口腔材料学石膏材料和包埋材料.pptx
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口腔材料学石膏材料和包埋材料.pptx
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,复习:
印模材料:
取制印模时所用的材料。
第六章齿科石膏材料,Dentalgypsumproducts,学习内容及重点,掌握:
齿科石膏制品的分类影响石膏性能的各种因素固化膨胀的原因了解:
齿科石膏的固化反应和固化机理不同石膏制品的制作方法固化时间的控制固化膨胀的控制,口腔模型是由口腔印模灌注成的阳模。
灌注阳模的材料称为模型材料。
一、模型材料,二、石膏的分类,石膏分生石膏和熟石膏两种,生石膏是二水硫酸钙,其分子式为CaSO42H2O;熟石膏又称半水硫酸钙,其分子式为CaSO41/2H2O。
口腔临床采用的是熟石膏。
二、石膏的定义及分类,中华人民共和国医药行业标准YY0462-2003牙科石膏产品,对石膏的性能要求,良好的流动性和可塑性。
适当的凝固时间:
初凝530分钟,24小时后完全凝固。
复制再现精确度高。
较好的机械强度,抗压强度大,表面硬度高。
在正常的使用条件下,不易磨损,不易破碎。
化学性能稳定,不与印模材料发生反应,保持表面光滑清晰,容易脱模。
操作简便。
第一节齿科石膏制品的化学性质(chemicalnatureofdentalgypsumproducts)制作齿科石膏的原料:
二水硫酸钙(calciumsulfatedihydrate)又称生石膏(gypsum)在自然界,呈白色至奶黄色、灰色、红色或棕色,块状。
分子式:
CaSO42H2O,普通石膏(b型石膏)生石膏粉末在常压下置于旋转炉内,110120开放式煅烧。
去除部分结晶水。
(易结块、孔隙率高、需水量多),人造石(a型石膏)生石膏中加入琥珀酸钠与水混合后装入布袋,置于蒸气压0.13MPa、123的密闭容器内恒温7小时。
120干燥45小时。
(晶体形状规则、孔隙率低、需水量少)高强度人造石(改性a型石膏)过饱和生石膏溶液置于密闭容器中,在0.20.3MPa、135145下处理。
(需水量少),一、齿科石膏制品的制造(manufactureofdentalgypsumproducts),二、固化反应(chemicalreaction),2(CaSO41/2H2O)+3H2O,2(CaSO42H2O)+Q,水化反应,二水石膏,水,半水石膏,溶解度高(0.9g/100ml)不断溶解,溶解度低(0.2g/100ml)结晶析出,三、固化反应机理,Hoff的固化结晶理论源于1887年,由法国科学家HenryLouis提出,荷兰化学家Hoff进一步发展部分半水硫酸钙溶解溶解的半水硫酸钙与水反应生成二水硫酸钙二水硫酸钙的溶解度低于半水硫酸钙,因此沉淀析出反应过程不断进行,二水硫酸钙结晶相互交织挤压,最终石膏固化石膏固化的主要原因半水硫酸钙和二水硫酸钙溶解度不同,三、固化反应机理,现代结晶理论石膏固化反应过程存在半水硫酸钙的溶解和二水硫酸钙的沉淀溶解的中心位于半水硫酸钙的中心,沉淀的中心位于二水硫酸钙的中心不同中心溶解和沉淀的浓度不一样,溶液中的钙离子由高浓度向低浓度扩散,四、临床使用方法,按1:
2的水比加入粉石膏粉,将水放入干净的橡皮碗,搅拌均匀,15分钟初凝石膏逐渐变稠失去表面光泽和可塑性,1h基本凝固,24h完全凝固,第二节齿科石膏制品的性能,(propertiesofdentalgypsumproducts)固化时间(settingtime)粉末粒度(finenessofpowderparticles)压缩强度(compressivestrength)拉伸强度(tensionstrength)硬度(hardness)耐磨性能(abrasionresistance)尺寸变化(dimensionalchange)复制再现性(reproductionofdetail),一.水粉比(W/Pratio),水的体积(ml)半水石膏的重量(g),水粉比=,WP,=,最佳水粉比,(按理论计算:
100g石膏粉末中加入18.6ml水,水化反应全部完成)普通石膏人造石高强度人造石,0.45-0.550.30-0.350.200.25,水粉比的影响,水粉比,固化时间流动性孔隙率强度粗糙度,二.固化时间(settingtime),自石膏粉开始与水调合,至石膏硬固所需的时间。
