不同功能的单体材料对口腔正畸胶粘剂粘接性能的影响

高寒 赵英斌

摘 要：研究合成一定的功能单体二甲基丙烯酸乙氧基均苯四甲酸酯（PMDM），并通过实验测试方式，与以往临床应用较多的功能单体4-META的应用效果进行比较，分析不同功能单体对口腔正畸胶粘剂性能的影响效果。实验结果显示，随着所添加PMDM质量分数的不断增加，胶粘剂与牙釉质间剪切强度也呈现出不断增大的变化趋势。不同功能单体对胶粘剂与牙釉质间剪切强度均会产生一定的影响，且相应的影响存在一定的差异。4-META在增加胶粘剂与牙釉质间剪切强度方面的效果更为显著。双酯PMDM作为功能单体可满足临床应用要求，PMDM可以提高胶粘剂/牙釉质间粘接强度，并能够增加固化物的交联度。在选择PMDM作为功能单体的情况下，在一定黏度条件下，可以不添加稀释剂TEGDMA。

关键词：口腔正畸；
胶粘剂；
功能单体结构；
性能；
影响

中图分类号：TQ341

文献标志码：A

文章编号：1001-5922（2023）07-0009-04

The effect of functional monomer structure on the performance of orthodontic adhesives

GAO Han1，ZHAO Yingbin2

（1.Chengde Stomatological Hospital，Chengde 067000，Hebei China；
2.Dalian University，Dalian 116622，Liaoning China

）

Abstract：

This study synthesized a certain functional monomer，PMDM，and compared the application effect with the previously widely used functional monomer 4-META through experimental testing，analyzing the effects of different functional monomers on the performance of orthodontic adhesives.The experimental results show that the shear strength between the adhesive and enamel also shows a trend of increasing with the increasing mass fraction of PMDM added.Different functional monomers have certain effects on the shear strength between adhesive and enamel，and the corresponding effects are different.Among them，4-META is more effective in increasing the shear strength between adhesive and enamel.However，diester PMDM as a functional monomer can meet clinical application requirements.PMDM can improve the adhesive/enamel bonding strength and increase the crosslinking degree of the cured material.When PMDM is selected as the functional monomer，under certain viscosity conditions，the diluent TEGDMA can be omitted.

Key words：oral orthodontics;adhesive;functional monomer structure;performance;influence

直接粘接技術被认为是正畸领域的最大突破之一，而要有效实现此技术的关键材料之一即是正畸胶粘剂［1］。胶粘剂在口腔正畸中具有十分重要的作用，正畸托槽通常设计成有正畸槽沟、结扎翼和粘接底板结构形状，在正畸托槽粘接底板表面涂上粘接剂后，粘贴在经过预处理的牙面指定位置。持续将正畸丝释放的回复力传递给牙齿，从而实现控制牙齿的移动，达到牙齿畸形矫正的作用［2］。例如，在对患者实施金属矫的过程中，可以借助一定的胶粘剂将托槽粘固于患者的牙面颊侧。之后，借助矫正弓丝与牙上的矫正托槽施加力量使牙齿向预定的位置缓慢移动，达到矫正目的。

在口腔正畸过程中，胶粘剂的质量与最终的矫正效果之间存在着密切的联系［3］。托槽粘接力包含器械嵌合力、静电吸引力、化学键力及分子间作用力等，其中粘结剂渗入牙面酸蚀后形成的蜂窝状孔隙固化形成的树脂凸与周边釉质交织形成的器械嵌合为主要粘接力［4-5］。正畸胶粘剂是一种高分子复合材料，其中包括可提高树脂与牙釉质粘接强度的功能单体，这种功能单体一般为含有羧酸（或酸酐）基团的单甲基丙烯酸酯，如4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酐（4-META）［6-7］。此种类型的功能单体可以有效地提高粘接强度，但仍存在着价格昂贵、固化性能较差等缺点。基于以上背景，在本次研究中，尝试合成一定的功能单体二甲基丙烯酸乙氧基均苯四甲酸酯（PMDM），并通过实验测试方式，与以往临床应用较多的功能单体4-META的应用效果进行比较分析。通过分析，比较不同功能单体对口腔正畸胶粘剂性能的影响效果。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料与仪器

