5种表面处理方法对锆-锆界面黏结强度的影响

赵 雪 李 英

山西医科大学附属第一医院口腔科，山西太原 030001

5种表面处理方法对锆-锆界面黏结强度的影响

赵 雪 李 英▲

山西医科大学附属第一医院口腔科，山西太原 030001

目的 检测氧化锆-氧化锆界面经5种不同处理后之间的黏结强度，研究适用于口腔中氧化锆陶瓷表面的处理方式。 方法将未烧结的氧化锆陶瓷制作成剪切力样本100个。烧结后根据对其表面的处理方式不同分为以下5组：A、B、C、D、E组。将所有试件用超级黏结剂Super-bond黏结，比较各组剪切黏结强度。 结果 4个实验组的剪切黏度强度值均明显高于对照组（P<0.05）。在各组之间两两比较中，除了B组与C组，D组与E组差异无统计学意义外，其他各组之间差异均具有统计学意义。 结论 喷砂+30%硅溶胶+硅烷偶联剂或喷砂+30%硅溶胶+磷酸单体是最适合牙科氧化锆陶瓷的表面处理方法.

二氧化锆陶瓷；表面处理方法；30%硅溶胶；溶胶凝胶法；剪切力

氧化锆陶瓷因其良好的生物相容性，电绝缘性，耐腐蚀性及美学效果，可在复杂的口腔环境中保持稳定的性能，在临床上受到广泛应用。有研究表明，氧化锆陶瓷的表面处理方法是影响瓷与树脂黏结的第一要素[1]。通过陶瓷表面处理方法，得使全瓷修复体获得良好的黏结强度。常见的瓷表面处理方式包括氧化铝喷砂、激光、硅烷化处理、酸蚀、二氧化硅涂层技术、溶胶-凝胶技术或以上方式的联合应用[2-4]。这些表面处理方式是否会对氧化锆-氧化锆界面之间的剪切强度造成影响，目前也存在着较大的争议[5-7]。因此，本实验选出5种氧化锆陶瓷的表面处理方法，对氧化锆的剪切强度进行对比测定。

1 材料与方法

1.1 实验材料

氧化锆瓷块（深圳爱尔创），氧化铝氧化锆AZ primer处理剂（日本松风），Porcelain Primer瓷处理剂（日本松风），30%硅溶胶（石家庄联碱），低速切割机（NSK），氧化锆烧结炉（北京泰利），双笔式喷砂机（意大利SILFRADENT），万能实验仪（INSTRON），氧化锆手动研磨仪器（北京泰利），超声清洗机（宁波新芝），超级黏结剂Super-bond C＆B（日进齿科），提拉仪（山西科大学物理实验室制）。

1.2 制备二氧化锆陶瓷片

将未烧结的氧化锆块用慢速精密切割机制作成规格为5 mm×5 mm×5 mm的样本50个。直径为15 mm高2 mm的圆形试件50个共100个，将所有试件确定黏结面后烧结瓷化并喷砂，喷砂后将所有试件用超声清洗10 min。随后用600号碳化硅砂纸将黏结表面打磨抛光使表面达到平整一致。

1.3 实验分组

将制作完成的实验样本分5组。A组对照组，仅喷砂处理；B组喷砂后用硅烷偶联剂处理；C组喷砂后用磷酸单体处理；D组喷砂后用30%硅溶胶处理后再涂硅烷偶联剂；E组喷砂后用30%硅溶胶处理后再涂磷酸单体。

1.4 样本表面处理

1.4.1 喷砂 对所有样本表面进行喷砂。在0.6 MPa压强下，用直径110 μm的Al2O3砂粉对陶瓷表面喷砂20 s。喷砂后超声清洗样本10 min，吹干备用。

1.4.2 硅溶胶处理 用提拉仪以10 μm/min的速度将质量浓度为30%的硅溶胶在制备完成的样本表面涂层，然后将样本置于室温下，以完成溶胶凝胶的转变，24 h后进行热处理。

1.4.3 硅烷化处理 用小毛刷在整个黏结面均匀涂布一层，然后静置10 s自然晾干。

1.4.4 磷酸单体处理 用小毛刷在整个黏结面均匀涂布一层，然后静置10 s自然晾干。

1.5 测试样本完成

严格按照超级黏结剂的使用说明书要求将相同表面处理5 mm×5 mm×5 mm的试件与直径为15 mm高2 mm的圆形试件黏结，用500 g的砝码将黏结后的试件压紧，小毛刷去除溢出的黏结剂，室温静置8 min，以充分固化。上述方法制作完成的测试样本置于37℃蒸馏水中24 h后测试其剪切强度。

1.6 剪切强度测试

将黏结完成的剪切力试件固定于万能测力仪上，加载头以1 mm/min的速度垂直加载，直至样本脱落，记录下此时的最大载荷值（N）。用最大载荷值除以黏结面积计算出剪切强度值（MP）。

1.7 统计学分析

采用SPSS 13.0软件对剪切强度数值，进行单因素方差分析，检验水准α=0.05。

2 结果

具体见表1。

表1 5组不同表面处理的氧化锆与树脂黏结剂的剪切强度值（MPa，（）

表1 5组不同表面处理的氧化锆与树脂黏结剂的剪切强度值（MPa，（）

组别 例数（n） 剪切强度（）F值 P值A组56.159 <0.001 B组C组D组E组10 10 10 10 10 9.161±0.392 18.852±0.878 20.213±1.244 27.097±1.006 30.094±7.453