固化时间,1.固化时间的测量,凝固时间判定,凝固时间的测定方法维氏针(Vicatneedle)压入法国际标准(ISO)日本标准(JIS)美国标准(ADA)针径(mm)121载荷(g)300300300,2.固化时间的控制,
(1)理论控制方法,1)控制半水硫酸钙的溶解度,溶解度,固化时间,2)控制结晶核,结晶核数量,固化时间,3)控制结晶生长率,结晶生长率,固化时间,2.固化时间的控制,水粉比,固化时间,实际控制方法杂质含量(impuritycontent)相当于增加了结晶核的数量粒度(particlesize)粉末颗粒的尺寸。
半水硫酸钙的粒度粒度小,相当于增加了结晶核的数量和表面积,3)水粉比水量增加,使结晶核数量相对,减少,固化时间延长。
2.固化时间的控制,
(2)实际控制方法4)调和(impuritycontent)调和过程中,打碎二水硫酸钙,增加结晶核,缩短固化时间。
5)固化温度050对固化时间影响很小,50以上固化速度减慢,接近100时,固化反应停止。
2.固化时间的控制,
(2)实际控制方法6)添加化学改性剂(chemicalmodifier)加速剂(accelerator):
加速结晶的形成。
提高半水硫酸钙的溶解率,加快了二水硫酸钙饱和溶液的形成,从而加速了结晶的形成。
缓凝剂(retarder):
减少结晶的形成。
在半水硫酸钙上形成吸收层,降低半水硫酸钙的溶解率,从而减缓了结晶的形成。
三.固化膨胀(settingexpansion),1.固化期间的尺寸变化(dimensionalchangeswhichoccurduringthesetting)为弥补印模固化时的收缩,需要石膏固化时具有一定的膨胀。
固化膨胀机理水化反应时,在二水硫酸钙晶体长大过程中,针状结晶互相挤压、支撑,使结构中存在孔隙,密度降低,体积膨胀。
膨胀率一般在0.05%0.5%之间。
2.固化膨胀的控制(controlofsettingexpansion),高水粉比单位体积内结晶核少,结晶核之间距离大,晶体生长过程中相互碰撞、挤压的倾向小,所以膨胀量小。
延长调合时间调和时间延长,调和过程中打碎的二水硫酸钙增加,结晶核增多,晶体之间的冲突挤压加剧,膨胀量大。
添加剂在石膏制品中加入化学添加剂,如硫酸钾可以减少固化膨胀,但同时会缩短固化时间,可以加入硼砂调整固化时间。
四.强度(strength),1.强度(strength):
石膏制品的强度通常是指压缩强度,从石膏的固化理论可知,石膏开始固化后,强度会迅速提高。
但固化的石膏中,游离水的存在显著影响其强度。
因此石膏产品的强度分干强度和湿强度两种。
干强度(drystrength)半水硫酸钙完成水化反应,并完全干燥后的强度。
湿强度(wetstrength)半水硫酸钙完成水化反应,但仍残留有水时的强度。
熟石膏固化后,8小时至24小时之间的干燥失水率为6%,压缩强度增加一倍。
四.强度(strength),2.影响压缩强度的主要因素水粉比(water-powderratio)水粉比大,孔隙率大,单位体积结晶少,强度低。
调和时间(mixingtime)调和时间增加,压缩强度增加。
过分调和,结晶会被打碎,结晶间的交联减弱,抗压强度降低。
添加剂加速剂和缓凝剂都会使干、湿强度降低。
小结:
本节重点:
齿科石膏制品的分类影响石膏性能的各种因素固化膨胀的原因,普通石膏(b型石膏)常压,110120开放式煅烧。
去除部分结晶水。
小结:
人造石(a型石膏)加入琥珀酸钠与水混合,蒸气压0.13MPa、123的密闭容器内恒温7小时。
120干燥45小时。
高强度人造石(改性a型石膏)过饱和生石膏溶液,密闭容器中,在0.20.3MPa,135145下处理。
固化反应机理:
固化结晶理论,小结:
固化时间(settingtime)粉末粒度(finenessofpowderparticles)压缩强度(compressivestrength)拉伸强度(tensionstrength)硬度(hardness)耐磨性能(abrasionresistance)尺寸变化(dimensionalchange)复制再现性(reproductionofdetail),第三章牙科用蜡,牙科蜡是口腔临床制作修复体过程中使用的蜡。
