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摘要 目的:探讨微波加热法处理聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基托材料的力学性能。方法:分别采用热水浴法及微波加热法处理的PMMA基托材料,测试其力学性能(抗弯强度、挠度、冲击强度)。结果:微波法可获得与热水浴法处理的基托材料相似,甚至更好的力学性能。结论:经微波处理所获得的PMMA具有能满足临床的力学性能。
热固化聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate, PMMA)基托材料自1937年应用于临床［1］,水浴加热是其常用的固化方式,但由于其处理时间长,工作环境差等缺点促使不少学者尝试了其它有效的处理方法,如干热,蒸气,红外线感应及电介热等加热方法［2］,1968年［3］,微波加热法被证明是一种有效的处理方法,但国内尚无相关的系统研究。本实验通过测试了微波加热法及水浴法处理的PMMA基托材料3个力学参数(抗弯强度、挠度及冲击强度),以掌握微波加热法处理的PMMA基托材料的力学性能指标。
1 材料和方法
1.1 材料
Meliodent义齿基托材料粉、液(拜耳齿科有限公司,上海);聚四氟乙烯塑料型盒(成都市电机厂,成都);家用微波炉(安宝路电器有限公司,广东);ADP-2C型超低压全自动稳压器(利民电器厂,成都);隔水式电热恒温培养箱(跃进医疗器械一厂,上海);万能材料力学试验仪(万能试验仪厂,长春);挠度测试仪;冲击强度测试仪。
1.2 方法
1.2.1 预实验 为采用合适的处理程序而获得性能优良的基托材料,本实验先进行预实验,结果发现较合适的加热程序为:微波输出频率为125 W时正面加热15分钟,再反面加热5分钟,然后用250 W的输出频率再加热3分钟,热处理完成后静置于室温下冷却10分钟,开盒即可。
1.2.2 抗弯强度测试 设计厚度为4 mm,孔为55 mm×6 mm的金属模具,依模具制作蜡型50个,随机分为2组,每组25件。一组按照常规热水浴固化方法完成装盒(石膏水粉比为1∶2),去蜡,充胶(基托材料粉液比2.3∶1),热处理。热处理程序为1小时从常温煮至沸点,维持30分钟,待其自然冷却,开盒后将试件表面打磨抛光,并用游标卡尺确定试件尺寸,使相对两面平行,然后将试件浸泡于蒸溜水中30天待测。另一组经同样的装盒、去蜡程序后,采用微波加热法进行固化处理,根据预实验(基托材料粉液比2.5∶1)进行。开盒后试件经同样的表面处理,然后将试件浸泡于蒸溜水中30天待测。每一试件的宽度和厚度各测3次,取平均值。将试件置于万能材料力学试验仪上用三点弯曲法测抗弯强度,跨距为40 mm(10 d±0.5 mm),加载速度5 mm/min,记录每个试件断裂时的力值及应力-应变曲线,计算出材料的抗弯强度。
1.2.3 挠度测试 设计厚度为2.5 mm,孔为65 mm×10 mm的金属模具。依模具制作蜡型50个,随机分为两组,每组25件。分别行常规热水浴及微波加热处理。方法同前。然后将完成试件浸泡于37℃恒温水浴箱中保存24小时待测。测试每一试件的宽度和厚度,每个试件测3次,取平均值。将试件置于挠度测试仪上下压头之间,缓慢放下压头,首先记录14.71 N载荷时偏转度,以后在每分钟的后30秒增加载荷4.90 N,应均匀加载防止对试件产生冲击力。载荷加至34.32 N时,记下偏转度数,再加至49.00 N时,记下偏转度数。并根据公式计算试件的挠度:
34.32 N时挠度(σ)=(偏转度)34.32N-(偏转度)14.7N(mm)
49.0 N时挠度(σ)=(偏转度)49.0N-(偏转度)14.7N(mm)
1.2.4 冲击强度测试 模具设计和试件蜡型制作同抗弯强度测试。将完成试件浸泡于蒸馏水中30天,待测。然后将两组试件混合编号,如前测试试件宽度和厚度。测试前选择冲击锤角度为30°,冲击速度为2.89 m/s,摆锤能量1 J,钳口跨度40 mm,钳口圆角半径1 mm,刀刃圆角半径2 mm,冲击前摆锤扬角呈160°。测试时试件宽面紧贴于支座上,摆锤垂直时,刀刃与试件打击面刚好接触,其偏差要在±1 mm内,刀刃中点与试件打击面中心相重合,试件发生断裂时记录各实验数据,并计算各试件冲击强度。
2 结 果
2.1 抗弯强度测试
两种处理方法所获得的PMMA基托材料的抗弯强度结果见表1,结果表明微波处理法获得的基托材料的抗弯强度更高(P<0.05)。
表1 微波加热组和水浴组PMMA基托材料的抗弯强度 |