专利名称：一种用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷及其制备方法
技术领域：
本发明涉及牙科用玻璃陶瓷修复体，特别涉及一种用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷及其制备方法。
背景技术：
随着生活水平的不断提高，人们对牙科修复体的视觉效果要求越来越高。材料的半透性对修复体视觉效果的影响极为重要。牙科全瓷材料的半透性被认为是控制修复体美学效果的主要因素，是修复材料选择的关键参考之一。这对全瓷修复材料的性能提出了新的要求，即修复材料需具备较高的力学强度，以承受咬合力而不发生碎裂；另一方面须具有优秀的光学性能，能够最大程度的模拟和再现天然牙齿硬组织的光学特征。早期以长石质瓷为代表的牙科低晶瓷材料在结构上更接近于玻璃，晶体成分少，具有较好的光学性能，用这类材料制成的修复体光泽好、美观，但材料强度低，只能用于饰面材料或前牙贴面。通过添加白榴石、云母等增韧相，虽在一定程度上提高了强度，但仍局限于前牙单冠、贴面的制作。为拓展全瓷材料的应用范围，长期以来在以功能修复为主要目的的传统原则指导下，以往牙科全瓷材料的研究主要集中于提高材料的力学性能及制备高晶陶瓷。如牙科氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷，具有牙科全瓷材料中最高的机械强度，但力学性能的改善是以牺牲光学性能为代价，该类材料的透光性非常小，甚至接近于金属，制作的修复体美观性和仿真性较差，不适宜用·于前牙的美学修复。由此可见，目前商品化的全瓷修复材料尚不能满足牙科美学修复原则所要求的机械性能和光学性能的平衡统一。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷，它能够提供高机械性能，同时还具有优秀的半透光特性和美学效果。本发明的另一个目的在于提供上述用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷的制备方法。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。(I) 一种用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷，其特征在于，包括以下质量百分比的组分56 59% 的 SiO2, 28 30% 的 Li2CO3, 3. 7 4. 0% 的 K2CO3, 2. 7 3. 0% 的 Al2O3, 2. 3 2. 4% 的 ZrO2,1. 5 1. 6% 的 CeO2，和 2. 5 3. 0% 的 P2O5。上述技术方案的优化质量百分比的组分为58%的SiO2, 29%的Li2CO3, 3. 7%的K2CO3, 2. 8% 的 Al2O3, 2. 4% 的 ZrO2,1. 5% 的 CeO2, 2. 6% 的 P205。(2)用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤按照质量百分比称取各组分，将各组分混匀球磨，混合均匀后烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入石英坩埚内，1400 1500°C熔制1. 5 2h，然后，将熔浆倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒；将玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中，球磨，干燥，得玻璃粉体；而后将玻璃粉体装入预制型盒中冷等静压成型，得玻璃粉坯体；最后对玻璃粉坯体进行两段式晶化热处理，即可。上述技术方案中，所述两段式晶化热处理为700°C /5h和900°C /5h。(3)上述制备的玻璃陶瓷用于制备牙科修复体的方法，其特征在于，应用牙科热压铸造机对所述玻璃陶瓷进行热压铸造，其中热压温度900-1000°C，压铸压力3. 5-4. 5bar，压铸时间4_6min,保温时间12_18min。本发明制备的用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷，主晶相为二硅酸锂(Li2Si2O5),另外含有少量的偏硅酸锂(Li2SiO3)以及磷酸锂(Li3PO4X棒状的二硅酸锂晶体形成互锁微结构，能够有效提高材料抗裂纹扩展能力。其三点弯曲强度为308MPa，满足牙科材料ISO规定标准。主要晶相成分二硅酸锂晶体(Li2Si2O5),其光折射系数为1. 55，和玻璃基质(1. 50)非常接近，能与玻璃基质形成良好的光学匹配，大大降低对入射光线的散射作用。因而，本发明的二娃酸锂玻璃陶瓷能保持较好的半透性，其TP值(Translucency parameter)为20. 6,与天然牙齿硬组织半透性匹配良好。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。图1为实施例1制备的玻璃陶瓷的X射线衍射分析(XRD)图。图2为实施例1制备的玻璃陶瓷的微观结构图。图3为实施例2制备的玻璃陶`瓷的X射线衍射分析(XRD)图。图4为实施例2制备的玻璃陶瓷的微观结构图。图5为实施例3制备的玻璃陶瓷的X射线衍射分析(XRD)图。图6为实施例3制备的玻璃陶瓷的微观结构图。图7为实施例4制备的玻璃陶瓷的X射线衍射分析(XRD)图。图8为实施例4制备的玻璃陶瓷的微观结构图。图9为利用实施I制备的玻璃陶瓷制作的牙科全瓷修复体图。
