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1、口腔材料学解析第一章 总论第一节 概述 一、口腔材料学的发展简史（C）口腔材料的进步和发展是缓慢而持续的公元前3000开始出现了口腔医疗活动猜一猜:世界上最早使用的口腔冠桥材料是什么?在中国唐代(公元710世纪),有用银膏补齿的记载。银膏的主要成份是银、汞和锡, 它与现代的银汞合金很相似 公元前至1500年，主要的进步是从牙缺失修复转向龋齿充填1548年第一部口腔医学专著1728年Pierre Fauchard发表的专著视为现代口腔医学的开端,该著作涉及口腔医学的许多领域,也描述了当时采用的各种修复材料及操作技术,其中包括用象牙制作义齿的方法 ,紧接着,蜡、石膏、低熔点合金、瓷牙等材料先后用于

2、口腔治疗17到19世纪，为探索各种新材料的阶段20世纪以来, 口腔材料发展的特点：对各种已经被采用的材料进行精制和改进, 并开始为了明确的目标进行化学合成和物理改性 虽然口腔材料的应用有着悠久的历史,但是口腔材料学作为一门独立的学科,是从20世纪开始形成的 二、口腔材料的分类（C）（一）按材料性质分：有机高分子材料; 无机非金属材料; 金属材料三、口腔材料的标准和标准化组织（C）：ADA、FDI、ISO第二节 材料的性能 一、物理性能（B）（一）尺寸变化dimensional change 修复体在口腔环境内及在制作修复体的过程中,修复体、修复材料及其辅助材料由于物理及化学因素的影响，可能会产

3、生程度不同的形变，称为尺寸变化。 通常用长度（或体积）变化的百分数来表示。 测量方法：直接法；间接法 (二)线胀系数linear expansion coefficient表征物体长度随温度变化的物理量。它是指当物体有微小的温度变化dT时，物体的长度改变dL，则长度的相对变化dL/L除以温度的变化dT，符号为L。 体胀系数(cubic expansion coefficient) 是表征物体体积随温度变化的物理量。它是体积的相对变化dV/V除以温度的变化dT，符号为V 实际应用中,测定某一温度范围的平均线胀系数更有意义 线胀系数的测试方法有示差法、光杠杆放大法、光干涉法、差动变压器法和X(或中

4、子)射线法等。示差法、光杠杆放大法操作简便,但测量精度低 ；X(或中子)射线法测量精度高,并能测量外形不规则的体积小的试样,但设备复杂、操作困难。在口腔材料研究中,通常采用光干涉法和差动变压器法 热导率(thermal conductivity) : 导热是以热量进行能量传递的一种形式。热导率是量度材料导热性能的物理量, 又称导热系数(coefficient of thermal conductivity)。其定义为面积热流量除以温度梯度 。在牙体修复时，接近牙髓的部位必需选用热导率低的材料,以隔绝温度变化对牙髓的刺激 流电性(galvanism): 在口腔环境中存在异种金属修复体相接触时，由

5、于不同金属之间的电位不同，将会出现电位差，导致微电流产生，这种性质称为流电性 表面张力(Surface Force ）: 作用在物体表面上单位长度的力，其单位为每米牛（N/m）；从能量的角度，可理解为增加单位表面时外力所作的功。 液体的表面指液体与空气的界面， 固体的表面指固体与空气的界面 液体在固体表面扩散的趋势称为液体对固体的润湿性（wettability），可由液体在固体表面的接触角（）的大小来表示 色彩性 : 颜色由非彩色和彩色构成。彩色指除黑白以外的所有颜色。彩色由三个特性构成： 色调（hue）: 又称色相、色别，为颜色的名称，是彩色彼此划分的特性，如红、蓝、绿。 彩度（chroma

6、）：又称饱和度，指颜色的纯度。 明度（value）： 又称明亮度，反应物体对光的反射性。非彩色只有明度的差别 Vita比色板共分A、B、C、D四个色系。A为红棕色色系，它又据饱和度的大小分为A1、A2、A3、 A3.5、 A4；B为红黄色系，含B1B4色；C为灰色，也含C1C4色；D为红灰色，含D2、D3、D4三色 二、机械性能（A）应力应力(stress)是描述物体内部各点各个方向的力学状态。单位面积所受的内力即为应力。若外力均匀且垂直作用于受力面上,应力可简化为: = F/S 应 变应变(strain)是描述材料在外力作用下形状变化的量。通常研究的是线应变(linear strain),可

