一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料及制备方法，包括：(1)将陶瓷原料、添加剂、发泡剂与水混合，得到发泡浆料；将所述发泡浆料依次进行真空冷冻干燥和预烧，得到多孔陶瓷骨架；(2)对得到的多孔陶瓷骨架进行硅烷化改性，得到改性多孔陶瓷骨架；(3)对得到的改性多孔陶瓷骨架进行树脂渗透，得到树脂渗透陶瓷复合材料；本发明专利技术利用发泡法

【技术实现步骤摘要】
一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料及制备方法


[0001]本专利技术属于齿科修复用复合材料
，涉及一种树脂渗透陶瓷复合材料及制备方法，具体涉及一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着人口结构老龄化和人们对于生活质量要求的提高，口腔修复治疗的需求和研究在迅速扩大。目前，用于制备牙科的修复材料大致有四类：金属类修复材料、树脂类修复材料、陶瓷类修复材料以及玻璃陶瓷类修复材料。
[0003]金属类修复材料主要有贵金属、钴铬合金和铁合金等，具有优异的力学性能和生物相容性，主要应用的是金属烤瓷冠，但在临床应用中发现其缺点非常明显。首先，金属类材料的基底不能透过光线，因此不能模拟天然牙良好的半透性；其次，由于金属材料本身的色泽原因，在长时间的使用后容易出现“颈缘黑线”，影响修复体的美观。树脂类修复材料主要是混合型的复合树脂，材料价格低廉，色泽与天然牙相似，主要用于制备临时冠和牙齿缺损的充填物。但这类材料化学稳定性较差，在口腔内长期使用容易发生染色或稱色；同时，树脂类材料的耐磨性也较差，导致其使用寿命短。陶瓷类的齿科修复材料主要是四方相的氧化锆，具有优异的力学性能和生物相容性，可用作前牙单冠、后牙单冠和桥体等。但氧化锆陶瓷材料的透光性能较差，远低于牙釉质的透光性能；同时，氧化锆陶瓷的硬度远大于自然牙的硬度，在与自然牙的接触中会造成自然牙的过度磨损，严重时会造成牙髓炎、牙本质过敏等后果，严重影响人体的健康。玻璃陶瓷类修复材料主要是二硅酸锂玻璃陶瓷，具有优异的透光性和生物相容性，但其脆性大，容易崩缺。鉴于此，为了将各类材料的优点较好的结合在一起，复合材料成为牙科材料的研究热点。
[0004]CN108451773A公开了一种树脂渗透硅酸盐复合材料及其制备与应用，该方法以硅酸铝钠为原料，采用注浆成型法制备了多孔陶瓷块体，随后将树脂渗透到多孔陶瓷块体，经固化后制得树脂
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陶瓷互穿网络结构的复合材料。但该复合材料的弯曲强度一般不超过200MPa，使其在齿科领域方面的应用具有局限性。
[0005]CN106007802A公开了一种树脂渗透陶瓷复合材料及其制备方法，该方法使用氧化钇稳定的四方相氧化锆为原料，通过压制和部分烧结制得多孔陶瓷坯体，在真空下渗透树脂，经固化后得到树脂渗透陶瓷基的复合材料。此方法克服了传统的无机颗粒混合树脂复合材料的收缩而造成的体积变化问题，而且具有优异的力学性能。但该方法中氧化锆基体是无机材料，而树脂是有机材料，两者结合的界面会存在问题；同时，为了提高力学性能，引入了氧化铁，使得材料的纯度降低。
[0006]目前，树脂渗透陶瓷基复合材料的多孔陶瓷基体大多是使用单一原料，通过部分烧结法形成多孔结构，在颗粒之间没有形成新的化学结合，使得在渗透树脂后整体的力学性能不高。如果提高烧结温度，虽然对强度有一定提升，但容易形成闭口气孔，使得树脂渗透不完全。因此，如何在保证树脂渗透效果的条件下，提供一种更高强度的树脂渗透陶瓷材料成为当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料及制备方法，所述制备方法采用发泡法和冷冻干燥法结合的方式来制备多孔陶瓷坯体，再经高温烧结形成陶瓷骨架，然后进行树脂渗透得到此复合材料；所得复合材料中，陶瓷坯体内部颗粒之间形成莫来石新相结合，使得力学性能得到增强；同时，采用上述结合方法制备得到的陶瓷骨架具有良好的孔道结构，使树脂渗透的效率大大提升。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将陶瓷原料、添加剂、发泡剂与水混合，得到发泡浆料；将所述发泡浆料依次进行真空冷冻干燥和预烧，得到多孔陶瓷骨架；
[0011](2)对步骤(1)得到的多孔陶瓷骨架进行硅烷化改性，得到改性多孔陶瓷骨架；
[0012](3)对步骤(2)得到的改性多孔陶瓷骨架进行树脂渗透，得到树脂渗透陶瓷复合材料。
[0013]本专利技术所述的多孔陶瓷骨架通过发泡法结合冷冻干燥法进行制备，能够及时终止发泡反应，同时固定内部气泡结构和坯体形状，防止气泡长大逸出使坯体塌缩；相较于颗粒堆积法和部分烧结法制备的陶瓷坯体具有更良好的孔道结构，使树脂渗透的效率得到较大提升。
[0014]本专利技术中所述的高强度是指210MPa以上，进一步地，可达300MPa以上。
[0015]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述原料包括氧化锆、氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氧化硅和氧化铝的组合，氧化锆、氧化硅和氧化铝的组合，氧化钙和氧化镁的组合等。混合原料制备得到的陶瓷坯体经高温预烧后可形成新的晶相，极大的提高复合材料的力学性能。
