅粉、占牙科复合树脂材料总质量0~40%的二氧化硅粉、占牙科复合树脂材料总质量0~20%的锶玻璃粉、占牙科复合树脂材料总质量0~20%的钡玻璃粉和占牙科复合树脂材料总质量0~40%的含氟玻璃粉。
3.按照权利要求1或2所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,所述的其他填料,是二氧化硅粉、锶玻璃粉、钡玻璃粉、含氟玻璃粉;它们是经过硅烷化处理的。
4.按照权利要求3所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,在制备复合树脂材料过程中,加入染料。
5.按照权利要求1所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,所述的分散介质,是乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、甲乙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、已烷、环已烷中的1~5种。
6.按照权利要求1所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,所述的粉碎,是粉碎至粒度≤10μm。
7.按照权利要求1、2、5或6所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,所述的丙烯酸酯类单体,是单体A、单体B和单体C;其中单体A是一种低分子量单官能团或双官能团单体,其用量为丙烯酸酯类单体-引发剂混合物总质量的10%~70%;单体B是具有较高分子量的双官能团的单体,或多官能团单体,其用量为丙烯酸酯类单体-引发剂混合物总质量的20%~80%;单体C是低分子量的聚合物,其用量为丙烯酸酯类单体-引发剂混合物总质量的0~20%。
8.按照权利要求1、2、5或6所述的低聚合收缩率的牙科复合树脂材料的制备方法,其特征在于,所述的引发剂,是樟脑醌、羟基环已基乙酰苯、二已氧基乙酰苯、二(2,4,6-三甲基苯酰)苯基氧化磷、2,4,6-(三甲基苯酰)二苯基氧化磷、2,4,5,7-四碘-3羟基-10-氰基-6-荧光酮、5,7-二碘-3-丁氧基-6-荧光酮、2,4,5,7-四碘-3-羟基-6-荧光酮、4-二甲基胺苯甲酸乙酯中的1~3种。
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---|---|---|---|
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |