KR20220160447A - 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법 - Google Patents
고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220160447A KR20220160447A KR1020210083375A KR20210083375A KR20220160447A KR 20220160447 A KR20220160447 A KR 20220160447A KR 1020210083375 A KR1020210083375 A KR 1020210083375A KR 20210083375 A KR20210083375 A KR 20210083375A KR 20220160447 A KR20220160447 A KR 20220160447A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polymer
- carbon nanotubes
- mixture
- manufacturing
- weight
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 71
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 50
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 39
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 12
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 11
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 10
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 10
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 claims description 10
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 9
- HWSSEYVMGDIFMH-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2-methylprop-2-enoyloxy)ethoxy]ethoxy]ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOCCOCCOC(=O)C(C)=C HWSSEYVMGDIFMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- AMFGWXWBFGVCKG-UHFFFAOYSA-N Panavia opaque Chemical compound C1=CC(OCC(O)COC(=O)C(=C)C)=CC=C1C(C)(C)C1=CC=C(OCC(O)COC(=O)C(C)=C)C=C1 AMFGWXWBFGVCKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- FDSUVTROAWLVJA-UHFFFAOYSA-N 2-[[3-hydroxy-2,2-bis(hydroxymethyl)propoxy]methyl]-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OC(=O)C=C.OCC(CO)(CO)COCC(CO)(CO)CO FDSUVTROAWLVJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ASFHYIAIHXYBEN-UHFFFAOYSA-N [2-(2-methylprop-2-enoyloxy)-3-phosphonooxypropyl] 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC(COP(O)(O)=O)OC(=O)C(C)=C ASFHYIAIHXYBEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 6
- QUZSUMLPWDHKCJ-UHFFFAOYSA-N bisphenol A dimethacrylate Chemical compound C1=CC(OC(=O)C(=C)C)=CC=C1C(C)(C)C1=CC=C(OC(=O)C(C)=C)C=C1 QUZSUMLPWDHKCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VCNIZVZNSLZWPZ-UHFFFAOYSA-N 1,1'-biphenyl;2-methylprop-2-enoic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O.CC(=C)C(O)=O.C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 VCNIZVZNSLZWPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-1,1,1-trifluorobutane Chemical compound FC(F)(F)CCCBr DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- COHCXWLRUISKOO-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Ba] Chemical compound [AlH3].[Ba] COHCXWLRUISKOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FWGZLZNGAVBRPW-UHFFFAOYSA-N alumane;strontium Chemical compound [AlH3].[Sr] FWGZLZNGAVBRPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 3
- MKVYSRNJLWTVIK-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;2-methylprop-2-enoic acid Chemical compound CCOC(N)=O.CC(=C)C(O)=O.CC(=C)C(O)=O MKVYSRNJLWTVIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Substances CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 3
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 7
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 8
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 5
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 4
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 3
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 3
- QEQBMZQFDDDTPN-UHFFFAOYSA-N (2-methylpropan-2-yl)oxy benzenecarboperoxoate Chemical compound CC(C)(C)OOOC(=O)C1=CC=CC=C1 QEQBMZQFDDDTPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNQXSTWCDUXYEZ-UHFFFAOYSA-N 1,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane-2,3-dione Chemical compound C1CC2(C)C(=O)C(=O)C1C2(C)C VNQXSTWCDUXYEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2,2'-azo-bis-isobutyronitrile Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAYWTJPBIQKDRC-UHFFFAOYSA-N 8-trimethoxysilyloctyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCCCCCCOC(=O)C(C)=C GAYWTJPBIQKDRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 229930006711 bornane-2,3-dione Natural products 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 230000021523 carboxylation Effects 0.000 description 2
- 238000006473 carboxylation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- VFHVQBAGLAREND-UHFFFAOYSA-N diphenylphosphoryl-(2,4,6-trimethylphenyl)methanone Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(=O)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 VFHVQBAGLAREND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002079 double walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 208000024693 gingival disease Diseases 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N AIBN Substances N#CC(C)(C)\N=N\C(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYZZKVRWGOWVGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol-phosphate Chemical compound OP(O)(O)=O.OCC(O)CO XYZZKVRWGOWVGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010062544 Tooth fracture Diseases 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- -1 benzyl dimethyl ketal Chemical compound 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000005548 dental material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 235000012631 food intake Nutrition 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000003178 glass ionomer cement Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C13/00—Dental prostheses; Making same
- A61C13/08—Artificial teeth; Making same
- A61C13/087—Artificial resin teeth
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C13/00—Dental prostheses; Making same
- A61C13/08—Artificial teeth; Making same
- A61C13/081—Making teeth by casting or moulding
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C13/00—Dental prostheses; Making same
- A61C13/08—Artificial teeth; Making same
- A61C13/09—Composite teeth, e.g. front and back section; Multilayer teeth
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/802—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising ceramics
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/831—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising non-metallic elements or compounds thereof, e.g. carbon
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/884—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising natural or synthetic resins
- A61K6/887—Compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
- C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
- C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
- C08L33/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
- C08L33/12—Homopolymers or copolymers of methyl methacrylate
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
본 발명은 나노카본을 이용한 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 메틸메타크릴레이트(Methyl methacrylate, MMA)계 고분자 소재에 표면개질된 나노카본과 생체 적합성 세라믹을 복합화하여 고강도 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 불포화 이중결합을 가지는 MMA계 고분자 재료에 나노카본 소재와 생체 세라믹을 복합화하여 고강도 특성을 더욱 향상시킨, 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
충치나 잇몸 질환, 발치 등에 의해 치아가 손상되면 음식물 섭취를 위한 파쇄가 어려울 뿐 아니라, 얼굴의 형태가 서서히 비대칭적으로 변형되어 일상 생활에 큰 영향을 준다. 따라서, 손상되거나 발치된 부위는 건강한 생활을 영위하기 위해 신속하게 치료하거나 인공 치아로 대체하는 시술이 필수적이다.
일반적으로 충치나 잇몸 질환, 발치 등에 의해 손상된 치아의 치료방법으로는 임플란트, 브릿지, 의치 등의 다양한 보철 시술이 활용되고 있다. 치아의 손상이나 결손이 있는 환자에게는 치아 대체 치료인 치과용 수복 또는 보철 시술을 통해 저작 및 심미적 치료를 시행하고 있다. 치과용 수복은 시술 방법에 따라 크게 직접 수복식과 간접 수복식으로 나눌 수 있으며, 직접 수복식은 구강 내 수복이 가능한 작은 부위에 화학 경화 및 광 경화 등의 방법으로 시술하고 있으며, 간접 수복식은 대표적으로 보철 시술이 있다. 치아의 우식이나 파절 등에 의해 치아의 일부가 부분적으로 손상되었을 때 시술이 필요한 치아의 환부를 도려내고 형성된 와동에 치아 대체 재료로 밀봉하는 것을 수복이라고 하며, 이때 사용하는 치아 대체 재료가 치과용 수복재료이다.
치과용 보철물은 대개 고객 맞춤형 재료로 치아 구조물에 대한 대체물로서 사용된다. 일반적인 치과용 보철물은 수복재, 보충재, 인레이(inlay), 온레이(onlay), 이장재(veneer), 전체 및 부분 크라운(crown), 브릿지(bridge), 임플란트(implant), 포스트(post) 등을 들 수 있다.
한편, 의료용 소재는 크게 금속(metal), 세라믹(ceramic), 고분자(polymer) 소재로 구별할 수 있는데, 금속은 인장강도, 압축강도 등 기계적 물성이 우수하며, 절삭 및 연삭, 포밍(Forming) 등 원하는 형태로 가공이 쉽고 화학적 반응에 비교적 안정하지만, 금속재가 강고하게 결합하여 골조직의 성장을 저해할 수 있으며 체내에 장기간 장착될 경우 부분적인 부식으로 파손되는 경우가 발생할 수 있는 단점이 있다. 세라믹 소재는 체내 사용 시 친화성이 높은 소재이지만, 충격 강도가 낮고 제조된 후 변형이 불가능하여 형태 변형과 뼈 회복에 대한 대응이 곤란하다는 문제가 있다.
일반적으로 나노카본 소재는 크기가 100nm 미만의 탄소 원소로만 구성된 것으로서, 카본블랙, 카본나노튜브(탄소나노튜브), 그래핀, 흑연 분말 등을 들 수 있다.
특히 탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기의 직경으로 둥글게 말려 관 모양을 이루고 있으며, 직경은 수~수십 nm이고 길이는 수백 μm까지로 종횡비가 크며, 둘러싼 껍질의 층수에 따라 단일벽 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotube : SWCNT), 이중벽 탄소나노튜브(Double-walled Carbon Nanotube : DWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotube : MWCNT)로 분류된다. 특히, 탄소나노튜브는 육각 무늬의 말리는 각도와 직경에 따라 전도체(Conductor)와 반도체(Semi conductor)가 되기도 하며, 강도는 철의 100배 이상, 무게는 알루미늄의 1/2 정도밖에 되지 않아 자동차, 항공기, 선박 등의 재료에 적용이 가능한 소재이다. 탄소섬유는 1%만 변형시켜도 끊어지지만, 탄소나노튜브는 15%가 변형되어도 견딜 수 있는 특징 등이 있다.
