齿科隐形正畸矫治器用膜片的力学性能研究.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.3(上)-51-工 业 技 术无托槽隐形矫治改变了人们对传统正畸矫治的认识,更注重矫治器本身的隐蔽性与美观性。不同于传统的固定矫治技术,无托槽隐形矫治是通过热压膜材料紧密贴合在牙面,挤压产生弹性形变,进而带动牙齿移动,达到矫治目的1-2。值得注意的是,热压膜材料的厚度对矫治器矫治力具有显著影响。任超超等3发现随着材料厚度增加,矫治器矫治力也相应增加。Kwon 等探究了不同厚度材料的硬度和韧性,发现厚度越小,越适合临床使用。经恒温水浴中浸泡后,材料的力学性能增加。因此,要了解某种热压膜材料对牙齿的移动能力,就必须深入研究该材料力学性能4。经前期调查,本文选用有高透
2、明度的 PETG(对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)为基体材料,利用 PC(聚碳酸酯)和 TPU(热塑性聚氨酯)对其改性。当PETG/PC/TPU 最佳配比为 60/40/15 时4,探究混合材料在不同厚度下的力学性能,并与现行标准进行比較,以筛选出制备无托槽隐形矫治器的最佳厚度,为临床选用厚度适宜的齿科隐形正畸矫治器用膜片制作无托槽隐形矫治器提供一定的理论依据。1 试验部分1.1 试验材料将 PETG 置于恒温干燥箱中,在 70下恒温 4h;PC置于恒温干燥箱中,在 110恒温 5h;TPU 置于恒温干燥箱中,在 90恒温 5h。将配比为 60/40 的 PETG/PC 添加15
3、份 TPU,均匀混合,在温度为 200下通过微型挤出机挤出,将其冷却并切粒,转速为 110r/min。将挤出的混合物颗粒置于恒温干燥箱,在 80恒温 5h 后,在 210的温度下利用注塑机进行注塑,得到片状试样5。1.2 设备和仪器设备和仪器包括微型挤出机(DSR,美国 Prism 公司)、注塑机(JPH-120,广东泓利机器公司)、电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9070A,上海精宏试验设备公司)、精密万能材料试验机(AGX-V10KN,日本岛津)和气动冲片机(KDQ4025,凯德仪器)。1.3 试验方法试验方法具体如下。第一,力学拉伸性能测试。对于正畸矫治器用膜片,根据 YY/T1819202
4、2 标准6,利用气动冲片机将片状试样制备成标准试样,同一厚度的试样各 5 片(如图 1 所示)。使用低倍放大镜检查样品边缘,检查样品边缘应无缺口。在常温下,将样品固定至精密万能材料试验机上,以5mm/min 的速度对试样施加拉力,直至试样断裂。通过试验数据计算拉伸弹性模量、屈服应力和屈服拉伸应变,利用 Origin8.5 软件绘出拉伸应力-应变曲线(如图 2 所示)。第二,直角撕裂强度测试。使用气动冲片机,根据 QB/T11301991 中的要求制备试样,同一厚度的试样各 5 片(如图 3 所示)。使用低倍放大镜检查试样边缘,确保试样无缺口。在常温下,测量试样直角口处的厚度 d(mm)。将试样
5、夹在精密万能材料试验机夹具上,夹入部分为 20mm,并使其受力方向与试样方向垂直。以 200mm/min 的速度进行试验。记录最大负荷值 P(N)。按=P/d 计算直角撕裂强度(kN/m),并取平均值6。2 结果与讨论2.1 不同厚度膜片的力学拉伸性能分析结果本文通过精密万能材料试验机测试了 PETG/PC/TPU-0.3、PETG/PC/TPU-0.5、PETG/PC/TPU-0.7 和 PETG/PC/TPU-1.0 齿科隐形正畸矫治器用膜片的力学拉伸性能,并利用origin做图得到了不同厚度PETG/PC/TPU膜片的拉伸应力-应变曲线(如图 2 所示)。通过进一步计算,得出其相应的拉伸
6、弹性模量曲线(如图 4 所示)与屈服应力、屈服拉伸应变曲线(如图 5 所示)。根据拉伸应力-应变曲线(如图 3 所示)可知,齿科隐形正畸矫治器用膜片厚度增加,其相应的应力也随之增大,但这种增大趋势并不会随 PETG/PC/TPU 膜片厚度增加呈线性关系。进一步分析不同厚度 PETG/PC/TPU 膜片的弹性模量结果,发现弹性模量随膜片厚度增加而逐渐增加。当PETG/PC/TPU膜片的厚度从0.3mm增至0.7mm时,其弹性模量从622.4MPa 增至 1027.6MPa,随着膜片厚度继续增至 1.0mm,弹性模量反而降至 564.8MPa。值得注意的是,当 PETG/PC/TPU 膜片的厚度为
7、 0.7mm 时,其相应的弹性模量达到最大值,即 1027.6MPa。根据正畸矫治器用膜片的行业推齿科隐形正畸矫治器用膜片的力学性能研究夏玉1,2韦靖婧1,2杨顺洪1,2都笑非1,2袁文洪1,2(1.资阳市食品药品检验检测中心,四川 资阳 641399;2.口腔装备材料质量评价重点实验室,四川 资阳 641399)摘 要:本文通过测试不同厚度的 PETG/PC/TPU 齿科隐形正畸矫治器用膜片的力学性能,得到相应的拉伸弹性模量、屈服应力、屈服拉伸应变以及直角撕裂强度,为选择厚度适宜的齿科隐形正畸矫治器用膜片制作无托槽隐形矫治器提供指导。结果显示,弹性模量随膜片厚度增加而逐渐增大(膜片的厚度从0
8、.3mm 增至0.7mm,弹性模量从622.4MPa 增至1027.6MPa),PETG/PC/TPU 膜片厚度从0.3mm 增至0.7mm,直角撕裂强度均280kN/m。综合分析不同厚度膜片的拉伸弹性模量、屈服应力以及屈服拉伸应变,当 PETG/PC/TPU膜片厚度为0.5mm 时,矫治器的矫治效果较优异。关键词:正畸矫治器用膜片;无托槽隐形矫治;力学性能中图分类号:R783文献标志码:A中国新技术新产品2024 NO.3(上)-52-工 业 技 术荐标准要求,材料的弹性模量数值应为 700MPa3000MPa6。根据对 PETG/PC/TPU 膜片的拉伸弹性模量的分析可知,当PETG/PC
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