残根残冠桩核一体化修复体切削成型用多向纤维增强复合材料的研制.pdf

２０１３年第１期玻璃钢／复合材料区域采用纤维毡或纤维布来实现。该多向纤维增强树脂复合材料坯材采用拉挤一缠绕工艺制作：将树脂、固化剂、促进剂按１００：８０：１比例配置，倒人预热６０％的浸胶槽中，单向纤维集束以一定张力牵引，经过在６０～８０ｃＣ条件下去除表面的水分和上胶剂后，浸入浸胶槽，然后进入桩体预成型模具进行预固化（三区固化温度分别为９０、１００和１１０￣Ｃ），得到固化度约为６０％的单向纤维增强树脂复合材料杆体。然后将经过预处理、浸胶的纤维毡或布以４５。斜角分层缠绕在前述预成型单向纤维增强树脂复合材料杆体上，进入复合界面桩体成型模具进行固化（三区固化温度分别为１１５、１２５和１３５￣Ｃ）。该多向玻璃纤维增强复合材料杆状坯体继续在１６０％固化炉中后固化３ｈ。多向纤维增强区（毡）多向纤维强区（布）图２多向纤维增强树脂基复合材料杆状坯体截面示意图２．３复合材料坯材的表征—弯曲性能测试：按照ＧＢ１４４９８３，制备４Ｏ（长）ｘ１５（宽）×２（高）ｍｍ的标准样条，采用ＩＮＳＴＲＯＮ一１１２１万能材料测试机以２ｍｍ／ｍｉｎ的加载速度进行测试，每组样测试１Ｏ根样条，取平均值。—剪切性能测试：按照ＧＢ３３５７８２，制备２０（长）×６（宽）×２（高）ｉ／ｌｍ的标准样条，采用ＩＮＳＴＲＯＮ．１１２１万能材料测试机以２ｒａｍ／ｒａｉｎ的加载速度进行测试，每组样测试１０根样条，取平均值。２．４有限元分析首先采用ＣＴ扫描三维建模法建立桩核实体模型，然后采用ＡＮＳＹＳ软件实体单元对桩核系统进行网格划分，最后设定边界条件及材料参数进行有限元分析。边界条件：分析中假定牙冠与核、核与牙桩、牙桩与牙根之间完全密合，其受力时模型各界面均不产生相互滑动。考虑到在临床中经常发生的牙冠与牙根粘结失效情况，假定牙冠与牙根之间发生接触，由核桩修复体的桩体部分成为主要承力构件来保护牙根。材料参数：牙根和牙冠模型材料的属性选用文献报道数据，如表１所示。纤维增强复合材料的参数数据经测试确定。袁１牙根和牙冠模型材料的属性２．５一体化桩核的ＣＡＤ／ＣＡＭ成型挑选完整、无损伤的离体牙，制作一体化桩核蜡型，采用螺旋ＣＴ机（ＳｍａｒｔＶｉｓｉｏｎ，吉马飞公司，北京）—对桩核蜡型进行断层平扫，然后通过使用Ｃａｐｔｕｒｅ１．０软件进行桩核扫描数据拼接，再使用Ｇｅｏｍａｇｉｃｓ软件将ｃＴ图像数字信息转换为三维重建影像模型。最后采用ＡＮＳＹＳｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件，将桩核冠的几何尺寸数据进行参数化，最终建立一体化纤维桩核的ＣＡＤ模型。将一体化桩核ＣＡＤ模型的数字信息转入ＣＡＭ数控中心（￣１ＴＩＣ一８５０ｓ，协鸿公司，台湾）进行切削加工，完成一体化桩核的ＣＡＤ／ＣＡＭ成型。切削好的一体化桩核采用扫描电镜（Ｓｕｐｒａ５５，Ｚｅｉｓｓ公司，德国）进行观察，比较切削后桩核材料表面的微观形貌。３结果与讨论３．１不同设计坯材的力学性能的测试本文分别制备了单向玻璃纤维、单向玻璃纤维／玻璃纤维毡、单向玻璃纤维／玻璃纤维布集中增强形式的复合材料杆体，它们的力学性能测试结果如图３所示。可以看到，具有各向异性的单向玻璃纤维增强复合材料，其力学性能在纵向和横向两个方向上表现出显著性差异。其在纵向上的弹性模量和剪切模量分别达到了３０ＧＰａ和４６ＭＰａ，但在横向上分别只有３ＧＰａ和４ＭＰａ。而单向玻璃纤维复合多向纤维毡或布增强的复合材料杆体，因纤维毡或布纤维排布的多向性，能更好地保证杆体在纵向和横向强度上的均一性。它们的力学性能介于单向玻璃纤维增强复合材料的纵向和横向强度之问，玻璃布的增强效果要优于玻璃毡。由此，以单向纤维增强桩体为圆心，采用纤维毡／布对杆体外圆部分进行多向纤维增强，可实现一体化纤维桩核头核部伞帽下沿的各向同性，从而避免其在ＣＡＭ加工成型中产生缺口或破裂等，同时也具有足够的力学强度，满足临床使用时对一体化桩核多方受力的要求。ＦＲＰ／ＣＭ２０ｌ３．Ｎｏ．１