《口腔材料学》PPT课件.ppt

第一章 总论,第一节 概述,一、口腔材料学的发展简史,公元前3000年，出现口腔医疗的实践活动公元前2500年，口腔材料最早应用公元前700500年，金冠桥出现公元前公元1500年，口腔医学发展缓慢，主要进步是从牙缺失转向龋齿充填1548年Walter Herman Ryff撰写第一部口腔医学专著17世纪初化学、物理学进展迅速。,18世纪口腔医学的发展加快1728年Pierre Fauchard 发表专著，被视为现代口腔医学的开端。蜡在口内取模的方法煅石膏灌注模型低熔点合金用于牙科1792年法国人获得瓷牙制作方法的专利,19世纪中期对银汞合金的研究首次引起人们对口腔材料科学的极大兴趣。1842年发现牙胶，1847年用于根管充填19世纪中期，氧化锌丁香酚水门汀和磷酸锌水门汀相继出现19世纪中叶，开始采用硫化橡胶制作义齿基托,20世纪，口腔材料发展的特点是对各种已经被采用的材料进行精致和改进，并开始为了明确的目标进行化学合成和物理改进。丙烯酸酯树脂取代硫化橡胶制作总义齿和局部义齿基托用非贵金属铸造局部义齿基托和修复体不锈钢制作正畸矫正器以及各种弹性印模材料口腔材料学作为一门独立的科学，是从20世纪开始形成的。,三、口腔材料的标准和标准化组织,口腔材料的标准是评价口腔材料性能的技术文件，即对某种材料的性能提出具体的技术要求。口腔材料的第一项标准是由美国国家标准局于1920年制定的银汞合金标准。美国牙科协会（American Dental Association）自1928年以来，已经制定几十项美国牙科协会标准。,国际牙科联盟（Federation Dental International,FDI），首先积极地支持制定口腔材料国际标准的项目计划，并制定了多项口腔材料和器械的技术规格。国际标准化组织（International Standards Organization,ISO）是一个国际性的、非政府性的组织，它的主要目标是制定国际标准。牙科技术委员会，即ISO/TC 106-Dentistry，作为ISO的分支机构。该委员会的责任是为各种口腔材料、器械和设备制定标准化的专业技术术语、测试方法和质量规范。,中国是国际标准化组织牙科技术委员会（ISO/TC 106-Dentistry）的积极成员。全国口腔材料和器械设备标准化技术委员会（简称TC99）成立于1987年12月，承担与ISO/TC 106对口的业务工作，负责我国口腔材料和器械设备的国家标准和行业标准的规划、制定和管理等项工作。,第二节 材料的性能,（一）尺寸变化在口腔环境内及在制作修复体的过程中，充填材料、修复材料及其辅助材料由于物理及化学因素的影响，可能会产生程度不同的形变，称为尺寸变化。,一、物理性能,尺寸变化的测量方法归纳起来可分为两类：1、直接测量法：对材料固化前后的长度直接测量。简单易行，但精度低。2、间接测量法：通常是将长度转换呈其他物理量，如光学量和电学量进行测量。常用的有光杠杆放大仪、光干涉仪和应变计及差动变压器等。,（二）线胀系数是表征物体长度随温度变化的物理量。当物体温度有微小的变化dL时，其长度也会有微小的改变dL，将长度的相对变化dL/L除以温度的变化dL，称为线胀系数。体胀系数是表征物体体积随温度变化的物理量。,多数物质的长度或体积随温度的升高而增大。这是由于温度升高使分子或原子热运动振幅增大，位能增加的缘故。位能增大，分子平均距离增大，宏观表现为长度或体积的增大。同种材料不同温度时的线胀系数不同，测定某一温度范围的平均线胀系数更有意义。,线胀系数的测试方法有示差法、光杠杆放大法、光干涉法、差动变压器法和x射线法等。在口腔材料研究中，通常采用光干涉法和差动变压器法。差动变压器法具有精度高、式样小、操作简便等优点。,（三）热导率导热是以热量进行热量传递的一种形式、热导率是量度材料导热性能的物理量，又称导热系数。其定义为面积热流量除以温度梯度。热流量是单位时间内通过一个面的热量。面积热流量为热流量除以面积。热导率是热传导中最常用的一个量。,（四）流电性在口腔环境中异种金属修复体相接触时，由于不同金属之间的电位不同，所产生的电位差，导致电流产生，称为流电性。当两种不同的金属冠接触时，相当于电池两极短路，有较大的电流产生即流电现象，病人感到不舒服。银汞合金在口腔中与硫化物、氯化物反应所引起的锈蚀、失去光泽、变色等现象也属于流电现象。,（五）表面张力和润湿现象分子间存在范德华力，液体表面的分子总是受到液体内部分子的引力作用而有减少表面积的趋势，因而在液体表面的切线方向上产生一缩小表面的力，把沿液体作用在单位长度上的力叫做表面张力。