CN111704457A - 一种3d打印氧化锆基义齿材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，涉及医疗器械技术领域，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉50～65份、分散剂0.8～1.6份、粘结剂4～7份、加强剂0.7～2.6份、着色剂0.6～1.4份、去离子水20～30份、第一稳定剂2～4份、第二稳定剂3～6份；本发明还公开了一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，包括步骤A，基料制备；步骤B，第一混料；步骤C，第二混料；步骤D，均匀分散；步骤E，稳定着色；步骤F，调制。该3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，通过以氧化锆为基础材料，使义齿材料的硬度更高，耐磨性更强，3D打印的生产方式，有效的使义齿材料快速加工成型，加工周期更短，质量稳定，推广使用效益更高。

Description

一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法。
背景技术
义齿是应用于牙齿缺损修复的一种重要方法，金属是目前常见的义齿材料，主要材料有镍铬合金、钦合金、钻铬合金等，现有的义齿加工方法繁琐，生产周期长，且生产出的义齿质量不够稳定，使用过程中耐磨程度不高，而且在使用者使用中容易出现义齿形变或出现裂纹，整体稳定性不高，另外在使用者的日常使用中，义齿光泽度不易保持，抗氧化能力欠佳，使用寿命较短。
在中国发明专利申请号：CN201610979137.5中公开有一种3D打印氧化锆基义齿材料及其应用，该3D打印氧化锆基义齿材料及其应用，在使用者实际日常生活使用过程中，义齿表面光泽暗淡偏黄，长时间使用容易出现义齿形变或开裂。
因此，提出一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有的义齿材料质量不够稳定，生产周期长，义齿的整体质量不一，抗裂纹能力差，使用寿命短，以及义齿色泽偏暗的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3D打印氧化锆基义齿材料，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉50～65份、分散剂0.8～1.6份、粘结剂4～7份、加强剂0.7～2.6份、着色剂0.6～1.4份、去离子水20～30份、第一稳定剂2～4份、第二稳定剂3～6份。
优选的，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉50份、分散剂0.8份、粘结剂4份、加强剂0.7份、着色剂0.6份、去离子水20份、第一稳定剂2份、第二稳定剂3份。
优选的，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉60份、分散剂1.2份、粘结剂5份、加强剂1.2份、着色剂0.8份、去离子水20份、第一稳定剂3份、第二稳定剂3份。
优选的，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉60份、分散剂1.5份、粘结剂6份、加强剂1.4份、着色剂1份、去离子水30份、第一稳定剂3份、第二稳定剂5份。
优选的，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉65份、分散剂1.6份、粘结剂7份、加强剂2.6份、着色剂1.4份、去离子水28份、第一稳定剂3份、第二稳定剂5份。
优选的，
所述分散剂为聚乙烯醇；
所述粘结剂为聚乳酸或丝素蛋白；
所述加强剂为氧化铝、氮化硅、碳化硼和碳化钛中的至少一种；
所述着色剂为氧化钯；
所述第一稳定剂为氧化镁；
所述第二稳定剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，包括以下步骤：
A：基料制备，将氧化锆陶瓷粉置入球磨机研磨呈细粉末，研磨后的氧化锆陶瓷粉经过筛后，制得义齿基料；
B：第一混料，将过筛后的氧化锆陶瓷粉置入带有加热保温功能的密封搅拌器，然后将去离子水置入搅拌器内，加热至40～60℃，以200～250r/min的速度搅拌5～10min，制得第一混料液；
C：第二混料，在第一混料液的内部加入加强剂，在60～70℃温度下，以160～180r/min的速度搅拌6～8min，制得加强混合料液；
D：均匀分散，打开搅拌器，在加强混合料液内加入分散剂，以每30s升高1℃的升温速度使混料液的温度保持在80℃，再以160～180r/min的速度搅拌20～30min，将加强混合料液均匀分散；
E：稳定着色，将第一稳定剂、第二稳定剂加入球磨机研磨为粉末，然后将研磨后的粉末过筛，将过筛后的稳定剂粉末加入均匀分散的加强混合料液内，在100～120℃的温度下，以100～120r/min的速度搅拌6～9min，接着加入着色剂，继续搅拌4～7min，制得氧化锆基义齿材料液；
