CN115157812A - 一种隐形矫治专用多层聚合物膜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种隐形矫治专用多层聚合物膜片及其制备方法，包括：两层A层聚合物和一层B层聚合物，B层聚合物位于两层A层聚合物之间；A层聚合物，为10‑30重量％的聚碳酸酯树脂、70‑90重量％非晶形共聚聚酯聚合而成；B层聚合物为热塑性聚氨酯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物中的至少一种，B层聚合物邵氏硬度范围为40D‑80D。
Description
技术领域
本发明涉及牙齿隐形正畸矫治材料技术领域，特别涉及一种隐形矫治专用多层聚合物膜片及其制备方法。
背景技术
正畸治疗涉及重新定位未对准的牙齿以及改善咬合构型，以改善美容外观和牙科功能。通过在延长的治疗时间段内向患者的牙齿施加受控的力来实现重新定位牙齿。
传统正畸是在牙齿上粘结称为“托槽”的小金属片，再将矫正弓丝结扎上去，使牙齿发生移动，从而达到矫治目的。这种钢丝托槽矫治器往往给人留下满嘴“铁齿钢牙”的印象，不仅影响美观，还易出现钢丝刮嘴、牙龈出血等状况，同时残留在钢丝托槽矫治器上的食物残渣难于清理，不便口腔卫生维护，还可能导致牙龈发炎、牙齿脱矿变色等问题。口腔正畸隐形矫治技术通过计算机三维重建及辅助软件设计，运用机械设备制得一序列连续的矫治装置，通过对牙齿进行连续不断的较小范围和牙周组织移动最后达到矫治目的。与传统的矫治技术相比，隐形矫治技术具有透明美观、易于摘戴、卫生干净，便于清洁、治疗结果可预测、佩戴舒适安全等优点。隐形矫治器通常是将透明的高分子膜片加热软化并在一定的机械外力或压力下在所需模具上成型。热压膜片的材料通常采用热塑性高分子材料，制成的矫治器需要符合自身的矫治特点才能保证口腔正畸的应用效果。用于制作无托槽隐形矫治的热压膜材料必须满足以下重要性能：透明性能、力学性能、热性能、耐老化性能和生物相容性。
贝伊材料有限责任公司(US10549511B2)提供了一种三层聚合物材料，其采用三明治结构，外层 A和C为热塑性共聚聚酯材料，B层为中心层，中心层为热塑性聚氨酯弹性体。该种材料结构可以避免表层材料的染色，同时提供出色的应力保持效果。但因表层共聚聚酯力学性能欠佳，在应力作用下，共聚聚酯易产生银纹和断裂。研究发现，由该种材料制成的矫治器同样易产生表面破损，影响使用者的体验感，进一步的也会影响矫治进度和矫治效果。
3M创新有限公司(CN 113226764 A)提供了一种包括至少3个AB层交替的聚合物材料，其中 A层为热塑性聚酯材料，B层为不同于A层的热塑性聚酯材料或聚碳酸酯材料，该种材料结构提供了较强的挠曲强度，提供了抗吸湿性、抗污性、较高的光透射率和雾度，但在应力作用下，表层热塑性聚酯材料容易产生表面破损和断裂，影响矫治效果。
上海恺皓科技有限公司(CN 113974869A)提供了一种多层聚合物膜片，其采用三明治结构，外层A为热塑性非晶聚酰胺材料，B层为热塑性聚氨酯弹性体或乙烯-醋酸乙烯弹性体，聚酰胺具有机械强度高、韧性好、耐磨性佳、具有自润滑性，耐油性和耐溶剂性佳。可提供出色的应力保持和耐磨耗性，同时，该种材料表面摩擦系数更低，更有利于矫治器的摘戴，整体提供了更佳的矫治效果和佩戴体验感。但是，非晶聚酰胺材料透明性低、尺寸稳定性差，在应力作用下，非晶聚酰胺材料容易产生变形，不利于矫治器的摘取，影响使用者的佩戴舒适感。
综上所述，现有技术虽然有多层隐形矫治膜片的存在，但这些膜片的透明度差、拉伸强度偏低、韧性和弹性差、尺寸稳定性差，制成的隐形矫治器的矫治效果不够理想。
发明内容
本申请的目的在于解决现有膜片的透明度差、拉伸强度偏低、韧性及弹性差、尺寸稳定性差的技术问题，提供一种隐形矫治专用多层聚合物膜片及其制备方法。
本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：
一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，包括：
两层A层聚合物和一层B层聚合物，B层聚合物位于两层A层聚合物之间；
A层聚合物，为10-30重量％的聚碳酸酯树脂、70-90重量％非晶形共聚聚酯聚合而成；
B层聚合物为热塑性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种，B层聚合物邵氏硬度范围为 40D-80D。
进一步，所述聚碳酸酯含量：所述非晶形共聚聚酯重量比例为1:9。
进一步，所述聚碳酸酯含量：所述非晶形共聚聚酯重量比例为2:8。
进一步，所述聚碳酸酯含量：所述非晶形共聚聚酯重量比例为3:7。
进一步，所述非晶形共聚聚酯由对苯二甲酸、乙二醇和1.4-环己烷二醇聚合而成，其中1.4- 环己烷二醇占乙二醇总重量的百分比≥50％。
一种隐形矫治专用多层聚合物膜片的制备方法，包括如下步骤：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在65-70℃真空干燥6- 8h备用，表面活性剂在100-110℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将10-30重量％的聚碳酸酯树脂和70-90重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入1～5重量％的表面活性剂，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将B层聚合物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于 0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
进一步，所述表面活性剂为苯乙烯马来酸酐共聚物、聚甘油脂肪酸脂的至少一种。
进一步，所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为1:100、2:100、3:100、4:100、 5:100中的至少一种。
本申请的实施例提供的一种隐形矫治专用多层聚合物膜片及其制备方法至少具有以下有益效果：
基于本发明的共混改性的聚碳酸酯/非晶聚酯材料的多层材料，显现出了优异的应力保持性和尺寸稳定性；
基于本发明的共混改性的聚碳酸酯/非晶聚酯材料的多层材料，尺寸稳定性高，长期使用变形量更低，长期佩戴后，更有利于矫治器的摘戴；
基于本发明的共混改性的聚碳酸酯/非晶聚酯材料的多层材料，相比于聚酯材料作为外层材料，具有更好的耐溶剂性。
具体实施方式
