引言

光固化树脂加强型玻璃离子黏结剂的黏结强度与树脂类黏结剂相类似，且具有传统玻璃离子黏结剂黏结环境敏感性低和缓慢释放氟的特点，因此在正畸托槽的直接黏结过程中显示出独特的优势[1]。如Pascotto等[2]将复合树脂黏结托槽和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀托槽，放入患者口腔内30d，将患者牙齿拔出后以硬度仪对两组牙齿的脱矿情况进行检测，结果显示光固化树脂加强型玻璃离子水门汀托槽釉质脱矿的发生率小于复合树脂黏结托槽，得出了光固化树脂加强型玻璃离子水门汀托槽可减少釉质脱矿发生的结论。刘新强等[3]对光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结正畸托槽的剪切强度进行了研究，得出了光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结24h后黏结处的剪切强度更高的结论。单丽华等[4]研究表明，光固化树脂加强型玻璃离子水门汀对湿度要求不严格，当其被酸侵蚀、被水或唾液污染后抗剪切强度与复合树脂相似，证实了光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂可以替代复合树脂正畸黏结剂的结论。

以往玻璃离子水门汀光固化改性后的力学性能研究以剪切强度、压缩、弯曲强度研究居多[1,2,3,4,5,6,7]。对于正畸托槽的黏结剂材料，黏结正畸托槽后的黏结强度等力学性能是临床上医生关注的热点之一。玻璃离子水门汀、复合树脂釉质黏结剂、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀均为复合生物黏弹性材料，应力松弛、蠕变是黏弹性力学性能的主要表现形式。研究三种黏结剂在恒应力下应变-时间、恒应变下应力-时间的变化关系，即材料的应力松弛、蠕变性能，有助于正畸托槽的临床应用。为验证树脂加强型玻璃离子水门光固化后会对提高玻璃离子水门汀的应力松弛、蠕变性能是否具有一定的作用，本文对光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂、复合树脂釉质黏结剂、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂的应力松弛、蠕变特性进行对比分析。

1、材料与方法

1.1实验设备

电子拉力试验机（MODEL55100型，长春试验机研究所集团生产），用于应力松弛、蠕变实验；读数显微镜（CGA-5型，长春市第三光学仪器有限公司生产），用于试样几何尺寸的测量。

1.2测试材料及其制备

本实验选择杭州西湖生物材料有限公司生产的西湖巴尔非调伴型复合树脂釉质黏结剂、日本富士生产的GC/而至（GCFujiOrthoLc）光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂、美国3M公司生产的3M/ESPE化学固化正畸黏结剂进行实验。在以往研究中，证明复合树脂釉质黏结剂对托槽黏结性良好，所以选择复合树脂釉质黏结剂作为对照[7]。

按照光固化树脂加强玻璃离子水门汀黏结剂、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂、复合树脂釉质黏结剂的说明书分别将3种黏结剂材料调拌均匀后充填到直径10mm、高为30mm的圆柱形模具中，试样固化后从模具中取出。每组各制备20个试样。

1.3实验方法

1.3.1应力松弛实验

取光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组、复合树脂釉质黏结剂组、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组各10个试样进行应力松弛实验。各试样高为30.05～30.12mm，直径10.02～10.04mm，实验环境温度为23～25℃。分别将每个试样固定于电子拉力试验机夹头里，对每个试样按参考文献[8,9,10]的方法预调后进行实验。以60%/min的应变速率对试样施加应变，当应力达到3.51MPa，此时光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组和复合树脂釉质黏结剂组应变分别达到0.422%、0.433%和0.435%，保持应变不变观察应力随时间的变化，观测时间设定为120min。

1.3.2蠕变实验

以0.5MPa/s的应力速度对试样加载，当3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样应变达到0.422%、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样应变达到0.433%、复合树脂釉质黏结剂组试样应变达到0.438%时保持应力恒定，观察应变随时间的变化，观测时间120min。

1.4统计学分析

采用SPSS16.0软件包（SPSS,Chicago,IL,USA）进行数据分析，组间数据差异的比较采用单因素方差分析法和Scheffe’s法，P<0.05为差异有显著性。

2、结果与分析

2.1三种黏结剂的应力松弛特征

以计算机拟合光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组10个试样、复合树脂釉质黏结剂组10个试样、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组10个试样的应力松弛曲线见图1。

图1三种黏结剂的应力松弛曲线

由图1可见，光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s应力下降了1.46MPa，复合树脂釉质黏结剂组试样7200s应力下降了1.46MPa,3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样7200s应力下降了1.25MPa，光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s应力下降量和复合树脂釉质黏结剂组试样7200s应力下降量差异不显著（P>0.05）。3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样7200s应力下降量小于复合树脂釉质黏结剂组和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀组试样7200s应力下降量，差异显著（P<0.05）。三组试样应力松弛曲线和时间的变化关系均为以对数函数关变化。

