[發(fā)明專利]一種氮化硅-樹脂雙連續(xù)相復(fù)合陶瓷材料及其制造方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710228918.5
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107056319B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鋒;寧聰琴;曾宇平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/584;C04B35/64;C04B41/83
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;周嬌嬌

本發(fā)明涉及一種氮化硅?樹脂雙連續(xù)相復(fù)合陶瓷材料及其制造方法和應(yīng)用。具體地說，本發(fā)明涉及一種制造氮化硅?樹脂雙連續(xù)相復(fù)合陶瓷材料的方法，所述方法包括成型、高溫?zé)Y(jié)、表面處理、滲透處理和樹脂復(fù)合步驟。本發(fā)明還涉及由所述方法制得的氮化硅?樹脂雙連續(xù)相復(fù)合陶瓷材料以及所述復(fù)合陶瓷材料在制造牙體或者其他硬組織的修復(fù)材料中的應(yīng)用。本發(fā)明方法具有工藝簡單易操作等優(yōu)點(diǎn)，由該方法制得的復(fù)合陶瓷材料具有強(qiáng)度高，可加工性好，彈性模量和硬度與牙體相近似等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于用作牙體修復(fù)材料，例如用于制造牙冠、貼面、嵌體、高嵌體，也可以用于修復(fù)其他硬組織。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種氮化硅-樹脂雙連續(xù)相復(fù)合陶瓷材料及其制造方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

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(zhì)量的要求逐漸提高，隨之而來的對口腔修復(fù)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(fù)和治療緊密相關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科，在口腔臨床醫(yī)學(xué)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

根據(jù)DENSPLY公司的估計，2012年全球牙科材料的市場規(guī)模為100億美元，預(yù)計到2030年，中國牙科材料市場將達(dá)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(chǎn)品占領(lǐng)，國產(chǎn)品牌所占比重極小(約為10％)，主要集中在低端材料，國內(nèi)整體產(chǎn)品水平落后國外10年以上，面臨的形勢非常嚴(yán)峻。國外產(chǎn)品例如有世界范圍內(nèi)被廣泛認(rèn)可的國際品牌產(chǎn)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(chǎn)品的價格往往是國產(chǎn)同類產(chǎn)品的數(shù)倍，極大增加了患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和政府的財政支出。因此開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的牙科產(chǎn)品是我國齒科材料發(fā)展刻不容緩的任務(wù)。

經(jīng)過牙醫(yī)和科技人員的長期研究，認(rèn)為牙科材料應(yīng)當(dāng)具有可加工性、生物相容性、耐用性和美觀性，并且可以低成本制造。但目前已商品化的牙科材料的強(qiáng)度(例如抗彎強(qiáng)度和彈性模量)、美觀性和經(jīng)濟(jì)性等與臨床牙科醫(yī)生和患者的要求還有很大的距離。

目前市場上所制備的牙科樹脂復(fù)合材料普遍存在力學(xué)性能不足、斷裂韌性低或者耐磨性差等不足，主要原因在于，樹脂基體中的填料以分散相的形式存在，雖然可以一定程度上提高樹脂復(fù)合材料的強(qiáng)度，但是很難有顯著的提高，難以滿足后磨牙等方面的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種使用以氮化硅粉體為主，添加少量的燒結(jié)助劑制備的多孔陶瓷支架，并通過樹脂滲透的方法制備氮化硅-樹脂雙連續(xù)相復(fù)合材料的方法。該方法得到的復(fù)合材料具有有機(jī)/無機(jī)兩相均連續(xù)的微觀結(jié)構(gòu)，由于陶瓷相也為連續(xù)相，顯著改善了復(fù)合材料的耐磨性，同時通過與樹脂的復(fù)合，相對于傳統(tǒng)的陶瓷材料，該復(fù)合材料的硬度和彈性模量更加接近于人體牙齒本身的性能，使得所述氮化硅-樹脂雙相連續(xù)的復(fù)合材料表現(xiàn)出傳統(tǒng)牙科材料所不具備的優(yōu)良性能。

而且，本發(fā)明的多孔氮化硅陶瓷經(jīng)過液相燒結(jié)以后，具有獨(dú)特的微觀形貌，其中β-Si₃N₄晶粒呈現(xiàn)長棒狀的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的β-Si₃N₄晶粒堆積在一起形成了多孔氮化硅陶瓷。一方面，棒狀晶粒的堆積導(dǎo)致了多孔氮化硅陶瓷具有高的開氣孔率，即多孔結(jié)構(gòu)具有較高的連通性，該結(jié)構(gòu)有利于樹脂相的滲入；另一方面，棒狀晶粒能夠?qū)е聰嗔堰^程中裂紋較大程度的偏轉(zhuǎn)，吸收較多的能量，同時在復(fù)合材料中，起到類似于晶須或者纖維增韌的效果，有利于得到高強(qiáng)度的復(fù)合材料。雖然其他多孔陶瓷通過該種工藝也能得到強(qiáng)度較高的復(fù)合材料(例如中國專利CN1582884A采用氧化物部分燒結(jié)體作為陶瓷支架，經(jīng)過滲透樹脂后得到的復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度介于112.09-287.48MPa)，但是由于其他多孔陶瓷不具備氮化硅陶瓷所特有的棒狀晶粒結(jié)構(gòu)，因此很難達(dá)到300MPa及以上強(qiáng)度。而本發(fā)明得到的氮化硅-樹脂雙相連續(xù)的復(fù)合材料能夠達(dá)到300-400MPa及以上強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容