그래핀(graphene)은 탄소 원자가 육각형(흑연면)으로 결합해 벌집 형태를 이루는 화합물로 탄소 원자 하나하나는 이웃한 탄소와 전자를 공유하며 결합한다. 한 쌍의 전자가 탄소와 탄소 사이를 견고하게 연결시켜 주는 동안 결합에 참여하지 않은 전자들이 그래핀 내에서 쉽게 움직일 수 있어 실리콘에 비해 100배 이상으로 전자가 자유로이 이동할 수 있으며, 충격에도 강하다. 그물을 구부리거나 당기면 모양은 변하지만, 그물의 연결 상태는 변하지 않는 것과 마찬가지로 육각형 구조의 빈 공간이 완충 역할을 하기 때문이다. 강도는 강철보다 100배 강하고, 면적의 20%를 늘려도 끄떡 없을 정도로 신축성도 좋다. 더구나 이렇게 구부리거나 늘려도 전기 전도성이 사라지지 않는다. 열 전도도도 금속인 구리의 10배가 넘고, 빛의 98%를 통과시킬 정도로 투명한 꿈의 신소재 중의 하나이다.
공개특허 제10-2014-0167565호에 따르면 치과용 소재 재료로 사용이 가능한 다중벽 탄소나노튜브를 치과용 글라스 아이노머 시멘트로 적용하기 위해 황산과 질산을 이용하여 불순물을 처리하고 나노튜브의 구조에 손상을 최소화하여 산소를 포함한 기능기 카르복실화 기능화(-COOH)를 제조하였다.
탄소나노튜브를 생체 적합성 소재로 사용하기 위해서는 정제(purifying) 과정과 탄소나노튜브 표면개질 과정이 필요하다. 탄소나노튜브가 대부분의 유기 용매 혹은 수용액, 특히 생체 적합한 버퍼와 생물학적 환경 속에서 녹지 않기 때문이다. 이를 극복하기 위해서 탄소나노튜브가 생물학적 환경에서 양립할 수 있는 여러 공정 과정이 개발되었다. 크게 두 가지 방법으로 나눌 수 있는데, 양극성 분자(amphiphilic molecules, 예) 지질, 고분자)를 이용하여 비공유결합(non-covalent) 코팅을 하거나, 탄소나노튜브의 표면에 다양한 화학 작용기를 직접적으로 grafting하는 공유결합을 통한 개질(covalent functionalization)이 있다.
하지만, 탄소나노튜브를 임상에 안전하게 적용하기 위해서는 아직 넘어야 할 산들이 많이 있다. 가장 대표적으로는 고분자 모형에서 탄소나노튜브의 분산이다. 각각의 탄소나노튜브가 마이크로미터 크기로 뭉치는 성향이 있기 때문이다. 이외에 생체 적합성 및 임상에서도 아직 극복해야 할 단점들이 몇 가지 남아있다.
이에, 상기의 문제를 해결하기 위한, 소재의 연구 및 개발의 필요성이 시급한 실정이다.
본 발명은 나노카본을 이용한 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 기존의 고분자와 세라믹을 혼합한 하이브리드 블록에 비해 강도 및 외부 충격에 대한 내충격성을 더욱 견고하게 향상시킨 나노카본을 이용한 고강도 치과 수복용 소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 나노카본을 이용한 고강도 치아 수복용 소재로 제작할 경우, 간접 수복용 수복재료인 인레이, 온레이, 비니어, 싱글크라운으로 사용이 가능한 치아 수복용 소재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 나노카본을 실란으로 코팅하여 고강도 치아 수복용 소재를 제공함으로써 나노카본의 분산 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 온도와 압력이 일정하게 유지되는 장비를 사용하여 치아 수복용 소재를 제공함으로써 고강도의 물리적인 특성을 부여하는 것이다.
본 발명의 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치아 수복용 소재는 불포화 이중결합을 가지는 고분자, 나노카본 소재 및 생체 세라믹을 포함한다.
또한, 상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자는 메틸메타크릴레이트(MMA) 고분자일 수 있다.
또한, 상기 불포화 이중 결합을 가지는 고분자는 2,2-비스-(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TGDMA), 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA), 에톡실레이트 비스페놀 A 디메타크릴레이트(Bis-EMA), 우레탄 디메타크릴레이트(UDMA), 디펜타에릴트리톨 펜타아크릴레이트 모노포스페이트(dipentaerythritol pentaacrylate monophosphate, PENTA), 2-하이드로질에틸 메타크릴레이트(2-hydrozyethyl methacrylate, HEMA), 폴리알케노익산(polyalkenic acid), 비페닐 디메타크릴레이트(biphenyl dimethacrylate, BPDM), 및 글리세롤 포스페이트 디메타크릴레이트(glycerol phosphate dimethacrylate, GPDM)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자수 있다.
