三、性能
(一)固化特性
1.固化时间 我国医药行业标准规定化学固化复合树脂的固化时间在室温下不长于5分钟,不短于90秒。但固化时间受天气及调和比例的影响较大。气温高则固化快,气温低则固化慢。对于粉液剂型复合树脂修复材料,液多粉少固化慢,液少粉多固化快;对于双糊剂型复合树脂修复材料,促进剂糊剂比例大则固化快,基质糊剂比例大则固化慢。酚类制剂对其有阻聚合作用,因此不能用酚类制剂的消毒药物和含酚的水门汀作为基底材料。
2.固化深度 由于光线在材料透射中存在光线衰弱,光固化复合树脂修复材料固化深度有限,距离光源近的材料固化快。我国医药行业标准规定,光固化复合树脂的固化深度不应小于1.5 mm,大多数复合树脂的固化深度为2.0~3.0 mm。
影响固化深度的因素包括复合树脂修复材料的透明度、固化光源和操作条件等。不同的复合树脂修复材料,其透明度不同,固化深度差别较大。
影响光固化复合树脂固化深度的临床操作因素如下。
1)照射时间 适当延长光照时间可以增加固化深度。光照时间为20~60秒时,固化深度可增加5%~85%。
2)有效波长光线的强度 光固化复合树脂修复材料的固化深度与固化灯的有效波长、光线的强度等密切相关,强度大者,固化深。有效波长、光线的强度与光源的种类、灯泡功率、滤光片的质量、导光棒(索)的导光性能和长度以及电源电压等有关。目前临床上应用的光固化灯有卤光灯、速效卤光灯、发光二极管灯、等离子弧光灯及氩激光灯。
3)光照距离 导光头与树脂越近,固化越深,反之固化越浅。导光头与树脂的距离一般以不超过3 mm为宜。
3.聚合程度 复合树脂修复材料的聚合程度一般以固化后材料中双键转化率来表示,一般双键转化率为55%~75%。未转化的双键可以是未聚合的残余单体双键,也可能是只聚合了一端的双甲基丙烯酸酯单体侧链上的双键。
光固化复合树脂修复材料在光照聚合后的最初10分钟的固化程度占总固化程度的70%,而且在停止光照后,固化仍可持续达24小时,并发生进一步的固化。
复合树脂修复材料的固化程度受多种因素影响,一般来说,光固化复合树脂修复材料的固化程度在60%以上,高于化学固化复合树脂修复材料。对于光固化复合树脂修复材料来说,凡是影响固化深度的因素均影响固化程度。
(二)体积收缩
由于复合树脂修复材料中的树脂基质和稀释剂在固化过程中密度增加,复合树脂修复材料发生体积收缩,体积收缩率一般为1.7%~3.7%。
复合树脂修复材料的聚合收缩会在树脂与牙齿界面间产生7~13 MPa的收缩应力,这种应力是造成修复体边缘缝隙的重要原因,也是复合树脂的一个主要缺陷。
化学固化复合树脂固化过程中体积收缩趋向修复体中心,光固化复合树脂固化过程中体积收缩趋向光源。但是,应用酸蚀技术和粘接技术,树脂的收缩方向则趋向洞壁,因此认为酸蚀技术和良好的粘接剂是提高修复体边缘密合性的关键。
(三)热膨胀系数
复合树脂修复材料的热膨胀系数主要与所含的无机填料的种类和含量有关。尽管加入无机填料后,其热膨胀系数有所下降,但与人牙相比还是很大。由于复合树脂修复材料与人牙的热膨胀系数差异较大,当口腔遇冰冷的食物时复合树脂修复体的收缩程度明显大于牙齿硬组织,在粘接界面会产生一种收缩力,使材料的粘接力下降,最终在复合树脂修复体与牙齿界面处产生微裂缝,导致微渗漏。
(四)边缘密合性
复合树脂的边缘密合性较差,这是复合树脂修复材料的一项主要缺陷。导致复合树脂边缘不密合的主要原因有两个方面,一是复合树脂的聚合收缩,二是复合树脂的热膨胀系数远大于牙齿硬组织。在修复体边缘出现微缝隙,使口腔内的食物残渣、细菌、色素等渗入其中,形成微渗漏,导致修复体边缘变色、术后敏感乃至产生继发龋。
大多数的修复体在初期并未出现边缘缝隙,而是在修复一段时间后出现,为了降低复合树脂材料的聚合收缩,可采用分层固化技术、软启动光固化技术、玻璃离子水门汀垫底技术、复合树脂嵌体技术等来减轻复合树脂的聚合收缩。
复合树脂修复体的边缘密合性还与复合树脂的吸水率大小有关。复合树脂吸水后膨胀的特性,可以部分补偿体积收缩;但是,复合树脂的吸水率小,因此,依靠吸水率提高充填体边缘密合性的作用极为有限。
(五)可塑性
化学固化复合树脂需在1分钟内完成调和,调和后具有可塑性,随后很快呈凝胶状,失去可塑性,在室温和口温下3~5分钟凝固。
光固化复合树脂在照射前有较长的可塑性,可充分修整外形。固化后可进行调
、抛光。光固化复合树脂在环境照射下,可使材料的表面流动性下降,有时材料甚至会发生固化而失去可塑性。
(六)吸水性和溶解性(https://www.daowen.com)