表面张力从能量的角度，可理解为增加单位表面时外力所作的功，故也将表面张力称为比表面自由能，简称比表面能。一般液体的表面张力是指以空气与该液体为界面的表面张力。固体的表面张力是指以空气与该固体所形成的表面张力。,液体在固体表面扩散的趋势称为液体对固体的润湿性，可由液体在固体表面的接触角的大小表示。过液滴与固体表面接触点作液滴的切线与固、液界面之间的夹角称为接触角。常用接触角的大小来表示液体对固体的湿润性。接触角越小，湿润性越好。,湿润是界面能降低的过程，湿润又可分为附着湿润、扩展湿润和浸入湿润。湿润是粘接的必要条件。,（六）色彩性颜色由非彩色和彩色构成。彩色指除黑白以外所有颜色。彩色由三个特性构成：色调：又称色相、色别，为颜色的名称，是彩色彼此划分的特征，如红、蓝、绿。彩度：又称饱和度，指颜色的纯度。明度：又称明亮度，反映物体对光的反射性。非彩色只有明度的差别。,常用三种方法对颜色进行描述：颜色名词；色卡、色片、比色板；CIE标准色度系统。对口腔材料颜色的定量描述常用CIE标准色度系统及孟塞尔系统。,二、机械性能,材料的机械性能或力学性质主要是指材料在外力作用下表现出的变形和破断方面的特性。口腔修复体或充填体在咀嚼时受到外力作用而变形时，其内部各质点之间的相互作用力发生了改变，这种由于外力作用而引起的固体内各质点之间的相互作用力的改变，称为“附加内力”，简称内力。内力与外力共同保持受载状态下的平衡。内力和外力总是大小相等方向相反。,（一）应力应力是描述物体内部各点各个方向的力学状态。单位面积所受的内力即为应力。当外力为拉力时，产生的是拉应力；当外力为压力时，产生的是压应力；当外力是剪切力时，产生的是切应力。材料在不同外力作用下可产生四种变形：拉伸或压缩；简切；扭转；弯曲。,（二）应变应变是描述材料在外力作用下形状变化的量。是指单位长度的变形。如在拉伸状态下则表明试样的相对伸长。通常研究的是线应变。,（三）应力应变曲线它是以应变与应力为坐标绘出的应力应变的曲线。研究曲线中几个应变点与它们相应的应力的含义。1、弹性变形阶段 材料在外力作用下产生变形，卸载后变形可完全恢复，这种变形称为弹性变形。,（1）正比例极限：当应力不超过p时，拉伸曲线OP是直线，说明在OP阶段应力与应变呈正比例关系，即遵从虎克定律。此时，应力与应变呈线性变化，试样处于弹性变形阶段。P点所对应的应力值称为比例极限p。（2）弹性极限：应力超过p时，应力与应变间不再是直线关系。但试样仍处于弹性变形阶段。E点所对应的应力值称为弹性极限值，它是材料不发生永久形变所能承受的最大应力值，也即材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值。,弹性模量是量度材料刚性的量，也称为杨氏模量，它是指材料在弹性状态下的应力与应变的比值。在应力应变曲线上，弹性模量就是弹性变形阶段应力应变线段的斜率，即单位弹性变形所需的应力。它表示材料抵抗弹性变形的能力，也称为刚度。,2、塑性变形阶段（1）屈服强度：当应力超过E点后，材料开始发生塑性变形。材料表现出塑性，即卸载后应变不能完全恢复，不能恢复的应变为永久应变，材料产生塑性变形或永久形变。虽然应力基本保持不变，但应变仍在不断增加，曲线上出现水平或上下轻微抖动的阶段，表明材料暂时失去抵抗变形的能力，该现象称为材料的屈服或流动，此阶段又称为屈服阶段。所对应的应力值在屈服阶段内的最高应力，称为上屈服应力、上屈服极限；所对应的应力值为在屈服阶段内的最低应力，称为下屈服极限。常取下屈服极限作为材料的屈服强度，称为屈服极限。有些材料无明显的屈服点，因而常用一个检验应力（或称条件应力）来指示开始发生塑性应变。,（2）极限强度：超过了屈服阶段后，材料又恢复了对变形的抵抗能力，需增加外力才能使材料继续变形，此现象称材料的强化。此阶段又称为强化阶段。曲线的最高点对应的应力，是材料出现断裂过程中产生的最大应力值，也即材料在破坏前所能承受的最大应力，称为强度极限（极限强度）A。A 可出现在断裂时也可出现在断裂前。拉应力时，极限强度为拉伸强度；压应力时，极限强度为压缩强度；切应力时，极限强度为剪切强度；弯曲应力时，极限强度为挠曲强度。,（3）断裂强度：材料在曲线终点C点断裂，材料发生断裂时的应力称为断裂应力或断裂强度。3、延伸率 塑性是材料在静载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力。