專利名稱：牙齒修復(fù)用復(fù)合材料樁核及其成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種牙齒修復(fù)中所用的核樁及其成型方法，特別是以熱固性樹脂為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料核樁。
背景技術(shù)：
利用根管修復(fù)牙體缺損的核樁技術(shù)已有上百年歷史。目前，核冠修復(fù)所用的核樁為傳統(tǒng)的金屬核樁，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)該選擇彈性模量較高的樁核材料，如金屬樁核，這樣在去除少量牙體組織，直徑較小的情況下就能達(dá)到強(qiáng)度要求。但是，由于金屬樁的彈性模量遠(yuǎn)高于牙體組織的彈性模量，例如牙冠的彈性模量為18-20GPa，牙根部的彈性模量為9-10GPa，而不銹鋼核樁的彈性模量為180-200GPa，鈦合金核樁的彈性模量接近于100GPa，陶瓷核樁的彈性模量約200GPa，因此金屬核樁或陶瓷核樁和牙體組織的彈性模量的不匹配常常造成牙本體的斷裂，從而導(dǎo)致殘留牙體組織拔除導(dǎo)致修復(fù)失敗，這種情況尤其易于發(fā)生在牙根部。其次，傳統(tǒng)的金屬牙樁可引起組織和牙根變色，傳統(tǒng)金屬樁存在腐蝕、過敏、毒性、影響美觀及核磁共振診斷等缺點(diǎn)。
自上世紀(jì)90年代歐洲開展碳纖維預(yù)成型樁(Composipost)以來，隨著纖維復(fù)合材料樁的力學(xué)性能(如彈性模量，屈服強(qiáng)度，抗疲勞強(qiáng)度等)研究的深入，另外，加上人體牙齒修復(fù)的生物學(xué)和美學(xué)的發(fā)展，又相繼開發(fā)了玻璃纖維樁，石英纖維樁等彈性模量更接近牙本質(zhì)的纖維樁，而且在外觀上更接近于牙齒的本色?，F(xiàn)商業(yè)化的高強(qiáng)度碳纖維的模量在230-290GPa，拉伸強(qiáng)度在3.5-5.6GPa；高強(qiáng)度玻璃纖維的拉伸模量在70-85GPa，拉伸強(qiáng)度在3.5-4.5GPa；而高強(qiáng)石英纖維的拉伸模量和拉伸強(qiáng)度和高強(qiáng)玻璃纖維相當(dāng)，但是其顏色更接近于牙齒的本色，因此，國(guó)際上已有采用三種纖維制造的纖維樁。但是，從材料學(xué)的角度講，三種纖維的彎曲模量和牙冠的彈性模量18-20GPa接近的是玻璃纖維和石英纖維，碳纖維的模量仍高于牙冠的，可是，從三種纖維的其他力學(xué)性能如疲勞性能，拉伸強(qiáng)度等方面，碳纖維有明顯優(yōu)于石英纖維和玻璃纖維的地方，而且口腔嘴嚼過程是包括拉伸，壓縮，剪切等多種形式的重復(fù)加載和卸載活動(dòng)，并且經(jīng)受反復(fù)的冷熱循環(huán)刺激。牙齒的嘴嚼運(yùn)動(dòng)同樣在疲勞和拉伸強(qiáng)度等其他力學(xué)性能方面有高性能的要求。再者，光固化樹脂須堆積在纖維樁上，形成牙齒的形狀，纖維樁與樹脂基體的界面相容和粘結(jié)強(qiáng)度也是關(guān)鍵指標(biāo)，解決粘結(jié)強(qiáng)度的關(guān)鍵是制備纖維樁復(fù)合材料的樹脂基體與光固化樹脂基體的極性相容?；诖耍景l(fā)明是解決現(xiàn)有纖維樁的力學(xué)性能的綜合指標(biāo)的不足，還有解決與光固化樹脂的界面相容等技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種牙齒修復(fù)用復(fù)合材料樁核及其成型方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下方案以熱固性樹脂為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料核樁，連續(xù)纖維為高性能纖維的單一組份或混雜排列而成。
所述的高性能纖維為碳纖維、石英纖維、高強(qiáng)度玻璃纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維中的一種或者其兩種及兩種以上混雜的纖維。連續(xù)纖維的用量按其體積百分含量計(jì)，占其復(fù)合材料的比例在55-65％。
所述的熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和樹脂的一種或者其二種的混合樹脂基體。選擇的樹脂體系可與光固化樹脂產(chǎn)生界面相容，提高纖維樁與光固化樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度。
連續(xù)纖維為混雜排列且含有碳纖維時(shí)，其碳纖維排列在圓形截面的核樁的中央位置，其他纖維位于圓形截面的核樁的外圍位置。
樹脂基體的組成按重量份數(shù)計(jì)為樹脂90～95份；固化劑0.8～2份；脫模劑1～3份；顏料添加劑0～5份。
由于纖維樹脂基復(fù)合材料的彎曲彈性模量在8-50GPa，因此通過合理的生產(chǎn)工藝和配方設(shè)計(jì)可以使纖維復(fù)合材料的彈性模量與牙體組織相匹配，同時(shí)得到的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能，如單向碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度可達(dá)2GPa，在經(jīng)過1000萬次的高頻高應(yīng)力比動(dòng)態(tài)疲勞后，拉伸強(qiáng)度保留率可以保持在90％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬材料的性能指標(biāo)。因此當(dāng)受到很大沖擊載荷的時(shí)候，用復(fù)合材料制造的核樁能夠先于牙根斷裂，從而避免牙本體受到永久的傷害。
