一種用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片及其制備方法和應(yīng)用與流程
1.本發(fā)明涉及一種牙齒隱形正畸材料，具體地說(shuō)，涉及一種用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
2.隨著尋求正畸的成年人數(shù)量不斷增加，對(duì)比傳統(tǒng)正畸矯治器，更美觀更、舒適的隱形正畸矯治器需求也相應(yīng)增加。正畸托槽材料大體分為金屬、陶瓷、塑料及復(fù)合材料四大類。金屬材料一般分為貴金屬、不銹鋼、純鈦、磁性材料等。近年，傳統(tǒng)的口腔正畸過(guò)程中，矯治器弓絲一般選用鎳鈦等合絲。不過(guò)，有研究表明合絲的安全性存在一定問(wèn)題，在口腔環(huán)境下會(huì)對(duì)機(jī)體引起不良反應(yīng)，如過(guò)敏、牙齒著及毒性作用。陶瓷托槽的原料主要是氧化鋁及氧化鋯，其中氧化鋁使用較多。陶瓷托槽的外觀相比于金屬材料來(lái)說(shuō)較為美觀，可以通過(guò)控制陶瓷的組成成分和加工工藝生產(chǎn)出白、牙及半透明的陶瓷托槽，若再加上由玻璃纖維制成的弓絲則外觀更善。然而，由于陶瓷材料的韌性比不銹鋼低，更脆，故陶瓷托槽較不銹鋼托槽易斷裂。陶瓷托槽的高硬度能使與之接觸的頜牙的牙釉質(zhì)嚴(yán)重磨損。
3.熱壓膜成型是以熱塑性塑料片為原料，生產(chǎn)塑料產(chǎn)品的一種手段。在生產(chǎn)過(guò)程中，先將塑料片加工成規(guī)定的大小和形狀，固定在框架上，加熱使塑料片軟化，之后對(duì)片施壓，快速覆蓋在模具上，變成與模具相似的形狀，冷卻，脫模，人工修整或二次加工，做成制品。隱形正畸材料，便以熱塑性聚酯為主要材料。矯治器處于人體的口腔內(nèi)，必須無(wú)毒無(wú)味，生物相容性好，不會(huì)與人體產(chǎn)生排斥作用，口腔唾液環(huán)境中有很多水，這就要求材料的唾液吸收率要盡可能低，防止材料吸水膨脹令患者感到不適。熱壓膜材料還需具備一定的硬度。所以，若能夠?qū)⒏叻肿硬牧蠎?yīng)用于正畸當(dāng)中，則該材料需要以下特點(diǎn)：良好的透明性、優(yōu)異的力學(xué)性能、較低的唾液吸收率、良好的生物相容性以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。
4.目前來(lái)說(shuō)，隱形正畸用的熱塑性材料常用有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯(petg)、聚碳酸酯(pc)、熱塑性聚氨酯(tpu)、聚乙烯-醋酸乙烯酯(eva)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)等。
5.然而單獨(dú)使用這些材料都有一些不足，例如petg材料雖然具由優(yōu)異的生物相容性，低吸水性，良好的透明性，但力學(xué)強(qiáng)度一般，矯治力較弱。tpu韌性好，但吸水率較高。pc強(qiáng)度高，應(yīng)力松弛率低，但同樣吸水率高。其他材料應(yīng)用在隱形正畸中同樣存在或多或少的問(wèn)題。
6.公告號(hào)為111469514b的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種隱形矯治專用三層共壓復(fù)合膜片及其制備方法和應(yīng)用，其解決了現(xiàn)有膜片的透明度差、拉伸強(qiáng)度偏低、韌性及彈性差、應(yīng)力松弛率大、制成的隱形矯治器效果不夠理想的技術(shù)問(wèn)題，其包括外層a，為透明熱塑性聚氨酯層或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層；中間層b，為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯層或聚氯乙烯層；外層c,為聚丙烯層或聚碳酸酯層。
7.上述膜片主要存在以下問(wèn)題：
8.(1)正反面材料性質(zhì)不一，壓制成矯治器時(shí)需要區(qū)分正反面，便捷性不足；
9.(2)吸水性材料暴露在外，制成牙套在口腔中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材料吸水而有損材料的性能；
