[发明专利]一种高韧性牙科陶瓷托槽材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及口腔正畸技术领域，具体涉及一种高韧性牙科陶瓷托槽材料及制备方法。

背景技术

托槽是口腔正畸治疗中必须的器件，临床使用的有不锈钢和陶瓷二种，不锈钢美观性差，而陶瓷托槽具有与牙釉质相似的半透明性，良好的抗污染和抗变色的能力而受到广大患者尤其是女性患者的欢迎。

目前应用的所有陶瓷托槽均为氧化铝陶瓷，根据其制作工艺的不同，又可分为单晶氧化铝陶瓷和多晶氧化铝陶瓷。二者之间最明显的差异在于光学透射性的不同，单晶氧化铝陶瓷的透光性更好。二者均具有良好的抗污染和抗变色的能力。由于多晶氧化铝陶瓷制作工艺更为简单，目前应用较为广泛。但它也有明显的缺点，由于采用整体切割，表面有划痕，会给正畸钢丝的滑动增加摩擦力，而且多晶氧化铝陶瓷较脆，转角和结扎翼易折断。

国外目前生产陶瓷托槽的主要是美国的3M公司和TP公司，3M公司的产品由多晶氧化铝陶瓷制作，采用整体切割加工工艺。由于采用机械切割加工，其沟槽 比较粗糙，增加了正畸钢丝与托槽间的摩擦力。为了减小摩擦阻力，他们正在开发金属槽沟的陶瓷托槽。由于氧化铝陶瓷的弹性模量比天然牙釉质高很多， 因此在咬合过程中，釉质与陶瓷托槽相接触往往导致釉质损伤。

 美国的TP公司采用一种不同于3M公司的新工艺，他们采用的是可以铸造的陶瓷，其工艺就是先开模具，然后将陶瓷粉末高压挤入模具，在高温下烧结，底面采用树脂材料。这种工艺制作的陶瓷托槽比3M的光滑，底面由于采用树脂材料，可以改进它与牙釉质的粘接性，同时有效降低釉质的磨耗。

国内也有一些单位正在进行陶瓷托槽的研研制开发，首都医科大学正畸科和清华大学研究开发了一种注射成型的陶瓷托槽，休普陶瓷公司与同济大学口腔医学院研究开发了一种添加纳米氧化锆陶瓷托槽，据报道它们的性能与3M公司产品相近。

上述的这些氧化铝陶瓷托槽的断裂韧性都还很低，陶瓷托槽的断裂成为临床的一大问题。陶瓷托槽的抗断裂的能力取决于托槽的种类、形状和体积。托槽的断裂可能发生在使用中，也可能发生在去托槽过程中。研究表明，扭转力、剪切力和去除托槽力会导致不同的托槽断裂率，并且，不同类型的托槽断裂部位不同。陶瓷内部的缺陷和机械性损伤是导致托槽断裂的首要原因。因此增加陶瓷托槽的韧性是目前急需改决的问题。

发明内容

针对现有陶瓷托槽配料的不足，本发明的目的在于提供一种高韧性的陶瓷托槽的材料及制备方法，从而克服普通陶瓷托槽在使用过程中发生碎裂的现象。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一、一种高韧性牙科陶瓷托槽材料，以氧化铝作主体成份，以纳米氧化锆粉作增韧剂，以纳米三氧化二钇作相稳定剂，以脂肪酸作粉体表面改性剂；其成份组成包括如下：

纳米氧化锆粉5-20重量份，纳米三氧化二钇粉2-10重量份，脂肪酸1-10重量份，氧化镁0-5重量份，氧化铝60-85重量份；

作为上述的优选方案有：

所述脂肪酸的碳原子数为12-18；

所述纳米氧化锆粉粒径为10-100nm；

所述纳米三氧化二钇粉粒径为10-50nm；

所述氧化镁、氧化铝的粒径≤320目；

所述脂肪酸为月桂酸、硬脂酸、油酸的一种。

二、一种所述的高韧性牙科陶瓷托槽材料的制备方法，包括下述步骤：

a、 按下述重量份称取原料，备用；

纳米氧化锆粉5-20份，纳米三氧化二钇粉2-10份，脂肪酸1-10份，氧化镁0-5份，氧化铝60-85份；

b、  先将纳米氧化锆粉、纳米三氧化二钇粉及脂肪酸球磨混合均匀，然后加入氧化镁、氧化铝继续球磨混合至均匀后取出粉体。

作为上述方法的优选方案有：

所述脂肪酸的碳原子数为12-18；

所述纳米氧化锆粉粒径为10-100nm；

所述纳米三氧化二钇粉粒径为10-50nm；

所述氧化镁、氧化铝的粒径≤320目；

所述脂肪酸为月桂酸、硬脂酸、油酸的其中一种。

三、一种利用高韧性牙科陶瓷托槽材料制备牙科托槽的方法，将上述高韧性牙科陶瓷托槽材料在2-6Mpa的压力下压入牙科托槽模具中，在惰性气体保护下以5～10℃/min的速率升温至1400℃-1600℃，保温2-4小时，随炉冷至室温。

本发明的有益效果是：

其制备的牙科陶瓷托槽材料的挠曲强度明显提高。普通牙科陶瓷托槽材料的挠曲强度一般不超过700Mpa,本发明制备的牙科陶瓷托槽材料的挠曲强度可高达900Mpa。