由表1可知，B、C、D、E组的剪切强度都较A组高（P<0.05），其中E组喷砂+30%硅溶胶+磷酸单体处理后剪切强度值最大。在各组之间两两比较中，除了B组与C组，D组与E组差异无统计学意义外，其他各组之间差异均具有统计学意义。

3 讨论

氧化锆因其良好的生物性能和美观性作为一种成功的牙科修复材料而被广泛地应用于临床。如何提高氧化锆与树脂黏结剂之间的黏接强度是修复体成功的关键因素。喷砂目前被认为是处理氧化锆表面最简便和有效的方法，有研究表明氧化铝喷砂后产生了一个具有锁结作用的瓷表面[8]，经过喷砂处理的瓷表面粗糙度比较均匀，可为树脂黏结提供良好的机械固位。

有实验报道喷砂后使用硅烷偶联剂进行表面处理并不能够有效增加黏结力[9]，因为氧化锆陶瓷在化学成分上由于缺乏与硅烷偶联剂发生化学结合的Si-OH基团，但是本实验在经过喷砂后使用硅烷偶联剂有效增加了黏结力，原因可能是硅烷偶联剂通过润湿经过喷砂的陶瓷表面，促使树脂更深、更完全地渗透到陶瓷表面微孔中，增强了二者的机械嵌合作用，从而提高了黏结强度。造成这种差异可能还有一个原因，即硅烷化处理需要精细的操作，处理剂的组成（pH，溶液浓度，分子体积）和使用方法非常关键[10]，溶液的挥发也能很大程度影响处理的效果。

对含有功能性的磷酸酯粘接单体10-甲基丙烯酸氧癸基磷酸酯（MDP）的瓷处理剂，MDP可以溶解切削微粒子层，通过自身扩散渗透到陶瓷，使陶瓷表面产生树脂浸润层并与黏接剂结合成一整体，提高陶瓷的黏接强度。同时MDP分子与陶瓷表面氧化物发生化学作用。这与米方林等[7]的研究结果相近，他认为单独使用喷砂处理可增强含有磷酸单体的树脂黏结剂对氧化锆陶瓷的剪切强度。

近年来有学者利用硅涂层对氧化锆陶瓷进行表面改性，再进行硅烷化处理以获得良好的化学结合力[11]，使用硅涂层的目的是提高氧化锆表面Si-OH基团含量。但现有的硅涂层技术无论是化学摩擦法还是热解法均存在着设备昂贵、技术复杂的缺点而难以在临床推广普及[12]。溶胶-凝胶技术是一种经济简便的涂层制备工艺，具有热处理温度低、设备要求简单、可以在不同形状、不同材料的基体上制备薄膜的优点[13]。

在用溶胶凝胶法制备的硅涂层中，凝胶膜的均匀性和涂层凝胶膜的热处理是影响涂层质量的2个关键因素。本实验所采用提拉法制备硅涂层，通过提拉仪准确控制提拉的速度，使涂层厚度均匀，表面平整。热处理可以使氧化锆陶瓷试件与凝胶膜间通过桥氧形成化学键[13]，经过硅涂层后，氧化锆陶瓷表面的Si-OH基团含量明显增多，在与硅烷偶联剂发生缩合反应后形成稳定的Si-O-Si网，本实验组喷砂后采用30%的硅溶胶进行硅涂层再进行硅烷化处理后的黏结强度对于B组C组未进行表面硅涂层相比提高了近一倍，差异有明显的统计学意义。从剪切黏结强度试验的结果看，溶胶凝胶法对氧化锆陶瓷表面的改性是成功的。

对强度较高的氧化锆陶瓷表面喷砂后进行硅涂层再结合硅烷偶联剂或磷酸单体处理是较为常见且有效的表面处理方法，可以显著提高陶瓷与树脂的黏结强度，值得临床推广应用。

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The influence of 5 kinds of surface treatment methods for zirconium-zirconium interface on shear bond strength

ZHAO Xue LI Ying▲
Department of Stomatology,the First Affiliated Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan 030001,China

ObjectiveTo test different surface treatments on zirconia-zirconia interface bonding strength,study the suitable surface treatment method for oral zirconia ceramic bonding.MethodsZirconia ceramics embryonic bodies were cut into 100 samples for shear force test.According to the surface treatment of the different ways,zirconia ceramics embryonic body after sintering were divided into five groups:group A,B,C,D,E.All samples were bonded with super-bond cementation,and the shear bond strength in each group was compared.ResultsThe shear bond strength of the 4 experimental groups were significantly higher than the control group(P<0.05).Except for group B and C,group D and E (P>0.05),the remaining differences were statistically significant between the two groups(P<0.05).ConclusionSandblast combined with 30%silicon solution and phosphoric acid monomer or sandblast combined with 30%silicon solution and silane coupling agent is the most suitable surface treatment method for dental zirconia ceramic.

Zirconia ceramics;Surface treatment;30%silicon;Sol-gel method;Shear bond strength

R78

A

1674-4721（2013）05（a）-0008-03

赵雪（1986-），现就读于山西医科大学口腔修复专业。

▲通讯作者：李英，山西医科大学第一附属医院口腔科副主任医师，副教授。

2013-02-25 本文编辑：林利利）