또한, 상기 생체 세라믹은 무기 필러를 포함하고, 상기 무기 필러는 비정질 합성 실리카, 결정성 천연 실리카, 바륨 알루미늄 실리케이트, 스트론튬 알루미늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 카올린, 탈크, 지르코니아, 산 반응성 충진제, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 흑연분말(graphite powder), 카본블랙(carbon black)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물의 형태일 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes; MWCNT) 또는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotubes; SWCNT)일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 치아 수복용 소재의 제조방법은, 불포화 이중결합을 가지는 고분자에 개시제, 첨가제 및 안료를 혼합하는 제1 단계; 상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자에 고분자 실란 처리된 탄소나노튜브를 초음파로 분산시키는 제2 단계; 상기 제2 단계의 혼합물에 생체 세라믹을 추가한 후 24 내지 36시간 동안 혼합하는 제3 단계; 상기 혼합물의 미세 기포를 제거하는 제4 단계; 및 상기 혼합물을 경화하는 제5 단계;를 포함한다.
또한, 상기 제1 단계에서, 조성물 전체 중량을 기준으로 상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자는 1 내지 40 중량%, 상기 개시제는 0.01 내지 10 중량%, 상기 첨가제는 0.001 내지 10중량%, 상기 안료는 0.0001 내지 5 중량%로 포함되고, 상기 제2 단계에서, 조성물 전체 중량을 기준으로 상기 실란 처리된 탄소나노튜브는 0.001 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 제3 단계는 제2 단계의 혼합물에 생체 세라믹을 감압 고점도 믹서기로 24 내지 36시간 동안 혼합할 수 있다.
또한, 상기 제4 단계는 자전 공전형 고점도 물질 분산 장비(Planetary Paste Mixer)를 10~1500rpm, 1~20회 가동하여 기포를 추가 제거할 수 있다.
또한, 상기 제5 단계는 질소, 아르곤 및 Air 분위기에서, 항온 가압 오토클레이브 또는 의료용 열간 등방 가압장치를 이용하여, 0 내지 1000℃ 온도 범위에서 1 내지 1,000 bar의 압력으로 혼합물을 가압하여 경화시킬 수 있다.
또한, 상기 제5 단계는 50 내지 300℃ 온도 범위에서 5 내지 700 bar의 압력으로 혼합물을 가압하여 경화시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 불포화 이중결합을 가지는 MMA계 고분자 재료에 나노카본 소재와 생체 세라믹을 복합화하여 치아 수복용 소재를 제조함으로써, 고강도 특성을 더욱 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재의 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재를 제조하는 과정에 대한 공정 모식도이다.
도 3a는 경화 특성에서 실시예에 따른 굴곡 강도 분석 결과이다.
도 3b는 경화 특성에서 비교예에 따른 굴곡 강도 분석 결과이다.
도 2는 본 발명의 탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재를 제조하는 과정에 대한 공정 모식도이다.
도 3a는 경화 특성에서 실시예에 따른 굴곡 강도 분석 결과이다.
도 3b는 경화 특성에서 비교예에 따른 굴곡 강도 분석 결과이다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공된다. 이하의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 실시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
고강도 치아 수복용 소재
본 발명의 일 실시예에 따른 치아 수복용 소재는, 불포화 이중결합을 가지는 고분자, 나노카본 소재 및 생체 세라믹을 포함한다.
불포화 이중결합을 가지는 고분자는 메틸메타크릴레이트(MMA) 고분자인 것을 특징으로 한다. 이때, MMA 고분자는 특정 고분자에 한정적이지 않으며, 구체적으로 2,2-비스-(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TGDMA), 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA), 에톡실레이트 비스페놀 A 디메타크릴레이트(Bis-EMA), 우레탄 디메타크릴레이트(UDMA), 디펜타에릴트리톨 펜타아크릴레이트 모노포스페이트(dipentaerythritol pentaacrylate monophosphate, PENTA), 2-하이드로질에틸 메타크릴레이트(2-hydrozyethyl methacrylate, HEMA), 폴리알케노익산(polyalkenic acid), 비페닐 디메타크릴레이트(biphenyl dimethacrylate, BPDM), 및 글리세롤 포스페이트 디메타크릴레이트(glycerol phosphate dimethacrylate, GPDM)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
생체 세라믹은 무기 필러를 포함할 수 있다. 무기 필러는 예를 들어 비정질 합성 실리카, 결정성 천연 실리카, 바륨 알루미늄 실리케이트, 스트론튬 알루미늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 카올린, 탈크, 지르코니아, 산 반응성 충진제, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 흑연분말(graphite powder), 카본블랙(carbon black)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 둘 또는 그 이상의 혼합물의 형태로 사용될 수도 있다.
탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes; MWCNT), 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotubes; SWCNT)일 수 있다.
