口腔材料学(全)第六章-树脂基复合材料

第六章树脂基复合材料温州医科大学附属口腔医院蔡志斌树脂基复合材料(resin-basedcompositematerials)聚合树脂+增强材料(无机填料或纤维)分类I型:涉及到牙齿合面(后牙复合树脂)II型:除合面以外牙齿其它部位修复I类:化学固化(自凝固化)Ⅱ类:通过外部能源(光、热)固化Ⅲ类:双重固化(dualcuring)国家食品药品管理局规定:除了商业名称外，必须标注它的学名（复合树脂）及类型。根据临床修复过程分类直接(direct):口腔内直接完成充填、固化，主要有复合树脂、复合体间接(indirect):在口腔外完成成形、固化，最后粘固到牙齿缺损部位,制作嵌体、冠桥。第一节组成及固化反应一、组成（一）树脂基质绝大多数是甲基丙烯酸酯类树脂稀释剂三乙二醇二甲基丙烯酸酯以环氧基为反应性端基的树脂（二）增强材料作用提高材料的力学性能改善耐磨耗性能减少体积收缩降低热膨胀系数颗粒状填料长纤维颗粒状填料填料粒度越小，材料的抛光性能越好圆形填料的抛光性能优于不规则外形的填料圆形填料能够更好地与树脂基质间均匀传递应力无机填料含量越多，材料的压缩强度越大，聚合收缩越小填料的表面处理无机填料需经过有机硅烷处理才能与树脂起化学结合，提高其性能。有机硅烷种类较多，常用的是甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷（KH-570）。(三)固化引发体系1.化学引发体系大多为过氧化物—芳香叔胺引发体系过氧化物—过氧化苯甲酰(BPO)芳香叔胺—N,N-二羟乙基对甲苯胺BPO二羟乙基对甲苯胺活性自由基2.光固化引发体系光敏剂-还原剂引发体系，光敏剂—樟脑醌还原剂—甲基丙烯酸二甲氨基乙酯樟脑醌甲基丙烯酸二甲氨基乙酯460～510nm光活性自由基3.热引发体系过氧化苯甲酰活性自由基60~80℃(四)其他成份1.阻聚剂(inhibitor)确保复合树脂在运输、贮存过程中不发生过早聚合2.颜料二、固化反应活性自由基引发的聚合(交联)反应活性自由基第二节复合树脂一、分类（一）按无机填料的大小分类1.超微填料复合树脂初级粒子0.04um次级粒子0.4～0.7μm预聚合(prepolymerized)填料超微填料复合树脂优点：优秀的抛光性和持久性，耐磨缺点：强度低，聚合收缩大适合于：a.非应力承受区(Ⅲ、V洞、前牙贴面)b.瓷及复合树脂修复体小缺损的修补c.覆盖于混合填料复合树脂之上d.牙间隙的关闭2.混合填料(hybridfiller)复合树脂细混合填料复合树脂(midifilhybrid)大填料(1~10um)+超微填料(0.04um)超细混合填料复合树脂(minifilhybrid)大填料(0.5~5um)+超微填料(0.04um)微混合填料复合树脂(microhybrid)大填料(0.2~3um)+超微填料(0.04um)混合填料(hybridfiller)复合树脂细混合填料复合树脂超细混合填料复合树脂微混合填料复合树脂纳米混合填料型(nano-hybrid)复合树脂大填料(0.2~3um)+单分散纳米粒子填料3.纳米填料(nanofilled)复合树脂单分散纳米粒子填料+纳米粒子团簇(nanocluster单分散纳米粒子填料粒度5~75nm纳米粒子团簇0.6~1.4um通过优化配比，有效减少填料间空隙，提高填料堆积密度，填料含量可达79%抛光性能及保持表面光滑性能极佳纳米复合树脂力学性能与混合性复合树脂相当聚合收缩与混合性复合树脂相当抛光、耐磨耗性能与超微填料复合树脂相当（二）按操作性能分类1.流动性(flowable)复合树脂黏度小,容易充填入小窝洞固化后弹性模量低，刚性小，V类洞修复垫底，可以降低粘接界面的应力集中，减小边缘缝隙,提高边缘密合性，减少术后敏感的发生率。2.可压实(packable)复合树脂一般复合树脂用于后牙不易压紧，使形成邻接点困难,易粘器械。