材料能够塑性地伸长的能力称为材料的延性。延伸率是材料延展性的标志。表示材料塑形变形的能力。也即在拉力下抽丝的能力，展性为被锤塑成薄片的能力。一般认为延伸率低于5的材料为脆性材料；高于5的材料为塑性材料或延展性材料。,4、回弹性和韧性 材料在弹性阶段，单位体积所吸收的能量叫回弹或回弹模量，回弹性是材料抵抗永久变形的能力，表明使材料出现永久应变单位体积所需要的能量。回弹模量与弹性极限的平方成正比，与弹性模量成反比。韧性是材料抵抗开裂的能力，即防止裂缝穿过材料的断面转移或传播从而引起破坏的能力，表明使单位体积材料断裂所需的能量。,（四）冲击韧性冲击韧性是指材料在冲击载荷下，抵抗冲击破坏的能力，又称冲击韧度或冲击强度。用于考察材料的脆性和韧性。冲击韧性可以由下式计算一般把冲击韧度值低的材料称为脆性材料，冲击韧度值高的材料称为韧性材料。,(五)硬度硬度是固体材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏能力，或抵抗其中两种或三种情况同时发生时的能力。它表示材料表面局部区域抵抗压缩变形和断裂的能力，是衡量材料软硬程度的指标。按施加负荷情况，可将硬度试验分为静负荷试验和动负荷试验两大类。,（六）应变时间曲线理想的弹性体，当受到外力后，平衡形变瞬时达到，与时间无关；理想的粘性体，当受到外力时，形变随时间线性变化；齿科材料及牙齿硬组织是介于理想弹性体和理想粘性体之间，其应变与时间存在更为复杂的关系。,（七）蠕变与疲劳1、蠕变 是在恒应力作用下，塑性应变随时间不断增加的现象。该应力常远远小于屈服应力。2、疲劳 是指材料在循环（交变）应力作用下发生的破坏。材料所受应力常远小于其极限强度甚至小于其弹性极限。疲劳强度是指材料抵抗疲劳破坏的能力，常用疲劳极限来表征。它是在交变应力作用下经过无限次循环而不发生破坏的最大应力。常用材料的疲劳寿命或疲劳曲线来表示材料的疲劳性能。试样不发生断裂的最大循环应力值称为疲劳极限。,承受交变应力或重复应力的材料，在工作过程中，常在工作应力低于其屈服强度时发生断裂，称为疲劳断裂。疲劳断裂常产生于材料应力高度集中的部位或强度较低的部位，如在有裂纹等缺陷处。,（八）挠曲强度和挠度挠曲强度或称作弯曲强度则是描述材料承受这样复杂应力下的性能。挠度是物体承受其比例极限内的应力所发生的弯曲形变。尽管挠度和弯曲强度都是衡量材料弯曲韧性的指标，但挠度更能真实地反应材料在口腔环境中的受力与弯曲形变情况。因为挠曲强度仅反映出材料在持续受力后直至断裂时的强度，但在口腔内并不存在这种造成断裂的持续性应力，而挠度则反映出材料在长期处于反复咀嚼应力作用下所产生的弯曲形变。,（九）应力集中、裂缝扩展和温度应力在材料截面突变处，如空、裂纹、螺纹等处，有应力骤然增大的现象，称应力集中。材料在工作应力远低于屈服强度时发生的脆性断裂，又称低应力脆裂。裂纹是否易于扩展是材料是否易于断裂的一个重要指标。材料抵抗裂纹扩展的能力称为断裂韧度。,三、化学性能,（一）腐蚀和变色材料由于周围环境的化学侵蚀而造成的破坏或变质称为腐蚀。有湿腐蚀：指在有水存在下的腐蚀干腐蚀：后者指在无水存在下的气体中的腐蚀。金属湿腐蚀是一种电化学全面腐蚀反应；干腐蚀常见的是高温氧化。,腐蚀的形态分为：1、均匀腐蚀：物质表面受外界化学作用，迅速产生全面的腐蚀现象，也称全面腐蚀。2、局部腐蚀：腐蚀只发生在材料表面局部，其危害性更大。可分为：（1）孔蚀：表面小孔状局部侵蚀。（2）缝隙腐蚀：发生在材料的缝隙内，与浓差电池作用类似，由于材料表面隙缝内外离子浓度的差别或所溶气体浓度的差别而造成，是孔蚀的一种特殊形态。,（3）晶间腐蚀：发生于金属晶粒边界附近的腐 蚀，常由不当的金属热处理或冷加工造成。（4）磨损腐蚀：金属表面同时受流体的磨损和腐蚀而引起的破坏。（5）应力腐蚀：当拉应力和腐蚀介质同时存在时所发生的腐蚀。（6）腐蚀疲劳：由周期应力与腐蚀的共同作用而引起金属的破裂。（7）选择性腐蚀：成分和结构不均一的材料，一部分元素被腐蚀浸出，只剩下由其余组分构成的海绵状物质。,（二）扩散和吸附物质中原子和分子向周围移动的现象，称为扩散。材料均一的、稳定地分散在溶剂中的过程，又称为溶解。固体或液体表面的离子、原子或分子与接触相中的离子、原子或分子之间，借助于静电力或分子间的范德华力所产生的吸着现象，称为吸附。能吸附其他物质的固体叫吸附剂，被吸附的物质叫吸附质或吸附物。分为物理吸附和化学吸附。,物理吸附：指由于分子间的引力作用所引起，物理吸附无选择性。