一种玻璃组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种玻璃组合物及其制备方法和应用，所述玻璃组合物主要由摩尔百分含量如下的组分制备得到：0～19％SiO2、41％～70％B2O3、20％～40％BaO。该玻璃组合物热膨胀系数可达9.5×10

Glass composition, preparation method and application thereof

The invention provides a glass composition, a preparation method and an application thereof, wherein the glass composition is prepared mainly by the components with the molar content as follows: 0 to 19%SiO2, 41% to 70%B2O3, and 20% to 40%BaO. The thermal expansion coefficient of the glass composition is up to 9.5 * 10

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃组合物及其制备方法和应用
本专利技术属于生物材料领域，涉及一种玻璃组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
牙齿为人体易发病组织，如果由于病变或外伤造成牙齿大面积缺损，就需要通过人造牙冠来恢复牙齿的功能。目前人造牙冠主要分为金属烤瓷冠(Porcelainfusedtometalrestoration,PFM)和氧化锆全瓷冠(Porcelainfusedtozirconiarestoration,PFZ)两类。金属烤瓷冠以金属作为基底，而氧化锆全瓷冠则以氧化锆作为基底，它们均需熔附饰面瓷以提供美学性能。长期以来，金属烤瓷冠一直是齿科修复材料的主流，但是CAD/CAM(计算机辅助设计与加工)技术的问世使得氧化锆具有了金属无法比拟的加工优势。传统的金属内冠是通过铸造的方法制备，这种制备方法不仅麻烦而且精度比较差。而CAD/CAM技术使得氧化锆内冠可以通过机器加工，整个过程像加工钥匙一样简单、快捷，制备出来的氧化锆内冠不仅精度好而且成品率高，因此迅速受到广大技工的欢迎。此外，氧化锆的颜色比金属的颜色更加接近自然牙的颜色，这也是氧化锆全瓷冠被医生和患者喜欢的原因。然而，氧化锆全瓷冠面临的一个最主要问题就是饰面瓷从氧化锆基底上脱落。根据文献的报道，氧化锆全瓷冠在使用5年后，饰面瓷脱落的几率是15.2％，而金属烤瓷冠在使用15年后，饰面瓷脱落的几率是5.5％。从以上数据可以看出，氧化锆全瓷冠的崩瓷几率远远高于金属烤瓷冠，显示出很差的可靠性。金属烤瓷冠之所以具有很好的临床寿命，是因为其使用的结合瓷能与金属基底产生很好的化学结合。结合瓷通常位于饰面瓷和基底材料之间，其作用是增强饰面瓷与基底材料之间的界面结合强度。用于金属烤瓷冠的结合瓷能使饰面瓷与金属基底间的界面结合强度达到40MPa以上，这一数值远远超过了ISO9693对金瓷界面结合强度规定的25MPa。相比之下，氧化锆与饰面瓷的界面结合强度往往低于20MPa，这正是氧化锆全瓷冠崩瓷率高的根本原因。造成锆瓷界面结合强度如此低的原因主要是因为饰面瓷与氧化锆之间没有产生化学结合。以市售商品饰面瓷为例，唯他公司(VITA)的VM9饰面瓷是直接涂覆于氧化锆基底上，因此锆瓷界面根本就没有产生化学结合。尽管义获嘉公司(Ivoclar)在制备氧化锆全瓷冠时使用了结合瓷(IPSe.maxCADCrystall./Connect)，但是根据义获嘉公司报道的该结合瓷与氧化锆的界面显微结构照片来看，该结合瓷与氧化锆之间根本就没有产生化学结合。DE102010012453A1公开了一种低温烧结玻璃，包括二氧化硅0-20％、氧化硼4-25wt％、五氧化二铌+五氧化二钽0-40wt％、氧化镧+氧化钇+氧化铝30-55％，金属氧化物((Me(II)O)0-22wt％，(Me(I)2O)0-10wt％，氧化钛+氧化锡+氧化锗0-10wt％。该专利技术的低温烧结玻璃成分复杂，且不适用于作为氧化锆全瓷冠结合瓷，不能与氧化锆形成化学结合。因此，在本领域开发一种可以与氧化锆产生化学结合的结合瓷是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术，本专利技术的目的在于提供一种玻璃组合物及其制备方法和应用。本专利技术通过提供一种可与氧化锆发生化学反应的玻璃组合物，从而实现玻璃组合物与氧化锆在界面处发生化学结合的目的。当该玻璃组合物用作氧化锆结合瓷时，可以明显提升饰面瓷与氧化锆的界面结合强度。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种玻璃组合物，所述玻璃组合物包含摩尔百分含量如下的组分：SiO20～19％B2O341％～70％BaO20％～40％。在本专利技术所述玻璃组合物中，SiO2的含量为0～19％，例如0％、1％、3％、5％、7％、9％、10％、12％、14％、16％、18％或19％。在本专利技术所述玻璃组合物中，B2O3的含量为41％～70％，例如42％、44％、45％、47％、49％、50％、53％、55％、58％、60％、62％、64％、66％、68％或69％。