图2是复合树脂釉质黏结剂组、树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样归一化应力松弛函数数据经计算机拟合后的归一化应力松弛函数曲线。

归一化应力松弛函数值G由下式计算：

表达式1

图2三种黏结剂的归一化松弛函数曲线

由图2可见，光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组和复合树脂釉质黏结剂组7200s应力松弛函数值大于3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组7200s应力松弛函数值，差异显著（P<0.05）。复合树脂釉质黏结剂组和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组7200s应力松弛函数值差异不显著（P>0.05）。

按参考文献[11]的方法建立三种黏结剂的归一化松弛函数方程。设：

公式1

式中：ln（）为对数函数；t为时间；c、d为待定系数。

公式2

将复合树脂釉质黏结剂组、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样应力松弛实验数据分别代入式（2）解出c、d值，代入式（1）得出三组试样的归一化松弛函数方程如下。

3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组：

表达式2

光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样：

表达式3

复合树脂釉质黏结剂组试样：

表达式4

各组试样的归一化松弛函数方程的建立后，可以将某一时刻的归一化松弛函数值等带入方程用来验证实验数据的误差。经验证各组实验数据误差均在5%以内。

2.2三种黏结剂的蠕变特征

2.2.1蠕变曲线

光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组10个试样、复合树脂釉质黏结剂组10个试样、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组10个试样蠕变曲线见图3。

图3三种黏结剂的蠕变曲线

由图3可见，3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样7200s应变上升了0.28%、复合树脂釉质黏结剂组试样7200s应变上升了0.37%、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s应变上升了0.36%。树脂釉质黏结剂组试样7200s应变上量和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s应变上升量差异不显著（P>0.05）。树脂釉质黏结剂组试样7200s应变上量和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s应变上升量大于3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样7200s应变上升量，差异显著（P<0.05）。

2.2.2归一化蠕变函数曲线

3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组10个试样、复合树脂釉质黏结剂组10个试样、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组10个试样归一化蠕变函数曲线见图4。

图4三种黏结剂的归一化蠕变函数曲线

归一化蠕变函数值由下式计算：

表达式5

式中：l(t）为试样某一时刻的长度；l为试样的原始长度。

由图4可见，3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组式样试样7200s蠕变函数值小于复合树脂釉质黏结剂组试样7200s蠕变函数值和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s蠕变函数值差异显著（P<0.05）。复合树脂釉质黏结剂组试样7200s蠕变函数值和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样7200s蠕变函数值差异不显著（P>0.05）。

2.2.3归一化蠕变函数方程的建立

按参考文献[11]的方法设：

公式3

式中：a、b为待定常数；t为时间。

公式4

正则方程：

表达式6

分别将3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组、复合树脂釉质黏结剂组、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组蠕变实验数据代入式（4）解出a、b值，再代入式（3）得出三组试样的归一化蠕变函数方程如下。

3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组：

表达式7

复合树脂釉质黏结剂组：

表达式8

光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组：

表达式9

各组试样试样的归一化蠕变函数方程的建立，可以将某一时刻的归一化蠕变函数值等带入方程用来验证实验数据的误差。经验证各组实验数据误差均在5%以内。

3、讨论

各组试样应力松弛实验结果表明，3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样、复合树脂釉质黏结剂组试样、光固化树脂加强型玻璃离子水门汀黏结剂组试样应力松弛实验开始1000s应力快速下降，之后应力下降缓慢，达到7200s时，应力松弛曲线接近水平。光固化树脂加强型玻璃离子水门汀组试样7200s应力下降量和复合树脂釉质黏结剂组试样7200s应力下降量差异不显著（P>0.05）。3M/ESPE化学固化正畸黏结剂组试样7200s应力下降量小于复合树脂釉质黏结剂组和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀组试样7200s应力下降量，差异显著（P<0.05）。三组试样应力松弛曲线和时间的变化关系均为以对数函数关变化。蠕变实验结果表明，树脂釉质黏结剂组试样7200s应变上升量和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀组试样7200s应变上升量差异不显著（P>0.05）。树脂釉质黏结剂组试样7200s应变上升量和光固化树脂加强型玻璃离子水门汀组试样7200s应变上升量大于3M/ESPE化学固化正畸组试样7200s应变上升量差异显著（P<0.05）。光固化树脂加强型玻璃离子水门汀组的应力松弛、蠕变黏弹性特性好于3M/ESPE化学固化正畸组和复合树脂釉质组，对口腔正畸托槽的黏结和提高黏结强度具有重要作用。

