CN115093119A - 一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其是将SiO2、Li2CO3、Na2CO3等原料球磨混匀后，经预烧、煅烧、熔制制得玻璃熔块，然后将所得玻璃熔块经粉碎、过筛后，与齿科釉粉按一定比例球磨混合并烧结，制得二硅酸锂微晶玻璃薄片，再将所得二硅酸锂微晶玻璃薄片叠放烧结，以制得用于齿科的二硅酸锂微晶玻璃块。本发明所得结构致密并具有良好的力学性能，可广泛用作牙冠、牙齿贴面、连接桥和牙根用料。
Description
技术领域
本发明属于微晶玻璃制备领域，具体涉及一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法。
背景技术
当今社会，随着人们生活水平的提高，牙科学的发展愈发重要。在口腔修复中对美观效果的追求已逐渐成为关注的重点，人们不仅希望牙齿修复体的强度和韧性要高，修复体能与周边软组织相互协调，对人体无刺激性及损伤，同时还希望牙冠的颜色、外形可以接近自然牙，并能再现天然牙齿的半透性、色度和光泽性（包括荧光和乳光）。
二硅酸锂齿科微晶玻璃因力学指标和半透性更接近天然牙齿、易机械加工等优势在齿科修复材料领域的重要性越发显著。目前常用的微晶玻璃成型工艺有熔融法和烧结法。熔融法制备的着色玻璃在晶化完成后其颜色常与晶化前不一致，且当色料含量发生变化时，其色调及饱和度均会发生变化。烧结法的生产工艺简单易操作，在较低温度下将样品烧结致密可得到着色较为稳定的材料，且样品的色度学参数和色料浓度存在一定对应关系，烧制后的产品色调较稳定，容易控制。但该方法的常规制备多采用粉压烧结法，用此方法加工制造出的微晶玻璃产品中易产生较多气孔，导致材料的力学性能受到很大影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，所得二硅酸锂齿科微晶玻璃结构致密并具有良好的力学性能，可解决现有烧结法制备的微晶玻璃存在较多气孔、力学性能不佳的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其包括如下步骤：
1）将作为原料的SiO2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、NH4H2PO4、Al2O3、ZrO2、CeO2、V2O5、Tb2O3和Y2O3按配比混合，球磨均匀并干燥；然后经预烧、煅烧、熔制后，对熔制好的玻璃液进行急冷，获得玻璃熔块；
2）将所得玻璃熔块干燥后置于球磨机中粉碎，过筛，得到二硅酸锂玻璃粉；
3）将齿科釉粉与所得二硅酸锂玻璃粉按一定比例置于球磨机中进行混合；
4）将步骤3）所得混合粉料装入模具中，置于真空热压烧结炉中进行烧结，然后随炉冷却，室温脱模，得到二硅酸锂微晶玻璃薄片；
5）将所得二硅酸锂微晶玻璃薄片装入模具中，叠成具有一定厚度的层状结构，再置于真空热压烧结炉中进行烧结，然后随炉冷却，室温脱模，得到用于齿科的二硅酸锂微晶玻璃块。
进一步地，步骤1）中各原料用量按所得玻璃熔块中各组分所占质量百分数为SiO270%、Li2O 13%、Na2O 2%、K2O 5%、NH4H2PO4 2%、Al2O3 2%、ZrO2 3%、CeO2 1.2%、V2O5 0.6%、Tb2O30.6%、Y2O3 0.6%进行换算。
进一步地，步骤1）所述球磨的时间为8小时；所述预烧是在330℃保温处理0.5～1小时；所述煅烧是在850℃保温处理1小时，所述熔制是在1500℃保温处理1小时，升温速率均为8℃/每分钟；所述急冷采用纯水淬冷。
进一步地，步骤2）所述粉碎的时间为8小时；所述过筛采用325目筛网。
进一步地，步骤3）中所用齿科釉粉与二硅酸锂玻璃粉的质量比为(0.8～1.2):1。
进一步地，步骤4）所述烧结的温度为740~750℃，真空度为2×103 Pa，时间为1~2小时；所得二硅酸锂微晶玻璃薄片的厚度约1mm。第一次烧结采用的温度较齿科釉粉的烧结温度低20～30℃，以使釉粉属于软化状态，具有适当的流平性，这可以使形成的薄片形状稳定、表面平整，利于二次烧结时薄片之间形成良好的贴合。
进一步地，步骤5）所述层状结构的厚度约为2~3cm；所述烧结的温度为770~800℃，真空度为2×103 Pa，烧结时间为1~2小时。第二次烧结采用的温度等于或略高于齿科釉粉的烧结温度，以保证薄片内的釉粉具有较好的流平性，能充分联结，从而形成致密的整体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明采用分步烧结，即将齿科釉粉与二硅酸锂玻璃粉按一定比例进行混合，先热压烧结成具有一定形状、厚度约为1mm的平整薄片，然后将薄片叠成一定厚度再进行加压烧结，可得到致密度高的二硅酸锂微晶玻璃块。
（2）本发明采用烧结温度低、致密度高的齿科釉粉作为粘结剂，在较低的烧结温度下即可实现二硅酸锂微晶玻璃的高度致密化，且其具备良好的力学性能，可广泛用作牙冠、牙齿贴面、连接桥和牙根用料。
（3）本发明在二硅酸锂微晶玻璃薄片的制备中还可加入色料，从而通过将不同颜色、不同透度的玻璃薄片叠放、烧结而得到具有渐变色的致密瓷块，其牙冠处颜色较浅、透度较高，牙龈处颜色较深且透度较低，可起到有效的遮色作用，且在牙冠和牙龈之间存在透度和颜色的自然过渡，完美展示出渐变的美学效果，可满足义齿的美学要求。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
所用齿科釉粉为义获嘉伟瓦登特公司生产的IPS e.max Ceram Powder（其烧结温度为770℃）。
实施例1
表1 齿科微晶玻璃的成分组分表（质量百分数）
一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备，其包括以下步骤：
1）按表1成分配比将原料SiO2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、NH4H2PO4、Al2O3和ZrO2、CeO2、V2O5、Tb2O3和Y2O3混合，球磨8小时使其混合均匀并干燥；然后经过330℃预烧1小时，850℃煅烧1小时，1500℃熔制1小时后，对熔制好的玻璃液进行纯水淬冷，获得玻璃熔块；
2）将所得玻璃熔块干燥后置于球磨机中粉碎8小时，然后采用325目筛网进行过筛，得到二硅酸锂玻璃粉；
3）将齿科釉粉与二硅酸锂玻璃粉按质量比0.8:1置于球磨机中进行混合；
4）将所得混合粉料装入模具中，置于真空热压烧结炉中，于740℃、真空度为2×103 Pa的条件下烧结1小时，然后随炉冷却，室温脱模，得到厚度约1mm的二硅酸锂微晶玻璃薄片；
5）将所得二硅酸锂微晶玻璃薄片装入模具中，叠成厚度约2cm具有一定厚度的层状结构，置于真空热压烧结炉中，于770℃、真空度为2×103 Pa的条件下烧结1小时，然后随炉冷却，室温脱模，得到二硅酸锂微晶玻璃块。
实施例2
将实施例1步骤3）中的质量比替换为0.9:1，其他操作同实施例1。
实施例3
将实施例1步骤3）中的质量比替换为1:1，其他操作同实施例1。
实施例4
将实施例1步骤3）中的质量比替换为1.1:1，其他操作同实施例1。
实施例5
将实施例1步骤3）中的质量比替换为1.2:1，其他操作同实施例1。
对比例1
1）按表1成分配比将原料SiO2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、NH4H2PO4、Al2O3和ZrO2、CeO2、V2O5、Tb2O3和Y2O3混合，球磨8小时使其混合均匀并干燥；然后经过330℃预烧1小时，850℃煅烧1小时，1500℃熔制1小时后，对熔制好的玻璃液进行纯水淬冷，获得玻璃熔块；
2）将所得玻璃熔块干燥后置于球磨机中粉碎8小时，然后采用325目筛网进行过筛，得到二硅酸锂玻璃粉；
3）将齿科釉粉与二硅酸锂玻璃粉按质量比0.9:1置于球磨机中进行混合；
4）将所得混合粉料装入模具中，置于真空热压烧结炉中，于770℃、真空度为2×103 Pa的条件下烧结2小时，然后随炉冷却，室温脱模，得到厚度约2cm的二硅酸锂微晶玻璃块。
对比例2