10.(3)外層材料性質(zhì)存在差異，會(huì)導(dǎo)致患者口腔不適，需要保證膜片性質(zhì)正反一致，才會(huì)使患者較快適應(yīng)口腔內(nèi)異物感。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
11.本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，提供一種高強(qiáng)度、高模量、低吸水率、高彈性、高透明性的用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片及其制備方法和應(yīng)用。
12.為此，本發(fā)明提供一種用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片，其設(shè)有四層結(jié)構(gòu)，所述四層結(jié)構(gòu)依順序分別為：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層(petg)、聚氨酯層(tpu)、聚碳酸酯層(pc)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層(petg)。
13.優(yōu)選的，本膜片從材料組成與結(jié)構(gòu)上分為四層結(jié)構(gòu)。第一層與第四層分別為材料為密度為1.18g/cm3～1.27g/cm
3，
拉伸強(qiáng)度為43mpa～46mpa的petg材料。第二層是材料為肖氏硬度為47d～82d的透明tpu材料。第三層是材料為分子量為30000～60000的pc材料。所述四層膜片總厚度為0.8～1.7mm，其中第一層與第四層厚度為0.2～0.4mm，第二層厚度為0.1～0.3mm，第三層厚度為0.3～0.6mm。
14.優(yōu)選的，所述petg材料，為高透明材料，高機(jī)械性能的材料。熔融指數(shù)在15.3～29.5。在本發(fā)明中，該材料僅限市購(gòu)，例如韓國(guó)sk集團(tuán)的jn100、jn120、jn200、pn200、t95等和美國(guó)伊士曼化學(xué)公司的br003、da003、eb062、gn071、26018、26006等。
15.優(yōu)選的，所述tpu材料可以是硬度為47d～82d的聚醚型或聚酯型透明tpu材料。它既可以通過(guò)本領(lǐng)域中的已知方法制備，也可以市購(gòu)獲得，例如美國(guó)路博潤(rùn)的5778-78d、8091-70d、58144-65d、2510、2540等；德國(guó)拜耳公司的dp9665du、dp9873d、dp3970d、dp1350d、texin-rxt50d等；德國(guó)巴斯夫(basf)的s375d、s160d、5778、58091、58144、alr、e65d-v、alre68d-v、1170a10、1180a、1190a10、1174d等；煙臺(tái)萬(wàn)華公司的wht-1172、wht-1180、wht-1185、wht-1190、wht-1264、wht-1290、wht-1295等。本發(fā)明中所用的熱塑性聚氨酯衛(wèi)生等級(jí)優(yōu)選均為醫(yī)療級(jí)或食品級(jí)。有利的是，用于本發(fā)明的熱塑性聚氨酯彈性體的重均分子量為50000-250000，優(yōu)選為100000-200000。
16.優(yōu)選的，所述pc材料，在本發(fā)明中，該材料僅限市購(gòu)。例如，德國(guó)拜爾公司的，2858、3108、2658、3108、3158等；日本三菱公司的，7022fd2、s-2000vr等；日本帝人公司的l-1250y、l-1250zt等。美國(guó)杜邦公司的952、966等；一般pc分子量在20000～70000之間。分子量?jī)?yōu)選為40000～60000。
