GⅠ-Ⅱ 型镧系、铈系玻璃料的研制

作者:孟玉坤 巢永烈 廖运茂  文章来源:实用口腔医学杂志 

2007-12-11 14:33:19         【博客】 【论坛】 【投稿】 【打印】 【关闭

〔摘要〕 目的:介绍GⅠ-Ⅱ 型玻璃的制作方法及配方,并对其热特性、高温浸润性进行测试,为临床应用提供理论参考。方法:自制GⅠ-Ⅱ 型镧系、GⅠ-Ⅱ 型铈系玻璃,用石英比较法测定其热膨胀曲线,作图法求出热特性参数。比较GⅠ-Ⅱ 型、GⅠ-Ⅱ 型镧系、GⅠ-Ⅱ 型铈系、Vita In-ceram 玻璃料在1 100 ℃对致密氧化铝片的浸润性能。结果:GⅠ-Ⅱ 型镧系、GⅠ-Ⅱ 型铈系玻璃具有比氧化铝稍低的热膨胀系数。以5 wt %的CeO2 取代La2O3 后, 热膨胀曲线与玻璃的典型曲线明显不同,有析晶趋势。4 种玻璃对致密氧化铝表面的浸润性相近(P>0.05)。结论:GⅠ-Ⅱ 型铈系玻璃中可有晶体析出,实质上是一种微晶玻璃。4 种玻璃对氧化铝均有良好的浸润性。
关键词 玻璃料;热特性;浸润性

  渗透陶瓷是一种新型的全瓷冠桥修复材料。它是用熔融的玻璃料在1100 ℃渗透多孔的氧化铝预烧体,充满氧化铝的孔隙,形成一种连续的交联互渗网络结构的复合陶瓷[1]。其挠曲强度是其它口腔陶瓷材料的3~4 倍,达到320~600 kPa[2,3]。而且,由于氧化铝基体并非聚缩烧结,烧结线收缩率仅为0.21%,从而保证了修复体与牙体良好的适合性[4]。在国外,这种全瓷体系已成功用于临床上单冠及前牙桥的制作,并取得了良好的效果[5,6]。
  渗透用的玻璃料是影响渗透陶瓷强度的重要因素之一。本部分实验介绍了GⅠ-Ⅱ 型镧系、铈系玻璃的制作方法,并对其热特性及高温下对氧化铝的浸润性进行了研究,为GⅠ-Ⅱ 型渗透陶瓷的应用提供理论依据。

1 材料及方法

1.1 材料
1.1.1 GⅠ-Ⅱ玻璃原料(所用试剂均为分析纯),Vita In-ceram、 GⅠ-Ⅰ型镧系玻璃料,蒸镏水,致密氧化铝圆片(直径 100 mm, 厚10 mm)。
1.1.2 SMJ-2-1 型坩埚实验炉,自制不锈钢模具(d4 mm×2 mm),箱式电阻炉,球磨机。SRJK-2-9 管型石英热膨胀仪。游标卡尺(精度0.02 mm), 1712型Sartorious 分析天平(精度0.0001 g)。
1.2 方法
1.2.1 玻璃料的制作 选用Al(OH)3 SiO2 La2O3 CaCO3、 H3BO4 CeO2、 TiO2等为原料,主要化学试剂均为分析纯。采用优选法进行配方筛选实验。将原料按一定比例充分混合均匀,在氧化铝坩埚实验炉内缓慢加热到1 450~1 480 ℃熔融,搅拌均匀,澄清,除消气泡。缓慢降温至1 350 ℃左右,浇于不锈钢板上快速冷却却形成均质玻璃,并送入箱式电阻炉内600 ℃左左退火处理4 h。制玻璃砂时,将玻璃机械粉碎后,有球磨机球磨成粉。
1.2.2 玻璃热特性的测定 将玻璃块加工成直径5 mm,长50 mm圆棒,采用石英比较法测量GⅠ-ⅡLa、GⅠ-ⅡCe 系玻璃的热膨胀曲线。升温速度每分钟5 ℃ ,用千分尺记录玻璃棒的长度变化,绘制长度变化-温度曲线。计算试件在100~300 ℃ 的线膨胀系数α,

1.2.3 4 种玻璃的高温浸润性比较 准确称量GⅠ-Ⅰ La 系、GⅠ-Ⅱ La系、GⅠ-Ⅱ Ce 系、In-ceram 玻璃料各0.1 g,用自制的不锈钢模具,堆放于致密氧化铝圆片上,集中于Φ 4 mm 的区域区。在同一氧化铝片的不同部位堆放4 种玻璃料。共制作4个样本,置于高温烤瓷炉内,按下列程序烧烤:

2 结 果

2.1 GⅠ-Ⅱ型镧系、铈系玻璃的化学组成
  经实验确定,GⅠ-Ⅱ镧系、铈系玻璃的化学组成及成分范围如表1所示。

表1 GⅠ-Ⅱ镧、铈系玻璃的成分范围

氧化物 玻璃组成(wt%)
GⅠ-ⅡLa GⅠ-ⅡCe
   SiO2 20 20
   B2O3 20 20
   La2O3 30 25
   Al2O3 20 20
   CaO 5 5
   CeO2   5
其它(ZrO2、Na2O、TiO2等) 5 5

2.2 玻璃的热特性
  GⅠ-Ⅱ镧系、铈系玻璃的热膨胀曲线如图1 所示。

图1  GⅠ-Ⅱ型镧系玻璃的热膨胀曲线

直线a 为AB 段的切线,b 为BC 段的切线,c 为CD 段的切线,a 与b 的交点对应的温度则为玻璃的转变温度Tg,b 与c 的交点对应的温度为玻璃的软化温度 Tf。由图2 可以看出,GⅠ-ⅡCe 玻璃的转变温度已不明显,曲线形状有向晶体的热膨胀曲线过渡的特点,提示玻璃内可能有晶体析出。玻璃的热特性结果见表2。

图2 GⅠ-Ⅱ铈系玻璃的热膨胀曲线

表2 4 种玻璃的热特性参数

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责任编辑:姚红祥  

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