口腔材料学

1 第一章 总论

第一节 概述

一、口腔材料学的发展简史（C）

口腔材料的进步和发展是缓慢而持续的

公元前3000开始出现了口腔医疗活动

猜一猜:世界上最早使用的口腔冠桥材料是什么?

在中国唐代(公元7～10世纪),有用银膏补齿的记载。银膏的主要成份是银、汞和锡, 它与现代的银汞合金很相似

公元前至1500年，主要的进步是从牙缺失修复转向龋齿充填

1548年第一部口腔医学专著

1728年Pierre Fauchard发表的专著视为现代口腔医学的开端,该著作涉及口腔医学的许多领域,也描述了当时采用的各种修复材料及操作技术,其中包括用象牙制作义齿的方法 ,紧接着,蜡、石膏、低熔点合金、瓷牙等材料先后用于口腔治疗

17到19世纪，为探索各种新材料的阶段

20世纪以来, 口腔材料发展的特点：对各种已经被采用的材料进行精制和改进, 并开始为了明确的目标进行化学合成和物理改性

虽然口腔材料的应用有着悠久的历史,但是口腔材料学作为一门独立的学科,是从20世纪开始形成的

二、口腔材料的分类（C）

（一）按材料性质分：有机高分子材料; 无机非金属材料; 金属材料

三、口腔材料的标准和标准化组织（C）：ADA、FDI、ISO

第二节 材料的性能

一、物理性能（B）

（一）尺寸变化 dimensional change

修复体在口腔环境内及在制作修复体的过程中,修复体、修复材料及其辅助材料由于物理及化学因素的影响，可能会产生程度不同的形变，称为尺寸变化。

通常用长度（或体积）变化的百分数来表示。

测量方法：直接法；间接法

(二) 线胀系数 linear expansion coefficient

表征物体长度随温度变化的物理量。它是指当物体有微小的温度变化dT时，物体的长度改变dL，则长度的相对变化dL/L除以温度的变化dT，符号为αL。

体胀系数(cubic expansion coefficient) 是表征物体体积随温度变化的物理量。它是体积的相对变化dV/V除以温度的变化dT，符号为αV

实际应用中,测定某一温度范围的平均线胀系数更有意义

线胀系数的测试方法有示差法、光杠杆放大法、光干涉法、差动变压器法和X(或中子)射线法等。示差法、光杠杆放大法操作简便,但测量精度低 ；X(或中子)射线法测量精度高,并能测量外形不规则的体积小的试样,但设备复杂、操作困难。在口腔材料研究中,通常采用光干涉法和差动变压器法

热导率(thermal conductivity) : 导热是以热量进行能量传递的一种形式。热导率是量度材料导热性能的物理量, 又称导热系数(coefficient of thermal conductivity)。其定义为面积热流量除以温度梯度 。

在牙体修复时，接近牙髓的部位必需选用热导率低的材料,以隔绝温度变化对牙髓的刺激

流电性(galvanism): 在口腔环境中存在异种金属修复体相接触时，由于不同金属之间的电位不同，将会出现电位差，导致微电流产生，这种性质称为流电性

表面张力(Surface Force ）: 作用在物体表面上单位长度的力，其单位为每米牛（N/m）；从能量的角度，可理解为增加单位表面时外力所作的功。

液体的表面指液体与空气的界面， 固体的表面指固体与空气的界面 2 液体在固体表面扩散的趋势称为液体对固体的润湿性（wettability），可由液体在固体表面的接触角（θ）的大小来表示

色彩性 : 颜色由非彩色和彩色构成。彩色指除黑白以外的所有颜色。彩色由三个特性构成：

色调（hue）: 又称色相、色别，为颜色的名称，是彩色彼此划分的特性，如红、蓝、绿。

彩度（chroma）：又称饱和度，指颜色的纯度。

明度（value）： 又称明亮度，反应物体对光的反射性。

非彩色只有明度的差别

Vita比色板共分A、B、C、D四个色系。A为红棕色色系，它又据饱和度的大小分为A1、A2、A3、 A3.5、 A4；B为红黄色系，含B1～B4色；C为灰色，也含C1～C4色；D为红灰色，含D2、D3、D4三色

二、机械性能（A）

㈠应力

应力(stress)是描述物体内部各点各个方向的力学状态。单位面积所受的内力即为应力。若外力均匀且垂直作用于受力面上,应力可简化为: σ = F/S

㈡ 应 变

应变(strain)是描述材料在外力作用下形状变化的量。通常研究的是线应变(linear strain),可表示为: ε=ΔL/L0

㈢应力-应变曲线

研究材料机械性能常用的方法是测定应力-应变曲线(stress strain curves)。对材料施加拉力、压力或剪切力及弯曲力均可得到应力-应变曲线

1.[正]比例极限(proportional limit) P点的意义是材料应力不超过σp时,其应力与应变呈线性变化

2.弹性极限(elastic limit): 它是材料不发生永久形变所能承受的最大应力

弹性模量(modulus of elasticity)表示材料抵抗弹性变形的能力，即为衡量材料刚性的量,也称为杨氏模量(Young modulus)

