新型牙科二硅酸鋰玻璃陶瓷的計算機(jī)配色研究及性能分析.pdf

1、二硅酸鋰玻璃陶瓷由于其晶體獨(dú)特的性質(zhì)和分布,是目前強(qiáng)度最高的一類牙科玻璃陶瓷,并具備良好的半透光特性,為牙科美學(xué)修復(fù)的理想材料,具有廣闊的應(yīng)用前景。Ivoclar Vivadent公司的IPS系列產(chǎn)品是目前市場上僅有的商品化牙科二硅酸鋰玻璃陶瓷,品種單一,修復(fù)成本較高。為突破國外廠商的技術(shù)壟斷并推廣全瓷修復(fù)的應(yīng)用,需進(jìn)一步研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)和較低成本的新型產(chǎn)品。性能的提高及顏色的調(diào)配是牙科陶瓷材料研發(fā)的兩大阻礙。課題組前期已制備出可

2、用于牙科修復(fù)的實(shí)驗(yàn)二硅酸鋰玻璃陶瓷,本課題在前期工作的基礎(chǔ)上,通過分析晶化熱處理時間對實(shí)驗(yàn)二硅酸鋰玻璃陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響,優(yōu)化熱處理時間,進(jìn)一步提高性能;研究鋯基陶瓷色料對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷顏色、微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響,探討其用于實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷配色的可能性;采用計算機(jī)配色技術(shù)進(jìn)行配色研究,篩選出與Vitapan Classical比色板顏色相匹配的色料配方;比較三種計算機(jī)配色方法配色的準(zhǔn)確性,建立計算機(jī)配色數(shù)據(jù)庫,為進(jìn)一步的色彩學(xué)研究奠定基

3、礎(chǔ);分析飾面瓷燒結(jié)對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷顏色的影響;并對牙科二硅酸鋰玻璃陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行比較分析。通過本課題的研究,為研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型牙科二硅酸鋰玻璃陶瓷產(chǎn)品奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本課題共分為三部分:
　　第一部分實(shí)驗(yàn)二硅酸鋰玻璃陶瓷的性能分析
　　1.采用兩段式晶化熱處理制度(700℃/900℃)制備出SiO2-Li2O-K2O-Al2O3-ZrO2-P2O5系玻璃陶瓷,兩段式晶化熱處理時間分別為:A,1h/1h;B,2

4、h/2h;C,3h/3h;D,4h/4h;E,5h/5h;F,6h/6h;G,8h/8h。XRD結(jié)果表明,使用不同的晶化熱處理時間制備出的實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷的晶相組成相似,主晶相均為Li2Si2O5,次晶相均為Li2SiO3和Li3PO4。SEM結(jié)果顯示,各組棒狀的Li2Si2O5晶體形成互鎖微結(jié)構(gòu),但各組晶體的大小及分布均隨熱處理時間的不同而存在差異。不同的熱處理時間對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷的透明度無顯著影響。經(jīng)兩段式晶化熱處理5h制備出的實(shí)驗(yàn)玻璃陶

5、瓷具有最高的彎曲強(qiáng)度:308±25MPa。
　　2.在實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷中分別添加1.0wt.％鋯鐠黃、鋯鐵紅和鋯釩藍(lán)三種鋯基色料,分析色料添加對其微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明,添加1.0wt.%鋯基色料對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷的熱力學(xué)性能、晶相組成、微觀結(jié)構(gòu)和彎曲強(qiáng)度均無顯著影響。添加1.0wt.%鋯基色料后,實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷的透明度發(fā)生顯著變化,但均能滿足臨床應(yīng)用要求。三種鋯基色料可用于實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷的配色研究。
　　第二部分實(shí)驗(yàn)二硅酸鋰玻

6、璃陶瓷的計算機(jī)配色
　　3.在實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷中分別添加梯度質(zhì)量百分比濃度的鋯鐠黃、鋯鐵紅和鋯釩藍(lán),制備出單色梯度濃度色樣瓷塊,研究不同色料濃度對瓷塊色度值和反射光譜的影響。結(jié)果顯示,三種鋯基色料的添加濃度與色樣瓷塊的色度值之間的關(guān)系符合色料著色的基本規(guī)律,且光譜反射率數(shù)據(jù)可用于建立計算機(jī)配色的單色數(shù)據(jù)庫。
　　4.采用基于Kubelka-Munk理論的三刺激值和全光譜匹配法,以Vitapan Classical比色板為靶目標(biāo)樣

7、,對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷進(jìn)行計算機(jī)配色研究。結(jié)果表明,根據(jù)三刺激值和全光譜匹配法提供的色料配方燒制的配色樣,均能獲得與Vitapan Classical比色板各比色片相近的顏色,其中全光譜匹配法配色精度優(yōu)于三刺激值法,二者的配色樣與靶目標(biāo)樣之間的平均色差分別為10.8±2.1和14.0±2.2。
　　5.采用基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)配色方法,以Vitapan Classical比色板為靶目標(biāo)樣,對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷進(jìn)行配色研究。結(jié)果表明,根

8、據(jù)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供的色料配方燒制的配色樣,可獲得與Vitapan Classical比色板各比色片相一致的顏色,其配色樣與靶目標(biāo)樣之間的平均色差為6.3±1.2,配色精度優(yōu)于三刺激值和全光譜匹配法。
　　6.在實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷基底瓷上燒結(jié)IPS e.max Ceram飾面瓷,對其燒結(jié)飾面瓷后的顏色進(jìn)行評價,并根據(jù)飾面瓷的燒結(jié)程序?qū)2色實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷進(jìn)行反復(fù)燒結(jié),以研究飾面瓷反復(fù)燒結(jié)對其顏色的影響。結(jié)果表明,燒結(jié)IPS e.max

9、Ceram飾面瓷后,實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷與Vitapan Classical比色板各比色片之間的平均色差減小至3.5±0.4,且反復(fù)燒結(jié)對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷的顏色無影響。
　　第三部分牙科二硅酸鋰玻璃陶瓷的比較分析
　　7.對實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷與IPS e.max Press瓷塊的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行比較分析,探討二硅酸鋰玻璃陶瓷性能和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)玻璃陶瓷與 IPS e.max Press瓷塊的晶相組成、微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能均相近