用途:
嵌体蜡型、基托蜡、支架蜡、咬合记录及暂时固定等。
第一节概述(Introduction),一、牙科蜡的原料组成(rawmaterialcomposition)含碳氢化合物、高级脂肪酸及高级一元醇和酯。
主要由天然蜡、合成蜡、脂肪、脂肪酸、树脂和色素组成。
牙科蜡的原料来源,1、天然蜡矿物蜡:
石蜡、地蜡、微晶蜡植物蜡:
棕榈蜡、椰子蜡动物蜡:
蜂蜡、虫蜡、鲸蜡2、合成蜡:
塑料蜡3、其他:
脂肪、脂肪酸、树脂,二、蜡的物理性能,1.熔点范围与软化温度(Meltingrange)(softtemperature),熔点范围:
开始熔化至全部熔化的温度范围。
相差510软化温度:
蜡软化点温度;可操作和塑形的温度。
软化温度与流动性及可塑性有关。
2.残余应力(Residualstress)、应力释放(stressrelease)与变形(deformation)蜡冷却收缩产生内应力,遇热内应力释放而变形。
蜡型放置变形,影响蜡型的准确性。
可冷藏预防变形。
三、分类,按用途分为:
1、模型蜡(Patternwax)2、过程蜡(Processingwax)3、印模蜡(Impressionwax),第二节模型蜡(Patternwax,modelingwax),用于制作蜡型及记录咬牙合关系。
制作基托、人工牙等的蜡模。
理想的模型蜡的性能:
均匀软化不分层。
易雕刻成形。
能反复熔化及硬化。
热水除蜡,不留残渣。
尺寸变化小。
商品名:
红蜡片分类:
一般分为冬用和夏用两种。
组成:
石蜡7080%蜂蜡20%棕榈蜡等,性能:
冬用型软化温度3840夏用型软化温度4649质软、韧而不脆、不粘手、易成型,加热变软有可塑性,冷却后有一定的强度。
应用:
均匀加热再塑形。
蜡型完成后应立即装盒。
二、铸造蜡(castingwax),采用失蜡铸造技术制作铸造修复体的蜡型。
分类嵌体蜡和铸造金属支架蜡。
性能,1.延展性和炽灼残渣(ductilityandheatresidue):
在23应能对折而不断裂,在4045应柔软易弯并与模型贴合。
铸造蜡应被烧尽,不留残渣。
2.应力释放高温下制备的蜡型,变形趋势小,因造成变形的残余应力与使蜡成型的力有关。
故将蜡在用前均匀加热至50至少15min可减少残余应力。
贮存温度越高,应力释放越大。
蜡型完成后尽快包埋。
或将蜡型放于冰箱保存。
小结,1、蜡的原料组成:
天然蜡、合成蜡、其他,2、性能:
应力释放而变形。
可冷却预防。
3、分类:
模型蜡:
冬用型、夏用型,第七章包埋材料(CastingInvestmentmaterials),整模造型,熔模铸造,一、学习内容及重点,掌握:
包埋材料的分类石膏包埋材的成分及应用范围石膏包埋材的三种膨胀方式及影响原因磷酸盐包埋材的主要组成及应用范围磷酸盐包埋材的膨胀方式硅胶包埋材的组成及应用范围模型包埋材的组成及应用范围,第一节概述(Introduction)一.包埋材料的作用(functionofcastinginvestmentmaterials)对修复体(restoration)的蜡型(waxmolding)进行全方位的包埋,在蜡型被熔化挥发后,形成具有一定强度的铸造空腔,用于容纳熔融状态(meltedstate)的金属。
口腔包埋材料的特殊作用利用包埋材料的固化膨胀(settingexpansion)和加热膨胀(thermalexpansion)弥补铸造金属的体积收缩。
对包埋材料的要求,理想的包埋材料应符合以下要求:
1、调和时呈均匀的糊状;2、有合适的固化时间;3、粉末粒度细微,使铸件表面有一定的光洁度;4、能够补偿铸造过程中金属及蜡型的收缩量;5、能够承受铸造压力及冲击力,不因此产生微裂纹;6、耐高温;7、铸造时不与液态金属发生反应,不产生有毒气体;8、对注入的金属材料无破坏作用;9、有良好的透气性。
石膏类包埋材料,铸造温度:
1000以下
(2)高熔合金包埋材料铸造温度:
1000以上,无石膏类包埋材料,铸造包埋材料的分类(classificationofcastinginvestmentmaterials),
