[发明专利]一种高强牙科复合树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强牙科复合树脂及其制备方法，原料包括无机填料、有机单体和光引发剂，所述无机填料为球形介孔填料和球形填料组成的共填料。制备方法包括：将球形介孔填料、有机单体和光引发剂进行预混后，放入三辊研磨机中进一步混合，再加入球形填料，经真空负压处理，得到未固化的复合树脂膏；最后经过可见光固化，得到牙科复合树脂。本发明的牙科复合树脂制备方法简便、力学性能优异，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于牙科修复材料领域，特别涉及一种高强牙科复合树脂及其制备方法。

背景技术

自1962年R.L.Bowen合成了著名的双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)之后，树脂基牙科复合树脂凭借色泽美观、操作便捷、理化及生物性能优异等特点，跻身成为龋病和牙体缺损治疗的重要材料。该类树脂主要由有机单体、硅烷化无机填料和光引发剂组成，其中成连续相分布的有机单体可将无机填料包裹，在自由基聚合反应中形成聚合物网络结构。尽管科研工作者在优化有机单体结构、无机填料组成方面取得了众多进展，但修复断裂仍是导致复合树脂治疗失败的主要原因(K.Collares,et al.Journal of Dentistry,2018,68,79-84.)。因此，牙科复合树脂的力学性能仍需进一步提高。

由复合树脂的组成可知，无机填料的种类、粒径、含量等决定树脂的力学性能。但在复杂口腔环境中，硅烷化填料表面的硅烷醇和酯键会发生水解(T.Nihei.Journal ofOral Science,2016,58,151-155.)，减弱材料力学性能的表达。与此相比，介孔填料通过微机械互锁作用可将有机单体渗入填料孔隙中，从而避免填料表面改性过程。因此，介孔填料在牙科复合树脂中的应用受到科研工作者的关注。例如，专利CN 106038322A设计了一种介孔SiO₂包覆的抗菌填料，通过与硅烷化SiO₂的联用，有效提高了填料含量和树脂力学性能，但介孔填料的最高含量仅为10wt％。此外，Samuel等人使用介孔SiO₂制备复合树脂，由于其比表面积较高，填料的最高充填量仅为40wt％，对应树脂的弯曲强度仅为72±16MPa(S.P.Samuel,et al.Dental Materials,2009,25,296-301.)。尽管选用无孔SiO₂与该介孔SiO₂组成共填料，通过试错法优化其组成使填料量提高至70wt％，但仍未满足ISO 4049-2009对复合树脂弯曲强度的最低要求(80MPa)。上述研究表明：(1)共填料中介孔填料的含量较低，不利于最大程度表现出介孔填料的优势；(2)共填料中二级球形SiO₂的粒径和含量需多次采用试错法确定，耗时费力，不利于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强牙科复合树脂及其制备方法，通过等大球体紧密堆积模型，理论计算二级充填球形粒子的最大粒径，优化共填料组成，提高复合树脂的力学性能。

本发明提供了一种高强牙科复合树脂，原料包括无机填料、有机单体和光引发剂，所述无机填料为无机填料为球形介孔填料和球形填料组成的共填料；其中，球形介孔填料的质量占牙科复合树脂总质量的40-55％(以最高含量充填复合树脂)，球形填料的质量占牙科复合树脂总质量的10-25％(作为二级粒子以最高添加量充填球形介孔填料基牙科复合树脂)。

优选地，所述球形介孔填料为球形介孔二氧化硅、球形介孔羟基磷灰石、球形介孔氧化锌、球形介孔二氧化钛中的至少一种，粒径为0.3-2μm。

优选地，所述球形填料为球形二氧化硅、球形羟基磷灰石、球形氧化锌、球形二氧化钛中的至少一种；粒径是以球形介孔填料为初级粒子，通过等大球体紧密堆积模型计算充填其四面体空隙和八面体空隙中所得的二级粒子的最大直径。

优选地，所述有机单体由主单体和稀释剂单体组成，其质量占牙科复合树脂总质量的20-50％。