具体实施例方式实施例1 :按照质量比称取58%的 SiO2, 29% 的 Li2CO3, 3. 7% 的 K2CO3, 2. 8% 的 Al2O3, 2. 4% 的ZrO2,1. 5%的CeO2及2. 6%的P2O5共计500g配料备用。将上述配料混合后球磨8h，混合均匀后放入烘箱，80°C烘干24h，得混合粉料。石英坩埚置于电阻炉中预热，将混合粉料倒入预热的石英坩埚内，以10°C /min速率升温至1480°C，程控电阻炉内1480°C熔制2h，然后将所得到的熔浆迅速倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒。将得到的玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中球磨12h，干燥，得玻璃粉体；将玻璃粉体装入预制型盒，进行冷等静压处理，压力250MPa，形成坯体。对上述坯体进行晶化热处理，从室温开始升温至700°C，升温速率10°C /min, 700°C度保温5小时后，升温至900°C，保温5小时后，随炉冷却，即完成玻璃陶瓷的制备。模拟牙科修复体制作过程，应用牙科热压铸造机对上述玻璃陶瓷进行热压铸造(热压温度950°C，压铸压力4bar，压铸时间5min，保温时间15min)制作各测试试件，对各试件进行晶相组成、三点弯曲强度及半透性分析。结果显示玻璃陶瓷的主晶相为二硅酸锂(Li2Si2O5),另外含有少量的偏硅酸锂(Li2SiO3)以及磷酸锂(Li3PO4X三点弯曲强度为308MPa，满足牙科材料ISO规定标准，半透性TP值为20.61。实施例2按照质量比称取59%的 SiO2, 28. 2% 的 Li2CO3, 3. 7% 的 K2CO3, 2. 7% 的 Al2O3, 2. 3% 的ZrO2,1. 6% 的 CeO2, 2. 5% 的 P2O5 共计 500g 配料备用。将上述配料混合后球磨8h，混合均匀后放入烘箱，80 V烘干24h，得混合粉料。石英坩埚置于电阻炉中预热，将混合粉料倒入预热的石英坩埚内，以10°C /min速率升温至1500°C，程控电阻炉内1500°C熔制1. 5h，然后将所得到的熔浆迅速倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒。将得到的玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中球磨12h，干燥，得玻璃粉体；将玻璃粉体装入预制型盒，进行冷等静压处理，压力250MPa，形成坯体。对上述坯体进行晶化热处理，从室温开始升温至700°C，升温速率10°C /min, 700°C度保温5小时后，升温至900°C，保温5小时后，随炉冷却，即完成玻璃陶瓷的制备。模拟牙科修复体制作过程，应用牙科热压铸造机对上述玻璃陶瓷进行热压铸造(热压温度950°C，压铸压力4bar，压铸时间5min，保温时间15min)制作各测试试件，对各试件进行晶相组成、三点弯曲强度及半透性分析。结果显示玻 璃陶瓷的主晶相为二硅酸锂(Li2Si2O5),另外含有少量的偏硅酸锂(Li2SiO3)以及磷酸 锂(Li3PO4X三点弯曲强度为297MPa，满足牙科材料ISO规定标准，半透性 TP 值(Translucency parameter)为 20. 82。实施例3 按照质量比称取58%的 SiO2, 29% 的 Li2CO3, 3. 8% 的 K2CO3, 2. 7% 的 AL2O3, 2. 4% 的ZrO2,1. 5% 的 CeO2, 2. 6% 的 P2O5 共计 500g 配料备用。 将上述配料混合后球磨8h，混合均匀后放入烘箱，80°C烘干24h，得混合粉料。石英坩埚置于电阻炉中预热，将混合粉料倒入预热的石英坩埚内，以10°C /min速率升温至1450°C，程控电阻炉内1450°C熔制2h，然后将所得到的熔浆迅速倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒。将得到的玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中球磨12h，干燥，得玻璃粉体；将玻璃粉体装入预制型盒，进行冷等静压处理，压力250MPa，形成坯体。对上述坯体进行晶化热处理，从室温开始升温至700°C，升温速率10°C /min, 700°C度保温5小时后，升温至900°C，保温5小时后，随炉冷却，即完成玻璃陶瓷的制备。模拟牙科修复体制作过程，应用牙科热压铸造机对上述玻璃陶瓷进行热压铸造(热压温度950°C，压铸压力4bar，压铸时间5min，保温时间15min)制作各测试试件，对各试件进行晶相组成、三点弯曲强度及半透性分析。结果显示玻璃陶瓷的主晶相为二硅酸锂(Li2Si2O5),另外含有少量的偏硅酸锂(Li2SiO3)以及磷酸锂(Li3PO4)15三点弯曲强度为301MPa，满足牙科材料ISO规定标准，半透性 TP 值(Translucency parameter)为 20. 75。