化学吸附：由于吸附剂和吸附质之间化学反应所引起，化学吸附具有选择性，它比物理吸附牢固。吸附是表面效应，吸附之后固相内部并不发生变化。化学吸附中化学反应仅限于表面。吸附能力：可用吸附剂的单位面积上所吸附物质的量来表示，或用单位质量（或体积）的吸附剂所吸附的吸附质的质量或体积来表示吸附剂的吸附能力。,（三）老化材料在加工、贮存和使用过程中物理化学性质和机械性能变坏的现象，称为老化。老化的因素：外因：物理、化学、生物及加工成型的条件等内因：由材料的组成和结构所决定。（四）化学性粘接粘接是指两个固体借助于两者界面间力的作用而产生的现象。包括物理、机械和化学性结合。,四、生物性能,（一）生物安全性生物安全性是指材料制品具有临床安全使用的性质。材料对人体应无毒性，无刺激性，无致癌性和致畸变等作用。在体内正常代谢作用下，保持稳定状态，无生物退变性，代谢或降解产物对人体无害，且易被代谢。,口腔材料1、按接触性质表面接触器械：与完整或破损皮肤表面，与完整或破损口腔黏膜及牙齿硬组织包括牙釉质、牙本质及牙骨质外表面接触的器械。外部介入器械：穿过并与口腔粘膜、牙齿硬组织、牙髓组织、骨或这些组织的结合相接触，并暴露于口腔环境中的器械。植入器械：部分或全部埋植于软组织、骨或牙齿的牙髓，牙本质组织或这些组织的组合内，且不暴露于口腔环境中的器械。,2、按接触时间短期接触：一次或多次使用接触时间在24h以内的器械。长期接触：一次、多次或长期使用接触时间在24h以上30d以内的器械。持久接触：一次、多次或长期使用接触时间超过30d的器械。,口腔材料生物学评价试验分为三组：第一组：体外细胞毒性试验。采用体外组织细胞培养的方法，观察材料对细胞生长繁殖及形态的影响，评价材料的体外细胞毒性。第二组：检测材料对机体的全身毒性作用及对局部植入区组织的反应。（1）全身毒性试验经口途径：（2）全身毒性试验经脉途径（3）吸入毒性试验（4）遗传毒性试验（5）致敏试验：（6）皮肤刺激与皮内反应试验：（7）植入后局部反应试验：,第三组：为临床应用前试验。主要检测材料对拟使用部位组织的毒性作用。（1）牙髓牙本质刺激试验：（2）盖髓及活髓切断试验：（3）根管内应用试验：,（二）生物相容性1、概念：是指材料在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时所产生相互反应的能力。是材料在生物体内处于静动态变化过程中，能耐受宿主各系统作用而保持相对稳定，不被排斥和破坏的生物学性质。又称为生物适应性和生物可接受性。,2、范围：是指材料与宿主产生相互作用所涉及的物理化学、生物力学、生物电学三个反应系统的生物医学范围。3、表征：系指材料与宿主直接或间接接触时涉及组织接受与定向结合、应力传递与分布、生物电作用与反应相吻合的一系列生物学行为。,4、影响：设计材料的类型、形状、成分结构及其表面特性，以及材料的化学、物理机械和电性能；材料与组织的接触部位、方式、状态与时间以及采用的方法。5、检测方法：体内与体外试验。6、评价：微观至宏观、从局部至整体、从静态至动态等对反应过程的规律和结果进行综合评价。,（三）生物功能性是指材料与宿主间发挥最大生理功能活性的总称。,第四节 义齿基托树脂,简称热固型基托树脂或热凝树脂。（一）组成粉剂：牙托粉。由甲基丙烯酸甲酯均聚粉或共聚粉、颜料等组成液剂：牙托水。由甲基丙烯酸甲酯、交联剂、阻聚剂、紫外线吸收剂等组成,一、加热固化型基托树脂,1、牙托水主要成分是甲基丙烯酸甲酯（MMA），是聚合成聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的原料。常温下无色透明液体，易挥发，易燃，易溶于有机溶液，微溶于水。MMA在光、热、电离辐射和自由基的激发下，容易发生加成聚合，形成聚合物。阻聚剂：运输和储存方便交联剂：提高刚性和硬度紫外线吸收剂：保护分子链免受破坏，防止或减轻老化和变色。,2、牙托粉是MMA的均聚粉或共聚粉。是决定基托树脂性能的主要因素。种类：（1）MMA均聚粉：由MMA经悬浮聚合而制成，为无色透明的细小珠状。分子量愈大，基托强度愈好，聚合粉溶于牙托水的速度变慢，面团期形成时间增加，不利于临床。常温下稳定，溶于有机溶剂不溶于水和醇。,（2）MMA共聚粉1）MB牙托粉：是MMA与丙烯酸丁酯的嵌段共聚粉，冲击强度和挠曲强度提高。2）MMAMA牙托粉：是MMA与丙烯酸甲酯MA的共聚粉，调和时需牙托水较少，面团期持续时间较长，充填塑性好，耐磨性和耐擦伤性有所提高。