新型長鏈硅烷偶聯(lián)劑的合成及其對瓷修復體粘接效果影響的初步研究.pdf

1、口腔粘接修復技術能夠在不磨切或少磨切牙體組織的前提下實現(xiàn)牙體缺損、牙色及形態(tài)異常、咬合關系異常的微創(chuàng)修復與治療。全瓷修復體則能夠最大程度地還原牙齒的形態(tài)、色澤與層次感,且具有優(yōu)異的生物相容性。因此,全瓷粘接修復已成為近年來口腔醫(yī)學研究的焦點領域之一。瓷與樹脂之間良好、持久的結合是粘接修復成功的關鍵,影響著修復體的固位與功能、長期成功率以及修復體與牙體組織間的微滲漏及繼發(fā)齲等并發(fā)癥。
　　目前,粘接強度與耐久性不足仍是導致粘接修復體

2、臨床失敗的主要問題,其原因主要是界面上存在著不良潤濕、收縮應力和弱界面層等,導致粘接劑與被粘體之間的界面結合強度無法滿足或無法長期滿足口腔特殊環(huán)境與功能要求。修復體表面處理是目前提高界面粘接強度的有效途徑,主要包括機械粗化處理和無機物表面化學改性。在化學改性中,偶聯(lián)劑表面處理是目前應用最簡便也最廣泛的方法。硅烷偶聯(lián)劑能夠在無機和有機材料界面之間起到“分子橋”作用,將兩相有機地連接在一起,從而有效改善界面層的粘接強度;同時還能夠避免表面機

3、械處理造成的修復體表面結構改變、適合性降低等問題。因此,硅烷偶聯(lián)劑處理是具有良好研究前景的一類修復體表面處理方式。
　　近年來,口腔粘接修復領域所使用的硅烷偶聯(lián)劑大多以γ-MPS(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)為主要功能成分,分子結構相對簡單,難以與修復體表面產生理想的化學結合;在口腔環(huán)境中受濕度、酸堿度、溫度變化及咬合應力等影響,作用效果不夠持久;因而,其作用尚不能完全滿足實際要求。化工材料領域的研究顯示,長鏈硅烷分子在有

4、機-無機兩相間具有界面增強增韌的作用。因此,本研究借鑒高分子化學與材料學的最新研究進展和相對成熟的技術,依據(jù)口腔粘接修復的特點與要求,設計、合成新型長鏈硅烷分子并篩選高效的合成路徑與條件。在此基礎上,對新型硅烷分子的相關性能進行初步評估,并對其在口腔粘接修復中瓷-樹脂粘接界面的作用機理進行初步分析,為長鏈硅烷偶聯(lián)劑在口腔粘接修復領域中的進一步研究及應用提供一定的實驗依據(jù)。
　　本研究第一部分借鑒有機化學與材料學相關基礎,嘗試使用不

5、同前體經(jīng)不同合成路徑合成目標分子:
　　實驗一在室溫下依次將合成前體混合攪拌,經(jīng)硅氫加成、醇解、酯化三步反應合成含甲基丙烯酸基團的長鏈硅烷分子;產物經(jīng)紅外光譜及核磁共振表征,特征官能團的變化符合設計的反應路線,證實獲得了目標產物。
　　實驗二變更了合成前體,通過硅氫加成與酯化兩步反應合成了長鏈硅烷分子;產物經(jīng)紅外光譜與核磁共振表征,證實獲得了目標分子,合成路徑可行;二步法合成反應條件溫和易控制,操作方便,污染危害小。

6、　　實驗三比較了不同反應條件對產物結構及產率的影響。在25℃室溫條件下,本實驗硅氫加成反應的時間和加料方式對產物的結構、組成無明顯影響;溫度對甲基丙烯酰氯與烯醇酯化反應的產物濃度與產率均有一定影響。推薦采取合成前體緩慢滴加的方式,在20-25℃室溫條件下進行硅氫加成反應30分鐘、85℃加熱回流條件下進行酯化反應2小時,反應完全且產率較高。
　　本研究第二部分在規(guī)范剪切粘接強度測試方法的基礎上,評價了新型硅烷表面處理對瓷-樹脂粘接強

7、度的影響,并對其作用機理進行了初步分析與探討:
　　實驗一發(fā)現(xiàn)樣本材質對剪切粘接強度值有明顯影響,彈性模量高的粘接體能夠獲得較高的剪切強度測試值;剪切粘接強度值受到樣本粘接面積的影響,粘接面積越小,粘接強度值越高;粘接強度測試前,應根據(jù)研究對象與目的選擇適宜的樣本材質與粘接面積,以能夠更加準確真實地反映材料的性能。
　　實驗二證實新型長鏈硅烷分子對瓷-樹脂粘接強度有增強作用,即刻粘接強度與市售商品硅烷偶聯(lián)劑相當;樣本經(jīng)體外老

8、化處理后,較高濃度新型硅烷處理組的粘接強度值高于商品偶聯(lián)劑及短鏈偶聯(lián)劑;隨硅烷濃度增加,偶聯(lián)效果逐漸增強;但當濃度達到4％質量濃度時,粘接強度增加不明顯且在部分實驗組出現(xiàn)下降。
　　實驗三用分析化學手段分析新型硅烷的作用機理以及與粘接強度的關系。ATR-FTIR結果顯示硅烷分子與瓷表面形成了硅氧烷化學結合,硅烷濃度達到2%以上時各特征官能團能夠獲得明確表征;XPS分析結果表明硅烷與瓷表面形成了Si-O-Si硅氧烷結合,且表面各元素

9、比例的變化趨勢與硅烷濃度的增減相一致;綜合ATR-FTIR與 XPS分析結果,可知新型硅烷分子能夠與瓷表面形成化學結合,在一定濃度范圍內,隨濃度增加,硅烷的化學結合亦增加。
　　實驗四測試了新型長鏈硅烷處理后全瓷表面潤濕性的變化,證實其能夠顯著降低甘油與含硅全瓷表面的接觸角,改善無機物表面的潤濕性;掃描電鏡觀察結果則顯示當硅烷濃度過高時,可能在無機物表面形成硅氧烷膜而導致粘接強度降低。新型長鏈硅烷宜配制成2~4%的乙醇溶液用作齒科

10、含硅全瓷材料的表面處理。
　　綜上所述,本課題借鑒高分子材料與化工研究經(jīng)驗與基礎,設計合成了理論上具有較好作用效果的新型長鏈硅烷分子,并利用成熟的化學分析方法對產物進行了表征;研究比較分析了不同合成路徑、不同反應條件對產物的影響,初步篩選出了高效低害的合成方法;在此基礎上,對新型長鏈硅烷分子作用后對瓷-樹脂粘接強度的影響進行了測試,并對作用效果做出了初步評價;通過分析化學和表面形態(tài)學研究對新型硅烷分子影響粘接強度的作用機理進行了初