实验中从本地某口腔医院获取患者因正畸需要近期拔除的双尖牙，患者均为青少年，年龄在1～18岁。所选牙齿均唇面形态相近、牙冠釉质完好，且无龋坏和无裂纹。实验中使用的一些原料和仪器情况及其来源如表1所示。

1.2 实验方法

1.2.1 PMDM的合成

将10.9 g均苯四甲酸酐、14.3 g甲基丙烯酸羟乙酯、0.1l g 2，6-二叔丁基对甲酚、50 mL四氢呋喃、1.0l g三乙胺依次添加到反应器（250 mL）中，实施磁力搅拌，使全部固体粉末充分溶解。进行升温处理，温度上升至70 ℃，使溶剂四氢呋喃沸腾回流，并保持恒温状态进行反应，反应时间为2 h。反应完毕后进行液冷处理，待温度达到室温水平，添加无水乙醚进行稀释，添加量200 mL。稀释完毕进行静置，时间2 h。对其中不溶物进行过滤，使用1 moL/L的HCI溶液对滤液实施酸洗处理，每次使用1 moL/L的HCI溶液75 mL，连续酸洗3次。并使用蒸馏水进行水洗，每次使用蒸馏水75 mL，连续水洗3次。水洗完毕添加无水硫酸钠，静置后过滤。对滤液实施减压蒸馏，蒸出乙醚和四氢呋喃，获得白色黏稠状液体，即为两种异构体混合产物。

1.2.2 正畸胶粘剂的制备

将功能单体4-META/TEGDMA［n（4-META）∶n（TEGDMA）=l∶41或PMDM按比例添加到环氧树脂Bis-GMA及稀释剂TEGDMA中，在混合物中添加0．2％光敏剂CQ和促进剂DMAEMA，配制成胶粘剂引物；
最后在胶粘剂引物中加入40％无机填料HAP，搅拌均匀后放入冰箱中闭光静置即可。

1.2.3 性能测试

（1）剪切强度测定。分析功能单体结构对胶粘剂与牙釉质间剪切强度的影响效果，分别将不同质量分数0、3％、5％、7％和10％的功能单体PMDM添加到基质树脂中，制作为可见光正畸胶粘剂。

为了进一步了解功能单体结构与胶粘剂／牙釉质体系剪切强度的关系，选用齿科流通产品中常用的功能单体4-META作为对比单体，将功能单体4-META按质量分数0、3％、5％和7％加入到基质树脂中，配制成可见光正畸胶粘剂。

取实验牙齿，牙冠颊面用压缩空气吹干，用无氟牙膏处理10 s，经清水彻底冲洗、压缩空气吹干后，用37％磷酸酸蚀液酸蚀牙冠颊面中1／3的牙釉质40 s，水气冲洗15 s、压缩空气吹干10 s。参照相关标准制样，采用电子拉力机测定剪切破坏力，并计算牙釉质与胶粘剂之间的剪切强度；
拉伸速率为1 mm/min，树脂形状为直径30 mm的圆柱体。

（2）硬度测定。选择钢球直径为5 mm。将试样置于工作台上，转动升降手轮，使试样试面与压头接触，继续转动手轮使试样上升；
当电源指示灯熄灭时表示加荷完成，并开始保荷；
当保荷指示灯熄灭后，立即读取压痕深度值，并根据压球直径，得到压痕面积。重复3次，取3次结果的平均值。