3）MMAEAMA三元共聚牙托粉：由MMA、丙烯酸乙酯EA、丙烯酸甲酯MA的三元共聚粉。机械性能提高。4）橡胶接枝改性PMMA牙托粉：由甲基丙烯酸甲酯与橡胶的接枝共聚物，冲击强度大幅度提高，韧性明显增强。牙托粉中胶乳少量引发剂，过氧化苯甲酰。颜料，钛白粉、镉红。,（二）聚合原理为自由基链锁聚合反应。自由基是有机化合物分子中的共价键在光、热、射线的影响下，分裂成为两个含不成对带独电子的活泼基团。自由基聚合反应过程：1、链引发单体在引发剂或光、热、辐射等的作用下产生自由基的过程。2、链增长单体自由基结合成单元更多的链自由基3、链终止两自由基相遇，独电子消失,（三）使用及热处理方法1、模型准备 涂分离剂2、调和牙托粉与牙托水 3：1（体积比）2：1（重量比）3、调和后的变化湿砂期：水少粉多稀糊期：水多粉少粘丝期：不宜再调和面团期：填塞型盒最佳时期橡胶期：硬而有弹性坚硬期：坚硬脆性体,影响面团期形成时间的因素（1）牙托粉的粒度：粒度愈大，所需时间愈长（2）粉液比：大，所需时间短。（3）温度：室温高，所需时间短。4、填塞,5、热处理（1）将型盒置于7075水浴中恒温90min，然后升温至煮沸保持3060min，最快。（2）将型盒置于温水中，在1.52h内缓慢匀速升温至沸点，保持3060min，最简便。链引发阶段是吸热反应链增长阶段，放出大量的热基托愈大，愈厚，在聚合时产热愈多，若加热速度快，则容易产生气泡。,（四）性能1、物理、机械性能（1）机械性能：韧性不足，硬度不大，有时义齿磨损快，容易折断等现象。（2）热学性能热变形温度为94热胀系数大热的不良导体,（3）吸水性吸水后体积稍有膨胀，补偿聚合收缩。（4）体积收缩冷却过程中的冷缩。影响与口腔组织间的适合性。（5）应力及裂纹热处理过程中产生体积收缩，与石膏模型间的摩擦阻力抑制了部分体积收缩，冷却时有潜伏应力存在。导致义齿断裂。,2、化学性能（1）溶解性溶于有机溶剂。银纹。（2）老化性能在日光、大气、受力和周围介质作用下，出现发黄、龟裂、变形、机械强度下降等现象。3、生物学性能固化完全的PMMA对人体毒性很小，残留的MMA对人体有一定的刺激作用。个别患者过敏。4、储存牙托粉长期放置不会变质。牙托水应避光储存于低温、干燥、通风处，并远离火种。,（五）应用中应注意问题1、基托中产生气孔的原因（1）热处理升温过快、过高（2）粉液比失调a牙托水过多b牙托水过少（3）充填时机不准a填塞过早b填塞过迟,2、基托发生变形的原因（1）装盒不妥，压力过大（2）填胶过迟（3）升温过快（4）基托厚薄差异过大（5）冷却过快，开盒过早（六）微波热处理法,二、室温化学固化型义齿基托树脂,又叫自凝型义齿基托树脂，简称自凝树脂。（一）组成粉剂：自凝牙托粉。PMMA均聚粉或共聚粉，少量引发剂和着色剂。液剂：自凝牙托水。MMA少量促进剂、阻聚剂及紫外线吸收剂。引发剂：过氧化苯甲酰（BPO）促进剂：有机叔胺N，N二甲基对甲苯胺DMT，N，N二羟乙基对甲苯胺DHET。,（二）聚合原理BPO与叔胺在常温下发生剧烈的氧化还原反应，释放自由基，自由基可以打开MMA分子结构中的双键，引发聚合。（三）性能分子量小、残留单体多、机械强度低、容易产生气泡和变色等缺点。1、平均分子量2、残余单体3、聚合收缩4、色泽稳定性5、聚合热促进剂含量高，反应热多。6、机械性能韧性较差，脆性较大，刚性较好,（四）应用正畸活动矫治器、腭护板、牙周夹板等粉液比2：1（重量比），5：3（体积比）糊状期塑形。塑形过早，流动性大，塑形过迟，丝状期易粘器具。,光固化义齿基托树脂,（一）组成单糊剂型，可塑状面团样物。基质：BisGMA、异氰酸酯改性的BisGMA。活性剂：MMA、二甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯、1，6己二醇二甲基丙烯酸酯等。PMMA交联粉：具有轻度交联的网状结构，在树脂基质及活性稀释剂中只溶胀，不溶解。,（二）性能特点1、固化特性专用的箱式光固化器内，对波长为430510nm蓝光敏感。固化深度35mm范围。2、机械性能硬度高、刚性大、受力不易变形，脆性较大。网状结构，交联度较大。3、操作性能单糊剂型，不必调和，直接在模型上排牙塑形，光照,（三）临床应用简单义齿制作、矫治器制作、基托重称、义齿修补、临时冠桥制作及个别托盘制作。,第三章 口腔无机非金属材料,烤瓷修复是指在口腔修复治疗中，直接采用各种粉状瓷料经过烧结制作陶瓷修复体的一种工艺过程，烤瓷材料实际就是一种制作陶瓷修复体的材料，现已习惯称为烤瓷材料，又称烤瓷粉，一般适用于制作嵌体、冠、牙面等修复。