专利名称：牙科烤瓷材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及牙科陶瓷材料和纳米技术领域，具体涉及用于牙科修复的一种含有纳米或者超细粉体的牙科烤瓷材料及其制备方法。
背景技术：
牙科烤瓷材料自临床应用以来，由于其具有良好的生物相容性、耐磨耐腐蚀性以及色泽自然、逼真等优点，已成为治疗牙缺失的最主要方法。其中应用最广泛的金属基烤瓷材料是高温烤烧制成的金属和陶瓷材料的复合体，既具有金属材料强度和韧性高、边缘密合好等特点，又具有陶瓷色泽逼真、耐腐蚀和耐磨损性好、自洁作用强等优点，是临床上修复牙体、牙列缺陷常用和理想的修复材料。
由于金属基烤瓷牙是将陶瓷高温熔融于金属表面制成的。陶瓷的线热膨胀系数一般都小于10×10-6/℃，而目前应用最为广泛的镍铬合金的热膨胀系数约为14×10-6/℃，二者差异很大，烤瓷冷却时，由于膨胀系数差异过大而产生的残余应力将导致烤瓷剥落和开裂。因此必须要加入高热膨胀系数的材料来提高牙科烤瓷材料的的热膨胀系数，使之与金属基底的膨胀系数匹配。
四方相白榴石有较高的热膨胀系数(室温时大约为22-30×10-6/℃)和强度，与低膨胀系数的陶瓷混合可以提高材料总的热膨胀系数，并且白榴石晶体的折射率接近于长石质玻璃，加入到烤瓷材料中不会造成强烈的光漫散射。因此，在烤瓷材料中引入白榴石不但可以提高瓷层的热膨胀系数和强度，还不会影响其半透明性。
氧化铝和氧化锆有很好的生物相容性和强度，加入到牙科烤瓷材料中能够起到第二相弥散增韧增强的效果。
烤瓷材料在力学性能、生物相容性、颜色、烤瓷温度等方面均有严格的要求，并且这些要求之间又存在一些相互制约关系。一般而言，烤瓷材料与其它陶瓷材料类似，所含的助熔成分越少，烤瓷温度越高，其强度和韧性也就越好。另一方面，烤瓷材料的金属基体要求烤瓷温度越低越好，这样可以避免或减少金属基体在烤瓷时的变形和氧化，如果仅仅靠增加助熔成分来降低烤瓷材料的烤瓷温度，则烤瓷材料的力学性能又不能很好地满足使用要求。近年来，纳米技术的迅猛发展，为陶瓷材料的研究与开发开辟了新的途径，纳米技术制备的陶瓷在性能上有了很大的提高。纳米陶瓷粉体由于其粒径很小，具有高的比表面积，粉体烧结的驱动力之一—表面能很大，扩散速率增加，扩散路径变小，从而导致烧结活化能变小，烧结温度变低，烧结时间变短。添加纳米粉体可以使牙科烤瓷材料的烤瓷温度降低，强度和韧性增加，并能降低金属基和烤瓷层的热应力，减少金属基体的变形和氧化。利用纳米或者超细白榴石、氧化铝、氧化锆粉体来调节烤瓷材料的热膨胀系数，提高烤瓷材料的力学性能和降低烤瓷温度具有非常明显的效果。但是，纳米和超细粉料难于混合均匀，并且干燥和烧成收缩大，易导致烤瓷层开裂、剥落。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牙科烤瓷材料的制备方法，制备的牙科烤瓷材料具有烤瓷温度低，收缩率小，不易变形、开裂剥落，与基体结合牢固，力学性能好等优点。
本发明的目的还在于提供所述方法制备的牙科烤瓷材料。
本发明的方法包括以下步骤第一步，将粒度为20-500nm的白榴石、氧化铝和氧化锆超细粉体与乙醇按1∶2-3的重量比例混合并进行分散；第二步，按熔块粉体第一步的超细粉体为70-80∶30-20的重量比例，将第一步得到的混合物与熔块粉体混合，补加乙醇，使白榴石、氧化铝及氧化锆超细粉体与熔块粉体总和与乙醇的重量比达到1∶0.6-1，在球磨机或者行星磨中混合，研磨介质为氧化铝球或者氧化锆球，研磨时间为1-3小时；第三步，干燥后，加入粘结剂搅拌混合；第四步，抽真空，真空度为30-100kPa；