F：调制，将氧化锆基义齿材料液经过调配使其适配3D打印机成型浆料，然后3D打印机通过义齿打印文件输入后，将通过氧化锆基义齿材料将义齿沿打印路径制成义齿，随后将打印出的义齿自然干燥，后经表面粗磨细磨处理，制得氧化锆基义齿。
优选的，所述步骤A中，研磨后的氧化锆陶瓷粉经100～120目筛网过筛，经过筛后的氧化锆陶瓷粉末粒径为450～480nm；
优选的，所述步骤E中，稳定剂粉末经100～120目筛网过筛，过筛后的稳定剂粉末粒径为450～480nm。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，具备以下有益效果：
1、该3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，通过以氧化锆为基础材料，使义齿材料的硬度更高，耐磨性更强，通过3D打印的生产方式，能有效的使义齿材料快速加工成型，生产加工周期更短，加工质量稳定，推广使用效益更高。
2、该3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，通过分散剂的加入，使以氧化锆为基础材料的义齿均匀性更强，通过加强剂的添入，能进一步提高氧化锆基义齿的质量强度，提高义齿的抗裂纹性能，使义齿的整体结构更稳定，通过第一稳定剂和第二稳定剂使义齿的抗变形能力更强，耐疲劳度更高，长久保持义齿的色泽，同时保持义齿的耐摩擦性能，使义齿在使用中的仍保持较好的稳定性。
3、该3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，通过着色剂的添加，使义齿在生产后表面光泽亮白，在长时间使用后，仍能保持义齿表面的纯净度，避免在使用时因义齿氧化或遇酸而降低白度的问题，提高义齿的抗氧化效果。
附图说明
图1为本发明3D打印氧化锆基义齿材料显微图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种3D打印氧化锆基义齿材料，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉50份、分散剂0.8份、粘结剂4份、加强剂0.7份、着色剂0.6份、去离子水20份、第一稳定剂2份、第二稳定剂3份。
其中，分散剂为聚乙烯醇；
粘结剂为聚乳酸；
加强剂为碳化硼；
着色剂为氧化钯；
第一稳定剂为氧化镁；
第二稳定剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，包括以下步骤：
A：基料制备，将氧化锆陶瓷粉置入球磨机研磨呈细粉末，研磨后的氧化锆陶瓷粉经过筛后，制得义齿基料，研磨后的氧化锆陶瓷粉经100目筛网过筛，经过筛后的氧化锆陶瓷粉末粒径为480nm；
B：第一混料，将过筛后的氧化锆陶瓷粉置入带有加热保温功能的密封搅拌器，然后将去离子水置入搅拌器内，加热至40℃，以200r/min的速度搅拌6min，制得第一混料液；
C：第二混料，在第一混料液的内部加入加强剂，在60℃温度下，以160r/min的速度搅拌6min，制得加强混合料液；
D：均匀分散，打开搅拌器，在加强混合料液内加入分散剂，以每30s升高1℃的升温速度使混料液的温度保持在80℃，再以160r/min的速度搅拌20min，将加强混合料液均匀分散；
E：稳定着色，将第一稳定剂、第二稳定剂加入球磨机研磨为粉末，然后将研磨后的粉末过筛，稳定剂粉末经100目筛网过筛，过筛后的稳定剂粉末粒径为480nm，将过筛后的稳定剂粉末加入均匀分散的加强混合料液内，在100℃的温度下，以100r/min的速度搅拌6min，接着加入着色剂，继续搅拌4min，制得氧化锆基义齿材料液；
F：调制，将氧化锆基义齿材料液经过调配使其适配3D打印机成型浆料，然后3D打印机通过义齿打印文件输入后，将通过氧化锆基义齿材料将义齿沿打印路径制成义齿，随后将打印出的义齿自然干燥，后经表面粗磨细磨处理，制得氧化锆基义齿。
实施例2：
一种3D打印氧化锆基义齿材料，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉60份、分散剂1.2份、粘结剂5份、加强剂1.2份、着色剂0.8份、去离子水20份、第一稳定剂3份、第二稳定剂3份。
其中，分散剂为聚乙烯醇；
粘结剂为丝素蛋白；
加强剂为氮化硅；
着色剂为氧化钯；
第一稳定剂为氧化镁；
第二稳定剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，包括以下步骤：
A：基料制备，将氧化锆陶瓷粉置入球磨机研磨呈细粉末，研磨后的氧化锆陶瓷粉经过筛后，制得义齿基料，研磨后的氧化锆陶瓷粉经120目筛网过筛，经过筛后的氧化锆陶瓷粉末粒径为460nm；
B：第一混料，将过筛后的氧化锆陶瓷粉置入带有加热保温功能的密封搅拌器，然后将去离子水置入搅拌器内，加热至50℃，以220r/min的速度搅拌7min，制得第一混料液；
C：第二混料，在第一混料液的内部加入加强剂，在60℃温度下，以170r/min的速度搅拌8min，制得加强混合料液；
D：均匀分散，打开搅拌器，在加强混合料液内加入分散剂，以每30s升高1℃的升温速度使混料液的温度保持在80℃，再以170r/min的速度搅拌30min，将加强混合料液均匀分散；
E：稳定着色，将第一稳定剂、第二稳定剂加入球磨机研磨为粉末，然后将研磨后的粉末过筛，稳定剂粉末经120目筛网过筛，过筛后的稳定剂粉末粒径为460nm，将过筛后的稳定剂粉末加入均匀分散的加强混合料液内，在110℃的温度下，以120r/min的速度搅拌8min，接着加入着色剂，继续搅拌6min，制得氧化锆基义齿材料液；
F：调制，将氧化锆基义齿材料液经过调配使其适配3D打印机成型浆料，然后3D打印机通过义齿打印文件输入后，将通过氧化锆基义齿材料将义齿沿打印路径制成义齿，随后将打印出的义齿自然干燥，后经表面粗磨细磨处理，制得氧化锆基义齿。
实施例3：
一种3D打印氧化锆基义齿材料，包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉60份、分散剂1.5份、粘结剂6份、加强剂1.4份、着色剂1份、去离子水30份、第一稳定剂3份、第二稳定剂5份。
其中，分散剂为聚乙烯醇；
粘结剂为丝素蛋白；
加强剂为碳化钛；
着色剂为氧化钯；
第一稳定剂为氧化镁；
第二稳定剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，包括以下步骤：
A：基料制备，将氧化锆陶瓷粉置入球磨机研磨呈细粉末，研磨后的氧化锆陶瓷粉经过筛后，制得义齿基料，研磨后的氧化锆陶瓷粉经120目筛网过筛，经过筛后的氧化锆陶瓷粉末粒径为460nm；
B：第一混料，将过筛后的氧化锆陶瓷粉置入带有加热保温功能的密封搅拌器，然后将去离子水置入搅拌器内，加热至60℃，以250r/min的速度搅拌8min，制得第一混料液；
C：第二混料，在第一混料液的内部加入加强剂，在70℃温度下，以170r/min的速度搅拌7min，制得加强混合料液；
D：均匀分散，打开搅拌器，在加强混合料液内加入分散剂，以每30s升高1℃的升温速度使混料液的温度保持在80℃，再以180r/min的速度搅拌20min，将加强混合料液均匀分散；
E：稳定着色，将第一稳定剂、第二稳定剂加入球磨机研磨为粉末，然后将研磨后的粉末过筛，稳定剂粉末经120目筛网过筛，过筛后的稳定剂粉末粒径为460nm，将过筛后的稳定剂粉末加入均匀分散的加强混合料液内，在120℃的温度下，以100r/min的速度搅拌7min，接着加入着色剂，继续搅拌7min，制得氧化锆基义齿材料液；
F：调制，将氧化锆基义齿材料液经过调配使其适配3D打印机成型浆料，然后3D打印机通过义齿打印文件输入后，将通过氧化锆基义齿材料将义齿沿打印路径制成义齿，随后将打印出的义齿自然干燥，后经表面粗磨细磨处理，制得氧化锆基义齿。
实施例4：
一种3D打印氧化锆基义齿材料，包括以下成分（按质量百分比）：包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉65份、分散剂1.6份、粘结剂7份、加强剂2.6份、着色剂1.4份、去离子水28份、第一稳定剂3份、第二稳定剂5份。
其中，分散剂为聚乙烯醇；
粘结剂为丝素蛋白；
加强剂为氧化铝；
着色剂为氧化钯；
第一稳定剂为氧化镁；
第二稳定剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，包括以下步骤：
A：基料制备，将氧化锆陶瓷粉置入球磨机研磨呈细粉末，研磨后的氧化锆陶瓷粉经过筛后，制得义齿基料，研磨后的氧化锆陶瓷粉经120目筛网过筛，经过筛后的氧化锆陶瓷粉末粒径为460nm；
B：第一混料，将过筛后的氧化锆陶瓷粉置入带有加热保温功能的密封搅拌器，然后将去离子水置入搅拌器内，加热至60℃，以250r/min的速度搅拌10min，制得第一混料液；
C：第二混料，在第一混料液的内部加入加强剂，在70℃温度下，以180r/min的速度搅拌8min，制得加强混合料液；
D：均匀分散，打开搅拌器，在加强混合料液内加入分散剂，以每30s升高1℃的升温速度使混料液的温度保持在80℃，再以180r/min的速度搅拌26min，将加强混合料液均匀分散；
E：稳定着色，将第一稳定剂、第二稳定剂加入球磨机研磨为粉末，然后将研磨后的粉末过筛，稳定剂粉末经120目筛网过筛，过筛后的稳定剂粉末粒径为460nm，将过筛后的稳定剂粉末加入均匀分散的加强混合料液内，在120℃的温度下，以120r/min的速度搅拌9min，接着加入着色剂，继续搅拌7min，制得氧化锆基义齿材料液；
F：调制，将氧化锆基义齿材料液经过调配使其适配3D打印机成型浆料，然后3D打印机通过义齿打印文件输入后，将通过氧化锆基义齿材料将义齿沿打印路径制成义齿，随后将打印出的义齿自然干燥，后经表面粗磨细磨处理，制得氧化锆基义齿。
综上，本发明通过以氧化锆为基础材料，使义齿材料的硬度更高，耐磨性更强，通过3D打印的生产方式，能有效的使义齿材料快速加工成型，生产加工周期更短，加工质量稳定，推广使用效益更高，通过分散剂的加入，使以氧化锆为基础材料的义齿均匀性更强，通过加强剂的添入，能进一步提高氧化锆基义齿的质量强度，提高义齿的抗裂纹性能，使义齿的整体结构更稳定，通过第一稳定剂和第二稳定剂使义齿的抗变形能力更强，耐疲劳度更高，长久保持义齿的色泽，同时保持义齿的耐摩擦性能，使义齿在使用中的仍保持较好的稳定性，通过着色剂的添加，使义齿在生产后表面光泽，在长时间使用后，仍能保持义齿表面的纯净度，避免在使用时因义齿氧化而降低白度的问题，提高义齿的抗氧化效果。
