最适粒径的杂混复合材料制造技术

本发明专利技术提供具有承力修复所需的高强度牙科复合材料，而且还能保持光泽的外观，即使在相当磨损之后。通过使用平均粒径为约０．０５μｍ～约０．５０μｍ的颗粒，该复合材料可用于承力修复和美容性的修复。使用的结构填料通常是研磨至平均粒径小于０．５μｍ的颗粒并且还包括平均粒径小于０．０５μｍ的微细填料，以改善操作和机械特性。本发明专利技术的优选牙科复合材料即使在相当使用后仍能保持表面层，并且还具有杂混复合树脂的强度。结构填料一般采用搅动研磨粉碎至优选的粒径。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于齿科修复的复合树脂材料，更具体地说，是涉及一种适用于所有齿科修复的通用复合树脂材料，在临床使用中，它掺入了均匀分散的亚微细粒大小的强化颗粒中，以提供高强度、增强的耐磨性和光泽持久性。专利技术的背景在牙科中，从业者使用各种修复性材料以修造牙冠、冠套、直接充填料、嵌体、高嵌体和夹板。复合树脂是一类修复性材料，它们是强化剂，例如矿物填充颗粒在树脂基质中的分散体。这些材料可以是分散强化的、颗粒强化的或杂混的复合材料。分散强化的复合材料包括强化填料，例如平均粒径为约0.05μm或更小的煅制二氧化硅(fumed silica)，填料的填充量为约30％～45％(体积)。由于填料的颗粒小和表面积大，填充到树脂中的填料就受到树脂润湿填料的能力的限制。结果，填料的填充量就受限在约45％(体积)。由于低填充量，实际上填料颗粒不能彼此接触。因此，这类分散强化复合材料的主要强化机理是通过填料周围基质中的裂缝错位。在分散强化材料中，树脂基质的强度明显影响复合材料的总强度。在牙科中，分散强化的复合树脂或微细填料(microfills)由于其具有保持表面有光泽的能力而常用于美容性的修复。一般说来，这些微细填料树脂一般使用可自由基聚合的树脂，例如甲基丙烯酸酯单体，它们在聚合后，较分散的填料更脆弱。尽管分散体经过强化作用，但微细填料在结构上仍然脆弱，因此它们的用途受限于低应力的修复。分散强化复合材料的一个例子是HELIOMOLAR，这是一种包含平均粒径为0.05μm的数量级的煅制二氧化硅颗粒和平均粒径小于0.2μm的数量级的稀土氟化物颗粒的牙科复合材料。HELIOMOLAR是不透射线的微细填料型复合材料。稀土氟化物颗粒提供了抗弯性和射线不透性。颗粒强化的复合材料主要包括平均粒径大于约0.6μm，填料填充量为约66％的强化填料。在高填料填充量时，填料颗粒开始彼此接触并对强化机理起主要作用，这是由于颗粒间的彼此作用和颗粒自身缝隙的阻断。这类颗粒强化复合树脂较微细树脂坚硬。在分散强化复合材料中，树脂基质主要包括甲基丙烯酸酯单体。然而，在颗粒强化复合材料中，填料对材料的总强度有着更大的影响。因此，颗粒强化复合材料一般用于承力(stress bearing)修复。另一类牙科复合材料，称为杂混复合材料，具有分散强化作用和颗粒强化作用的特性和优点。杂混复合树脂包含平均粒径为0.6μm或更大的填料和平均粒径为约0.05μm或更小的微细填料。HERCULITEXRV(Kerr Corp.)就是这样一种材料。HRECULITE被许多人认为是杂混复合材料的工业标准品。它包含平均粒径为0.84μm的填料，填料的填充量为57.5％(体积)。该填料采用湿研磨法生产，该方法生产的细颗粒基本上不含污染物。约10％填料的平均粒径超过1.50μm。在临床使用中，HERCULITE的表面随时间转变为半光泽的不光滑层。因此，在干燥时，这种修复与正常的牙齿结构之间存在差别，对于美容性的修复不理想。另一种类型的复合材料，可流动复合材料，结构填料的体积比为约10％～约30％(体积)。这类可流动复合材料主要在低粘度应用时使用，以获得良好的适应性并在牙洞的填充期间防止裂隙形成。形成亚微细粒子的各种方法，例如沉淀或溶胶-凝胶法，都可用于生产杂混复合材料的颗粒强化填料。但是，这些方法不能使粒子的粒径严格限制在光波或低于光波的大小，以产生稳定的有光泽表面。Nortitake的美国专利5,609,675揭示了一种无机填料组合物，其组成为60％～99％(重量)直径在0.1～1.0μm之间的球形氧化物颗粒和1％～40％(重量)平均粒径小于0.1μm的氧化物颗粒。这种填料采用化学溶胶-凝胶法制造。粒径范围包括大于1.0μm以上的颗粒，因此，使用这种填料的牙科组合物在临床使用中不能提供有光泽的表面。采用溶胶-凝胶法形成的颗粒是附图2A和2B所示的球形的。所描述的制剂被设计为旨在在临床使用中改善机械性能、修复磨损和粗糙表面，但不能提供持久保持的表面光泽。该材料的临床研究实际上也显示了其高磨损率(每年22.4μm)，而不能建立其稳固的表面(S.Inokoshi，“在后修复陶瓷或复合材料？”，第三届国际牙科材料会议论文集，编著H.Nakajima，Y.Tani JSDMD 1997)。