(一)铸造包埋材料(Castinginvestment)按是否含有石膏分类石膏类包埋材料(Gypsum-bondedinvestment)石英包埋材料(Quartzinvestment)方石英包埋材料(Cristobaliteinvestment)非石膏类包埋材料(Gypsum-bondedinvestment)磷酸盐包埋材料(Phosphate-bondedinvestment)硅胶包埋材料(Silica-bondedinvestment)按照铸造温度分类
(1)中低熔合金包埋材料(investmentformediumfusionalloy),铸造包埋材料的分类(classificationofcastinginvestmentmaterials),
(一)铸造包埋材料(castinginvestment)3.按照膨胀类型和应用范围分类,
(二)模型包埋材料(Modelinvestment)用于制作模型的包埋材料。
在此模型上构筑蜡型,然后直接包埋,进行失蜡铸造,减少取下蜡型时造成的误差。
第二节石膏类包埋材料(gypsum-bondedinvestments)一.主要成分(chiefcomponents)二.水粉比与固化时间(water-powderratioandsettingtime)三.固化膨胀(settingexpansion)四.吸水膨胀(hydroscopicexpansion)五.热膨胀(thermalexpansion)六.机械强度(mechanicalstrength)七.粉末粒度与透气度(powdergranularityandgaspermeability)八.耐热性(heatresistance)九.操作注意事项(attentionofmanipulation),第二节石膏类包埋材料(gypsum-bondedinvestments),一.主要成分(chiefcomponents)耐火高熔物质二氧化硅(SiO2)55%75%结合剂人造石(artificialstone)硬质石膏25%45%着色剂调整剂特点:
二氧化硅的同素异构转变产生膨胀硬质石膏的高温特性,二氧化硅的同素异构转变,b-石英,b-磷石英,b-方石英,870,1475,1700熔融石英,a-石英,a-磷石英,a-方石英,573,220,160,急速转变可逆a向b转变时体积膨胀,缓慢转变、不可逆,105,中间磷石英,二.水粉比与固化时间(water-powderratioandsettingtime),水粉比W/P=ml/g一般为:
0.350.40之间水粉比大,流动性、透气性增加。
但固化时间延长,导致固化膨胀、热膨胀及机械性能下降。
三.固化膨胀(settingexpansion)二水石膏的针状结晶交替增长,因互相挤压而向外部膨胀。
二氧化硅粒子的存在有利于二水石膏针状结晶的生长。
水粉比对固化膨胀的影响,四.吸水膨胀(hydroscopicexpansion),性质:
含硅量二氧化硅粒度水粉比接触水时间水量水温,吸水膨胀率,材料在水中固化所产生的膨胀,称为吸水膨胀。
固化机制:
通过浸入水或注水,对包埋材料中参加水和反应的水进行补充,使二水石膏的针状结晶能够更加自由地生长。
吸水膨胀是一般固化膨胀的延续。
五.热膨胀(thermalexpansion),定义包埋材料固化后继续加热时产生的膨胀。
产生热膨胀的原因二氧化硅发生同素异构转变加热曲线与冷却曲线的区别二氧化硅由a型向b型的转变是可逆的。
石膏加热时,脱水成为无水石膏;冷却时,随温度下降按比例收缩。
提示加热失蜡后的铸型不应中途冷却,避免再次加热时产生缺陷。
六.机械强度(mechanicalstrength),强度与石膏的种类有关,硬质石膏普通石膏;包埋材料强度过高,铸造完成后,难以从铸件表面清除。
水粉比越大,强度越低。
机械强度评价,评价方法,试件尺寸环境要求,检测包埋材料调和两小时后的抗压强度。
f2040(mm)232相对湿度5010%,P,P,f20,40,七.粉末粒度与透气度(powdergranularityandgaspermeability)透气度包埋材料固化后应具有适当的孔隙度(porosity),以保证铸型具有适当的透气度。
粒子尺寸一致性好的包埋材料具有良好的透气度。
石膏的添加量多,固化后强度高,透气度减弱。
石膏的添加量少,水粉比大,透气度高。
八.耐热性(heatresistance),耐热性,要求材料在高温下,不发生热分解和性能下降等破坏。
二氧化硅,在熔点(1700)以下不发生分解。