치아 수복용 소재에 사용된 생체 세라믹 입자들의 사이즈는 제한이 없으나, 바람직한 예로 0.01 내지 10㎛일 수 있다. 10㎛보다 큰 사이즈의 입자를 사용하는 경우에는 상대적으로 물성의 감소가 나타나고, CAD/CAM 가공 시 칩핑(Chipping)현상이 발생된다. 0.01㎛보다 작은 사이즈의 입자를 사용하는 경우에는 표면적 증대로 인한 조성물의 점도가 높아 내부의 기포를 제거할 수 없고, 균질한 혼합물을 제조할 수 없어 바람직하지 않다.
일반적으로, 무기 필러는 친수성이므로 소수성인 MMA계 단량체와의 혼화성이 떨어진다. 따라서, 결합제 성분을 포함하거나 실란 커플링제로 무기 필러를 표면처리하여 단량체와의 친화성을 높일 수 있다. 무기 필러의 이러한 소수성 표면처리제로서의 실란 커플링제의 구체적인 예들은 널리 알려진 화합물로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 치아 수복용 소재는, 개시제, 첨가제 및 안료를 더 포함할 수 있다.
개시제는 광 중합 개시제 또는 열 중합 개시제를 포함할 수 있다. 중합 개시제는 중합 반응에 사용되는 촉매의 종류에 따라 양이온 형성 메카니즘, 음이온 형성 메카니즘, 라디칼 형성 메카니즘 등으로 다양하게 행해질 수 있다. 이중, 라디칼 형성 메카니즘은 가장 보편적으로 이용된다. 이들 메카니즘에 따라, 상기 중합 반응은 광중합 반응, 열중합 반응 등으로 행해질 수 있다.
광중합 반응은 벤질 다이메틸 케탈(Benzyl dimethyl ketal), 벤조페논(Bezophenone), 2,4,6-트리메틸벤조일-다이페닐-포스핀옥사이드(2,4,6-Trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphineoxide, TPO), 캄포퀴논(Camphorquinone)으로 이루워진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 바람직하게는 캄포퀴논(Camphorquinone)으로 행해질 수 있다.
열중합 반응은 벤조일퍼옥사이드(BPO), t-부틸페록시벤조에이트(TBPB), 2,2-아조비시소브티로니트릴(2,2-Azobisisobutyronitrile, AIBN)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 바람직하게는 벤조일퍼옥사이드(BPO)로 행해질 수 있다.
본 발명의 조성물에는 발명의 효과를 저해하지 않는 범위내에서 기타 공지의 화합물들이 첨가될 수 있는바, 그러한 물질로는 중합금지제, 산화방지제, 안료들을 들 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재는 간접 수복용 수복재료인 인레이, 온레이, 비니어, 싱글크라운으로 사용이 가능할 수 있다. 수복재료는 치아가 결손되면 치아에 부착하는 보철물로, 본 발명의 치아 수복용 소재를 CAD/CAM 시스템을 이용하여 제조할 수 있다.
치아 수복용 소재의 제조방법
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 치아 수복용 소재의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 치아 수복용 소재의 제조방법은, 불포화 이중결합을 가지는 고분자에 개시제, 첨가제 및 안료를 혼합하는 제1 단계(S1); 상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자에 고분자 실란 처리된 탄소나노튜브를 초음파로 분산시키는 제2 단계(S2); 상기 제2 단계(S2)의 혼합물에 생체 세라믹을 추가한 후 24 내지 36시간 동안 혼합하는 제3 단계(S3); 상기 혼합물의 미세 기포를 제거하는 제4 단계(S4); 및 상기 혼합물을 경화하는 제5 단계(S5);를 포함한다.
구체적으로, 제1 단계(S1)는 1 내지 40 중량%의 불포화 이중결합 고분자; 개시제 0.01 내지 10 중량%; 첨가제 0.001 내지 10 중량%; 및 안료 0.0001 내지 5중량%를 포함하지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
제2 단계(S2)는 1 내지 40 중량%의 불포화 이중결합 고분자; 실란 처리된 탄소나노튜브를 0.001 내지 10 중량%을 초음파로 분산하는 단계지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
제3 단계(S3)는 고분자와 무기필러의 균질한 혼합물을 얻기 위해 제1 또는 제2 단계(S2)의 혼합물에 생체재료 세라믹을 감압 고점도 믹서기로 24 내지 36시간 동안 혼합하는 것을 포함하지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
제4 단계(S4)는 기포를 추가로 제거하는 단계로서, 제3 단계(S3)의 혼합물에 자전 공전형 고점도 물질 분산 장비(Planetary Paste Mixer)로 기포를 추가로 제거하는 단계이다. 자전 공전형 고점도 물질 분산 장비를 10 ~ 1500rpm으로 1~20회 가동하는 단계를 포함하지만, 예시에 국한되는 것은 아니다.