我国医药行业标准规定,复合树脂的7天吸水值应小于或等于40 μm/mm3,7天溶解值应小于或等于7.5 μm/mm3,复合树脂吸水后容易使无机填料和有机树脂中可溶性成分析出,并可使有机树脂和无机填料间的化学键破坏,降低材料的强度和耐磨性能。影响复合树脂吸水率和溶解率的因素较多,其中有机树脂的含量是重要因素之一,有机树脂含量多,无机填料含量少,则吸水率大。复合树脂吸水后导致修复体膨胀,可抵消一部分聚合收缩,提高边缘密合性,但材料机械性能有所下降。一般复合树脂入水后7天即可达到吸水平衡。
复合树脂溶解性与填料种类和单体转化率有关。复合树脂的无机填料水解后可析出离子,含有重金属氧化物的玻璃粉(如钡、锶玻璃粉)较石英粉更易水解。复合树脂中的残余单体也会在水中缓慢析出,已聚合的树脂在水环境中存在时也可能发生水解,成为小分子而析出。因此,填料和树脂基质的化学降解可以解释目前复合树脂有限的使用期。
(七)色泽和抛光性能
复合树脂固化后的色泽与牙齿接近,可达到牙齿美容修复的效果。化学固化复合树脂可供选择的颜色较少,而且在调和过程中,材料中容易起气泡,因此在打磨抛光后表面往往有很多微小凹陷,易沾染色素。而光固化复合树脂有多种色泽供临床选用。
复合树脂的抛光性能与其所含无机填料的颗粒粒度密切相关。传统复合树脂的填料颗粒较大,不能抛光,或抛光后无机填料暴露,表面粗糙,易沾染色素。超细填料复合树脂和混合填料复合树脂具有良好的抛光性能,可达到接近牙质的状态。超细填料复合树脂的填料颗粒极细,因此该材料可高度抛光,达到牙釉质光泽,表面光洁,不易沾染色素。超细填料复合树脂不但可以提高材料美观性,而且还可以提高其表面的耐磨性能。
(八)力学性能
修复材料的弹性模量非常重要,它应当与牙齿硬组织相匹配。其次,修复材料的压缩强度、弯曲强度及断裂韧性等都应与牙齿硬组织相近。复合树脂的力学性能受到无机填料的含量、填料与树脂基质的结合强度、填料颗粒粒度及其分布的影响。填料的含量与复合树脂的强度和抗弹性模量有密切的关系。一般来说,填料越多,机械强度越好。通过增加填料含量、降低填料粒度可以改善复合树脂的强度,提高耐磨性能。
超细填料复合树脂及混合填料复合树脂具有与牙本质相近的弹性模量,是修复牙本质较好的材料。
复合树脂的抗弹性模量较低,受到较大咬合力时变形较大,容易破坏洞壁部位的结合,产生边缘裂隙,并容易使洞缘牙釉质折裂。
(九)耐磨性能
复合树脂的耐磨性能是复合树脂的重要性能,也是复合树脂各种力学性能的综合表现。复合树脂种类较多,各自的应用部位也不尽相同,它们的耐磨性能差异较大。有研究报告,复合树脂1年磨耗深度为50~100 μm,后牙复合树脂的耐磨性能优于其他树脂,后牙复合树脂3年磨耗深度为150~190 μm。
一般认为复合树脂的磨耗与树脂基质磨损、老化降解、无机填料的水解、脱落等关系密切。填料与树脂基质间的结合力,填料粒度、分布、形状及其含量,充填部位、受力大小,聚合程度也影响复合树脂的耐磨性能。石英粉、锶玻璃、钡玻璃等是耐磨性能较好的填料。无机填料粒度越细,复合树脂的耐磨性能越好,以超微二氧化硅为填料的复合树脂具有良好的耐磨性能。但是,这类材料因无机填料含量少,其他力学性能较差,聚合收缩也较大。为了提高无机填料与树脂基质的结合力,一些复合树脂采用具有固位力外形的无机填料。例如,无机填料颗粒表面有许多凸起或凹陷,这些填料能与树脂形成良好的机械镶嵌合力,在磨耗过程中不易脱落,明显改善了复合树脂的耐磨性能。
复合树脂修复体表面的光滑程度也是影响耐磨性能的重要因素,在复合树脂表面应用封闭剂可提高表面光滑程度,减轻磨损。
(十)氟释放性
有些复合树脂含有氟化物,固化后在水中能释放微量的氟离子。由于复合树脂是一种质地致密、吸水率低的材料,其中的氟化物很难像玻璃离子体水门汀那样长期大量释放出氟离子,因此,复合树脂的释氟性远低于玻璃离子水门汀。
(十一)射线阻射性
大多数复合树脂具有X射线阻射性,从而有利于X射线检查。含钡、锶、锆元素的无机填料可赋予复合树脂X射线阻射性,而只含有二氧化硅填料的复合树脂无X射线阻射性。
(十二)化学稳定性
这类材料不溶于唾液,在弱酸和弱碱的溶剂中也不溶解,但溶于丙酮、氯仿等有机溶剂。
(十三)生物学性能
未固化的复合树脂含有多种化学物质,其中的有机物质,如Bis-GMA、TEGDMA,有一定的细胞毒性,对某些人有致敏性。固化后,上述物质大多已聚合,成为无毒、无刺激的聚合物,具有良好的生物相容性,可以安全用于牙齿修复。但是,固化后的复合树脂仍有少量的残余单体,这些残余单体可以缓慢析出,在某些情况下对相邻的牙髓组织或牙龈产生轻微的刺激。
1.对牙髓的刺激 复合树脂在充填修复后一段时间内对牙髓有刺激作用,可引起牙髓炎。所以,在用于深龋充填时需先垫底。
2.继发龋 复合树脂充填后,由于复合树脂聚合收缩,热膨胀系数大,加之粘接力差,树脂与牙体组织之间出现边缘微漏,导致继发龋。
3.光损害 使用可见光固化树脂时,高能量短波长的蓝光可造成操作者视网膜的光化学损害。