17.本發(fā)明同時(shí)提供一種用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片的制備方法，包括以下步驟：(a)干燥：將petg、tpu以及pc在80℃～100℃下干燥2～5h備用；(b)單片壓制：將干燥后的petg、tpu和pc，利用壓片機(jī)分別單獨(dú)壓制成片。其中petg壓制溫度為210℃～220℃，單片厚度為0.2～0.4mm。tpu壓制溫度180℃～210℃，單片厚度為0.1～0.3mm。pc壓制溫度為220℃～230℃，單片厚度為0.3～0.5mm；(c)四層層壓：三種材料單片再次在(a)條件下干燥后，將其按照petg/tpu/pc/petg順序疊摞在一起放入片材模具中，利用壓片機(jī)在200～210℃下壓合在一起。期間需要釋放壓力9～12次以便排除層與層之間產(chǎn)生的氣泡；(d)冷卻脫模：將壓
制完成的膜片連同模具一同放入冷壓中冷卻10～15min，其中冷卻水溫度10～25℃。冷卻后脫模得到初步膜片；(e)剪裁：將多余的毛邊剪裁后得到成品四層膜片。
18.本發(fā)明中，膜片制備時(shí)，排氣次數(shù)降低，會(huì)導(dǎo)致膜片有氣泡。
19.本發(fā)明還提供一種復(fù)合膜片在制備牙齒隱形正畸專用牙套中的應(yīng)用。
20.本發(fā)明具有以下有益效果：
21.本發(fā)明專用于隱形正畸的四層層壓膜片具有四層結(jié)構(gòu)。表層a層與表層d層是petg材料，具有高透明，高強(qiáng)度、低吸水率、生物相容性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，但韌性和抗撕裂性能稍差。中間層2層是tpu材料，具有彈性好，韌性高特點(diǎn)，但吸水率高且強(qiáng)度低。pc材料具有高透明、剛性大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但彈性低，吸水率較高。將生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性低吸水率的petg置在外層降低整體膜片的吸水性，一方面利用中間層tpu改善復(fù)合膜片的彈性和韌性，另一方面利用pc提高膜片的整體強(qiáng)度和剛性。總結(jié)而言，本發(fā)明將三種材料優(yōu)點(diǎn)整合在一起，得到具有良好的透明性、優(yōu)異的力學(xué)性能、較低的唾液吸收率、良好的生物相容性以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性的四層層壓復(fù)合膜片。
附圖說(shuō)明
22.圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
23.圖2是本發(fā)明制備方法的工藝流程圖。
24.圖中符號(hào)說(shuō)明：
25.1.petg表層；2.tpu中間層；3.pc中間層；4.petg表層。
具體實(shí)施方式
26.下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
27.以下實(shí)施例中，膜片各項(xiàng)性能均在室溫25～27℃下進(jìn)行測(cè)試，溫度升高會(huì)導(dǎo)致力學(xué)強(qiáng)度及模量略微下降；吸水后的膜片的力學(xué)強(qiáng)度及模量會(huì)略微下降。
28.實(shí)施例1
29.本實(shí)施例提供一種用于牙齒隱形正畸的petg/tpu/pc/petg四層層壓復(fù)合膜片，具有四層結(jié)構(gòu)，外層1與外層4為厚度0.2mm、牌號(hào)為sk jn100的petg，中間層2層為厚度為0.2mm的煙臺(tái)萬(wàn)華的牌號(hào)為1172的tpu,中間層3為厚度為0.5mm的德國(guó)拜爾公司的牌號(hào)為2858的pc。
30.如圖2所示，用于牙齒隱形正畸的petg/tpu/pc/petg四層層壓復(fù)合膜片的制備方法，包括如下步驟：
31.(a)干燥：將牌號(hào)為煙臺(tái)萬(wàn)華1172的tpu放在烘箱中，80℃下干燥4h備用。將牌號(hào)為韓國(guó)sk jn100的petg放在烘箱中，90℃下干燥2h備用.將牌號(hào)為帝人l-1250y的pc在100℃下干燥5h備用；
32.(b)單片壓制：將干燥后的sk jn100 petg、煙臺(tái)萬(wàn)華1172tpu和日本帝人l-1250y pc，利用壓片機(jī)分別單獨(dú)壓制成片。其中petg壓制溫度為220℃，單片厚度為0.2mm。tpu壓制溫度為200℃，單片厚度為0.2mm。pc壓制溫度為230℃，單片厚度為0.5mm；