2 结果与讨论

2.1 不同质量分数PMDM下的胶粘剂与牙釉质间剪切强度

不同质量分数PMDM下的胶粘剂与牙釉质间剪切强度统计结果如表2所示。

由表2可知，随着所添加PMDM质量分数的不断增加，胶粘剂与牙釉质间剪切强度也呈现出不断增大的变化趋势。

对不同质量分数4-META下胶粘剂与牙釉质间剪切强度进行统计，结果如表3所示。

由表3可知，随着所添加4-META质量分数的不断增加，胶粘剂与牙釉质间剪切强度也呈现出不断增大的变化趋势。

对表2、表3中的数据结果进行分析可以发现，不同功能单体对胶粘剂与牙釉质间剪切强度均会产生一定的影响，且相应的影响存在一定的差异。其中，4-META在增加胶粘剂与牙釉质间剪切强度方面的效果更为显著。分析相关原因，这是由于随着功能单体含量的增加，具有粘接作用的羧酸（或酸酐）基团含量也随之增加，它们是功能单体发挥粘接作用的根本因素［8-9］。

不同羟基浓度下不同功能单体对胶粘剂与牙釉质间剪切强度的影响变化情况如图1所示。

对图1可以发现，随着羟基浓度的不断增加，不同功能单体对胶粘剂与牙釉质间剪切强度影响均呈现出不斷增加的变化趋势。其中，在羧基浓度相同的情况下，含4-META胶粘剂的粘接强度始终高于含PMDM胶粘剂的粘接强度。究其原因，是因为功能单体PMDM中所含有的羧酸（或酸酐）基团的位阻与4-META相比较，具有相对较大的特点，进而影响到一COOH作用的发挥。但是，总体来看，从合成工艺以及价格等角度出发，PMDM相较于4-META具有价格更为低廉，合成工艺相对简单等特点，在临床应用方面具备一定的应用优势，因此，PMDM仍具有较好的应用前景［10-11］。

2.2 不同质量分数MDM下胶粘剂与牙釉质间剪切强度

不同质量分数MDM下胶粘剂与牙釉质间剪切强度统计结果如表4所示。

由表4可知，在相同质量分数MDM条件下，含TEGDMA情况下胶粘剂与牙釉质间剪切强度均低于不含TEGDMA的胶粘剂与牙釉质间剪切强度。由此发现，PMDM可以提高胶粘剂/牙釉质间粘接强度，并能够增加固化物的交联度。除此之外，在填料分散均匀的状态下，PMDM还可以提高固化物的刚性。

不同质量分数PMDM下不同固化体系的硬度变化情况结果如图2所示。

从图2中可以发现，随着所添加PMDM质量分数的不断增加，不同固化体系的硬度均呈现出不断增大的变化趋势。分析相关原因，可能是因为随着添加PMDM质量分数的不断增加不同固化体系中的极性基团以及交联密度均呈现出不断增加的变化趋势，因此相应的体系硬度也会不断增加［12-13］。另外，通过对图2中两条曲线的位置关系进行对比分析可以发现，含有TEGDMA体系的固化体系硬度低于不含TEGDMA体系的固化体系硬度，且在不同质量分数PMDM下均保持此种情况。从图2中还发现，在PMDM质量分数为7%的情况下，固化体系的硬度可达到90 N/mm2以上。结果表明，PMDM可以发挥出TEGDMA相同的交联作用。同时，PMDM因为具备双酯结构，因此可以为胶粘剂固化物刚性的增加提供更为便利的条件［14-15］。由此可以发现，在选择PMDM作为功能单体的情况下，在一定黏度条件下，可以不添加稀释剂TEGDMA。

3 结语

（1）随着所添加PMDM质量分数的不断增加，胶粘剂与牙釉质间剪切强度也呈现出不断增大的变化趋势。不同功能单体对胶粘剂与牙釉质间剪切强度均会产生一定的影响，且相应的影响存在一定的差异。其中，4-META在增加胶粘剂与牙釉质间剪切强度方面的效果更为显著。但双酯PMDM作为功能单体可满足临床应用要求。（2）PMDM可以提高胶粘剂/牙釉质间粘接强度，并能够增加固化物的交联度。在选择PMDM作为功能单体的情况下，在一定黏度条件下，可以不添加稀释剂TEGDMA。

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