7、表示为: =L/L0 应力-应变曲线 研究材料机械性能常用的方法是测定应力-应变曲线(stress strain curves)。对材料施加拉力、压力或剪切力及弯曲力均可得到应力-应变曲线1.正比例极限(proportional limit) P点的意义是材料应力不超过p时,其应力与应变呈线性变化 2.弹性极限(elastic limit): 它是材料不发生永久形变所能承受的最大应力 弹性模量(modulus of elasticity)表示材料抵抗弹性变形的能力，即为衡量材料刚性的量,也称为杨氏模量(Young modulus)3.屈服强度(yield strengh) 从应力应变曲线的Y点

8、开始材料表现出塑性,即卸载后应变不能完全恢复。此阶段材料暂时失去抵抗变形的能力4.极限强度(ultimate strength) 在材料出现断裂过程中产生的最大应力值称为极限强度,记为A。它是材料在破坏前所能承受的最大应力 5.断裂强度（fracture stength） 材料在曲线终点C点断裂，材料发生断裂时的应力称为断裂应力或断裂强度。 6. 延伸率(elongation) 伸长是材料在拉应力作用下发生的形变。 延伸率是材料在拉力作用下, 所能经受的最大拉应变 延伸率是材料延展性(ductility and maleability)的标志。表示材料塑性变形的能力。7.回弹性(resilie

9、nce)和韧性(toughness) 回弹性是材料抵抗永久变形的能力，表明使材料出现永久应变单位体积所需要的能量 韧性是材料抵抗开裂的能力，表明使材料断裂单位体积所需的能量。 冲击强度 冲击强度（impact strength）是指材料抵抗冲击破坏的能力，又称冲击韧性。用于考察材料的脆性和韧性。冲击试验有三种，弯曲冲击试验、拉伸冲击试验及扭转冲击试验 硬度 硬度(hardness)是固体材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，或抵抗其中两种或三种情况同时发生时的能力 硬度试验分为静负荷试验和动负荷试验两大类 静负荷试验：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度 动负荷试验：肖氏硬度应变-时间曲线 蠕变是在

10、恒应力作用下，塑性应变随时间不断增加的现象。该应力常远远小于屈服应力。疲劳是指材料在循环（交变）应力作用下发生损伤乃至断裂的过程。材料所受应力常远小于其抗拉强度甚至小于其弹性极限。 挠曲强度和挠度 挠度（deflection）是物体承受其比例极限内的应力所发生的弯曲形变 挠曲强度仅反应出材料在持续受力后直至断裂时的强度，但在口腔内并不存在这种持续性造成断裂的应力，而挠度则可反应出材料在长期处于反复的咀嚼应力作用下所产生的弯曲形变 应力集中、裂缝扩展和温度应力以上研究是指材料无宏观裂缝状态的机械性能。临床中修复体或充填体往往在低于极限应力下遭到破坏 三、化学性能（B）腐蚀和变色 材料由于周围环境

11、的化学侵蚀而造成的破坏或变质称为腐蚀(corrosion)。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏；有时还包含机械、物理或生物作用。 腐蚀的类型有湿腐蚀和干腐蚀两类 腐蚀开始发生的初期阶段，又称变色 扩散和吸附 物体中原子和分子向周围移动的现象，称为扩散 固体或液体表面的离子、原子或分子与接触相中的离子、原子或分子之间，借助于静电力或分子间的范德华力所产生的吸着现象，称为吸附 老化 :材料在加工、贮存和使用过程中物理化学性质和机械性能变坏的现象，称为老化 化学性粘接 粘接是指两个固体借助于两者界面间力的作用而产生结合的现象。这种结合包括物理、机械和化学性的结合，而更重要的是化学结

