4種室溫固化型PMMA與熱固化型PMMA的粘結強度分析

梁 爽，王曉容＊，邵海峰，張賜童，孫世群

（1.吉林大學口腔醫院 修復科，吉林 長春130021；2.吉林大學口腔醫院研究生，吉林 長春130021）

室溫固化型聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）與熱固化型PMMA的粘結在口腔修復臨床工作中應用廣泛。兩者之間牢固、持久的粘結效果，對于修復體的成功至關重要。粘結強度［1］是衡量材料粘結性能優劣的重要指標。近年來，國內外學者對不同種類重襯材料與熱固化型PMMA材料的粘結強度做了大量研究，但對于不同種類的室溫固化型PMMA與熱固化型PMMA材料粘結強度的比較的研究尚未見報道。本實驗的目的是借助拉伸強度測試的方法，比較4種不同種類室溫固化型PMMA與熱固化型PMMA材料的粘結效果，觀察粘結斷裂面形式，為臨床選擇室溫固化型PMMA材料提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

1種熱固化型PMMA材料購自賀利氏古莎齒科有限公司（仿生型）；4種室溫固化PMMA材料分別購自日本德山齒科材料有限公司（硬襯型）、日進齒科材料有限公司（纖維型）、賀利氏古莎齒科有限公司（纖維型）和上海醫療器械有限公司齒科廠（單純型）。

1.2 實驗設備

標準不銹鋼模具（長春市康益模具廠），CSS－44100電子萬能材料試驗機（長春試驗機研究所），體式顯微鏡（數碼大變倍比體視顯微鏡XHC－LV4北京東方華測科學技術中心）。

1.3 實驗方法

1.3.1 試件制作：在23±2℃的標準溫度和45%－55%的標準相對濕度條件下，根據GB／T 1040–92標準，用標準模具制備熱固化型PMMA試件4組，每組10對（每組試片20片，每2片試片與室溫固化型PMMA粘結為1個試件）。其粘結面為10 mm×8mm，粘結面用360目耐水砂紙在流水下按同一方向、相同壓力均勻打磨，將粘結面用高壓氣槍徹底清洗、吹干、晾干、再用無水乙醇清洗干凈，待用。兩粘結面之間有1mm金屬模具代型預留間隙，分別用4種室溫固化型PMMA材料充填，室溫下固化形成粘結試件（圖1）。賀利氏室溫固化型PMMA粘結組為1－0組；上齒室溫固化型PMMA粘結組為2－0組；日進室溫固化型PMMA粘結組為3－0組；德山室溫固化型PMMA粘結組為4－0組。試件放置24h以上待測。

圖1 室溫固化型PMMA與熱固化型PMMA拉伸試樣示意圖

1.3.2 拉伸強度測定：將試件置于 CSS－44100電子萬能材料試驗機的夾具下，拉伸速度6.0mm／min，記錄試件拉伸破壞時的最大拉力，如圖2所示，以下面公式計算拉伸強度：

σ－試件的拉伸強度Mpa；

P－試樣拉伸破壞時的最高負荷，KN；b－試樣的粘接面寬度，mm；d－試件的粘結面厚度，mm。

1.3.3 粘結破壞形式的觀察：將斷裂后的試件在40倍體式顯微鏡下觀察，以確定破壞形式。

圖2 室溫固化型PMMA與熱固化型PMMA拉伸強度測試示意圖

1.3.4 數據處理：試驗所得數據，用SPSS17.0（漢化）軟件進行顯著性檢驗（單因素方差分析）。

2 結果

對4組采用不同種類室溫固化型PMMA與熱固化型PMMA粘接試樣的拉伸強度的單因素方差分析結果如表1。

表1 4種室溫固化型PMMA材料拉伸強度測試結果

使用TukeyHSD法進行統計學分析（α＝0.05），1－0組與2－0組的拉伸強度無顯著性差異（P＞0.05），前兩組與3－0、4－0組的拉伸強度存在明顯的差異（P＜0.05）。3－0、4－0組間的拉伸強度也存在明顯的統計學差異（P＜0.05）。

使用體式顯微鏡觀察其試件的粘結斷裂面形式，結果顯示40例試件中界面破壞為34例，即單純發生在兩種材料之間的破壞形式占80.5%。

3 討論

粘結強度是兩種不同或相同材料粘結在一起時，粘接接頭單位面積上所承受的最大破壞力 。粘結強度的檢測方法很多，可以通過拉伸粘結強度，剪切粘結強度和剝脫粘結強度來檢測，相同的實驗方法和材料，由于檢測方法不同，3種方法可能得出不一致的結果［1］。采用拉伸強度測試，方法比較簡便，國際上及工業上目前都仍采用這一方法來篩選粘結劑或偶聯劑，應用范圍也較廣泛。故本實驗采用拉伸強度來反映材料的粘結性能。