本發(fā)明所述牙齒修復(fù)用復(fù)合材料樁核的成型方法為A.多束高性能纖維經(jīng)放絲架、排絲孔、浸膠槽、預(yù)成型模后，進(jìn)入拉擠模；B.拉擠模具采用三段加熱方式，第一段溫度90-100℃，第二段溫度130-150℃，第三段溫度為130-150℃；C.通過拉擠模具后的復(fù)合材料桿在高于拉擠成型最后一段溫度20-30℃、長(zhǎng)度為100-200厘米的加熱爐中后熱處理；D.復(fù)合材料桿按照核樁的設(shè)計(jì)外觀要求及尺寸，通過機(jī)械加工方法加工成帶圓錐性的直性樁或者具有大直徑的樁和小直徑的核的樁核。纖維樁的外形和表面溝槽的形狀，既要與不同部位的牙齒外形相符，也要通過表面溝槽的形狀與光固化樹脂基體產(chǎn)生物理鎖合力。
連續(xù)纖維在預(yù)應(yīng)力作用下，纖維束中的每根纖維處于張緊狀態(tài)(每根纖維的直徑僅為8微米左右)，然后通過浸膠槽浸潤(rùn)基體樹脂，然后通過加熱的模具，即可生產(chǎn)出連續(xù)的棒材；連續(xù)的棒材通過機(jī)械加工手段，即可加工出單個(gè)的核樁，然后在單個(gè)核樁的表面進(jìn)行化學(xué)處理，以提高粘合力，即可得到可用的核樁。
圖1～圖4為本發(fā)明所述的牙齒修復(fù)用纖維復(fù)合材料樁核的結(jié)構(gòu)示意圖，其基本尺寸為長(zhǎng)度為10-25mm，直徑分別為1.0(圖1)，1.2(圖2)，1.4mm(圖3)，1.6mm(核的直徑在2.5-4.5mm，核長(zhǎng)度6mm，樁直徑1.0-1.6mm，樁長(zhǎng)度8-12mm)(圖4)。通過拉擠成型生產(chǎn)出光滑的桿體后，進(jìn)行機(jī)械加工，機(jī)械加工包括無心磨、切割、加工錐度及花紋、后處理，然后得到圖1～圖4所示的核樁。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.復(fù)合材料核樁與牙體組織的機(jī)械性能更加匹配，有利于應(yīng)力沿樁的長(zhǎng)軸分布，當(dāng)受到較大的沖擊載荷時(shí)先于牙體組織折斷，緩沖載荷進(jìn)而保護(hù)了牙體組織免于永久傷害。
2.可以大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品的加工容易進(jìn)行。臨床應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要得到需要的尺寸，便于應(yīng)用。
3.易于取出以便于二次修復(fù)，避免了殘余壓根拔出的后果。
4.生物相容性好，消除電腐蝕，不產(chǎn)生鎳或者鈹?shù)冉饘倭Ｗ俞尫旁斐傻亩拘曰蛘哌^敏反應(yīng)，不會(huì)抑制成纖細(xì)胞的增值。
5.復(fù)合材料核樁經(jīng)過表面處理后，提高了粘接強(qiáng)度。
6.用復(fù)合材料核樁修復(fù)的無金屬修復(fù)患者可以安全地進(jìn)行核磁共振成像檢查。


圖1為本發(fā)明所述的牙齒修復(fù)用纖維復(fù)合材料樁核的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述的牙齒修復(fù)用纖維復(fù)合材料樁核的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明所述的牙齒修復(fù)用纖維復(fù)合材料樁核的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明所述的牙齒修復(fù)用纖維復(fù)合材料樁核的第四種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合下列實(shí)施例對(duì)本發(fā)明具體闡述實(shí)施例1基體樹脂的基本配方為DOW411-350環(huán)氧乙烯基酯樹脂100份引發(fā)劑1.2份過氧化苯甲酰(BPO)；0.5份的過氧化苯甲酸叔丁酯增白劑鈦白粉(5份)脫膜劑1份增強(qiáng)纖維為60％(VOL)的1100Tex的高強(qiáng)玻璃纖維為主體增強(qiáng)材料，位于材料的外部，以5％的(VOL)12KT300碳纖維位于材料的核心部分。
成型方法A.多束高性能纖維經(jīng)放絲架、排絲孔、浸膠槽、預(yù)成型模后，進(jìn)入拉擠模；B.拉擠模具采用三段加熱方式；模具的三個(gè)加熱段的溫度為第一段溫度90℃，第二段溫度130℃，第三段溫度為150℃。
C.通過拉擠模具后的復(fù)合材料桿在溫度175℃、長(zhǎng)度為100厘米的加熱爐中后熱處理；D.復(fù)合材料桿按照核樁的設(shè)計(jì)外觀要求及尺寸，通過機(jī)械加工方法加工成樁核。
其彎曲模量為18GPa。
實(shí)施例2基體樹脂的基本配方為美國(guó)陶氏der331環(huán)氧樹脂100份，固化劑甲基四氫苯酐(86份)促進(jìn)劑DMP-30(1.0份)脫膜劑2份增強(qiáng)纖維為65％(VOL)12K碳纖維.