Mathis等[12]研究发现，光固化树脂增强玻璃离子水门汀开始凝固时对水非常敏感，当光固化树脂增强玻璃离子水门汀过于干燥时，由于脱水，材料会产生裂纹和缺陷，降低材料的性能，在丙烯酸-衣康酸共聚物溶液中加入甲基丙烯酸-2-羟乙酯、光固化引发剂-2-羟乙酯后在光照下聚羧酸与玻璃粉产生酸碱反应，光固化引发剂-2-羟乙酯的双键自由基聚合，降低了对水的敏感性，固化后材料的强度得到了明显的提高。据此分析认为，将甲基丙烯酸-2-羟乙酯、光固化引发剂-2-羟乙酯添加到树脂增强玻璃离子水门汀后改变了玻璃离子水门汀固化后材料对水的敏感和强度低的缺点。光固化树脂加强型玻璃离子水门汀试样的应力松弛、蠕变特性得到了提高，与所期望的结果相符。

丁杰等[13]研究了光固化型玻璃离子水门汀试样、银粉玻璃离子水门汀试样、光固化复合树脂试样的蠕变性能，得出了光固化玻璃离子水门汀在恒应力作用下蠕变量的提高表明其黏性和弹性好，有利于提高其黏结力的结论。本实验7200s应变上升量大于参考文献[13]的7200s应变上升量。光固化树脂加强型玻璃离子水门汀在恒应力作用下蠕变量提高得更多，说明其黏性和弹性更好，更有利于提高其应用于正畸托槽黏结的黏结性和黏结强度。

本实验建立了各组试样的归一化应力松弛和蠕变函数方程，经验证，各组应力松弛、蠕变实验数据的误差均在5%以内，实验结果可靠，很好地拟合了应力松弛、蠕变曲线。

牟胤赫等[14]以扫描电子显微镜观察了正畸黏结剂黏结后牙面的组织形态，结果表明美国3M公司生产的化学固化黏结剂组牙釉质表面明显不规则，有凸起，分析认为牙釉质表面明显不规则与化学固化黏结剂与牙齿表面通过化学键形成螯合物的过程有关系。黏结方式相同的杭州西湖公司生产的牙釉质黏结剂组电子显微镜下表面不规则程度较美国3M化学固化黏结剂组轻，西湖公司非调伴型牙釉质黏结剂由糊剂、液剂、酸蚀剂组成，其糊剂、液剂为环氧树脂、二氧化硅填料、双甲基丙烯酸酯单体、过氧化苯甲酰，酸蚀剂为磷酸、水，具有无致敏毒性、无细胞毒性、对口腔黏膜无刺激性的特点[15,16,17]。王晓丹等[18]对美国3M公司化学固化黏结剂、西湖非调拌型牙釉质黏结剂、美国3M光固化黏结剂3种正畸黏结剂的临床效果进行了研究，结果表明，3M化学固化黏结剂、西湖非调拌型牙釉质黏结剂、3M光固化黏结剂黏结托槽临床效果均较满意，认为西湖非调拌型牙釉质黏结剂具有最高的性价比。美国3M化学固化黏结剂、西湖非调拌型牙釉质黏结剂、3M光固化黏结剂在口腔临床修复中都发挥了重要的作用。三种口腔黏结材料各有利弊，都需要在临床应用中不断加以完善，以满足临床口腔的需要。

目前关于改进玻璃离子水门汀耐久性的研究报道较少，固化后的玻璃离子水门汀与牙体组织界面的稳定性可能是一种提高材料耐久性的途径[19]。欲提高改性玻璃离子水门汀固化后与牙体组织界面的稳定性，对材料的成分进行改进非常重要，可以选择合适的液、粉配比，改进液剂成分的调和方式[20]使液、粉聚合物的分子量最佳，采用交联度效果好的交联剂以提高液、粉聚合物的交联度，还可以以纳米技术改善玻璃离子水门汀的强度[21]。改进玻璃离子水门汀材料的黏弹性对于材料的稳定性也具有重要作用，使材料的黏性和弹性相匹配有利于玻璃离子水门汀固化后与牙体组织界面的黏结强度和韧性的提高，显然会提高稳定性，从而达到提高材料耐久性的效果。

4、结论

光固化树脂加强型玻璃离子水门汀的黏弹特性优于复合树脂釉质黏结剂、3M/ESPE化学固化正畸黏结剂；其具有的黏性有利于其与口腔正畸托槽的黏结，其具有的弹性有利于提高黏结强度。由于实验样本有限，实验数据有一定的离散性，但对口腔黏结剂的研制和临床应用仍具有一定的参考价值。

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