通过研磨方法的粉碎作用也可用于形成亚微细粒子。研磨方法的主要类型是干研磨法和湿研磨法。在干研磨法中，使用空气或惰性气体使颗粒保持悬浮。但是，细颗粒由于范德华力容易聚集，这限制了干法操作的可能性。湿研磨法使用液体，例如水或乙醇，以控制细颗粒的再聚集。因此，湿研磨法一般用于亚微细粒子的粉碎。湿研磨法一般包括施加足够的力的球形介质破碎悬浮在液体介质中的颗粒。研磨设备根据赋予介质运动的方法分类。赋予湿球磨的运动包括滚磨、振动、行星运动和搅动。虽然用这些类型的球磨各自都可形成亚微细粒子，但典型地，搅动或搅动球磨是最有效的。搅动球磨，也称为摩擦或搅拌磨，具有如下几种优点包括高能效、高固体处理能力、产品粒径的分布狭窄和生产均匀浆状物的能力。在使用搅动球磨中的主要变项是搅动速度、悬浮体流速、保留时间、浆粘度、进料固体的大小、研磨介质的大小和所需的产品大小。原则上，搅动球磨一般可最有效地将颗粒研碎至平均粒径约为球磨介质大小的1/1000。为获得平均粒径为0.05μm～0.5μm数量级的的颗粒，可使用小于0.45mm的研磨介质。直径为0.2mm和约0.6mm的研磨介质可由新泽西州BoundBrook的Tosoh Ceramics得到。因此，为获得最佳研磨，需使用大小约为所需颗粒大小1000倍的研磨介质。这样所需的研磨时间最短。先前，使用研磨方法获得这类微细粒子由于研磨介质对浆状物的污染而存在着困难。通过使用氧化钇稳定的氧化锆(YTZ或Y-TZP，其中TZP是氧化锆的正方晶系多晶体)，降低了由于研磨介质的碎裂和研磨机的磨损产生的污染。Y-TZP是一种细晶粒，具有高强度和高的破碎硬度。YTZ是最硬的陶瓷，由于它的高硬度，YTZ在研磨期间不会产生结构上的破碎。。高强度的Y-TZP通过在约1550℃烧结形成1-2μm正方晶系晶粒与4-8μm立方晶系晶粒混合的正方晶系晶粒，它具有高强度(1000MPa)、高的破碎硬度(8.5MPa m1/2)和极佳的耐磨性。Y-TZP的使用提供了一种适于得到平均粒径小于0.5μm的相对纯的结构填料的研磨介质。尽管使用YTZ研磨介质，在一定程度上降低了研磨过的填料颗粒的污染，但目前使用的搅动球磨仍会将不可接受的高水平污染引入含研磨填料的牙科复合材料中。目前还没有一种单纯的牙科复合材料，在实际临床使用后仍能提供各种修复所需的高强度和所需的有光泽的外观。为实现这些目的，目前的美容性牙科修复需要使用两层或多层各种复合材料以获得所需的强度和外观。本专利技术免除了使用多层不同复合材料之需。专利技术概述本专利技术提供了含树脂的牙科复合材料，它包括平均粒径在约0.05μm～约0.5μm的磨碎颗粒结构填料，该复合材料具有承力修复所需的高强度，并且还能保持美容性的修复临床使用中所需的有光泽的外观。此外，由于结构填料颗粒是磨碎的，颗粒是非球形的，这提高了树脂与结构填料的粘合，由此还提高了复合材料的总强度。由于使用了被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牙科复合材料，包含：树脂基质；和约１０％（体积）～约７０％（体积）平均粒径为约０．０５μｍ～约０．５０μｍ的研磨结构填料，其中的研磨结构填料含少于５０％（体积）的直径、平均粒径超过０．５μｍ的颗粒。

【技术特征摘要】
US 1999-3-17 09/270,999;US 1998-6-19 60/089,8591.一种牙科复合材料，包含树脂基质；和约10％(体积)～约70％(体积)平均粒径为约0.05μm～约0.50μm的研磨结构填料，其中的研磨结构填料含少于50％(体积)的直径、平均粒径超过0.5μm的颗粒。2.权利要求1的牙科复合材料，其中复合材料的抗弯强度至少为70MPa。3.权利要求2的牙科复合材料，其中复合材料的抗弯强度至少为100MPa。4.权利要求1的牙科复合材料，其中复合材料在磨损后保持表面光泽。5.权利要求1的牙科复合材料，其中的树脂基质包括可聚合的乙烯基化合物。6.权利要求1的牙科复合材料，其中研磨结构填料包含至少10％(体积)的直径、平均粒径超过0.8μm的颗粒。7.权利要求1的牙科复合材料，还包含约1.0～约10.0％(体积)的平均粒径为约0.04μm或更小的微细填料。8.权利要求7的牙科复合材料，其中的微细填料包含约0.5％～约5.0％(体积)的平均粒径为约0.04μm的颗粒和约0.5％～约5.0％(体积)的平均粒径为约0.02μm的颗粒。9.权利要求1的牙科复合材料，其中复合材料的光泽度为约45或更高。10.权利要求1的牙科复合材料，其中复合材料的光泽度为约30或更高。11.权利要求1的牙科复合材料，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托安格勒塔基斯，阿尔文I科巴希加瓦，
申请(专利权)人：科尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]