제5 단계(S5)는 혼합물을 경화시키는 단계로, 항온 가압 오토클레이브 및/또는 의료용 열간 등방 가압장치를 이용하여, 질소, 아르곤, Air 분위기에서 압력은 1 내지 1,000bar의 압력으로 혼합물을 가압한다. 압력은 바람직하게는 5 내지 700bar일 수 있으며, 압력이 5bar보다 낮은 경우 물성이 향상되지 않고, 700bar보다 높은 경우는 더 이상 압력을 행하여도 변화가 없다. 제5 단계(S5)의 온도 범위는 0 내지 1000℃일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 300℃이다. 온도가 50℃보다 낮은 경우는 중합이 진행되지 않으며, 300℃ 보다 높으면 고분자가 변형이 될 수도 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 실시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재의 제조 방법의 순서도이다. 구체적으로 제1 단계(S1)는 전체 사용량 일부의 1 내지 40 중량%의 불포화 이중결합 고분자; 개시제 0.01 내지 10 중량%; 첨가제 0.001 내지 10 중량%; 및 안료 0.0001 내지 5중량%를 포함하는 단계, 제2 단계(S2)는 전체 사용량 일부의 1내지 40 중량%의 불포화 이중결합 고분자; 0.001 내지 10 중량%의 실란 처리된 탄소나노튜브를 초음파로 분산시키는 단계, 제3 단계(S3)는 고분자와 무기필러의 균질한 혼합물을 얻기 위해 상기 제1, 제2 단계(S2)의 혼합물에 생체재료 세라믹을 감압 고점도 믹서기로 24 내지 36시간 동안 혼합하는 것을 포함하는 단계, 제4 단계(S4)는 혼합물에 자전 공전형 고점도 물질 분산 장비를 10 ~ 1500rpm, 1~20회로 가동하여 기포를 추가로 제거하는 단계, 제5 단계(S5)는 혼합물을 경화시키는 단계로, 항온 가압 오토클레이브 및/또는 의료용 열간 등방 가압장치를 이용하여, 질소, 아르곤, Air 분위기에서 압력은 1 내지 1,000bar를 들 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 700bar 이고, 5bar보다 낮은 경우 물성이 향상되지 않고, 700bar 보다 높은 경우는 더 이상 압력을 행하여도 물성에 변화가 없다. 온도 조건은 0 내지 1000℃을 들 수 있고, 바람직하게는 50 내지 300℃으로 50℃보다 낮은 경우는 중합이 진행되지 않으며, 300℃ 보다 높으면 고분자가 변형될 수도 있다. 보다 구체적으로, 혼합물을 몰드(mold)에 넣어준 이후 경화를 진행한다.
한편, 본 발명의 제조방법을 수행할 때에는 온도와 압력을 일정하게 유지하는 중합 장비를 사용할 수 있다. 중합장비는 온도와 압력이 일정하게 유지되는 장비이면 크게 제한을 두지 않는다. 바람직하게는 항온 가압 오토클레이브 또는 의료용 열간 등방 가압장치를 들 수 있다.
탄소나노튜브 표면처리 및 실란코팅된 파우더(powder) 제조
다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes; MWCNT) 또는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotubes; SWCNT) 표면의 불순물을 제거하기 위해 증류수로 2~3회 세척 후, 약 80℃에서 24h 이상 진공 건조기를 이용하여 건조한다. 이를 질산, 황산, 인산으로 이뤄진 군에서 하나 또는 둘 이상으로 24h 동안 표면 처리하여 카르복실화 기능화(-COOH)를 제조한다. 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-MPS, 3-Methacryloxypropyl trimethoxysilane) 또는 8-메타아크릴옥시옥틸트리메톡시실란(γ-MOTS, 8-Methacryloxyoctyltrimethoxysilane)를 준비하여 표면 처리된 탄소나노튜브의 하이드록시기(-OH)와 반응시키고 동결 건조하여 실란 코팅된 탄소나노튜브를 제조한다.
MMA계 고분자의 혼합물 제조
Bis-GMA와 TEGDMA의 1 내지 40 중량%에 개시제 0.01 내지 10 중량%, 첨가제 0.001 내지 10 중량% 및 안료 0.0001 내지 5중량%를 칭량하여 밀폐된 용기에 담고 35 내지 50℃의 온도를 설정할 수 있는 기계식 교반기를 이용하여 10 내지 24시간 동안 혼합하여 혼합물을 제조한다.
MMA계 고분자에 탄소나노튜브를 분산하여 혼합물 제조
Bis-GMA와 TEGDMA의 1 내지 40 중량%에 실란 처리된 탄소나노튜브 0.001 내지 10 중량%를 칭량하여 밀폐된 용기에 담고 초음파 장치(Ultrasonic Cleaner, 모델명 UC-10)를 이용하여 실온(20±5 ℃)에서 1~20회 동안 가동하여 마스터배치(master batch)로 제조한다.