表1为实施例1～4 3D打印氧化锆基义齿材料的成分比例表
Figure 330746DEST_PATH_IMAGE001
表1
表2为实施例1～4 3D打印氧化锆基义齿性能测试结果表
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表2
通过以上四组实施例均可制得3D打印氧化锆基义齿材料，其中第四组实施例提升的效果最好。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种3D打印氧化锆基义齿材料，其特征在于：包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉50～65份、分散剂0.8～1.6份、粘结剂4～7份、加强剂0.7～2.6份、着色剂0.6～1.4份、去离子水20～30份、第一稳定剂2～4份、第二稳定剂3～6份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，其特征在于：包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉50份、分散剂0.8份、粘结剂4份、加强剂0.7份、着色剂0.6份、去离子水20份、第一稳定剂2份、第二稳定剂3份。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，其特征在于：包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉60份、分散剂1.2份、粘结剂5份、加强剂1.2份、着色剂0.8份、去离子水20份、第一稳定剂3份、第二稳定剂3份。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，其特征在于：包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉60份、分散剂1.5份、粘结剂6份、加强剂1.4份、着色剂1份、去离子水30份、第一稳定剂3份、第二稳定剂5份。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，其特征在于：包括以下成分（按质量百分比）：氧化锆陶瓷粉65份、分散剂1.6份、粘结剂7份、加强剂2.6份、着色剂1.4份、去离子水28份、第一稳定剂3份、第二稳定剂5份。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料，其特征在于：
所述分散剂为聚乙烯醇；
所述粘结剂为聚乳酸或丝素蛋白；
所述加强剂为氧化铝、氮化硅、碳化硼和碳化钛中的至少一种；
所述着色剂为氧化钯；
所述第一稳定剂为氧化镁；
所述第二稳定剂为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：基料制备，将氧化锆陶瓷粉置入球磨机研磨呈细粉末，研磨后的氧化锆陶瓷粉经过筛后，制得义齿基料；
B：第一混料，将过筛后的氧化锆陶瓷粉置入带有加热保温功能的密封搅拌器，然后将去离子水置入搅拌器内，加热至40～60℃，以200～250r/min的速度搅拌5～10min，制得第一混料液；
C：第二混料，在第一混料液的内部加入加强剂，在60～70℃温度下，以160～180r/min的速度搅拌6～8min，制得加强混合料液；
D：均匀分散，打开搅拌器，在加强混合料液内加入分散剂，以每30s升高1℃的升温速度使混料液的温度保持在80℃，再以160～180r/min的速度搅拌20～30min，将加强混合料液均匀分散；
E：稳定着色，将第一稳定剂、第二稳定剂加入球磨机研磨为粉末，然后将研磨后的粉末过筛，将过筛后的稳定剂粉末加入均匀分散的加强混合料液内，在100～120℃的温度下，以100～120r/min的速度搅拌6～9min，接着加入着色剂，继续搅拌4～7min，制得氧化锆基义齿材料液；
F：调制，将氧化锆基义齿材料液经过调配使其适配3D打印机成型浆料，然后3D打印机通过义齿打印文件输入后，将通过氧化锆基义齿材料将义齿沿打印路径制成义齿，随后将打印出的义齿自然干燥，后经表面粗磨细磨处理，制得氧化锆基义齿。
8.根据权利要求7所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料，其特征在于：
所述步骤A中，研磨后的氧化锆陶瓷粉经100～120目筛网过筛，经过筛后的氧化锆陶瓷粉末粒径为450～480nm。
9.根据权利要求7所述的一种3D打印氧化锆基义齿材料及其制备方法，其特征在于：
所述步骤E中，稳定剂粉末经100～120目筛网过筛，过筛后的稳定剂粉末粒径为450～480nm。
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