[发明专利]一种多彩多透明度口腔修复体的原料和增材制造方法

说明书

本发明公开了一种多彩多透明度口腔修复体的原料和增材制造方法，通过将氧化剂加入到喷射墨水中，按照设定的图案喷射到混合还原剂的陶瓷浆料表面，喷射到的地方产生氧化还原反应生成自由基和H+离子，并依次引发聚合交联和离子凝聚并导致原位协同固化；未喷射到的地方，则保持液态。在第一层浆料上铺设第二层浆料，重复以上步骤直到成型完成，然后将未固化的浆料去掉就可以得到陶瓷胚体。最后陶瓷胚体在高温下烧结得到最终的全瓷修复体。通过喷射墨水和陶瓷浆料的双重协同固化，不但可以同时提高陶瓷胚体的致密度和初期强度，还可以极大的降低陶瓷浆料中的杂质含量，避免后期烧结时较长的除胶时间和可能的内部残留污染。另外通过选择性的喷射具有不同比例或浓度的着色剂或透明剂的喷射墨水，还获取具有多种颜色和透明度的全瓷修复体。

技术领域

本发明具体涉及一种多彩多透明度口腔修复体的原料和增材制造方法。

背景技术

口腔修复，主要是针对牙齿缺损、牙齿缺失后的治疗工作，如嵌体、贴面，全冠、义齿等。也包括利用人工修复体针对牙周病、颞下颌关节病和颌面部组织缺损的治疗。口腔修复的范围，集中于口颌系统的面下三分之一。而面下三分之一在人的容貌美中占据特别重要的地位，其美学结构特征非常重要。陶瓷材料被认为是匹配人牙外观的最佳材料，具有优异的美观性，耐磨，和颜色稳定性，特别是全瓷材料，具有良好的类似天然牙的半透明性。因此，越来越广泛地应用于各种牙齿修复体的制作。

CAD/CAM切削陶瓷技术的发明，为整个口腔修复体带来了颠覆性的发展，使得高性能陶瓷，包括氧化锆，氧化铝等，可以应用于全瓷口腔修复体的制作。其主要流程如美国专利US20050261795描述，先烧制可制作单个或多个修复体的较低强度规整氧化锆瓷块，然后在多轴数控切削研磨设备上加工成胚体，再烧结而形成全瓷修复体。该系统可以在较短时间内为患者制作全瓷的嵌体、贴面、全冠和固定桥，加工过程标准、规范，人为误差小，减少了繁杂的技工加工步骤，省时省力，制作修复体精度高，因此在牙科中的应用越来越广泛。

然而CAD/CAM切削陶瓷技术只能进行单一材料的加工，无法加工可以具有仿真牙本质，牙釉质的多层冠结构，特别是前牙，只能通过手工堆瓷。虽然也有多彩预烧制瓷块的存在，但其色彩分布单一，美学效果不佳。而且因为分层材料的收缩不一致，会导致界面产生应力，导致产品产生裂纹。为了解决这此问题，人们开始开发增材制造技术用于全瓷口腔修复体的制作。目前可以用于全瓷口腔修复体制作的增材制造技术主要分为三大类别，选择性激光烧结或熔融（SLS/SLM），选择性光固化(SLA/DLP)，以及三维印刷(3DP)工艺。因为前两种技术无法实现多材料或多色彩的美学效果，因此目前可以实现多彩的三维印刷(3DP)工艺得到了很多的关注。

三维印刷(3DP)是由美国麻省理工学院发明的一种增材制作方法（美国专利5204055）。这种技术又称微喷射粘结，首先将零件的三维CAD文件切片成二维图像，然后根据图像利用喷墨头将液体粘结剂选择性喷射到材料粉末上面。只有喷射到的粉末区域被粘结在一起，这个过程逐层重复，堆积成三维形状，最后将三维形状中未粘结的粉末除去就得到了最终产品或胚体；3DP工艺与激光烧结技术类似，都是采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。但是与激光烧结技术不同的是，3DP工艺中材料粉末不是通过激光烧结连接起来的，而是通过喷墨头喷射粘结剂粘结，其优点为可以通过喷射不同颜色的墨水，来实现多色的效果。

然而目前采用陶瓷粉末为原料的3DP工艺也存在很多缺点，通常只能做样品展示，无法用于功能性产品：(1)因为粉末堆密度低，且多孔，工艺形成的坯体强度、韧性相对较低；(2)由于工艺使用的粘结剂的表面张力较大，使得润湿性不好，导致液体在固体表面铺展程度不够，最终使得粘结剂的粘结效果不好，（3）喷射墨水中的粘结剂具有较高的有机成分，导致陶瓷胚体里面杂质含量高。因此采用3DP技术难以制备出高致密度、低收缩率的陶瓷制件。

为了实现集功能和美学为一体的全瓷修复体的陶瓷三维打印，其工艺需要满足以下的几个要求：

1）陶瓷原料必须具有较高的固含量（通常需要体积固含量50%），以保证在形成陶瓷胚体不发生收缩变形。