本申请的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在本申请的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。
本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，具有三层结构，两层A层聚合物和一层B层聚合物，外层为A层聚合物，中间层为B层聚合物。A层聚合物为由聚碳酸酯树脂、非晶形共聚聚酯通过表面活性剂聚合而成，B层聚合物为热塑性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种隐形矫治专用多层聚合物膜片的制备方法，所述A层聚合物和所述B层聚合物的配方比例为基于重量份数计，其中，
所述A层聚合物中的聚碳酸酯含量：非晶形共聚聚酯重量比例为1:9，所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为2:100；
所述B层聚合物为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其硬度为45D。
在所述A层聚合物中，所述聚碳酸酯树脂在300℃和1.2kg测试条件下，熔融指数为19g/10min，所述非晶形共聚聚酯由对苯二甲酸、乙二醇和1.4-环己烷二醇聚合而成，其中1.4-环己烷二醇占乙二醇总重量的百分比≥50％，所述表面活性剂为苯乙烯马来酸酐共聚物。
所述方法具体如下：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在70℃真空干燥6h备用，苯乙烯马来酸酐共聚物在110℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将10重量％的聚碳酸酯树脂和90重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入2重量％的表面活性剂，在高速搅拌机中混合均匀，通过双螺杆挤出机以100r/min的转速在230℃下挤出造粒，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将乙烯-醋酸乙烯共聚物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
本实施例的多层膜片经检测，拉伸强度为59.01 1MPa，拉伸模量为1009.9 1MPa，断裂延伸率为78.9％，24h应力残留78.1％。
实施例2
重复实施例一，不同之处在于：所述A层聚合物中的聚碳酸酯含量：非晶形共聚聚酯重量比例为2:8，所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为5:100；
所述B层聚合物为热塑性聚酯型聚氨酯，其硬度为55D。
所述A层聚合物中，聚碳酸酯树脂在300℃和1.2kg测试条件下，熔融指数为19.1g/10min。
所述方法具体如下：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在70℃真空干燥6h备用，苯乙烯马来酸酐共聚物在100℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将20重量％的聚碳酸酯树脂和80重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入5重量％的表面活性剂，在高速搅拌机中混合均匀，通过双螺杆挤出机以100r/min的转速在240℃下挤出造粒，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将乙烯-醋酸乙烯共聚物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于 0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
本实施例的多层膜片经检测，拉伸强度为60.62 1MPa，拉伸模量为1130.8 1MPa，断裂延伸率为71.7％，24h应力残留82.5％。
实施例3
重复实施例一，不同之处在于：所述A层聚合物中的聚碳酸酯含量：非晶形共聚聚酯重量比例为3:7，所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为1:100；
所述B层聚合物为热塑性聚酯型聚氨酯，其硬度为42D。
所述A层聚合物中，聚碳酸酯树脂在300℃和1.2kg测试条件下，熔融指数为20g/10min，将聚甘油脂肪酸酯作为表面活性剂。
所述方法具体如下：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在70℃真空干燥6h备用，聚甘油脂肪酸酯在110℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将20重量％的聚碳酸酯树脂和80重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入1重量％的聚甘油脂肪酸酯，在高速搅拌机中混合均匀，通过双螺杆挤出机以110r/min的转速在245℃下挤出造粒，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将乙烯-醋酸乙烯共聚物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于 0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
本实施例的多层膜片经检测，拉伸强度为66.31 1MPa，拉伸模量为1326.3 1MPa，断裂延伸率为64.7％，24h应力残留83.2％。
实施例4
重复实施例一，不同之处在于：所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为3:100；
所述B层聚合物为热塑性聚酯型聚氨酯，其硬度为40D。
所述A层聚合物中，聚碳酸酯树脂在300℃和1.2kg测试条件下，熔融指数为19.1g/10min。