3.屈服强度(yield strengh) 从应力应变曲线的Y点开始材料表现出塑性,即卸载后应变不能完全恢复。此阶段材料暂时失去抵抗变形的能力

4.极限强度(ultimate strength) 在材料出现断裂过程中产生的最大应力值称为极限强度,记为σA。它是材料在破坏前所能承受的最大应力

5.断裂强度（fracture stength） 材料在曲线终点C点断裂，材料发生断裂时的应力称为断裂应力或断裂强度。

6. 延伸率(elongation) 伸长是材料在拉应力作用下发生的形变。 延伸率是材料在拉力作用下,

所能经受的最大拉应变

延伸率是材料延展性(ductility and maleability)的标志。表示材料塑性变形的能力。

7.回弹性(resilience)和韧性(toughness) 回弹性是材料抵抗永久变形的能力，表明使材料出现永久应变单位体积所需要的能量

韧性是材料抵抗开裂的能力，表明使材料断裂单位体积所需的能量。

㈣冲击强度

冲击强度（impact strength）是指材料抵抗冲击破坏的能力，又称冲击韧性。用于考察材料的脆性和韧性。

冲击试验有三种，弯曲冲击试验、拉伸冲击试验及扭转冲击试验

㈤ 硬度

硬度(hardness)是固体材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，或抵抗其中两种或三种情况同时发生时的能力

硬度试验分为静负荷试验和动负荷试验两大类

静负荷试验：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度

动负荷试验：肖氏硬度

㈥应变-时间曲线 3 蠕变是在恒应力作用下，塑性应变随时间不断增加的现象。该应力常远远小于屈服应力。

疲劳是指材料在循环（交变）应力作用下发生损伤乃至断裂的过程。材料所受应力常远小于其抗拉强度甚至小于其弹性极限。

㈦挠曲强度和挠度

挠度（deflection）是物体承受其比例极限内的应力所发生的弯曲形变

挠曲强度仅反应出材料在持续受力后直至断裂时的强度，但在口腔内并不存在这种持续性造成断裂的应力，而挠度则可反应出材料在长期处于反复的咀嚼应力作用下所产生的弯曲形变

㈧应力集中、裂缝扩展和温度应力

以上研究是指材料无宏观裂缝状态的机械性能。临床中修复体或充填体往往在低于极限应力下遭到破坏

三、化学性能（B）

㈠腐蚀和变色

材料由于周围环境的化学侵蚀而造成的破坏或变质称为腐蚀(corrosion)。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏；有时还包含机械、物理或生物作用。

腐蚀的类型有湿腐蚀和干腐蚀两类

腐蚀开始发生的初期阶段，又称变色

㈡ 扩散和吸附

物体中原子和分子向周围移动的现象，称为扩散

固体或液体表面的离子、原子或分子与接触相中的离子、原子或分子之间，借助于静电力或分子间的范德华力所产生的吸着现象，称为吸附

㈢ 老化 :材料在加工、贮存和使用过程中物理化学性质和机械性能变坏的现象，称为老化

㈣ 化学性粘接

粘接是指两个固体借助于两者界面间力的作用而产生结合的现象。这种结合包括物理、机械和化学性的结合，而更重要的是化学结合

四、生物性能（A）

(一) 生物安全性 biological safety : 指材料制品具有临床前安全使用的性质

口腔材料生物学评价试验分为三组：1、体外细胞毒性试验2、检测材料对机体的全身毒性作用及对局部植入区组织的反应3、临床应用前试验

（二）生物相容性

生物相容性(Biocompatibility)是指材料在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时所产生相互反应的能力。

（三）生物功能性

生物功能性(biofunctionability)指材料的物理机械及化学性能能使其在应用部位行使功能。

第二章 口腔有机高分子材料

第一节 口腔高分子概述

一、高分子的基本概念（A）：

高分子的基本概念

1，高分子化学又称聚合物化学，是研究高分子化合物合成和反应的一门科学，一般是指有机高分子化学，主要涉及塑料、橡胶、纤维等非生物有机高分子。

2，聚合物 Polymer: 分子量在1500以上的高分子化合物，通常由许多相同的简单结构单元通过共价键重复连接而成。

3，单体 Monomer：由能够形成结构单元的分子所组成的化合物。

4，均聚物(homopolymer)：由一种单体聚合而成的聚合物。

5，共聚物(copolymer)：由两种以上单体共聚而成的聚合物。

二、高分子材料的分类（B）： 橡胶、纤维、塑料

1．橡胶 弹性高，应变大，弹性模量小。常用的橡胶有天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等。

2．纤维 应变小，弹性模量大。纤维大分子沿轴向作一定规则排列，长径比大。 4 3．塑料 应变居中，弹性模量介于橡胶和纤维之间。部分形变是可逆的，部分则是永久形变。粘度、延展性和弹性模量都与温度有关。 有热塑性和热固性两种。合成塑料中未成型加工前的原始聚合物，在工程技术上有时称作合成树脂。

三、聚合物的分子结构（B）:线型、支链和交联高分子

线型：含有两个官能团，由许多相同的结构单元重复连接而成，连接方式呈线型；

含两个官能团以上就有可能形成支链和交联型

四、聚合反应（A）

(一) 加聚反应：由单体加成而聚合起来的反应

1、分类

2、历程：自由基反应历程和离子型反应历程

自由基加聚反应的条件：含有C=C的单体、引发剂（活化单体，产生自由基）、还原剂、阻聚剂、能量

自由基反应历程：(1)链引发 (2)链增长 二大特点：放热反应、增长速率极高 (3)链终止

(二) 缩聚反应：在缩聚反应的聚合反应过程中，除形成聚合物外，还生成低分子副产物（水、醇、氯化氢）

五、高分子的聚集态结构（A）：结晶和无定形结构

六、聚合物的生产（C）