稠度大,不粘器械--含有大量的无机填料,收缩小具有可压实性，容易塑形且不易塌陷变形有些填料特殊：具有固位外形或为短纤维状容易形成邻面接触点，后牙操作性能较好可压实型复合树脂的特点可压实型复合树脂的特点流动小，对牙齿的润湿性差，需要流通性树脂或玻璃离子水门汀垫强度高、硬度大，聚合收缩小具有固位填料的材料耐磨性较好抛光性能差适用于:后牙I、II、VI(近合远中)类洞充填修复（三）按应用部位分类1.前牙(anterior)复合树脂2.后牙(posterior)复合树脂3.通用型(universial)复合树脂4.冠核(core)复合树脂5.临时性冠桥(temporarycrown&bridge)复合树脂前牙(anterior)复合树脂超微填料复合树脂后牙复合树脂应用后牙合面较大缺损，弯曲强度80MPa,抗折裂强度高，弹性模量大，优良的耐磨性能,年磨损量50m，具有射线阻射性。通用型(universial)复合树脂冠核(core)复合树脂通常为化学固化或双重固化临时性冠桥(temporarycrown&bridge)复合树脂（四）根据临床修复过程1.直接修复复合树脂:通常的复合树脂2.间接修复复合树脂:制作全体、贴面等（五）根据固化方式1.化学固化复合树脂又称为自凝(self-curing)复合树脂,为粉、液剂或双糊剂双糊剂复合树脂（五）根据固化方式2.光固化(light-curing)复合树脂（五）根据固化方式3.双重固化(dualcuring)复合树脂二、性能（一）固化特性1.化学固化复合树脂的固化时间90秒~5分钟影响因素：气温组分混合比例2.光固化材料的固化深度(curingdepth)影响因素：材料透明度、光源光照强度、照射时间、光源离材料表面的距离3.聚合程度聚合程度通常用双键转化率表示通常为55%~70%，间接修复复合树脂的双键转化率可达80%4.聚合收缩(polymerizationshrinkage)原因是，固化前树脂基质的分子间距离较大，固化后这些分子间形成了化学键，分子间距离缩短，导致宏观体积收缩。甲基丙烯酸树脂为基质的复合树脂的聚合收缩率一般为1.5%~4.0%，以环氧树脂为基质的复合树脂的体积收缩率较小，可小于1%。体积收缩率取决于材料中发生聚合反应的官能团的数量，官能团数量越多，收缩率越大。环氧基树脂聚合收缩1%（二）热膨胀系数复合树脂的热膨胀系数明显大于牙齿硬组织的热膨胀系数。无机填料含量越多，材料的热膨胀系数越小(三)边缘密合性(marginalsealing)又称为边缘适合性(marginaladaptation)体积收缩+热膨胀系数的差异→边缘缝隙牙齿复合树脂C=粘接的洞壁面积未粘接的表面面积洞形因素(C-FactorValue)的影响材料和牙齿粘接界面上的收缩应力增加粘接面易于发生粘接破坏洞形因素值增加一次充填固化时的洞形因素值显然大于分层充填固化每一层的洞形因素值水平分层固化(horizontalbuildups)斜向分层固化(obliquebuildups)（四）力学性能性能混合填料复合树脂超微填料复合树脂纳米填料复合树脂可压实复合树脂流动性复合树脂牙釉质弯曲强度(MPa)弯曲模量(GPa)100~1608.0~1370~1103.0~6.9100~1557~1185~1308.0~1560~1002.6~5.080~110120~150压缩强度(MPa)压缩模量(GPa)径向拉伸强度(MPa)300~3505.5~8.350~70250~3202.6~4.830~50300~3405.0~7.850~65280~3705.8~9.040-65210~3002.6~5.933~4838430~5010~40断裂韧性(MPa•m½)1.5~2.20.5~1.31.4~2.11.5~2.3—0.7~1.1努氏硬度(MPa)500~600250~350450~600500~600—3430复合树脂的力学性能受无机填料含量、填料与树脂基质的结合强度、填料颗粒粒度及其分布的影响。