MMA계 혼합물과 생체 재료 세라믹 혼합물 제조
고점도 믹서기에 생체 재료 세라믹의 무기 필러를 2 또는 그이상의 혼합으로 30 내지 99 중량%를 MMA계 고분자의 혼합물에 수차례 나눠 투입 후 혼합이 이루어지면 -1 bar로 On/Off하여 수차례 나눠 시행을 하고, 24 내지 36 시간동안 믹싱하여 균질한 혼합물을 제조한다.
미세기포 제거를 위한 세라믹 혼합물 제조
*고점도 믹서기에 제조된 균질한 혼합물을 자전 공전형 고점도 물질 분산 장비(Planetary Paste Mixer)를 10 내지 1500 rpm, 1 내지 20회로 가동하여 내재되어 있는 미세기포를 제거한다.
탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재 경화 특성
실시예 1: 이상에서 제조한 γ-MPS로 처리된 탄소나노튜브 0.01 중량%를 포함한 치아 수복용 소재를 도 2에 나타낸 바와 같이 몰드에 넣은 이후, 의료용 열간 등방 가압장치로 경화하였다. 경화 조건은 구체적으로, 400bar 압력과 110℃로 2시간 경화하였다.
실시예 2: γ-MPS로 처리된 탄소나노튜브 0.05 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실시예 3: γ-MPS로 처리된 탄소나노튜브 0.1 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실시예 4: γ-MOTS로 처리된 탄소나노튜브 0.01 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실시예 5: γ-MOTS로 처리된 탄소나노튜브 0.05 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실시예 6: γ-MOTS로 처리된 탄소나노튜브 0.1 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 1: 탄소나노튜브를 제외하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 2: 실란으로 처리되지 않은 탄소나노튜브 0.01 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 3: 실란으로 처리되지 않은 탄소나노튜브 0.05 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 4: 실란으로 처리되지 않은 탄소나노튜브 0.1 중량% 포함하였다. 이를 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
실험예 1
탄소나노튜브를 이용한 치아 수복용 소재의 물리적 특성
탄소나노튜브의 실란 처리 유/무에 따라 제조된 치아 수복용 소재 시험편의 물리적 특성을 통하여 최적의 탄소나노튜브 함량을 선택하기 위한 목적으로 실험을 진행하였다.
굴곡 강도 분석용 시편은 ISO 6872 및/또는 ISO 4049를 참고하여 진행하였으며, 시편은 2 × 2 × 25 (mm)를 기준으로 제작하였으며, 시험 편 당 5회 측정하여 최대값과 최소값을 제외한 나머지의 평균값으로 결과를 도출하였다.
그 결과는 도 3a 및 도 3b와 같다. 구체적으로, 실란으로 처리된 탄소나노튜브를 이용할 경우 비교예에 비하여 굴곡강도가 향상되는 것을 확인하였으며, 함량은 0.1중량%에서 가장 우수한 굴곡강도 값을 확인하였다. 치아 수복용 소재를 선택 시 심미성과 결부하여 제조해야 되므로 실란처리된 탄소나노튜브의 함량이 0.1중량% 이상일 경우 물리적인 특성은 우수할 수 있으나 명도가 낮아 shade matching 적용이 어려워 배제하였다.
Claims (11)
- 치아 수복용 소재로서,
불포화 이중결합을 가지는 고분자, 나노카본 소재 및 생체 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는,
치아 수복용 소재. - 제1항에 있어서,
상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자는 메틸메타크릴레이트(MMA) 고분자인 것을 특징으로 하는,
치아 수복용 소재. - 제2항에 있어서,
상기 불포화 이중 결합을 가지는 고분자는 2,2-비스-(4-(2-히드록시-3-메타크릴로일옥시프로폭시)페닐)프로판(Bis-GMA), 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TGDMA), 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(TEGDMA), 에톡실레이트 비스페놀 A 디메타크릴레이트(Bis-EMA), 우레탄 디메타크릴레이트(UDMA), 디펜타에릴트리톨 펜타아크릴레이트 모노포스페이트(dipentaerythritol pentaacrylate monophosphate, PENTA), 2-하이드로질에틸 메타크릴레이트(2-hydrozyethyl methacrylate, HEMA), 폴리알케노익산(polyalkenic acid), 비페닐 디메타크릴레이트(biphenyl dimethacrylate, BPDM), 및 글리세롤 포스페이트 디메타크릴레이트(glycerol phosphate dimethacrylate, GPDM)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자인 것을 특징으로 하는,
치아 수복용 소재. - 제1항에 있어서,
상기 생체 세라믹은 무기 필러를 포함하고,
상기 무기 필러는 비정질 합성 실리카, 결정성 천연 실리카, 바륨 알루미늄 실리케이트, 스트론튬 알루미늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 카올린, 탈크, 지르코니아, 산 반응성 충진제, 탄소나노튜브, 그래핀(graphene), 흑연분말(graphite powder), 카본블랙(carbon black)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물의 형태인 것을 특징으로 하는,
치아 수복용 소재. - 제4항에 있어서,
상기 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotubes; MWCNT) 또는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotubes; SWCNT)인,
치아 수복용 소재. - 치아 수복용 소재의 제조방법으로서,
불포화 이중결합을 가지는 고분자에 개시제, 첨가제 및 안료를 혼합하는 제1 단계;