,第三节 金属烤瓷材料一、概念和应用范围,金属烤瓷材料，又称为金属烤瓷粉，口腔临床修复时，为了克服单纯烤瓷材料本身强度不足和脆性的问题，在金属冠核表面熔附上一种性能相匹配的瓷料，这种瓷料就称为金属烤瓷材料，这种修复技术，称为烤瓷熔附金属（PFM）工艺，制作的修复体称为金属烤瓷修复体。,二、种类组成和性能,（一）种类德国的Vita和日本的Noritake（二）组成根据烤瓷熔附金属的审美修复要求，金属烤瓷材料又分为：1、不透明瓷（遮色瓷）2、体瓷（透明瓷）3、颈部瓷（龈瓷）4、釉瓷各种金属烤瓷粉在组成及含量范围上的差异，形成各瓷层的特点。,三、金属烤瓷材料与金属的结合,（一）金属烤瓷材料与金属的结合形式1、机械结合 是指金属表面进行粗化后形成凹凸不平的表层，扩大了接触面积，使金属烤瓷粉在熔融烧成后起到机械嵌合作用。2、物理结合 主要指两者之间的范德华力，在二者表面呈高清洁和高光滑的状态时，才能充分发挥其作用。,3、压力结合 是指当烤瓷的热膨胀系数略小于烤瓷合金时，因烤瓷耐受压缩力大于牵张力，当烧结温度降到室温时产生压缩效应增强了烤瓷材料与金属之间的结合。4、化学结合 是指金属烤瓷合金表面氧化层与金属烤瓷材料中的氧化物和非晶质玻璃界面发生的化学反应，通过金属键、离子键、共价键等化学键所形成的结合。氧化层愈厚结合力愈低。关键作用。,（二）金属烤瓷材料与金属结合的匹配金属烤瓷材料与金属结合的匹配，主要受二者的热膨胀系数、金属烤瓷烧结温度与金属熔点的关系及二者结合界面的湿润状态三方面的影响。,1、热胀系数问题若烤瓷的热胀系数大于金属的热胀系数，在烧结冷却过程中，烤瓷产生拉应力，金属产生压应力。若烤瓷的热胀系数小于金属的热胀系数，在烧结冷却过程中，烤瓷产生压应力，金属产生拉应力。当两者的热胀系数接近或相同时，界面稳定，结合良好。一般烤瓷的热胀系数稍小于金属的热胀系数为宜。,2、金属烤瓷材料的烧结温度与金属熔点的关系要求烤瓷材料的烧结温度低于金属的熔点3、金属烤瓷材料与金属结合界面的湿润问题结合界面必须保持良好的湿润状态，要求金属表面极度清洁和光滑。,四、工艺步骤（一）金属冠核修复体的制作（二）金属冠核修复体的预处理（三）涂瓷及烧结成型,第七节 模型材料,口腔模型是由口腔印模灌注成的阳模。灌注阳模的材料称为模型材料。常用的模型材料按临床应用分为熟石膏、普通人造石、高强度人造石、高强度高膨胀牙科人造石。按石膏类型分为五型：型印模石膏，型熟石膏，型普通人造石，型高强度人造石，型高强度高膨胀牙科人造石。,一、概 述,要求：1、有良好的流动性、可塑性2、有适当的凝固时间3、精确度高4、压缩强度大，表面硬度高5、与印模材料不发生化学变化6、操作简便，取材方便，价格低廉,二、熟石膏,石膏分为生石膏和熟石膏两种。口腔临床所采用的是熟石膏。熟石膏由生石膏经开放式加热脱水锻烧而成。（一）组成半水石膏（主），生石膏，无水石膏矿物质、碳酸盐、硫化物、二氧化硅、其他金属盐,（二）影响熟石膏质量得因素1、生石膏的质量 纯度高、杂质少的生石膏制成的熟石膏质量好。2、加热脱水的温度、时间 加热不够或过多都会影响熟石膏的质量。3、提高熟石膏强度的办法 改进生石膏的制作工艺和采用模型表面硬化处理两方面提高石膏强度,（三）临床使用方法先将水放入干净的橡皮碗内，逐渐放入石膏粉。水粉比例2:1。用调拌刀均匀搅拌，用振荡器或手振荡，在印模内完成模型灌注。石膏模型在15min内产生初凝，1h基本凝固，24h完全凝固。,（四）凝固原理半水硫酸钙进行水化，生成二水硫酸钙，形成结晶。混水率（W/P）是水的体积除以半水硫酸钙粉末重量所得的分数。混水率越大，凝固时间越长，最后的生成物越脆，强度越低。熟石膏模型材料的混水率以0.5为宜。,（五）影响凝固速度的因素1、熟石膏粉的质量 生石膏多，凝固速度较快。硬石膏多，凝固缓慢甚至不凝。2、熟石膏粉与水调和的比例不当 水量过多，凝固时间延长。水量过少，凝固时间加快。3、搅拌时间和速度的影响 搅拌时间越长，搅拌速度越快，凝固速度越快。但膨胀率也大，强度降低。,4、水温的影响 030，凝固速度随水温升高而加快。3050，凝固速度随水温升高无明显关系。5080，凝固速度随水温升高，速度变慢。80以上，形成半水硫酸钙而不凝固。,（六）临床操作注意问题1、石膏粉与水调和后，若发现水粉比例不合适时，硬重取量调和。2、搅拌的速度不宜过快。3、灌注模型时应从一侧逐渐到另一侧，振荡缓慢灌注。4、体积膨胀的处理 加入减膨胀剂或增膨胀剂。,三、人造石,（一）普通人造石又称型石膏或硬质石膏。由生石膏密闭式加热脱水制成，所得的半水硫酸钙是半水硫酸钙，在强度、硬度方面都比普通石膏高。（二）高强度人造石高强度人造石又称型石膏或超硬石膏。强度高、硬度大，是一种改良的人造石，其性能比普通人造石又提高了一步，流动性好，可得到形态精密的模型。（三）高强度、高膨胀人造石又称型石膏或石膏代型材料，比高强度人造石具有更大的压缩强度、表面硬度和耐磨损能力，同时最大凝固膨胀提高，有助于补偿合金的铸造收缩,第九节 包埋材料一、概 述,包埋材料：铸造包埋材料是铸造工艺中包埋铸型的材料。铸造时，首先通过加热使铸型内的蜡型材料熔化并挥发，在包埋材料中形成铸型的阴模，然后向阴模中注入熔化的金属，完成金属修复体的铸造。按用途可以分为中熔合金铸造和高熔合金铸造包埋材料、铸钛包埋材料、铸造陶瓷使用的包埋材料。包埋材料的主要成分是耐高温的二氧化硅，但纯二氧化硅难以固定成型，必须加入结合剂。包埋材料的强度取决于结合剂的添加量。,（一）理想包埋材料性能要求：1、耐高温、高温下有一定的强度，能承受铸造时产生的冲击力，铸造完成后易于去除。2、有合适的膨胀系数，能补偿蜡型及金属的收缩量。3、有良好的透气性，利于铸模内的气体逸出。4、与铸造金属不起化学反应，保持铸件的光洁度。5、有良好的操作性能。,（二）分类1、中熔合金铸造包埋材料，适用于铸造熔化温度在1000以下的中熔合金，如贵金属金合金、银合金、非贵金属铜合金等。这类包埋材料一般用石膏作为结合剂，故又称石膏类包埋材料。在高温下，石膏会因分解而失去结合力。因此，这类包埋材料只耐一般高温，热胀系数易控制，有一定强度。,2、高熔合金铸造包埋材料 又称无石膏类包埋材料，适用于铸造熔化温度在1000以上高熔合金。这类包埋材料具有良好的膨胀性，能补偿高熔合金铸造后较大的收缩率，同时耐高温，耐高压强，是目前口腔医学应用较多的一类包埋材料，主要包括磷酸盐、硅胶包埋材料和铸钛合金包埋材料。3、铸造陶瓷包埋材料 用于全瓷铸造的包埋，具有代表性的是IPSEmpress热压铸造陶瓷专用快速包埋材料。,二、中熔合金铸造包埋材料,（一）组成主要成分是二氧化硅以及型石膏，用于调整固化的成分，石墨和硼酸，着色剂。二氧化硅有4各同素异构体：石英、磷石英、方石英以及熔融石英。石英、磷石英、方石英被加热后，它们的晶体形态由低温下稳定的型变为高温下稳定的型。转变时会发生急剧的体积膨胀。利用二氧化硅的这种热膨胀特性，使金属的铸造收缩得到补偿。常使用的温度范围是600700,在200400之间，石膏脱水收缩，直到700收缩量才开始减少，此后由于石膏分解又发生显著收缩。因此石膏包埋材料只能使用在700以下的铸造过程中。口腔修复过程中大量使用的是加热脱水后收缩量较少的型石膏（-半水石膏）。石墨具有还原作用，可防止金属氧化，使铸件光洁度提高。硼酸可以使包埋材料的热膨胀均匀，并略增其热膨胀量及强度。,（二）性能1、固化时间包埋材料的凝固与石膏的含量有关，因此，包埋材料的固化性质与水粉比例、水温、调和速度及时间有关。若水粉比例太大，固化时间将延长，固化膨胀和热膨胀量将减少。,2、膨胀 具有固化膨胀、吸水膨胀和热膨胀的性质（1）固化膨胀：这种膨胀由石膏的固化反应起主要作用。,（2）吸水膨胀：在中熔合金铸造包埋材料的初凝阶段，若向正在固化的石膏包埋材料加水或把材料浸入水中，包埋材料的固化膨胀将比空气中大很多。这种膨胀称为吸水膨胀或水合膨胀。将包埋材料的这种特性应用在金属铸造过程中，使铸造收缩得到补偿的方法称为吸水膨胀法（水合膨胀法）。吸水膨胀率的影响因素：含硅量与吸水膨胀成正比。二氧化硅粉末粒度越小，吸水膨胀率越大。半水石膏比半水石膏的膨胀率大。水粉比小、接触水的时间长、水量多及水温高等，均会使吸水膨胀增加。,（3）热膨胀加热使二氧化硅由型向型转化。石膏则因脱水，沿二水石膏、半水石膏、无水石膏的方向转化。二者共同产生热膨胀水粉比小，膨胀量大；石英量越多，膨胀量也越大。,3、机械强度包埋材料在加热和铸造过程中应有足够的强度。压缩强度：硬质石膏的强度高于普通石膏，水粉比越大压缩强度越低。4、粉末粒度与透气性粒子较细尺寸均一，有利于气体透过。减少石膏量，增加水粉比，可使透气性增加。5、耐热性无水石膏在700以上时，可通过碳元素迅速还原，生成对金属铸造修复产生污染的二氧化硫。在750时，可出现显著的收缩倾向。铸造时石膏类铸造包埋材料的加热温度必须在700以下。,三、高熔合金铸造包埋材料,（一）磷酸盐包埋材料1组成耐高温材料：石英、方石英结合剂：磷酸二氢铵、磷酸二氢镁以及金属氧化物。硅溶胶可以提高包埋材料的膨胀率。磷酸盐包埋材料的固化膨胀和热膨胀率均比石膏包埋材料高，耐热性也优于石膏包埋材料，故一般用于高温铸造包埋。,2、固化反应固化通过结合剂发生化学反应实现。成针状或柱状的NH4H2PO4.6H2O，产物具有较高的耐热性。结合剂的含量越高，凝固膨胀越大，氧化镁所占的比例越大凝固膨胀也越大。在固化和加热过程中，化学反应及加热反应的结果，使包埋材料从室温下强度达到高温下强度。,3、性能及影响因素（1）固化膨胀：本质是NH4H2PO4.6H2O的针状及柱状结晶的形成。结合剂含量越多，固化膨胀越大二氧化硅粗细混合分布者较单一颗粒产生的膨胀性更大（2）吸水膨胀（3）热膨胀主要来源于二氧化硅，填料含量越多，方石英比例越大，热膨胀越大。（4）机械强度铸前强度高，铸后强度降低。高于石膏类包埋材料。（5）粉末粒度与透气性表面光洁度稍逊于石膏类。透气性较低。,4、硅溶胶的调节能力显著增加固化膨胀、吸水膨胀、热膨胀。增加抗压强度，改善表面光洁度。可以通过改善硅溶胶的浓度，调节膨胀率。5、用法用于中熔及高熔合金的包埋型用于嵌体、冠和其他固定修复型用于可摘局部义齿修复,（三）硅溶胶包埋材料1、组成：主要指正硅酸乙脂包埋材料和硅酸钠包埋材料正硅酸乙脂包埋料：耐高温材料：石英和方石英组成。结合剂：正硅酸乙脂反应需在乙醇溶剂帮助下完成，一般以盐酸水溶液作为包埋材料的调和液。因此，包埋材料的特性取决于正硅酸乙脂、盐酸及水之间的配合比例。,2、性能（1）固化反应和固化时间：指正硅酸乙脂包埋材料的加水分解反应。反应过程产生硅化合物聚合体。含硅量高，耐火性强。固化时间在1030min左右。MgO含量越高，固化越快。（2）膨胀和强度：耐火材料及结合剂中均含有硅，所以具有较大的热膨胀性及综合膨胀性。但因结合剂为胶体，所以强度低。（3）透气性：透气性比石膏包埋材料差。（4）应用：正硅酸乙脂包埋材料一般用作内层包埋材料，用氨气处理后，可使其加速固化。,第四章 口腔金属材料,铸造：是将熔化的金属或合金，浇注入预先制备好的铸型内形成铸件的过程。制成一个铸件的基本步骤是：首先在口腔内进行牙体制备，取下印模，灌注石膏模型，然后在石膏模型上按口腔实际情况制成蜡模，以包埋材料进行包埋，硬固后加热去除包埋料内的蜡，形成空腔，最后将合金熔化后注入铸腔内，以获得一件与原蜡模基本一致的金属或合金的修复体。铸造合金按其熔化温度范围分为三类：高熔铸造合金（1100以上）、中熔铸造合金（5001100）和低熔铸造合金（500以下）。,第三节 铸造合金,一、贵金属铸造合金,（一）分类与组成根据合金中贵金属元素含量的多少：高贵金属贵金属两大类。（二）分型合金型的分型标准是由合金本身的屈服强度和延伸率来决定。,型：低强度铸造合金型：中等强度铸造合金型：高强度铸造合金型：超高强度铸造合金,(三)性能1、熔化范围：没有一个固定的熔点，只有一个熔化范围，因为它是由不同元素组合而成。在铸造过程中，此范围应该越小越好，这样可避免合金处于长时间的熔化状态，如果合金处于部分熔化流动状态持续时间较长，合金就易被氧化和污染。合金的液相线温度决定了铸造过程中蜡型包埋后的脱蜡温度、包埋类型和加热方式，一般来说，熔掉蜡模的温度要低于液相线约500左右。,合金的组成决定了其液相线温度，若合金中含有一定量的高熔点元素，那很可能该合金的液相线温度就高。固相线温度与合金的焊接和有序相的形成密切相关，由于无论哪项操作，都需要维持合金的一定形状，因此，在焊接或硬化软化期间，合金只能加热到熔化开始前的固相线温度。实际应用中只需加热到固相线温度下50，以防止发生局部熔化或铸造变形。,2、密度：密度大的合金铸造起来更快，而且更容易形成完好的铸件。3、强度：合金的强度可以由拉伸强度或屈服强度来表示，在口腔应用中屈服强度更能反应材料的性能。它是合金发生永久变形是的应力。4、硬度：是反映合金在承受咬合压力下具有抵抗局部永久变形能力的一个很好的指标。硬度高、屈服强度也高，却难以抛光。大多数贵金属合金的硬度都比牙釉质要低，比贱金属合金的硬度也低，如果合金的硬度超过牙釉质的硬度，会造成对牙釉质的磨耗。,5、延伸率：是反映合金的延展性，在冠桥修复中延伸率低对修复体的应用并没有很大影响，与合金的抛光性能有关，延伸率高的合金不会在抛光过程中被折断。6、生物性能：良好，基本对人体无明显的毒性合刺激性。7、化学性能：相对比较稳定，抗腐蚀性优良。8、铸造性能：从液相至固相的冷却过程中都伴随着体积收缩现象，合金的熔