12、合 四、生物性能（A） (一)生物安全性biological safety: 指材料制品具有临床前安全使用的性质 口腔材料生物学评价试验分为三组：1、体外细胞毒性试验2、检测材料对机体的全身毒性作用及对局部植入区组织的反应3、临床应用前试验（二）生物相容性 生物相容性(Biocompatibility)是指材料在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时所产生相互反应的能力。（三）生物功能性 生物功能性(biofunctionability)指材料的物理机械及化学性能能使其在应用部位行使功能。第二章 口腔有机高分子材料第一节 口腔高分子概述一、高分子的基本概念（A）： 高分子的基本概念 1，

13、高分子化学又称聚合物化学，是研究高分子化合物合成和反应的一门科学，一般是指有机高分子化学，主要涉及塑料、橡胶、纤维等非生物有机高分子。 2，聚合物 Polymer: 分子量在1500以上的高分子化合物，通常由许多相同的简单结构单元通过共价键重复连接而成。 3，单体 Monomer：由能够形成结构单元的分子所组成的化合物。 4，均聚物(homopolymer)：由一种单体聚合而成的聚合物。 5，共聚物(copolymer)：由两种以上单体共聚而成的聚合物。二、高分子材料的分类（B）： 橡胶、纤维、塑料1橡胶 弹性高，应变大，弹性模量小。常用的橡胶有天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等。 2纤维 应变小，

14、弹性模量大。纤维大分子沿轴向作一定规则排列，长径比大。3塑料 应变居中，弹性模量介于橡胶和纤维之间。部分形变是可逆的，部分则是永久形变。粘度、延展性和弹性模量都与温度有关。 有热塑性和热固性两种。合成塑料中未成型加工前的原始聚合物，在工程技术上有时称作合成树脂。三、聚合物的分子结构（B）:线型、支链和交联高分子 线型：含有两个官能团，由许多相同的结构单元重复连接而成，连接方式呈线型；含两个官能团以上就有可能形成支链和交联型四、聚合反应（A） (一)加聚反应：由单体加成而聚合起来的反应 1、分类 2、历程：自由基反应历程和离子型反应历程 自由基加聚反应的条件：含有C=C的单体、引发剂（活化单体，

15、产生自由基）、还原剂、阻聚剂、能量自由基反应历程：(1)链引发 (2)链增长二大特点：放热反应、增长速率极高 (3)链终止(二) 缩聚反应：在缩聚反应的聚合反应过程中，除形成聚合物外，还生成低分子副产物（水、醇、氯化氢）五、高分子的聚集态结构（A）：结晶和无定形结构六、聚合物的生产（C）第二节 印模材料一、概述（B）（一）分类：1.有无弹性2.是否可反复使用3.印模材料的凝固方式（二）性能： 1.良好的生物安全性符合ISO标准2.良好的流动性、弹性、可塑性3.适当的凝固时间4.良好的准确性、形稳性5.与模型材料不发生化学变化6.强度好7.操作简便、价格低，良好的储存稳定性二、弹性印模材料（A）

16、：藻酸盐、琼脂、硅橡胶 （一）藻酸盐类印模材料: 弹性不可逆印模材料，水胶体1.组成:藻酸盐、胶结剂、缓凝剂、填料、增稠剂、指示剂、矫味剂和防腐剂（熟悉每种成分及其作用）2.凝固原理及凝胶构造3.性能：(1)溶胶的分散性及稳定性胶体分散系 (2)流动性、弹性及强度 (3)尺寸稳定性凝溢和渗润 (4)凝固时间及影响凝固时间的因素：缓凝剂的量、溶胶与胶结剂的比例、加水的多少以及温度4.应用调合比例和时间(二)琼脂印模材:弹性可逆水胶体印模材1.组成 2.性能（1）胶凝作用：凝胶和溶胶之间的转化（2）良好的流动性、渗润和凝溢作用等（三）琼脂藻酸盐印模材 （四）硅橡胶印模材料 弹性不可逆性1.缩合室温

