基于层压法的隐形正畸用膜片制备及其性能研究

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目前隐形正畸领域对膜片的性能没有统一的标准,且膜片材料基本被国外垄断,因此,研发国产隐形矫治膜片材料具有重要的意义。本论文对两种国外正畸膜片进行了全性能剖析,制定了隐形正畸用膜片性能参考指标。选取了热塑性聚氨酯(TPU)、环己二醇共聚聚酯(PETG)和聚碳酸酯(PC)三种材料,通过层压复合的方式进行了正畸膜片的制备,并对膜片进行了全面的性能测定,结论如下:(1)根据Biolon膜片和Erkodur膜片的性能测试参数,制定了隐形正畸用膜片的性能参考指标:拉伸强度50-60 MPa,弯曲强度20-28 MPa,拉伸模量 1700-2100 MPa,弯曲模量 1700-2400 MPa,透光率>85%,雾度<4%,应力松弛速率<20 kPa/min、应力松弛百分比<20%,冲击强度 22 kJ/m2,吸水量<15 mg/cm3。(2)PC片材对TPU膜片的透明性影响甚微,复合膜片的透光率基本在90%左右。PC片材增强了 TPU片材的力学强度,双层TPU/PC复合膜片的拉伸强度基本在50 MPa以上,拉伸模量在1800 MPa以上,弯曲性能优异。此外,复合膜片256 h的吸水量不超过10 mg/cm3,4 h应力松弛速率低于15 kPa/min,松弛百分比在20%以下。但是双层TPU/PC复合膜片的雾度高于制定的指标,需要进一步降低复合膜片的雾度才能满足正畸要求。(3)PC片材的引入改善了 PETG膜片的应力松弛性能,在增强PETG膜片力学性能的同时几乎不影响膜片材料的透明性。且PETG/PC复合膜片的生物相容性良好。当PC片层的厚度为0.2 mm时,层压PETG/PC复合膜片的4 h应力松弛速率和松弛百分比分别为16.7 kPa/min、19.3%,拉伸应力 51 MPa、模量 1860 MPa,弯曲应力 26 MPa、模量2140 MPa,冲击强度为33 kJ/m2,吸水量为7.7 mg/cm3,细胞存活率为89%,溶血率为3.1%,可用于制备隐形矫治器。(4)将综合性能最佳的双层PETG/PC2858(0.9 mm/0.2 mm)复合膜片按照隐形矫治牙套的制备工艺成型,制备出了能与国外矫治器相媲美的隐形矫治器。
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