[发明专利]具有可切削性的A/W生物微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料加工领域，涉及一种同时具有生物活性、可切削性和力学性能的微晶玻璃及其制备方法；具体地讲涉及一种利用玻璃基质相同的单一磷灰石(W，wollastonite)晶相的微晶玻璃熔块和单一硅灰石(A，apatite)熔块，与云母熔块混合后通过烧结方法制备而成的、具有一定力学性能和生物相容性并容易切削加工的微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

微晶玻璃用作牙齿修复材料具有良好的机械强度、化学稳定性、生物相容性，在临床医学中发挥愈来愈重要的作用。

在微晶玻璃中，含有硅灰石晶相的微晶玻璃具有较高的力学性能，但加工较困难；含有磷灰石晶相的微晶玻璃具有一定的生物相容性。云母微晶玻璃由于晶体在一维或二维方向上高度的各向异性，决定了云母微晶玻璃具有良好的可切削性，云母微晶玻璃也因此成为牙科加工用材料的重要研究对象。上世纪七十年代，美国的Corning公司最先将牙科微晶玻璃商业化，其主要产品Dicor和Macor便分别是以四硅云母和氟金云母作为主晶相，并且沿用至今。口腔修复领域引入云母微晶玻璃作为全瓷修复材料的另一个重要原因是由于该材料能够模仿出天然牙齿的半透明度，具有良好的美观性。但是由于云母微晶玻璃的强度相对较低，这就限制了其在咬合力量较大的后牙区，尤其是磨牙区的使用。

1982年，日本的Kokubo等利用熔融法研制出含磷灰石、硅灰石晶相以及玻璃相的AW生物活性微晶玻璃，其生物相容性好，制品植入体内后，安全、无毒、无排异等不良反应；由于微晶玻璃含有硅灰石晶相，因此具有较高的力学性能。但是力学性能越高意味着加工愈困难，且利用熔融法制备时产品形状和性能不易控制。

后来，随着研究的深入，研究人员提出采用溶胶-凝胶法制备AW生物活性微晶玻璃。例如：中国专利申请号2005100211840公开的一种新型生物活性玻璃陶瓷-硅灰石/磷灰石(AW)玻璃陶瓷的制备方法，它是以正硅酸乙酯为硅源、磷酸三乙酯为磷源、Ca(NO₃)₂·4H₂O、Mg(NO₃)₂·6H₂O、NH₄HF₂为钙、镁、氟源，去离子水、乙醇为溶剂，HNO₃为催化剂及调节体系pH值，在一定温度下制备溶胶，溶胶经陈化、干燥、预烧后得到亚微米级高活性前驱体粉末；前驱体粉末经造粒、成型、高温烧结制备AW玻璃陶瓷。《功能材料》期刊2009年第一期薛明、周大利、曹巨辉、汪宏涛、杨为中公开了一种《磷灰石-硅灰石多孔玻璃陶瓷的制备与晶相结构研究》文章。这种技术虽然克服了熔融法制备AW生物活性微晶玻璃存在的缺陷，但是由于在制备时，硅灰石和磷灰石晶相是在同一配方中、同时制备而成的；导致的缺陷：一是最后制成的产品性能可控性差，一旦产品性能不符合要求，需要重新制备，风险较大；二是工艺要求比较苛刻，如果某一组分配比需要调整，导致整个体系配比都得调整，牵一发而动全身，不利于工业化推广应用；三是：用这种方法制备牙齿用的微晶玻璃时，导致最终产品的力学性能无法及时调整；四是加工困难。

中国专利公开号CN102098979A公开了一种由形态稳定化材料制成的成型体，所述材料包括至少一个第一组分和一个第二组分，且第二组分具有与所述第一组分不同的着色，并且所述第二组分设置在所述第一组分的内部，形成界面，使得所述界面呈现在空间中弯曲的表面；第一组分和第二组分是通过致密烧结或多孔烧结的陶瓷材料或塑性材料成型体。第一组分和第二组分成型体结合时，先用机械用力或用粘结剂将多组分压制或粘结成一体，在700-800℃将粘合剂去除后在1200℃烧结。由于成型体是由多个不同颜色的中间成型体先压制或粘结成一体、然后烧结而成，使该技术存在以下缺陷：一是当作为牙齿修复体材料时，由于每个人的牙齿颜色不一样，即便是同一个人的牙齿也存在颜色差异，这就导致事先需要制备出不定数的中间成型体，然后多个成型体按照需要的梯度变化排列成型，工艺复杂，在现实中是很难做为牙齿修复体材料的；二是各个中间成型体之间的界面是一个薄弱环节，界面处两种材料的兼容性差，导致最终成型体界面处存在性能梯度变化，就像一个破裂的碗，通过粘合剂粘结到一起烧结和事先做成整体再烧结，最后成品的性能不均匀。