成型方法A.多束高性能纖維經(jīng)放絲架、排絲孔、浸膠槽、預(yù)成型模后，進(jìn)入拉擠模；B.拉擠模具采用三段加熱方式；模具的三個(gè)加熱段的溫度為第一段溫度150℃，第二段溫度200℃，第三段溫度為220℃。
C.通過拉擠模具后的復(fù)合材料桿在溫度250℃、長(zhǎng)度為150厘米的加熱爐中后熱處理；D.復(fù)合材料桿按照核樁的設(shè)計(jì)外觀要求及尺寸，通過機(jī)械加工方法加工成樁核。
其彎曲模量為20GPa。
實(shí)施例3196型不飽和聚酯樹脂100份引發(fā)劑過氧化二碳酸雙(4-叔丁基環(huán)己基)酯(0.5份)；過氧化苯甲酸叔丁酯(1.5份)增白劑鈦白粉2.0份脫膜劑1.5份增強(qiáng)纖維為67％的1100tex的無捻石英纖維。
成型方法A.多束高性能纖維經(jīng)放絲架、排絲孔、浸膠槽、預(yù)成型模后，進(jìn)入拉擠模；B.拉擠模具采用三段加熱方式；模具的三個(gè)加熱段的溫度為第一段溫度95℃，第二段溫度120℃，第三段溫度為150℃。
C.通過拉擠模具后的復(fù)合材料桿溫度180℃、長(zhǎng)度為200厘米的加熱爐中后熱處理；D.復(fù)合材料桿按照核樁的設(shè)計(jì)外觀要求及尺寸，通過機(jī)械加工方法加工成樁核。
其彎曲模量為17GPa。
權(quán)利要求
1.一種牙齒修復(fù)用復(fù)合材料核樁，以熱固性樹脂為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)體制備的復(fù)合材料核樁，其特征在于連續(xù)纖維為高性能纖維的單一組份或混雜排列而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料核樁，其特征在于高性能纖維為碳纖維、石英纖維、高強(qiáng)度玻璃纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維中的一種或者其兩種及兩種以上混雜的纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料核樁，其特征在于連續(xù)纖維的用量按其體積百分含量計(jì)，占其復(fù)合材料的比例在55-65％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料核樁，其特征在于熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和樹脂的一種或者其二種的混合樹脂基體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料核樁，其特征在于連續(xù)纖維為混雜排列且含有碳纖維時(shí)，其碳纖維排列在圓形截面的核樁的中央位置，其他纖維位于圓形截面的核樁的外圍位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的復(fù)合材料核樁，其特征在于樹脂基體的組成按重量份數(shù)計(jì)為樹脂90～95份；固化劑0.8～2份；脫模劑1～3份；顏料添加劑0～5份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牙齒修復(fù)用復(fù)合材料核樁，其制備方法為A.多束高性能纖維經(jīng)放絲架、排絲孔、浸膠槽、預(yù)成型模后，進(jìn)入拉擠模；B.拉擠模具采用三段加熱方式，第一段溫度90-100℃，第二段溫度130-150℃，第三段溫度為130-150℃；C.通過拉擠模具后的復(fù)合材料桿在高于拉擠成型最后一段溫度20-30℃、長(zhǎng)度為100-200厘米的加熱爐中后熱處理；D.復(fù)合材料桿按照核樁的設(shè)計(jì)外觀要求及尺寸，通過機(jī)械加工方法加工成帶圓錐性的直性樁或者具有大直徑的樁和小直徑的核的樁核。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種牙齒修復(fù)用復(fù)合材料樁核及其成型方法。該復(fù)合材料樁核以連續(xù)纖維為高性能纖維的單一組份或混雜排列而成，與基體樹脂固化成型后經(jīng)機(jī)械加工制得。本發(fā)明所述牙齒修復(fù)用纖維復(fù)合材料樁核，具有機(jī)械性能優(yōu)異、生物相容性好、可大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61K6/00GK1771889SQ20041009067
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者胡曉陽, 李鵬, 楊小平, 鄧旭亮, 孫志輝, 李洪, 張明志 申請(qǐng)人:北京實(shí)德隆科技發(fā)展有限公司