33.(c)四層層壓：三種材料單片再次在(1)條件下干燥后，將其按照petg/tpu/pc/petg順序疊摞在一起放入片材模具中，利用壓片機(jī)在205℃下壓合在一起。期間需要釋放壓
力12次以便排除層與層之間產(chǎn)生的氣泡；
34.(d)冷卻脫模：將壓制完成的膜片連同模具一同放入冷壓中冷卻15min，其中冷卻水溫度15℃。冷卻后脫模得到初步膜片；
35.(e)剪裁：將多余的毛邊剪裁后得到成品四層膜片。
36.本例膜片經(jīng)檢測(cè)，透光率80.2％，拉伸強(qiáng)度為55.3mpa，拉伸模量為2160mpa，撕裂強(qiáng)度為221n/mm，吸水率0.8％。
37.實(shí)施例2
38.重復(fù)實(shí)施例1，不同之處在于，將tpu牌號(hào)換為煙臺(tái)萬(wàn)華1295。pc牌號(hào)改為德國(guó)拜爾2858。
39.本例膜片經(jīng)檢測(cè)，透光率78.8％，拉伸強(qiáng)度為56.1mpa，拉伸模量為2200mpa，撕裂強(qiáng)度為228n/mm，吸水率0.7％。
40.實(shí)施例3
41.重復(fù)實(shí)施例1，不同之處在于將petg厚度改為0.1mm，pc厚度改為0.6mm，tpu厚度改為0.3mm。
42.本例膜片經(jīng)檢測(cè)，透光率83.3％，拉伸強(qiáng)度為58.6mpa，拉伸模量為2250mpa，撕裂強(qiáng)度為232n/mm，吸水率0.5％。
43.對(duì)比例1
44.本例提供tpu/petg層壓復(fù)合膜片，按厚度配比，煙臺(tái)萬(wàn)華1172tpu層0.4mm，韓國(guó)sk jn100 petg厚度0.8mm。
45.tpu/petg制備過(guò)程如下：
46.干燥：將牌號(hào)為煙臺(tái)萬(wàn)華1172的tpu放在烘箱中，80℃下干燥4h備用。將牌號(hào)為韓國(guó)sk jn100的petg放在烘箱中，90℃下干燥2h備用。
47.單片壓制：將干燥后的sk jn100 petg、煙臺(tái)萬(wàn)華1172tpu和日本帝人l-1250y pc，利用壓片機(jī)分別單獨(dú)壓制成片。其中petg壓制溫度為220℃，單片厚度為0.8mm。tpu壓制溫度為200℃，單片厚度為0.4mm。
48.雙層層壓：三種材料單片再次在(a)條件下干燥后，兩單片疊摞在一起放入片材模具中，利用壓片機(jī)在200℃下壓合在一起。期間需要釋放壓力12次以便排除層與層之間產(chǎn)生的氣泡。
49.冷卻脫模：將壓制完成的膜片連同模具一同放入冷壓中冷卻15min，其中冷卻水溫度15℃。冷卻后脫模得到初步膜片。
50.剪裁：將多余的毛邊剪裁后得到成品雙層膜片。
51.本例膜片經(jīng)檢測(cè)，透光率78.8％，拉伸強(qiáng)度為48.6mpa，拉伸模量為1980mpa，撕裂強(qiáng)度為198n/mm，吸水率2.5％。
52.對(duì)比例2
53.本例提供tpu/pc層壓復(fù)合膜片，按厚度配比，煙臺(tái)萬(wàn)華1172tpu層0.4mm，日本帝人l-2250y pc厚度0.8mm。
54.tpu/pc制備過(guò)程如下：
55.干燥：將牌號(hào)為煙臺(tái)萬(wàn)華1172的tpu放在烘箱中，80℃下干燥4h備用。將牌號(hào)為日本帝人l-1250y 100℃下干燥5h備用。
56.單片壓制：將干燥后的日本帝人l-1250y、煙臺(tái)萬(wàn)華1172tpu利用壓片機(jī)分別單獨(dú)壓制成片。其中pc壓制溫度為230℃，單片厚度為0.8mm。tpu壓制溫度為200℃，單片厚度為0.4mm。
57.雙層層壓：三種材料單片再次在(a)條件下干燥后，兩單片疊摞在一起放入片材模具中，利用壓片機(jī)在205℃下壓合在一起。期間需要釋放壓力12次以便排除層與層之間產(chǎn)生的氣泡。
58.冷卻脫模：將壓制完成的膜片連同模具一同放入冷壓中冷卻15min，其中冷卻水溫度15℃。冷卻后脫模得到初步膜片。
59.剪裁：將多余的毛邊剪裁后得到成品雙層膜片。
60.本例膜片經(jīng)檢測(cè)，透光率79.9％，拉伸強(qiáng)度為54mpa，拉伸模量為2020mpa，撕裂強(qiáng)度為210n/mm，吸水率3.3％。