第五步，在200-400MPa的压力下压缩2-5分钟；第六步，研磨造粒，分级过筛，制成平均粒度为20-60μm的颗粒。
第一步中，白榴石、氧化铝和氧化锆可以以任意比例混合，最佳重量比例是白榴石∶氧化铝∶氧化锆＝20-28∶0.5-2∶0.5-3，最佳粒度是20-100nm。
可以将白榴石、氧化铝和氧化锆超细粉体与乙醇混合后在搅拌和超声波的双重作用下预分散，对搅拌的转速和超声波频率没有严格要求，但搅拌和超声波工作时间为30-60分钟时最佳；第三步中，最佳条件是在100-120℃干燥后，加入粘结剂搅拌混合；所述粘结剂可以是本领域通用的粘结剂，本发明使用的最佳粘结剂是聚乙烯醇。
第五步中，最好用冷等静压机或者液压压机进行压缩。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果(1)采用了纳米或者超细粉体，牙科烤瓷材料的烤瓷温度低，不易变形，并且在纳米和超细粉体的增强增韧作用下，烤瓷材料具有高的力学强度和耐磨性；(2)采用高压造粒，改善了烤瓷材料的工艺性能，降低了干燥和烤瓷时牙科烤瓷材料的收缩率，减少了瓷层的开裂和剥落。
具体实施方法实施例1(1)将平均粒径为53nm的白榴石粉体40g和平均粒径为80nm的氧化铝粉体4g置于烧杯中，加入100g无水乙醇，置于超声槽中同时搅拌和超声60分钟；(2)将平均粒径为25μm的熔块粉体156g与经步骤(1)处理的纳米粉体和50g无水乙醇置于球磨机中混合，以氧化铝球为研磨介质，球磨时间为3小时；(3)将经步骤(2)混合好的粉体沉淀，去掉上清液后在100℃干燥；(4)将经步骤(3)干燥好的粉体与10wt％聚乙烯醇水溶液按95∶5的重量比例在搅拌器中混合，然后装在塑料袋中抽真空至80kPa；(5)将步骤(4)中的粉体与塑料袋置于冷等静压机中，加压至200MPa，保持3分钟；
(6)取出步骤(5)得到的粉块在研钵中研磨造粒，然后用150目筛筛分，平均粒径60μm。
用该粉体压制成试条，在预定的烤瓷温度下烧结，收缩率为14.0％，抗弯强度为98MPa。
实施例2(1)将平均粒径为20nm的白榴石粉体56g，平均粒径为80nm的氧化铝粉体2g，平均粒径为500nm的氧化锆粉体2g置于烧杯中，加入160g无水乙醇，置于超声槽中同时搅拌和超声30分钟；(2)将平均粒径为25μm的熔块粉体140g与经步骤(1)处理的纳米粉体和40g无水乙醇置于行星磨中混合，以氧化锆球为研磨介质，研磨时间为2小时；(3)将经步骤(2)混合好的粉体沉淀，去掉上清液后在110℃干燥；(4)将经步骤(3)干燥好的粉体与10wt％聚乙烯醇水溶液按95∶5的重量比例在烧杯中搅拌混合30分钟，然后装在塑料袋中抽真空至30kPa；(5)将步骤(4)中的粉体与塑料袋置于冷等静压机中，加压至400MPa，保持2分钟；(6)取出步骤(5)得到的粉块在研钵中研磨造粒，然后用150目筛筛分，平均粒径40μm。
用该粉体压制成试条，在预定的烤瓷温度下烧结，收缩率为13.2％，抗弯强度为102MPa。
实施例3(1)将平均粒径为53nm的白榴石粉体45g，平均粒径为80nm的氧化铝粉体2g，平均粒径为500nm的氧化锆粉体2g置于烧杯中，加入100g无水乙醇，置于超声槽中同时搅拌和超声50分钟；(2)将平均粒径为25μm的熔块粉体151g与经步骤(1)处理的纳米粉体和40g无水乙醇置于行星磨中混合，以氧化锆球为研磨介质，球磨时间为1小时；