17、硫化型硅橡胶印模材料2.加成型硅橡胶印模材料性能比缩合型更好，三个方面3 .聚硫橡胶和聚醚橡胶印模材料（五）其他印模材料 1.印模膏非弹性可逆性印模材料2.氧化锌丁香酚印模材料三种弹性印模材的性能比较藻酸盐琼脂硅橡胶流动性好流动性好流动性好准确度高准确度高准确度最高尺寸较稳定、不与模型发生化学反应、凝固时间适宜、使用方便弹性、韧性一般，不宜用于复制模型弹性、韧性好、可用于反复复制模型，由于胶凝、溶胶时间长、温差大，不适于在口腔内使用弹性、韧性非常好、准确度高、尺寸非常稳定，既可用于口腔内印模，又可用于反复复制模型，但价格贵第三节 蜡型材料概述：在口腔临床制作模型、印模、暂时粘接固定所使用的蜡称

18、为牙用蜡，用于修复体制作过程中的蜡型、蜡基托、蜡堤、蜡支架以及暂时固定等。1，分类 a，按蜡的性态分类 动物蜡：蜂蜡、虫蜡 植物蜡：棕榈蜡、栌蜡 矿物蜡：石蜡、地蜡 合成蜡:塑料蜡b，按蜡的用途分类 ：印模蜡、模型蜡、造形蜡 2，性能 a，熔点范围与软化温度：冬用（38-40）夏用（46-49） b，热胀率：要求牙用蜡的热胀率要小 c，流动性与黏度 d，变形与应力松弛 e，其他性质：颜色 完全燃烧 易于清除常用牙用蜡：铸造蜡，基托蜡第三章口腔无机非金属材料第一节概述一、概念和发展史（C）1.21世纪三大固体材料:金属材料、高分子材料、陶瓷2.无机非金属材料以陶瓷为代表，以氧化物、氮化物、碳化物

19、等为原料制成的无机固体材料均可称为陶瓷3.其他无机非金属材料包括牙科石膏、牙科水门汀、包埋材料，以及部分切削和研磨材料等二、分类（C）三、口腔陶瓷材料的结构与性能（B）（一）相组成：晶相、玻璃相、气相（二）结合键离子键：靠阴阳离子的静电作用形成的化学键共价键：具有自旋相反的未成对电子的两原子相互接近时，形成稳定的共价键混合键：口腔陶瓷材料多为混合键结合（三）物理性能：体积收缩、透明性（四）机械性能（五）化学性能：最稳定（六）生物性能 生物相容性（biocompatibility）指在某种特定的目的、特定的部位材料与宿主同处于静动态变化环境中发生相互反应的能力和作用，保持相对稳定而不被排斥的性质

20、（七）审美性能四、口腔陶瓷制品的制备（C）: 烧结、表面涂层、铸造五、几类口腔陶瓷材料的特征（B）（一）长石质陶瓷1.长石、石英和白陶土是基本组成成分各成分的作用 2.主要性能：物理机械性能 、生物性能（二）羟磷灰石陶瓷 1.成分、结构、合成方法 2.性能：A 断裂韧性较低，强度差，仅限用于不承力的部位 B 是典型的生物活性陶瓷，植入体内后能与组织在界面上形成化学键性结合（三）玻璃陶瓷：可作为植入人体的材料（四）氧化铝陶瓷早期用于人工牙根、人工关节等，现多用于全瓷冠修复（五）碳素陶瓷弹性模量与骨组织最接近，良好的力学相容性，但是强度差第二节烤瓷材料一、概念和应用范围（C） 烤瓷修复是指在口腔修

21、复治疗中，直接采用各种粉状瓷料经过烧结制作陶瓷修复体的一种工艺过程，用于制作陶瓷修复体的瓷料习惯称为烤瓷材料(porcelain materials)，又称烤瓷粉 二、种类和组成（B）（一）种类：高熔烤瓷材料12001450 中熔烤瓷材料10501200 低熔烤瓷材料8501050 （二）组成（A）1.原料的组成：长石、石英、白陶土、硼砂、硅石、氧化铝等2.长石质烤瓷：高熔、低熔和中熔3.氧化铝质烤瓷：核心部材料、外层材料三、性能（C）：与总论中相似四、工艺步骤（C）：成型烧结第三节金属烤瓷材料一、概念和应用范围（B） 口腔临床修复时，为了克服单纯烤瓷材料本身强度不足和脆性的问题，利用金属底层