상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자에 고분자 실란 처리된 탄소나노튜브를 초음파로 분산시키는 제2 단계;
상기 제2 단계의 혼합물에 생체 세라믹을 추가한 후 24 내지 36시간 동안 혼합하는 제3 단계;
상기 혼합물의 미세 기포를 제거하는 제4 단계; 및
상기 혼합물을 경화하는 제5 단계;
를 포함하는,
치아 수복용 소재의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제1 단계에서,
조성물 전체 중량을 기준으로 상기 불포화 이중결합을 가지는 고분자는 1 내지 40 중량%, 상기 개시제는 0.01 내지 10 중량%, 상기 첨가제는 0.001 내지 10중량%, 상기 안료는 0.0001 내지 5 중량%로 포함되고,
상기 제2 단계에서,
조성물 전체 중량을 기준으로 상기 실란 처리된 탄소나노튜브는 0.001 내지 10 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는,
치아 수복용 소재의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제3 단계는 제2 단계의 혼합물에 생체 세라믹을 감압 고점도 믹서기로 24 내지 36시간 동안 혼합하는 것인,
치아 수복용 소재의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제4 단계는 자전 공전형 고점도 물질 분산 장비(Planetary Paste Mixer)를 10~1500rpm, 1~20회 가동하여 기포를 추가 제거하는 것인,
치아 수복용 소재의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 제5 단계는 질소, 아르곤 및 Air 분위기에서, 항온 가압 오토클레이브 또는 의료용 열간 등방 가압장치를 이용하여, 0 내지 1000℃ 온도 범위에서 1 내지 1,000 bar의 압력으로 혼합물을 가압하여 경화시키는 것인,
치아 수복용 소재의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 제5 단계는 50 내지 300℃ 온도 범위에서 5 내지 700 bar의 압력으로 혼합물을 가압하여 경화시키는 것인,
치아 수복용 소재의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2021/009324 WO2022250200A1 (ko) | 2021-05-27 | 2021-07-20 | 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20210068246 | 2021-05-27 | ||
| KR1020210068246 | 2021-05-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220160447A true KR20220160447A (ko) | 2022-12-06 |
Family
ID=84407568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210083375A KR20220160447A (ko) | 2021-05-27 | 2021-06-25 | 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220160447A (ko) |
-
2021
- 2021-06-25 KR KR1020210083375A patent/KR20220160447A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Klapdohr et al. | New inorganic components for dental filling composites | |
| EP1387658B1 (en) | Dental composite containing discrete nanoparticles | |
| EP2010127B1 (en) | Filler containing composition and process for production and use thereof | |
| JP5809974B2 (ja) | レドックス硬化型組成物 | |
| JP5148696B2 (ja) | 歯科用組成物及びコンポジットレジン | |
| JP2012505823A (ja) | ジルコニア及びシリカナノ粒子を含む充填剤、並びにコンポジット材料 | |
| KR101382364B1 (ko) | 치과용 복합재료 조성물 | |
| JP2011006429A (ja) | 歯科ペースト、歯科物品、および方法 | |
| JP2015164929A (ja) | カゼイネートを含む歯科用充填剤、方法、および組成物 | |
| EP2881077A1 (en) | Method for manufacturing dental mill blank | |
| EP3064194B1 (en) | Dental color tone adjustment material kit | |
| JP2017095478A (ja) | 置換糖化合物及び歯科用組成物 | |
| JPH0447681B2 (ko) | ||
| JP5325633B2 (ja) | ２液型の歯科用接着剤 | |
| JP2007314484A (ja) | 歯科用有機無機複合フィラー、該フィラーを用いた歯科用修復材組成物及びそれらの製造方法 | |
| US8956629B2 (en) | Dental composition containing organic nanotube | |
| Fano et al. | Release phenomena and toxicity in polymer-based dental restorative materials | |
| KR20220160447A (ko) | 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법 | |
| WO2022250200A1 (ko) | 고강도 치아 수복용 소재 및 그 제조방법 | |
| JP7061826B2 (ja) | 歯科用ミルブランク | |
| US11065182B2 (en) | Resin composite and restoration containing azole-functionalized silica | |
| JP5350335B2 (ja) | 歯科用表面改質有機複合フィラー | |
| JP6779068B2 (ja) | 歯科用硬化性組成物の製造方法 | |
| JP3898487B2 (ja) | 歯科用材料 | |
| JP4486263B2 (ja) | 歯科用複合充填材および重合性組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |