一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料及其应用的制作方法

本发明涉及高性能改性高分子材料领域，尤其涉及一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料及其应用。

背景技术：

1、聚甲醛(pom，也称为聚缩醛)基料是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有高强度和刚度，突出的耐疲劳性及优异的耐蠕变性、自润滑耐磨性，被誉为“超钢”或者“赛钢”，广泛应用于制造齿轮、滚轮、轴承、凸轮等各种机械设备零部件。然而，正是源于聚甲醛的高度线性结晶性，导致其韧性、耐冲击强度不理想，应用受到限制。因此，对聚甲醛进行增韧改性的研究是当前的研发重点。无机刚性粒子（如纳米碳酸钙、二氧化硅、玻璃微珠、二氧化钛、滑石粉、硫酸钡）增韧操作方便，并且在保持和提高聚甲醛刚性、降低成本增加效率方面优势明显，应用前景非常看好。此外，聚甲醛生产环节单体甲醛的聚合度达不到100%，仍会有一定数量的甲醛存在。并且聚甲醛基料普遍存在热稳定性不理想，在后期熔融注塑加工及使用过程中容易诱发热分解并释放甲醛。所以，相比其它工程塑料，聚甲醛的甲醛含量更高。为了抑制甲醛释放，添加胺类、酰胺类、肼类等有机小分子成分，利用其与甲醛之间发生化学键合实现低的甲醛释放。但此类小分子添加剂本身热不稳定，在加工和使用中存在自身的热渗出问题，影响其固定甲醛的效果及应用性能。因此，充分发挥聚甲醛材料的本征性能优势，研发高韧性、低甲醛释放量的聚甲醛复合材料，仍将是目前及今后继续努力的方向。

2、牙齿根管清洗效果是决定牙齿根管疾病治疗效果的关键。根管荡洗工作尖与专用于根管治疗的荡洗器配套使用，插入根管内达到清洗目的。根管荡洗工作尖细小，针尖尺寸设计为0.2毫米，对材料的强度、刚度提出了很高的要求。聚甲醛材料优异的强度和刚度满足于制备根管荡洗工作尖对材料的基本要求。但正如前面所述，聚甲醛热不稳定，在根管荡洗工作尖高温注射成型及术前高温（>135℃）消毒过程中难以避免聚甲醛分解产生单体甲醛，而甲醛是公认的强致癌物质，不利于患者健康。并且聚甲醛韧性不理想，在根管震动荡洗过程中，存在根管荡洗工作尖断针的风险，在狭窄根管内断针取出困难，可能给患者带来意外伤害。因此，对制备根管荡洗工作尖用聚甲醛材料的强度、韧性和甲醛释放水平提出了更高的要求，相关研发具有重要的应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对牙齿根管内部既深又狭窄的结构特点，提供一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料及其应用，根管荡洗工作尖与根管治疗荡洗器配合使用。

2、本发明采用的技术方案如下：主要由聚甲醛和多孔纳米碳球以95%~99.5%和0.5%~5%的的质量比组成。

3、所述的多孔纳米碳球的粒径≤1微米。

4、所述的多孔纳米碳球含有丰富的多级多孔结构，其比表面积＞500 m2/g。

5、所述的纳米多孔碳球的表面经过特殊改性，其表面活性基团含有羟基、羧基、巯基中的至少一种。

6、实现一种根管荡洗工作尖用改性聚甲醛复合材料的生产工艺，包括以下步骤：

7、步骤1，采用雷蒙磨或气流磨将聚甲醛树脂粉碎至≤5微米；

8、步骤2，将步骤1所得聚甲醛粉末转移至无重力混合机中，然后加入多孔纳米碳球，高速混合均匀；

9、步骤3，将步骤2所得混合粉体经双螺杆塑料挤出机熔融混炼，挤出造粒；挤出温度为185至210℃，螺杆转速240 r／min；冷却方式采用自然冷却，或者风冷，或者水冷；

10、步骤4，挤出粒料于80℃下干燥3 h，即得到改性聚甲醛复合材料；

11、步骤5，将干燥后的粒料用注塑机注射成型，制得根管荡洗工作尖。

12、本发明还包括通过改性聚甲醛复合材料制造的根管荡洗工作尖。

13、本发明的有益效果为：通过添加单一种多孔纳米碳球功能组分，采用简单高效的制备工艺得到了高增韧、接近于零甲醛释放的聚甲醛基复合材料。表面特定基团改性的多孔纳米碳球发挥了超强的物理和化学固载甲醛的双功能作用，克服了现有技术中采用添加含胺基的有机小分子固载甲醛存在的容易热渗出的不足。多孔纳米碳球的均匀复合，加之通过调变聚甲醛挤出后的冷却方式及冷却速度，使聚甲醛的线性结晶度下降，聚甲醛晶粒趋于细化，提高了复合材料的韧性。改性聚甲醛复合材料更好的韧性、接近于零甲醛的释放水平，确保根管荡洗工作尖在根管荡洗过程中不断裂、不损害牙本质，降低了患者使用的风险，确保使用安全性。

技术特征：

1.一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料，其特征在于：主要由聚甲醛和多孔纳米碳球以95 %~99.5%和0.5%~5%的质量比组成。

2.根据权利要求1所述的一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料，其特征在于：所述的多孔纳米碳球的粒径≤1微米。

3.根据权利要求1所述的一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料，其特征在于：所述的多孔纳米碳球含有丰富的多级多孔结构，其比表面积＞500 m2/g。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料，其特征在于：所述的多孔纳米碳球的表面经过特殊改性，其表面活性基团含有羟基、羧基、巯基中的至少一种。

5.实现如权利要求1所述的一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

6.实现如权利要求1所述的一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料的应用，其特征在于：还包括通过改性聚甲醛复合材料生产的根管荡洗工作尖。

技术总结
本发明涉及一种用于根管荡洗工作尖的改性聚甲醛复合材料及其应用，该根管荡洗工作尖采用改性聚甲醛制备，其中的改性添加剂为多孔纳米碳球，多孔纳米碳球在复合材料中的占比为0.5至5 wt%。特殊改性的多孔纳米碳球表现出物理吸附和化学键合的双重强固载甲醛的功能，实现聚甲醛复合材料接近于零甲醛释放的理想效果，无气味、无毒副作用。并且，改性多孔纳米碳球在基体中呈均匀弥散分布，聚甲醛晶粒细化，其线性结晶度下降，达到了明显增韧的效果，具有更好的韧性，确保根管荡洗工作尖在根管震动荡洗过程中不断裂、不损害牙本质，降低了患者使用的风险，确保使用安全性，并为牙齿根管后续的药物治疗及光动力治疗效果起到关键保证作用。

技术研发人员：郭丹,张倜然
受保护的技术使用者：长沙微笑美齿智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12