[0017]本专利技术中，选用的陶瓷原料的粒径为0.01～100μm，例如0.01μm、1μm、5μm、10μm、20μm、50μm、600μm、80μm或100μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.01～10μm。
[0018]陶瓷原料在混合前先进行预处理，包括球磨。所述球磨的磨料为氧化锆球，球磨介质为乙醇，球磨转速为400
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800r/min，例如400r/min、500r/min、600r/min、700r/min或800r/min等；优选为600r/min；所述球磨时间为3
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18h，例如3h、6h、8h、10h、12h、14h、16h或18h等，上述数值的选择并不仅限于所列举的数值，在各自的数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)所述陶瓷原料存在氧化硅和氧化铝时，所述氧化硅和氧化铝的质量比为1:(1.3
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1.8)，例如1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7或1:1.8等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述添加剂包括粘结剂和分散剂。
[0021]优选地，所述粘结剂包括聚乙烯醇。
[0022]优选地，所述分散剂为三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠。
[0023]优选地，所述粘结剂的加入量为所述陶瓷原料质量的1～5wt％，例如1wt％、2wt％、3wt％、4wt％或5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述分散剂的加入量为所述陶瓷原料质量的0.1～5wt％，例如0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、0.7wt％、0.9wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度树脂渗透陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将陶瓷原料、添加剂、发泡剂与水混合，得到发泡浆料；将所述发泡浆料依次进行真空冷冻干燥和预烧，得到多孔陶瓷骨架；(2)对步骤(1)得到的多孔陶瓷骨架进行硅烷化改性，得到改性多孔陶瓷骨架；(3)对步骤(2)得到的改性多孔陶瓷骨架进行树脂渗透，得到树脂渗透陶瓷复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述原料包括氧化锆、氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁或氧化锌中的任意一种或至少两种的组合，优选为至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述陶瓷原料存在氧化硅和氧化铝时，所述氧化硅和氧化铝的质量比为1:(1.3
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1.8)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述添加剂包括粘结剂和分散剂；优选地，所述粘结剂包括聚乙烯醇；优选地，所述分散剂为三聚磷酸钠和/或六偏磷酸钠；优选地，所述粘结剂的加入量为所述陶瓷原料质量的1～5wt％；优选地，所述分散剂的加入量为所述陶瓷原料质量的0.1～5wt％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述发泡剂包括铝粉、H2O2溶液，碳酸氢铵或碳酸氢钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述发泡剂的加入量为所述陶瓷原料以及所述添加剂总质量的0.01～0.2wt％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水的加入量为步骤(1)中固体总质量的5～15wt％，优选为8～12wt％。6.根据权利要求1
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的过程中进行搅拌；优选地，所述搅拌的转速为30～300r/min，优选为60～180r/min；优选地，所述搅拌的时间为1～5min，优选为1～3min；优选地，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳新，王欢，赵丽佳，杜震宇，刘曼姝，
申请(专利权)人：爱迪特秦皇岛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：