22、冠的强度在其表面熔附上一种性能相匹配的瓷料，这种瓷料就称为金属烤瓷材料，这种修复技术，称为烤瓷熔附金属工艺(PFM)，制作的修复体称为金属烤瓷修复体 二、种类组成和性能（B）（一）种类（二）组成1.不透明瓷2.体瓷3.釉瓷4.牙龈瓷（三）性能三、金属烤瓷材料与金属的结合（A）（一）金属烤瓷材料与金属的结合形式1.机械结合2.物理结合3.压力结合4.化学结合（二）金属烤瓷材料与金属结合的匹配1.热胀系数问题 2.金属烤瓷材料的烧结温度与金属熔点的关系 3.金属烤瓷材料与金属结合界面的润湿问题四、工艺步骤（C）第四节铸造陶瓷材料一、概念和应用范围（C）二、种类和组成（B）（一）种类1.主晶相为硅氟

23、云母的铸造陶瓷材料2.主晶相为磷灰石的铸造陶瓷材料（二）组成三、性能（B）物理机械性能、化学性能、生物性能四、制作工艺（C）目前铸瓷材料的缺陷在于透明度过高，对粘接剂要求高第五节种植陶瓷材料一、概念和应用范围（C）理想的组织工程支架材料：1.良好的生物相容性2.可加速材料的血管化3.力学性能（强度、力度等）与骨组织相近4.降解速率与组织生成速率相匹配5.能很好的容纳血凝块二、种类和组成（B）（一）种类1.生物惰性陶瓷类2.生物反应性陶瓷3.生物可吸收性陶瓷三、性能（B）四、材料与组织界面（A）（一）材料组成结构与界面1.骨界面结合：生物反应性陶瓷、生物可吸收性陶瓷2.纤维性界面结合：生物惰性陶

24、瓷材料（二）材料表面状态与界面: 1.陶瓷材料的表面能; 2.陶瓷材料的孔隙; 3.陶瓷材料的形态（三）材料力学性质与界面五、临床应用（B）（一）陶瓷人工牙根种植体 （二）陶瓷人工骨六、应用研究趋势（C）全瓷修复材料烧结型：白榴石基增强烤瓷、氧化铝基烤瓷、镁基核瓷热压全瓷材料：白榴石基热压成型全瓷材料、焦硅酸锂基热压成型、尖晶石注射成型冠核材料粉浆涂塑全瓷材料：氧化铝基；尖晶石及锆基系统可切削陶瓷：钾长石为主晶相的玻璃陶瓷、云母基玻璃陶瓷铸造全瓷材料义齿基托树脂概念(C)：在牙列缺损和缺失的义齿修复中，临床上把可以排放人工牙，并能够把人工牙所承受的力均匀地传递到口腔组织上的托架称为义齿基托（d

25、enture base）发展: 1839年发明制作硫化橡胶及硬橡皮，开启了有机高分子基托的先河。至1937年人工合成聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），并用于临床至今。 优势：一定的生物相容性及良好的物理机械性能，操作简单，价格便宜。分类：义齿基托材料目前主要分为金属和非金属两种； 非金属义齿基托分类：（A） 加热固化型 室温固化型 光固化型理想基托材料性能要求（B） 1、无毒，无刺激性，残余单体含量少； 2、具有长期的尺寸稳定性，保证基托能与口腔软组织密切贴合；3、良好的抗弯曲、抗压、抗冲击强度及耐磨性能，并能承受一定合力，把咬合力传递到口腔组织，长期使用不易变形，不易折断； 4、具有化学惰性，不