填料越多，力学性能越好(五)耐磨耗性能(wearresistance)复合树脂磨耗机制具有固位外形的填料不易脱落→更加耐磨耗复合树脂的磨耗与树脂基质的性能（韧性、固化程度等）、填料的性能（硬度、大小等）及填料与树脂基质的结合强度密切相关(六)吸水性(absorption)和溶解性(solubility)7天吸水值应不大于40g/mm3,溶解值应不大于7.5g/mm3。吸水后容易使无机填料和有机树脂中可溶性成份析出，并可使有机树脂与无机填料间的化学键破坏，降低材料的强度和耐磨性能。（七）粘接性能复合树脂本身黏稠度较大，在牙齿表面润湿性较差，因而复合树脂对牙齿的粘接性能较差，需要与粘接剂配合应用。（八）色泽和抛光性复合树脂固化后的色泽与牙齿接近。（九）射线阻射性（十）释氟性能一般不具有（十一）生物学性能1.术后敏感原因有争论,多数学者认为并非是材料本身刺激牙髓的结果，而是复合树脂修复体边缘微渗漏所致.2.继发龋边缘微渗漏所致3.光损害注意防护三、应用（一）适用范围可流动型复合树脂：1.微小洞型的修复—I、Ⅲ、Ⅳ类洞和浅的V类洞2.复合树脂、瓷修复体小缺损的修补3.充填窝洞倒凹(blockingoutundercuts)4.瓷贴面的粘固5.窝沟及点隙封闭6.纤维预浸夹板固定可流动型(flowable)黏度小,容易充填入小窝洞固化后弹性模量低，刚性小，V类洞修复垫底，可以降低粘接界面的应力集中，减小边缘缝隙,提高边缘密合性，减少术后敏感的发生率。EnamelDentin流动性复合树脂复合树脂混合型复合树脂性能特点较好的力学性能+可接受的抛光性能兼顾前牙修复和后牙修复的要求能满足临床上的多数牙齿缺损的修复纳米混合微混合传统混合混合型复合树脂性能比较稠度大,不粘器械——含有大量的无机填料,收缩小具有可压实性，容易塑形且不易塌陷变形有些填料特殊：具有固位外形或为短纤维状容易形成临面接触点，后牙操作性能较好可压实型复合树脂的特点修复类型及推荐的复合树脂修复类型推荐的复合树脂I类洞通用型、纳米、后牙复合树脂*、复合体(后牙用)*II类洞通用型、纳米、后牙复合树脂、复合体(后牙用)*III类洞通用型、纳米、超微填料型、复合体IV类洞通用型、纳米V类洞通用型、超微填料型、复合体MOD后牙复合树脂修复类型及推荐的复合树脂修复类型推荐的复合树脂牙颈部缺损流动型、复合体乳牙修复流动型、复合体桩核制作冠核型、后牙复合树脂暂时性修复暂时性型高龋发危险的患者玻璃离子、复合体应用技术——牙髓保护剩余牙本质厚度1mm，洞底发红可硬化氢氧化钙水门汀-仅局限于需保护处再用玻璃离子水门汀(垫底型)或流动性复合树脂或复合体垫底。不可与氧化锌丁香油水门汀直接接触双组分自凝及双重固化复合树脂不可用金属刀拌尽量避免接触未固化复合树脂，以免产生接触性皮肤过敏充填后进行打磨、抛光如何降低界面收缩应力材料因素：选用收缩小、流动性大的材料洞型因素：尽量减小固化因素：软起动(soft-start)光固化灯用流动性复合树脂或复合体垫底第三节聚酸改性复合树脂(polyacid-modifiedcompositeresin)复合体=复合树脂+玻璃离子体(Compomer)(Composite)(Glassionomer)结构原理:以复合树脂为主，玻璃离子体为辅。一、组成及固化反应复合体的固化反应分2个阶段：第一阶段(光照固化阶段)典型的光固化复合树脂反应第二阶段(光照固化后至数月)缓慢地吸收水分，活性玻璃填料释放多价金属离子及氟离子，进一步交联带有羧基的聚合物链。复合体的固化反应复合体的特点力学性能介于复合树脂与玻璃离子体之间能与牙齿硬组织形成一定的化学粘接具有少量的吸水性体积膨胀补偿收缩边缘密合性好具有释氟性能复合树脂玻璃离子体优点:①快速固化;②强度高、韧性大、耐磨损;优点:①可与牙齿形成化学粘接;②凝固过程中体积收缩小;③具有一定的吸水膨胀性;④具有释氟性能。缺点:①与牙齿缺乏化学反应性;②固化过程体积收缩明显;③缺乏释氟性能;缺点: