玻璃组成对玻璃离子水门汀性能的影响

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玻璃离子水门汀(GIC)广泛应用于口腔临床,然而其力学强度、耐酸性、耐磨性以及生物活性等方面的不足限制其应用范围。因而,提高GIC的性能来满足其临床适用性是本领域的重要研究内容。传统玻璃离子水门汀由玻璃粉和聚羧酸(聚丙烯酸、酒石酸等)水溶液发生酸碱反应,固化形成以聚羧酸钙/铝离子聚合体为基质的复合材料。玻璃粉对GIC性能有着决定性的影响,因此本实验重点研究玻璃粉剂的结构和组成对玻璃离子水门汀性能的影响。通过熔融法制备SiO2-0.6Al2O3-0.6CaF2-0.1P2O5-xTiO2/ZrO2(TiO2/ZrO2:0wt%、0.5wt%、1wt%、3wt%、5wt%)体系玻璃,研究TiO2(以ZrO2作对比)对GIC性能(固化时间、力学强度和耐酸性)的影响。并以3%TiO2玻璃粉为对象,研究热处理2h下温度(400℃、500℃、600℃、700℃)对GIC性能的影响。DSC和XRD测试分析,玻璃组分中TiO2含量增加,玻璃转变温度随之先增大后减小;玻璃粉X射线衍射峰呈玻璃态“馒头”状。表明玻璃呈非晶态结构,Ti4+进入玻璃结构中,起到“集聚”作用。当TiO2掺入量为5wt%时,GIC的固化时间和强度达到最大。本实验粉剂最佳热处理温度是400℃,低温热处理(400℃以下)使玻璃颗粒表面的裂纹得到修复,反应活性降低;提高热处理温度(500℃以上),粉体之间发生聚集、粘结或结块的现象,玻璃结构中析出大量CaF2微晶,降低粉剂的活性,同时影响到GIC的界面结合。通过熔融法制备SiO2-(0.6-x)Al2O3-0.8CaF2-0.1P2O5-xLa2O3(x=0、0.005、0.025、0.05、0.1、0.2和0.3)体系玻璃,研究La/Al对GIC的性能的影响,并利用XRD、SEM和EDS对玻璃粉剂和GIC试样进行微观表征。DSC和XRD测试分析,随着玻璃组分La/Al增大,玻璃粉剂CaF2晶体衍射峰增强,玻璃转变温度先增大后减小。La3+的存在有效的延长玻璃离子水门汀的固化时间,当La/Al为3:2固化时间达到最大;而对力学强度和耐酸性能的影响呈现出先增大后减少的趋势,最佳配合比为La/Al=1:9;经EDS测试发现,酸蚀过程中,由于La3+半径大、配位数高,且电场强度大,La3+流失量较少,酸蚀后聚羧酸盐基体较为完整,含有La3+的GIC表现优良的耐酸性。通过固相烧结制备磷酸四钙(TTCP)和无水磷酸氢钙,在玻璃粉剂(SiO2-Al2O3-CaF2-P2O5)中掺入不同含量的TTCP/DCPA(0%、3wt%、7wt%、10wt%和13wt%),对制备的复合型水门汀理化性质进行研究。随着TTCP/DCPA掺入量增大,GIC固化时间随之延长;含TTCP/DCPA的GIC的1d强度均低于原始样G0,然而14d其抗压强度超过G0试样;少量TTCP/DCPA(3wt%和7wt%)掺入,增强GIC的耐磨性能,却削弱了GIC耐酸性,但基本满足GIC的耐酸性标准。分析原因,TTCP/DCPA为GIC系统提供大量Ca2+和PO43+,聚羧酸盐生成更多的离子键,网络交联程度增大,形成有机和无机网络互相交联的结构。
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