26、腔于口腔液，吸水性小，以免细菌滋生； 5、具有X线阻射性，在发生意外病人误吞义齿或吸入碎片时，能通过X射线诊断吞入物的位置并及时处理； 6、与口腔组织颜色协调，符合审美要求，且色泽稳定加热固化型基托树脂组成（B）：由粉剂和液济两部分组成：牙托水、牙托粉。 牙托水： 1、甲基丙烯酸甲酯(MMA)：单体，无色透明状，易挥发，易燃，溶于有机溶液，微溶于水； 2、阻聚剂：加入量极微小； 3、交联剂：提高刚性和硬度，改善机械强度； 4、紫外线吸收剂：减轻基托树脂的老化和变性牙托粉：决定基托树脂性能的主要因素 1、甲基丙烯酸甲酯均聚粉或共聚粉 均聚粉：经且悬浮聚合制成，分子量愈大，制作的基托强度愈好。溶于

27、MMA单体等有机溶剂中，不溶于水有醇； 共聚粉：MB牙托粉、MMA-MA牙托粉、MMA-EA-MA三元共聚牙托粉、橡胶接枝改性PMMA牙托粉。2、引发剂 过氧化苯甲酯（BPO），60-80时，能分解产生自由基，引发单体聚合，提高单体转化率，减少残留单体，一般加入量为粉剂的0.2-0.3%3、增塑剂：能使分子量较高的牙托粉更快的溶于单体4、颜料：使基托具有牙龈的颜色，有些还加入微量红色和蓝色的纤维，以模仿动脉和静脉血管。聚合过程和原理（B）：物理化学过程 物理过程：粉液剂混合后，单体浸润PMMA微珠，分子量较大的PMMA微珠溶胀，较小的发生溶解，粉液逐渐混为一体，成为很粘的胶状物。 化学过程：当

28、混合物加热至60-80时，引发剂生成自由基，引发单体发应聚合。 新生成的聚合物分子与PMMA微珠中原有的PMMA分子链交叉缠绕混为一体，完成热固化的聚合过程。制作及热处理过程1、模型准备：充填树脂前，需在石膏阴模腔涂一层分离剂2、调和牙托粉和牙托水：合适的水粉比（非常重要）3、调和后的变化（A）湿砂期：牙托水尚未渗入牙托粉内，阻力小，无粘性稀糊期：牙托粉表层逐渐被牙托水溶胀，显得牙托水多，调合时无阻力粘丝期：继续溶胀，混合物易于起丝，不宜再调和面团期：粉液已基本结合完成，无多余牙托水存在，呈可塑面团状。此时为填塞型盒最适宜的时期橡胶期：表面牙托水开始挥发，呈较硬而有弹性的橡胶状坚硬期：牙托水进

29、一步挥发，形成坚硬脆性体，但并未发生化学反应 从开始调和至面团期的时间是20min左右，在此期历时约5min影响面团期形成时间的因素如下：（1）牙托粉的粒度（2）粉液比（3）温度4、填塞5、热处理：通常采用水浴加热法 三种水浴法： （1）70-75水浴中恒温90min，然后升温至煮沸并保持30-60min; （2）60 水浴中2小时，然后升温至100 保持1小时； （3）置于温水中，1.5-2小时内缓慢匀速升温至沸点，保持30-60min其中，第一种方法单体转化率达到最大，第二种单体残留仅0.29%，第三种方法最简便，临床常用 为什么热处理过程中既要缓慢加热又必须达到水的沸点？（A） 1、链引

30、发反应是吸热反应，水温70 时，型盒内温度达60 ，引发剂活化； 2、链增长阶段，反应迅速，短时间内放大量热，而石膏为不良热导体，所以要求水温和型盒内温差大而利于热量有效散发，否则易使未聚合的MMA单体挥发，形成气泡； 3、持续低温聚合将导致聚合反应不完全，残留单体量多，影响基托各项性能同时还需注意必须等型盒冷却至室温才能开盒热固型基托树脂性能（B）1、物理、机械性能（1）机械性能：韧性不足、硬度不大，易磨损、折裂（2）热学性能：热变形温度94；热膨胀系数大；热的不良导体（3）吸水性：具有一定吸水性，能补偿一定体积收缩（4）体积收缩：主要是冷却过程产生的收缩（5）应力及裂纹：潜伏应力的存在2、化学性能（1）溶解性：溶于一些有机溶剂中；注意酒精对其造成的影响；具有交联结构的树脂，抗溶解