在本专利技术所述玻璃组合物中，BaO的含量为20％～40％，例如20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、35％或38％。优选地，所述玻璃组合物包含摩尔百分含量如下的组分：SiO26％～10％B2O350％～70％BaO20％～30％。优选地，本专利技术所述玻璃组合物还可以包含碱金属氧化物Li2O、Na2O或K2O中的任意一种或至少两种的组合，它们的总摩尔百分含量不超过10％，例如10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.8％、0.5％、0.1％或0％等。优选地，本专利技术所述玻璃组合物还可以包含碱土金属氧化物MgO、CaO或SrO中的任意一种或至少两种的组合，它们的总摩尔百分含量不超过10％，例如10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.8％、0.5％、0.1％或0％等。优选地，本专利技术所述玻璃组合物还可以包含Al2O3，它的摩尔百分含量不超过10％，例如10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.8％、0.5％、0.1％或0％等。为了提高义齿的制作效率并遵循传统的烤瓷工艺，结合瓷玻璃需要在传统的烤瓷温度范围(譬如800℃～1100℃)以尽可能短的时间(譬如1min～30min)与氧化锆发生界面化学反应，从而实现界面化学结合。在本专利技术中，BaO以BaCO3的形式引入，BaO作为玻璃中的活性组分可与氧化锆发生化学反应生成BaZrO3。为了保证界面反应的快速发生，本专利技术中的玻璃组合物需具有一个高含量的BaO，因为提高BaO的浓度有利于加快反应速度。但BaO的含量不是越高越好，当BaO的含量太高，便无法形成稳定的玻璃。在本专利技术中，BaO的摩尔百分含量选择20％～40％，当BaO的摩尔百分含量低于20％时，无法与氧化锆在界面发生化学反应。此外，当玻璃组合物在烤瓷温度下具有较低的粘度时，反应也更容易发生，因为低粘度意味着反应的阻力比较小。为了保证玻璃组合物在烤瓷温度下具有较低的粘度，本专利技术设计了一种高B2O3含量、低SiO2含量的玻璃。B2O3和SiO2都是玻璃形成氧化物，硼硅比越高则玻璃的粘度越小。但硼硅比也不宜过高，否则结合瓷玻璃在烤瓷温度下的粘度会很低，从而产生流动性，影响后期饰面瓷的制作。在本专利技术中，SiO2的摩尔百分含量选择0～19％，B2O3的摩尔百分含量选择41％～70％。本专利技术中的结合瓷玻璃的热膨胀系数最好在饰面瓷的热膨胀系数(9.5×10-6℃-1)和氧化锆的热膨胀系数(10.8×10-6℃-1)之间，BaO除了用来发生界面化学反应外，还可以提高结合瓷玻璃的热膨胀系数。此外，碱金属氧化物Li2O、Na2O、K2O以及碱土金属氧化物MgO、CaO、SrO也可以作为添加组分以提高结合瓷玻璃的热膨胀系数。而关于结合瓷玻璃粘度调节方面，也可以添加Al2O3来调节玻璃的粘度。生成的BaZrO3晶体的热膨胀系数为8.7×10-6℃-1，与结合瓷玻璃的热膨胀系数以及氧化锆的热膨胀系数均比较接近，但为了最大程度地减小BaZrO3晶体、结合瓷以及氧化锆三者在界面处形成的热应力，BaZrO3晶体的尺寸不应太大。本专利技术中，通过各成分之间的配合以及控制各成分的用量使得B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物包含摩尔百分含量如下的组分：SiO2   0～19％B2O3   41％～70％BaO   20％～40％。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物包含摩尔百分含量如下的组分：SiO20～19％B2O341％～70％BaO20％～40％。2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物包含摩尔百分含量如下的组分：SiO26％～10％B2O350％～70％BaO20％～30％。3.根据权利要求1或2所述的玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物还包含碱金属氧化物Li2O、Na2O或K2O中的任意一种或至少两种的组合，其摩尔百分含量不超过10％；优选地，所述玻璃组合物还包含碱土金属氧化物MgO、CaO或SrO中的任意一种或至少两种的组合，其摩尔百分含量不超过10％；优选地，所述玻璃组合物还包含Al2O3，其摩尔百分含量不超过10％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的玻璃组合物，其特征在于，所述玻璃组合物从室温至500℃的热膨胀系数为9.5×10-6℃-1～10.8×10-6℃-1；优选地，所述玻璃组合物中BaO是以BaCO3作为原料组分而引入。5.根据权利要求1-4中任一项所述的玻璃组合物的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭练，朱庆山，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11