石膏类包埋材料的铸造温度必须在700以下。
石,膏在1000发生分解反应。
在700以上加热,石膏中的硫被还原,产生二氧化硫;二氧化硫极易对金铸造体造成污染。
石膏在750左右会发生急剧收缩。
九.操作注意事项(attentionofmanipulation)包埋材料与水的正确称量,确保达到既定的水粉比;调和时使用的水,必须是在室温下保存的水;避免快速加热,升温至700的时间至少应为一小时;避免在700以上继续加热;包埋材料的加热过程不能中断;包埋材料应保存在密闭防潮的容器中。
第三节磷酸盐类包埋材料(Phosphate-bondedinvestments),用途铸造高熔点合金组成耐高温难熔物质:
二氧化硅占80%90%结合剂系统:
由磷酸二氢铵与氧化镁的酸碱反应构成。
机理可溶性磷酸盐在水中与氧化镁的表面发生反应,形成结合剂,将耐火材料二氧化硅牢固结合在一起。
第三节磷酸盐类包埋材料(Phosphate-bondedinvestments),膨胀
(1),用硅溶胶混悬液调和产生的固化膨胀大于用水调和;与硅溶胶调和液的浓度成正比;热膨胀型包埋材料主要依靠耐高温的二氧化硅产生膨胀;吸水膨胀的本质是固化反应的延续。
热膨胀型吸水膨胀型实线:
热膨胀虚线:
固化膨胀,第三节磷酸盐类包埋材料(Phosphate-bondedinvestments),膨胀
(2)由材料类型决定的区别,吸水膨胀型材料的热膨胀率低。
磷酸盐类包埋材料的膨胀率大于石膏类包埋材料,热膨胀型吸水膨胀型,镍铬合金的铸造收缩率,2.02.2%,第四节硅胶包埋材料,(silica-bondedinvestments)一.组成(composition)正硅酸乙脂包埋材料(ethylsilicateinvestment)耐高温成分:
石英、方石英、少量的氧化镁结合剂:
原硅酸四乙脂(含约28%二氧化硅)加水分解,生成硅溶胶并固化。
调和液:
使用以盐酸作催化剂的调和液。
三.膨胀与强度(expansionandstrength)膨胀量较大,强度较低。
四.透气性(permeability)由于硅胶微粒堵塞,透气性不如石膏包埋材料。
第五节模型包埋材料(silica-bondedinvestments),一.应用范围(applicationrange)用包埋材料直接灌注模型,在包埋材料模型上制作蜡型。
二.组成(composition)耐高温成分:
石英、方石英结合剂:
硬质石膏、超硬质石膏或磷酸盐。
调和液:
水或硅溶胶,后者强度高膨胀量大。
三.特性(characters)室温强度和高温强度均大于石膏类包埋材料;固化膨胀大于、热膨胀约等于石膏类包埋材料;铸件表面清理较困难。
小结:
本节重点:
包埋材料的分类石膏包埋材的成分及应用范围石膏包埋材的三种膨胀方式及影响原因磷酸盐包埋材的主要组成及应用范围磷酸盐包埋材的膨胀方式硅胶包埋材的组成及应用范围模型包埋材的组成及应用范围,小结:
铸造包埋材料的分类,
(一)铸造包埋材料按是否含有石膏分类石膏类包埋材料石英包埋材料方石英包埋材料非石膏类包埋材料磷酸盐包埋材料硅胶包埋材料按照铸造温度分类中低熔合金包埋材料高熔合金包埋材料,小结:
铸造包埋材料的分类,
(一)铸造包埋材料按照膨胀类型和应用范围分类,
(二)模型包埋材料用于制作模型的包埋材料。
在此模型上构筑蜡型,然后直接包埋,进行失蜡铸造,减少取下蜡型时造成的误差。
小结:
石膏包埋材:
二氧化硅5575;硬石膏2545,固化膨胀、吸水膨胀和热膨胀铸造温度低于700。
在1000发生分解反应。
在700以上加热,石膏中的硫被还原,产生二氧化硫;二氧化硫极易对金铸造体造成污染。
石膏在750左右会发生急剧收缩。
磷酸盐包埋材:
难熔物质,如二氧化硅,8090;结合剂系统,磷酸二氢胺和碱性氧化镁固化膨胀、吸水膨胀和热膨胀铸造温度可以高于700。
小结:
硅胶包埋材:
二氧化硅;正硅酸乙酯或硅酸钠一般用作内层包埋材料,内层包埋材料固化后,用少量硬石膏和粗石英配制的外包埋材料进行外层包埋,可以缩短包埋时间和节约材料。
模型包埋材:
难熔物质,如二氧化硅,8090;结合剂系统,硬石膏或磷酸二氢胺和碱性氧化镁既是模型材料,又是包埋材料,在模型材料上制作的蜡型无需取下,模型与蜡型一起包埋。
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