一種牙科氧化鋯陶瓷摩擦化學(xué)法硅涂層系統(tǒng)用納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法
【專利說明】一種牙科氧化鋯陶瓷摩擦化學(xué)法硅涂層系統(tǒng)用納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種牙科氧化鋯陶瓷摩擦化學(xué)法硅涂層系統(tǒng)用納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]牙科全瓷材料根據(jù)主要成分不同可劃分為氧化鋁基陶瓷、氧化鋯基陶瓷和玻璃基陶瓷等種類。其中，氧化鋯基陶瓷憑借出色的機(jī)械性能和良好的美學(xué)性能在牙科全瓷材料中脫穎而出，尤其是對(duì)于以全瓷材料制作多單位固定橋、種植體、套筒冠等修復(fù)體時(shí)，氧化鋯基陶瓷取代其它種類的陶瓷而成為首選甚至是唯一的選擇。
[0005]全瓷修復(fù)過程中，樹脂水門汀由于在粘接強(qiáng)度、配色、邊緣封閉性、水溶解度等方面的性能均優(yōu)于其它粘接劑種類而被常規(guī)使用。研究發(fā)現(xiàn)，良好的粘接不僅可以增加修復(fù)固位力，而且可以將修復(fù)體與基牙緊密聯(lián)結(jié)成為整體，有效的分散緩沖力作用，另一方面，樹脂粘接劑還可以在聚化前彌補(bǔ)全瓷修復(fù)體加工時(shí)形成的微裂隙，減少由此所引起的應(yīng)力集中所帶來的隱患。人們越來越認(rèn)識(shí)到，樹脂/陶瓷間良好的結(jié)合是影響全瓷修復(fù)成功率的一個(gè)重要因素。目前普遍認(rèn)為，陶瓷與樹脂間結(jié)合的機(jī)理主要包括粗化的陶瓷表面與滲入固化的樹脂突之間產(chǎn)生的機(jī)械嵌合作用以及通過兩者間的化學(xué)粘接作用，后者是獲得牢固穩(wěn)定粘接的關(guān)鍵。硅烷偶聯(lián)劑作為在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛運(yùn)用的一種粘結(jié)劑，它以硅原子為核心，通常一端為-CH=CH2* -NH2，可與樹脂基質(zhì)中的烯鍵(C=C)發(fā)生加成聚合反應(yīng)；另一端包含烷氧基(如_0013或-OCH 2CH3)，在酸性條件下可以水解成為硅醇基團(tuán)(S1-OH)，可與陶瓷表面的S1-OH間發(fā)生縮聚反應(yīng)。而氧化鋯陶瓷的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其非極性表面很難被羥基化，因此也無法直接實(shí)現(xiàn)硅烷化。為了改變氧化鋯陶瓷表面的性質(zhì)，摩擦化學(xué)法(Tribochemical method)是公認(rèn)最有效的在氧化錯(cuò)表面形成氧化娃涂層的方法其原理是使用一種特殊的表面覆蓋氧化硅層的氧化鋁砂礫，噴砂時(shí)的高速氣流帶動(dòng)砂礫撞擊陶瓷表面，局部瞬間產(chǎn)生高溫高壓，砂礫脫落后其表面的氧化硅層便由于摩擦的作用而涂布于陶瓷表面上。經(jīng)典的摩擦化學(xué)法硅涂層系統(tǒng)包括Rocatec和CoJet使用該法處理的氧化鋯陶瓷已被公認(rèn)能夠在硅烷化后大幅提高粘接性能，也已成為衡量其它氧化鋯粘接面處理方法的對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)。然而，盡管證實(shí)有效，但現(xiàn)有的摩擦化學(xué)法涂層系統(tǒng)價(jià)格昂貴，在國內(nèi)應(yīng)用極少。此技術(shù)的核心是包有二氧化硅的氧化鋁顆粒的制備，當(dāng)前其制備方法主要有溶膠-凝膠法，化學(xué)沉積法等，但是其工藝復(fù)雜、成本高等。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:常規(guī)的表面覆蓋氧化硅層的氧化鋁砂礫的制備方法工藝復(fù)雜、成本高等問題，提出一種牙科氧化鋯陶瓷摩擦化學(xué)法硅涂層系統(tǒng)用納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法。
[0008]技術(shù)方案:
一種牙科氧化鋯陶瓷摩擦化學(xué)法硅涂層系統(tǒng)用納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法，包括如下步驟:將納米硅球配制成納米硅漿料，將納米硅漿料與硬質(zhì)磨料進(jìn)行混合，再將得到的混合物進(jìn)行加熱，生成納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒。
[0009]所述的納米硅球是通過脈沖放電方法制備得到的。
[0010]所述的脈沖放電方法中的硅原材料為本征硅或者摻雜硅。
[0011]所述的納米娃球的直徑范圍為1nm?10nm,優(yōu)選20nm?60nm。
[0012]所述的納米硅球中的氧化部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?100%，優(yōu)選10%?30%。
[0013]所述的硅漿料是將納米硅球分散在聚乙二醇或松油醇中的一種或兩者的混合液而制備得到的。
[0014]所述的硬質(zhì)磨粒選自三氧化二鋁磨粒、金剛石磨?；蛘咛蓟鹉チ?。
