[發明專利]一種復合陶瓷材料及其制造方法和應用

有效

• 申請號: 201710071165.1
• 申請日: 2017-02-09
• 公開（公告）號: CN106830928B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 王鋒;寧聰琴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/49;C04B41/89;C04B38/06;A61K6/811;A61K6/76;A61K6/71;A61K6/60;A61K6/887;A61L27/10;A61L27/16
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;周嬌嬌

本發明涉及一種復合陶瓷材料及其制造方法和應用。具體地說，本發明涉及一種制造復合陶瓷材料的方法，所述方法包括壓制成型、高溫燒結、表面處理、滲透處理和樹脂復合步驟。本發明還涉及由所述方法制得的復合陶瓷材料以及所述復合陶瓷材料在制造牙體或者其他硬組織的修復材料中的應用。本發明方法具有工藝簡單易操作等優點，由該方法制得的復合陶瓷材料具有強度高，可加工性好，彈性模量和硬度與牙體相近似等優點，尤其適合于用作牙體修復材料，例如用于制造牙冠、貼面、嵌體、高嵌體，也可以用于修復其他硬組織。

技術領域

本發明涉及材料領域，尤其是涉及一種復合陶瓷材料及其制造方法和應用。

背景技術

近年來，隨著人們生活水平的提高，對于自身的健康和生活質量的要求逐漸提高，隨之而來的對口腔修復材料的需求也逐漸增加，而且這種需求隨著人口老齡化的加劇而急劇增加，口腔材料作為一門與臨床修復和治療緊密相關的基礎學科，在口腔臨床醫學中發揮著越來越重要的作用。

根據DENSPLY公司的估計，2012年全球牙科材料的市場規模為100億美元，預計到2030年，中國牙科材料市場將達到120億元。然而，如此巨大的市場基本被德國、意大利、日本、美國、韓國、荷蘭等國家的產品占領，國產品牌所占比重極小(約為10％)，主要集中在低端材料，國內整體產品水平落后國外10年以上，面臨的形勢非常嚴峻。國外產品例如有世界范圍內被廣泛認可的國際品牌產品3M(Lava Ultimate CAD/CAM Restorative，來自3M公司(Minnesota Mining and Manufacturing公司)、VITA(VITA ENAMIC，來自VITA Zahnfabrik公司)和Mark Ⅱ(VITABLOCS Mark Ⅱ，來自VITA Zahnfabrik公司)。但是這些產品的價格往往是國產同類產品的數倍，極大增加了患者的經濟負擔和政府的財政支出。因此開發出具有自主知識產權的牙科產品是我國齒科材料發展刻不容緩的任務。

經過牙醫和科技人員的長期研究，認為牙科材料應當具有可加工性、生物相容性、耐用性、美觀性和低制造成本。但目前已商品化的牙科材料的強度(例如抗彎強度和耐壓強度)、美觀性和經濟性等與臨床牙科醫生和患者的要求還有很大的距離。

二氧化鋯由于化學穩定性及抗氧化性能好而被用于牙科材料，但是其相對密度大(5.89)，硬度(7.5)和熔點高(2700℃)。使用完全燒結二氧化鋯能制作出高性能的牙科材料例如牙冠或牙橋，但是制作過程費時、復雜。另外，二氧化鋯陶瓷的硬度太大，可加工性差并且常常會造成對咬牙嚴重的磨耗。如果添加樹脂材料例如復合樹脂，其強度例如彎曲強度一般僅為80-110MPa。如果要提高復合樹脂的強度，就要將無機基質均勻分散到整個樹脂中并提高其比例，但是為提高比例而采用大尺寸的無機填料顆粒時，會導致復合樹脂的表面變粗糙，如果采用小顆粒時，會導致粘度增加。但是到目前為止，仍然沒有找到令人滿意地同時解決分散性差和填充率低的問題。因此，在使用氧化鋯制造例如牙科材料時，可加工性(例如低硬度和接近牙齒的彈性模量)和機械強度(例如抗彎強度或抗壓強度)是非常難以平衡的。

例如，美國專利US5869548A提及將顆粒平均直徑在3-50μm的氧化物和粘結劑混合模壓成牙科修復體形狀，經真空燒結得到有互相聯通的孔隙多孔陶瓷，將樹脂浸漬其中制備樹脂浸漬陶瓷塊。但該專利用的陶瓷基質是從鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、鋁硼硅酸鹽及長石中任選的一種，由于主要是玻璃相，陶瓷基質實際上是玻璃，所以本身的機械強度就不能達到很高的水平，該復合材料用作后牙冠或橋的難度很大，所制備的復合材料的彎曲強度最高為129Mpa，一般為110-120MPa之間，做后牙冠或橋，強度偏低。

另外，在硬骨組織修復領域，二氧化鋯因其優異的生物相容性和高機械性能越來越受到人們的關注，尤其是在骨組織工程領域，二氧化鋯得到了廣泛的應用，主要用于硬骨組織的修復和替換，例如用于人工髖關節的修復。但是二氧化鋯陶瓷的硬度太大，可加工性差，以及二氧化鋯陶瓷材料與人體骨組織彈性模量不匹配等問題依然存在。因此，基于二氧化鋯陶瓷結合高分子樹脂得到的復合材料，兼具陶瓷和樹脂的優點，有望解決以上問題。