(3)将经步骤(2)混合好的粉体沉淀，去掉上清液后在120℃干燥；(4)将经步骤(3)干燥好的粉体与10wt％聚乙烯醇水溶液按95∶5的重量比例在烧杯中搅拌混合30分钟，然后装在塑料袋中抽真空至100kPa；(5)将步骤(4)中的粉体与塑料袋置于冷等静压机中，加压至300MPa，保持5分钟；(6)取出步骤(5)得到的粉块在研钵中研磨造粒，然后用150目筛筛分，平均粒径50μm。
用该粉体压制成试条，在预定的烤瓷温度下烧结，收缩率为13.8％，抗弯强度为100MPa。
实施例4(1)将平均粒径为53nm的白榴石粉体45g，平均粒径为80nm的氧化铝粉体2g，平均粒径为500nm的氧化锆粉体2g置于烧杯中，加入120g无水乙醇，置于超声槽中同时搅拌和超声30分钟；(2)将平均粒径为25μm的熔块粉体151g与经步骤(1)处理的纳米粉体和40g无水乙醇置于球磨机中混合，以氧化锆球为研磨介质，球磨时间为3小时；(3)将经步骤(2)混合好的粉体沉淀，去掉上清液后在100℃干燥；(4)将经步骤(3)干燥好的粉体与10wt％聚乙烯醇水溶液按95∶5的重量比例在烧杯中搅拌混合30分钟，然后装在塑料袋中抽真空至30kPa；(5)将步骤(4)中的粉体与塑料袋置于冷等静压机中，加压至400MPa，保持2分钟；(6)取出步骤(5)得到的粉块在研钵中研磨造粒，然后用250目筛筛分，平均粒径20μm。
用该粉体压制成试条，在预定的烤瓷温度下烧结，收缩率为13.5％，抗弯强度为106MPa。
权利要求
1.一种牙科烤瓷材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤第一步，将粒度为20-500nm的白榴石、氧化铝和氧化锆超细粉体与乙醇按1∶2-3的重量比例混合并进行分散；第二步，按熔块粉体第一步的超细粉体为70-80∶30-20的重量比例，将第一步得到的混合物与熔块粉体混合，补加乙醇，使白榴石、氧化铝及氧化锆超细粉体与熔块粉体总和与乙醇的重量比达到1∶0.6-1，在球磨机或者行星磨中混合，研磨介质为氧化铝球或者氧化锆球，研磨时间为1-3小时；第三步，干燥后，加入粘结剂搅拌混合；第四步，抽真空，真空度为30-100kPa；第五步，在200-400MPa的压力下压缩2-5分钟；第六步，研磨造粒，分级过筛，制成平均粒度为20-60μm的牙科烤瓷材料颗粒。
2.根据权利要求1所述的牙科烤瓷材料的制备方法，其特征在于第一步中，白榴石∶氧化铝∶氧化锆＝20-28∶0.5-2∶0.5-3，粒度为20-100nm。
3.根据权利要求1或2所述的牙科烤瓷材料的制备方法，其特征在于第一步中，将白榴石、氧化铝和氧化锆超细粉体与乙醇混合后在搅拌和超声波的双重作用下预分散，搅拌和超声波工作时间为30-60分钟。
4.根据权利要求3所述的牙科烤瓷材料的制备方法，其特征在于第三步中，在100-120℃干燥后，加入粘结剂聚乙烯醇搅拌混合。
5.根据权利要求4所述的牙科烤瓷材料的制备方法，其特征在于第五步中，用冷等静压机或者液压压机进行压缩。
6.权利要求1所述方法制备的牙科烤瓷材料。
全文摘要
本发明涉及一种牙科烤瓷材料的制备方法，包括将白榴石、氧化铝和氧化锆超细粉体与乙醇混合并进行分散；得到的混合物与熔块粉体混合，补加乙醇，在球磨机或者行星磨中混合；干燥后，加入粘结剂搅拌混合；抽真空，压缩，研磨造粒，分级过筛，制成平均粒度为20－60μm的牙科烤瓷材料颗粒，具有烤瓷温度低，收缩率小，不易变形、开裂剥落，与基体结合牢固，力学性能好等优点。
文档编号C04B35/107GK1657487SQ200410077669
公开日2005年8月24日 申请日期2004年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者吴建青, 杨金平 申请人:华南理工大学