[0015]所述的硬質(zhì)磨粒的粒徑范圍為30 μ m?200 μ m,優(yōu)選30 μ m?100 μ m。
[0016]所述的硬質(zhì)磨粒的莫氏硬度大于7。
[0017]所述的納米娃球的重量是硬質(zhì)磨粒重量的1%?10%,優(yōu)選3%?7%。
[0018]所述的加熱步驟是在氧化爐中進(jìn)行。
[0019]所述的加熱步驟的溫度范圍為100°C?1100°C，優(yōu)選500°C?800°C。
[0020]所述的納米硅漿料中納米硅球的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為10%?50%，優(yōu)選20%?40%。
[0021]所述的納米硅漿料的粘度范圍為I Pa*s?500Pa*s。
[0022]有益效果
(I)本發(fā)明提供的一種新的納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法中所用的納米硅球?yàn)榫B(tài)，且其氧化比例可控，當(dāng)其表面氧化部分含量較少時(shí)，與當(dāng)前產(chǎn)品中使用的二氧化硅(非晶體)相比，由于非晶材料在升溫過程中的硬度降低的幅度遠(yuǎn)大于晶態(tài)物質(zhì)，本發(fā)明提供的納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒將能更高的摩擦溫度，從而使納米硅和基體的結(jié)合力更強(qiáng)；(2)脈沖放電制備納米納米硅球產(chǎn)率高，是單純的物理過程，無有毒化學(xué)試劑的參與，環(huán)保無污染；(3)本發(fā)明提供的一種新的納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法，成本低，工藝簡單且穩(wěn)定，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；(4)本發(fā)明提供的一種新的納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法，能準(zhǔn)確控制二氧化硅和三氧化二鋁比例，適用性廣；(5)本發(fā)明提供的一種新的納米硅包覆微硬質(zhì)磨粒的制備方法，為制備類似材料提供了新思路。
[0023]
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明提供的利用脈沖放電制備納米的硅球SEM圖片圖2是本發(fā)明提供的利用脈沖放電制備納米的硅球XRD圖片
圖3是本發(fā)明提供的方法制備的納米硅包覆三氧化二鋁磨料的SEM圖片(整體圖)
圖4是利用本發(fā)明提供的方法制備的納米硅包覆三氧化二鋁磨料的SEM圖片(局部放大圖) 圖5是利用本發(fā)明提供的方法制備的納米硅包覆三氧化二鋁磨料處理后氧化鋯表面的SEM圖片
圖6利用本發(fā)明提供的方法制備的納米硅包覆三氧化二鋁磨料處理后氧化鋯表面的EDS圖片
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0026]以范圍形式表達(dá)的值應(yīng)當(dāng)以靈活的方式理解為不僅包括明確列舉出的作為范圍限值的數(shù)值，而且還包括涵蓋在該范圍內(nèi)的所有單個(gè)數(shù)值或子區(qū)間，猶如每個(gè)數(shù)值和子區(qū)間被明確列舉出。例如，“大約0.1%至約5%”的濃度范圍應(yīng)當(dāng)理解為不僅包括明確列舉出的約0.1%至約5%的濃度，還包括有所指范圍內(nèi)的單個(gè)濃度(如，1%、2%、3%和4%)和子區(qū)間(例如，0.1% 至 0.5%、1% 至 2.2%、3.3% 至 4.4%)。
[0027]本發(fā)明利用納米硅球作為原料，利用合適的化學(xué)試劑和物理方法將制備的納米硅球配制為分散性良好、具有一定粘度的納米硅漿料，將配制的納米硅漿料與微米硬質(zhì)磨料按一定的比例混合，放入設(shè)備中攪拌，使納米硅球均勻分布在硬質(zhì)磨粒表面；再將混合物放入高溫爐中加熱，使納米硅球表面發(fā)生氧化，在其表面產(chǎn)生二氧化硅層，并使二氧化硅層發(fā)生微熔現(xiàn)象，使其與硬質(zhì)磨粒產(chǎn)生一定的結(jié)合力。
[0028]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，上述的納米硅球是以硅為原材料，利用脈沖放電產(chǎn)生的高溫高壓能量使原材料汽化，形成納米硅球。更具體的脈沖放電加工方法可以參閱文獻(xiàn)CN103252542A、CN 102744477A。在該放電加工方法中，采用的硅原料可以為本征硅或者摻雜硅。脈沖放電法制備的納米顆粒為純物理過程，在制備過程中無化學(xué)物質(zhì)的加入，在使用過程中更安全。上述納米娃球的直徑范圍為1nm?10nm,優(yōu)選20nm?60nm ;納米娃球中的氧化部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?100%，優(yōu)選10%?30%。
[0029]在一個(gè)實(shí)施方式中，硅漿料是將納米硅球分散在聚乙二醇中制備得到的，納米硅漿料中納米硅球的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為10%?50%，優(yōu)選20%?40%，納米