实施例4 按照质量比称取57%的 SiO2, 30% 的 Li2CO3, 3. 7% 的 K2CO3, 2. 8% 的 AL2O3, 2. 4% 的ZrO2,1. 5% 的 CeO2, 2. 6% 的 P2O5 共计 500g 配料备用。将上述配料混合后球磨8h，混合均匀后放入烘箱，80 V烘干24h，得混合粉料。石英坩埚置于电阻炉中预热，将混合粉料倒入预热的石英坩埚内，以10°C /min速率升温至1400°C，程控电阻炉内1400°C熔制2h，然后将所得到的熔浆迅速倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒。将得到的玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中球磨12h，干燥，得玻璃粉体；将玻璃粉体装入预制型盒，进行冷等静压处理，压力250MPa，形成坯体。对上述坯体进行晶化热处理，从室温开始升温至700°C，升温速率10°C /min, 700°C度保温5小时后，升温至900°C，保温5小时后，随炉冷却，即完成玻璃陶瓷的制备。模拟牙科 修复体制作过程，应用牙科热压铸造机对上述玻璃陶瓷进行热压铸造(热压温度950°C，压铸压力4bar，压铸时间5min，保温时间15min)制作各测试试件，对各试件进行晶相组成、三点弯曲强度及半透性分析。结果显示玻璃陶瓷的主晶相为二硅酸锂(Li2Si2O5),另外含有少量的偏硅酸锂(Li2SiO3)以及磷酸锂(Li3PO4X三点弯曲强度为311MPa，半透性TP值(Translucencyparameter)为 20. 64。尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示 下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
权利要求
1.一种用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷，其特征在于，包括以下质量百分比的组分 56 59% 的 SiO2, 28 30% 的 Li2CO3, 3. 7 4. 0% 的 K2CO3, 2. 7 3. 0% 的 Al2O3, 2. 3 2. 4% 的 ZrO2,1. 5 1. 6% 的 CeO2，和 2. 5 3. 0% 的 P2O5。
2.根据权利要求1所述的用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷，其特征在于，包括以下质量百分比的组分58% 的 SiO2, 29% 的 Li2CO3, 3. 7% 的 K2CO3, 2. 8% 的 Al2O3, 2. 4% 的 ZrO2,1. 5% 的 CeO2, 2. 6% 的 P2O5。
3.根据权利要求1或2所述的用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤按照质量百分比称取各组分，将各组分混匀球磨，混合均匀后烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入石英坩埚内，1400 150(TC熔制1. 5 2h，然后，将熔浆倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒；将玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中，球磨，干燥，得玻璃粉体; 而后将玻璃粉体装入预制型盒中冷等静压成型，得玻璃粉坯体；最后对玻璃粉坯体进行两段式晶化热处理，即可。
4.根据权利要求3所述的用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于， 所述两段式晶化热处理为700°C /5h和900°C /5h。
5.一种权利要求3制备的玻璃陶瓷用于制备牙科修复体的方法，其特征在于，应用牙科热压铸造机对所述玻璃陶瓷进行热压铸造，其中热压温度900-1000°C，压铸压力3.5-4. 5bar，压铸时间 4_6min，保温时间 12_18min。
全文摘要
本发明公开了一种用于制作牙科修复体的玻璃陶瓷及其制备方法，其包括以下质量百分比的组分56～59%的SiO2，28～30%的Li2CO3，3.7～4.0%的K2CO3，2.7～3.0%的Al2O3，2.3～2.4%的ZrO2，1.5～1.6%的CeO2，和2.5～3.0%的P2O5。其制备方法为将各组分混匀球磨，混合均匀后烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入石英坩埚内熔制，然后，将熔浆倒入去离子水中，冷淬，得到玻璃颗粒；将玻璃颗粒置于玛瑙球磨罐中，球磨，干燥，得玻璃粉体；而后将玻璃粉体装入预制型盒中冷等静压成型，得玻璃粉坯体；最后对玻璃粉坯体进行两段式晶化热处理，即可。
文档编号C03C10/04GK103043910SQ201210575108
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者王富, 袁坤, 高婧, 陈吉华 申请人:中国人民解放军第四军医大学