室溫固化型PMMA材料與熱固化型PMMA材料粘結后的粘結強度主要取決于室溫固化型PMMA單體在熱固化型PMMA基托樹脂表面的充分潤濕和浸潤作用，單體成分的分子量的不同直接影響著其表面潤濕和浸潤作用，決定著粘結效果［2］。實驗1－0，2－0組中拉伸強度分別為31.50±4.55MPa，30.80±7.35MPa，比其他兩組拉伸強度高，并存在統計學差異（P＜0.05），因為在這兩種室溫固化型PMMA材料中含有甲基丙烯酸甲酯（MMA）成分，單體是MMA，分子量只有100，物理性質相似，液體稀薄、流動性好，在熱固化型PMMA基托樹脂材料表面的潤濕及浸潤作用好，故拉伸強度高，粘結強度大，粘結性能好；德山室溫固化型PMMA硬襯材料實驗組拉伸強度低（17.70±3.27 MPa），因為其單體是己二醇和 1，6－己二醇（MAOP、1，6－HDMA），分子量為186和254，是MMA單體分子量的兩倍，其潤濕作用遠不如MMA，且單體粘稠、流動性差，故粘結性能差。但是硬襯材料中通過改變單體［3］去除了刺激性氣味，降低了過敏反應，減少了硬襯材料椅旁操作過程中口腔內聚合的產熱量。日進與德山材料均屬日系產品，在材料的成分、配比及添加成分上略有相同，所以，日進室溫固化型PMMA材料的粘結性能一般。

4組試件中拉伸強度的順序為：1－0≈2－0＞3－0＞4－0，其中4－0實驗組為德山室溫固化型PMMA硬襯材料與熱固化型PMMA材料相結合，其拉伸強度值最低，與其他3組拉伸強度存在明顯統計學差異（P＜0.05），此實驗結果與國內外眾多學者的研究結果一致［4－7］。Minam［4］研究證明用含有甲基丙烯酸甲酯（MMA）成分的室溫固化型PMMA修復熱固化型PMMA基托樹脂后可恢復一個十分可靠粘結強度；Arena、Cucci［5，6］等證明一些含有不同化學成分的丙烯酸硬襯材料與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基托樹脂的粘結強度很低。Vallittu［7］也認為用含有甲基丙烯酸甲酯（MMA）成分的室溫固化型PMMA修復義齒基托，其粘結強度可達到原基托樹脂材料強度的95%；Leles［8］通過實驗得出結論，將室溫固化型硬襯材料與熱固化型義齒基托樹脂粘結，其粘結強度只能恢復到原基托樹脂材料強度的34%～44%。

實驗中通過體式顯微鏡觀察試件粘結面的斷裂形式，表現為3種：①界面斷裂：即粘結性破壞（ad－hesive），粘結體系的斷裂主要發生在兩種PMMA材料的粘結界面上；②內聚破壞（cohesive），即粘結體系的斷裂主要發生在室溫固化型PMMA材料的內部；③混合破壞（mixed failure），既有界面破壞，又有內聚破壞的混合破壞形式。目前尚無統一理論解釋粘結界面破壞的真正機制，多數學者認為是因為界面的微小裂紋引起，即沿著裂紋延伸而導致斷裂。粘結破壞類型可作為粘結強度評價的參考標準，內聚破壞過多會影響實驗的準確性。體式顯微鏡觀察證實本實驗多大多數試件破壞為粘結界面破壞，很大程度降低了材料本身缺陷對粘結強度測試結果的影響，提高了實驗的準確性與真實性。

［1］Jaqqer RG，al－Athel MS，Jaqqer DC.Some variable influencing the bond strength between PMMA and a silicone denture lining material［J］.Int J Prosthodont，2002，15（1）：55.

［2］HiroyukiMinami，Shiro Suzuki，Yoshito Minesaki.In vitro evaluation of the influence of repairing condition of denture baseresin on the bonding of autopolymerizing resins［J］.J prosdent，2003，（10）：23.

［3］夏宣童，李志安，肖 群.改進自凝義齒基托樹脂機械性能的研究［J］.口腔醫學縱橫雜志，2001，17（3）：211.

［4］Minami H，Suzuki S，Minesaki Y，etal.In vitro evaluation of the influence of repairing condition of denturebase resin on the bonding of autopolymerizing resins［J］.J Prosthet Dent，2004，91（2）：164.

［5］Arena CA，Evans DB，Hilton TJ.A comparison of bond strengths among chairside hard reline materials［J］.J Prosthet Dent，1993，70（2）：126.

［6］Cucci AL，Rached RN，Giampaolo ET，etal.Tensile bond strengthsof hard chairside reline resins as influenced by waterstorage［J］.J Oral Rehabil，1999，26（8）：631.

［7］Vallittu PK.Some factors affecting the transverse strength of repaireddenture acrylic resin［J］.Eur J Prosthodont Restor Dent，1996，4（1）：7.

［8］Leles CR，Machado AL，Vergani CE，et al.Bonding strength between a hard chairside reline resin and a denture basematerial as influenced by surface treatment［J］.J Oral Rehabil，2001，28（12）：1153.