一、组成
复合树脂的组成主要包括树脂基质、稀释剂、无机填料、引发体系、阻聚剂、着色剂及其他微量助剂等。各成分的种类及含量因材料的不同而不同。
(一)树脂基质
树脂基质是复合树脂可聚合部分的主体,它的主要作用是将复合树脂的各组成成分黏附在一起,具有较好的可塑性,并能固化成形,它是决定复合树脂物理、机械性能的主要成分。其质量分数为15%~50%。
树脂基质由含两个或两个以上甲基丙烯酸酯的单体构成,应用较多的是双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯、氨基甲酸酯等单体。由于这些单体黏度很大,不易混入无机填料,难以获得所需的增强效果和可塑性,必须加入稀释剂、低黏度稀释单体共同组成树脂基质,即可满足要求。使用最多的稀释单体是双甲基丙烯酸二缩三乙二醇酯,但加入过多会造成聚合收缩加大。
(二)无机填料
复合树脂主要用于修复牙体缺损,这就要求修复材料具有足够的机械强度,能够承受巨大的咀嚼力而不发生变形或破坏,必须加入较高强度的无机填料才能满足要求。
1.填料的作用
(1)改善复合树脂的机械性能,特别是压缩强度、弹性模量、硬度和耐磨性。
(2)树脂基质在固化时伴有较大的体积收缩,固化物的热膨胀系数也较大,加入填料后,复合树脂的树脂基质的体积分数降低,从而减少复合树脂的体积收缩,降低热膨胀系数。
(3)降低复合树脂的吸水性,改善其耐老化性。
(4)加入适量的含钡离子、钨离子、锶离子的填料,可增强复合树脂的X射线阻射性,便于用X射线检查充填物的充填效果。
2.填料的种类 目前常用的无机填料主要有石英粉、玻璃微球、玻璃纤维粉、硅酸铝锂、烤瓷粉、钡玻璃粉、锶玻璃粉等。加入石英粉可显著降低材料的热膨胀系数,加入钡玻璃粉、锶玻璃粉,具有X射线阻射作用,便于临床观察。为了使复合树脂具有天然牙的半透明性,填料与树脂基质的折射率应互相匹配。
3.填料的含量 为了获得良好的机械性能,复合树脂中应含有尽可能多的无机填料,通常质量分数为35%~85%和体积分数为20%~70%。填料在树脂基质中的加入量主要受填料的表面积及粒度的影响。填料越细,表面积越大,加入量就越少。填料粒度的分布对加入量也有影响,较宽的粒度分布能有效地减少填料颗粒之间的空间,从而确保加入尽可能多的填料。(https://www.daowen.com)
无机填料形状是多种多样的,一般大颗粒填料及超细填料为不规则形状,超微填料为圆形,有些填料为纤维状。无机填料的形状对复合树脂材料耐磨性及操作性有很大影响,而其粒度大小对色泽、抛光、固化深度也有重要影响。
近年来研制了一些具有一定固位力外形的无机填料,应用于复合树脂材料中,这些填料表面有许多凹陷和凸起,能与复合树脂形成牢固的机械结合力,大大提高了树脂的长期耐磨性。
4.填料的表面处理 无机填料与树脂基质是两种截然不同的物质,其力学性能也相差较大。当将未经表面处理的无机填料与树脂基质混合时,所形成的复合树脂的力学性能较差,这是因为填料与树脂基质之间在界面处无结合力。为了提高填料与树脂基质的结合力,常用一种称为偶联剂的物质包裹填料的表面,偶联剂分子的一端能与填料表面的硅氧基团反应形成化学结合,另一端有机基团又能与树脂聚合,这样可以使树脂基质与填料形成一个整体。目前,最常用的偶联剂是甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,简称KH-570。
(三)固化引发体系
1.氧化还原引发体系 化学固化复合树脂修复材料一般由氧化还原引发体系引发固化,常用的氧化剂(引发剂)为过氧化苯甲酰,常用的还原剂(促进剂)为叔胺类化合物,如N,N-二羟乙基对甲苯胺。化学固化复合树脂,有粉液剂型或双糊剂型,一组含氧化剂,另一组含还原剂,使用时,当两组分混合时,氧化剂(引发剂)与还原剂发生反应,产生活性自由基,引发聚合交联反应而固化。室温下固化3~5分钟,同时产生聚合热。
2.光固化引发体系 由光敏剂和还原剂组成,目前常用的光敏剂是樟脑醌,还原剂有甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、固体醛等。樟脑醌在还原剂存在下,当受到波长440~500 nm的光线照射时,分解产生活性自由基,引发树脂基质在稀释剂交联固化。
3.热引发体系 复合树脂的热引发剂为过氧化苯甲酸。加热过氧化苯甲酸至60~80℃时,会分解出自由基,引发单体及树脂交联固化。
4.复合树脂的固化反应 此反应包括两个阶段,在聚合初期,单体之间先结合成较长的链段,在这一阶段,链段间还可以相互滑动,宏观上表现为材料具有一定的流动变形能力,材料可通过变形来补偿体积收缩。在聚合后期,链段间相互结合成网状结构,材料发生凝胶化,失去流动变形能力,材料的体积收缩,与牙齿界面产生剥离,这种剥离正是导致边缘密合较差的主要原因。
(四)其他成分
1.阻聚剂 为了防止复合树脂的自身聚合,常在树脂中加入微量阻聚剂,常用的阻聚剂是一些酚类化合物,如对苯二醇、2,6-二叔丁基对甲苯酚。阻聚剂的作用是与活性自由基反应,从而防止聚合。
2.紫外线吸收剂 能消除或减轻复合树脂在照射下的老化、变色现象。如紫外线吸收剂UV-327等。
3.颜料 为使复合树脂与天然牙颜色相匹配,需要在复合树脂中加入一定量的着色剂和遮色剂。如钛白、氧化铝、铬黄等。