1）按表1成分配比将原料SiO2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、NH4H2PO4、Al2O3和ZrO2、CeO2、V2O5、Tb2O3和Y2O3混合，球磨8小时使其混合均匀并干燥；然后经过330℃预烧1小时，850℃煅烧1小时，1500℃熔制1小时后，对熔制好的玻璃液进行纯水淬冷，获得玻璃熔块；
2）将所得玻璃熔块干燥后置于球磨机中粉碎8小时，然后采用325目筛网进行过筛，得到二硅酸锂玻璃粉；
3）将所得二硅酸锂玻璃粉装入模具中，置于真空热压烧结炉中，于740℃、真空度为2×103 Pa的条件下烧结1小时，然后随炉冷却，室温脱模，得到厚度约1mm的二硅酸锂微晶玻璃薄片；
4）将所得二硅酸锂微晶玻璃薄片装入模具中，叠成厚度约2cm的的层状结构，并在每片薄片间刷涂一定量的齿科釉粉作为粘结剂（所用齿科釉粉的量为二硅酸锂微晶玻璃粉的0.9倍），然后置于真空热压烧结炉中，于770℃、真空度为2×103 Pa的条件下烧结1小时，然后随炉冷却，室温脱模，得到二硅酸锂微晶玻璃块。
表2 各实施例及对比例制备的二硅酸锂微晶玻璃材料的力学性能
由表2可见，按本发明方法制备，可获得一种具有较高致密化程度的齿科用二硅酸锂微晶玻璃，且其具有优异的机械加工性能和抗弯强度等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将SiO2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、NH4H2PO4、Al2O3、ZrO2、CeO2、V2O5、Tb2O3和Y2O3按配比混合，球磨均匀并干燥；然后经预烧、煅烧、熔制、急冷，获得玻璃熔块；
2）将所得玻璃熔块干燥后置于球磨机中粉碎，过筛，得到二硅酸锂玻璃粉；
3）将齿科釉粉与所得二硅酸锂玻璃粉按一定比例置于球磨机中进行混合；
4）将步骤3）所得混合粉料装入模具中，置于真空热压烧结炉中进行烧结，然后随炉冷却，室温脱模，得到二硅酸锂微晶玻璃薄片；
5）将所得二硅酸锂微晶玻璃薄片装入模具中，叠成具有一定厚度的层状结构，再置于真空热压烧结炉中进行烧结，然后随炉冷却，室温脱模，得到用于齿科的二硅酸锂微晶玻璃块。
2. 根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤1）中各原料用量按所得玻璃熔块中各组分所占质量百分数为SiO2 70%、Li2O 13%、Na2O 2%、K2O 5%、NH4H2PO4 2%、Al2O3 2%、ZrO2 3%、CeO2 1.2%、V2O5 0.6%、Tb2O3 0.6%、Y2O3 0.6%进行换算。
3.根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤1）所述预烧是在330℃保温处理0.5~1小时；所述煅烧是在850℃保温处理1小时；所述熔制是在1500℃保温处理1小时。
4.根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤2）所述过筛采用325目筛网。
5.根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤3）中所用齿科釉粉与二硅酸锂玻璃粉的质量比为(0.8～1.2):1。
6. 根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤4）所述烧结的温度为740~750℃，真空度为2×103 Pa，时间为1~2小时。
7.根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤4）所得二硅酸锂微晶玻璃薄片的厚度1mm。
8.根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤5）所述层状结构的厚度为2~3cm。
9. 根据权利要求1所述的制备二硅酸锂齿科微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤5）所述烧结的温度为770~800℃，真空度为2×103 Pa，烧结时间为1~2小时。
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