61.惟以上所述者，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，故其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修改，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明權(quán)利要求書涵蓋之范疇。
技術(shù)特征：
1.一種用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片，其特征是，其設(shè)有四層結(jié)構(gòu)，所述四層結(jié)構(gòu)依順序分別為：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層、聚氨酯層、聚碳酸酯層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片，其特征在于，所述膜片總厚度在0.8～1.7mm之間，其中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層厚度0.2～0.4mm，聚氨酯層厚度0.1～0.3mm，聚碳酸酯層厚度0.3～0.6mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片，其特征在于，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層的材料密度為1.18g/cm3～1.27g/cm3，其拉伸強(qiáng)度43mpa～46mpa；所述聚氨酯層的材料肖氏硬度為47d～82d；所述聚碳酸酯層材料的重均分子量為4000～60000。4.如權(quán)利要求1～3任一所述用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片的制備方法，其特征是，包括如下步驟：(a)干燥：將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯、聚氨酯、聚碳酸酯在80℃～100℃下，干燥2～5h，備用；(b)單片壓制：將干燥后的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層、聚氨酯、聚碳酸酯，利用壓片機(jī)分別單獨(dú)壓制成片；其中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯壓制溫度為210℃～220℃，單片厚度為0.2～0.4mm；聚氨酯壓制溫度180℃～100℃～210℃，單片厚度為0.1～0.3mm；聚碳酸酯壓制溫度為220℃～230℃，單片厚度為0.3～0.5mm；(c)四層層壓：三種材料單片再次在所述步驟(a)中的條件下干燥后，將其按照聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層、聚氨酯層、聚碳酸酯層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層順序疊摞在一起放入片材模具中，利用壓片機(jī)在200～210℃下壓合在一起；期間需要釋放壓力9～12次，以便排除層與層之間產(chǎn)生的氣泡；(d)冷卻脫模：將壓制完成的膜片連同模具一同放入冷壓中冷卻10～15min，其中冷卻水溫度10～25℃；冷卻后脫模得到初步膜片；(e)剪裁：將多余的毛邊剪裁后得到成品四層膜片。5.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合膜片在制備牙齒隱形正畸專用牙套中的應(yīng)用。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于牙齒隱形正畸的復(fù)合膜片及其制備方法和應(yīng)用，其解決了技術(shù)問(wèn)題，其設(shè)有四層結(jié)構(gòu)，所述四層結(jié)構(gòu)依順序分別為：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層、聚氨酯層、聚碳酸酯層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯層。本發(fā)明可用于牙齒隱形正畸材料的制備領(lǐng)域。隱形正畸材料的制備領(lǐng)域。隱形正畸材料的制備領(lǐng)域。