所述方法具体如下：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在65℃真空干燥8h备用，苯乙烯马来酸酐共聚物在110℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将10重量％的聚碳酸酯树脂和90重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入2重量％的表面活性剂，在高速搅拌机中混合均匀，通过双螺杆挤出机以100r/min的转速在230℃下挤出造粒，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将乙烯-醋酸乙烯共聚物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
本实施例的多层膜片经检测，拉伸强度为61.2MPa，拉伸模量为1025.3MPa，断裂延伸率为 76.2％，24h应力残留79.3％。
实施例5
重复实施例一，不同之处在于：所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为4:100；
所述B层聚合物为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其硬度为80D。
所述A层聚合物中，聚碳酸酯树脂在300℃和1.2kg测试条件下，熔融指数为20g/10min，将聚甘油脂肪酸酯作为表面活性剂。
所述方法具体如下：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在70℃真空干燥6h备用，聚甘油脂肪酸酯在110℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将20重量％的聚碳酸酯树脂和80重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入1重量％的聚甘油脂肪酸酯，在高速搅拌机中混合均匀，通过双螺杆挤出机以110r/min的转速在245℃下挤出造粒，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将乙烯-醋酸乙烯共聚物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于 0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
本实施例的多层膜片经检测，拉伸强度为61.4MPa，拉伸模量为1146.6MPa，断裂延伸率为 69.5％，24h应力残留82.6％。
以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，其特征在于，包括：
两层A层聚合物和一层B层聚合物，B层聚合物位于两层A层聚合物之间；
A层聚合物，为10-30重量％的聚碳酸酯树脂、70-90重量％非晶形共聚聚酯聚合而成；
B层聚合物为热塑性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种，B层聚合物邵氏硬度范围为40D-80D。
2.根据权利要求1所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，其特征在于：
所述聚碳酸酯含量：所述非晶形共聚聚酯重量比例为1:9。
3.根据权利要求1所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，其特征在于：
所述聚碳酸酯含量：所述非晶形共聚聚酯重量比例为2:8。
4.根据权利要求1所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，其特征在于：
所述聚碳酸酯含量：所述非晶形共聚聚酯重量比例为3:7。
5.根据权利要求1所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片，其特征在于：
所述非晶形共聚聚酯由对苯二甲酸、乙二醇和1.4-环己烷二醇聚合而成，其中1.4-环己烷二醇占乙二醇总重量的百分比≥50％。
6.根据权利要求1所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将聚碳酸酯树脂在110℃真空干燥9h备用，非晶形共聚聚酯在65-70℃真空干燥6-8h备用，表面活性剂在100-110℃鼓风干燥6h备用；
第二步：将10-30重量％的聚碳酸酯树脂和70-90重量％非晶形共聚聚酯的混合物通过熔融共混方式共混，并且在混合过程中，加入1～5重量％的表面活性剂，得到A层聚合物粒料一备用；
第三步：将B层聚合物进行熔融，得到B层聚合物粒料一备用；
第四步：将A层聚合物粒料一和B层聚合物粒料一除湿干燥9小时以上，得到水分含量低于0.1％的A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二；
第五步：将A层聚合物粒料二和B层聚合物粒料二分别投入两台不同的挤出机挤出成型，得到挤出成型的A层聚合物和B层聚合物材料，再将A层聚合物材料和B层聚合物材料在模头中以熔体结合的方式形成多层结构的聚合物膜片；
第六步：将多层结构的聚合物膜片按材料经定型辊冷却定型至需要的厚度。
7.根据权利要求6所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片的制备方法，其特征在于：
所述表面活性剂为苯乙烯马来酸酐共聚物、聚甘油脂肪酸脂的至少一种。
8.根据权利要求7所述一种隐形矫治专用多层聚合物膜片的制备方法，其特征在于：
所述表面活性剂含量：所述A层聚合物重量比例为1:100、2:100、3:100、4:100、5:100中的至少一种。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210778175.XA CN115157812A (zh) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 一种隐形矫治专用多层聚合物膜片及其制备方法 |
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| CN113748151A (zh) * | 2019-05-03 | 2021-12-03 | 3M创新有限公司 | 热塑性聚氨酯膜和由其形成的牙科矫治器 |
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2022
- 2022-06-29 CN CN202210778175.XA patent/CN115157812A/zh active Pending
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