[发明专利]制作透明涂层的溶胶凝胶组合物

说明书

本发明涉及一种制作透明涂层的溶胶凝胶组合物，一个用此组合物制作透明涂层的方法，一个用此方法使牙齿美容着色的方法和一个用此方法预防保护牙齿的方法。

已经证明裂缝密封剂在降低损坏牙齿的发病率，在损坏后抑制其进一步损坏方面是有效的，但还未被普遍采纳使用。主要是人们认为这些密封剂耐久性较差，粘在牙上“寿命”较短(5年)。

溶胶凝胶未被用于牙科是因为它的固化通常是在一炉中缓慢进行的，这难于用于临诊。硅基溶胶凝胶常依赖于醇钠的存在，而有人提出钠不会增强玻璃的耐化学性或机械耐久性。

按本发明，一种溶胶凝胶、干凝胶或热固性凝胶产品，包括一种可水解的硼酯(例如三乙氧硼或三丙氧硼)，或一种靠热或氧化分解可转化成氧化物的硼盐(如硝酸硼或柠檬酸硼)；一种溶剂(醇或非醇)；铝和VB族和/或IVB族金属(最好是锆和钛)中任一、二或多种金属的醇盐；和一种填料，填料的粒子平均大小为：一个尺寸≤3μm，另两个尺寸为5-100μm。部分硼酯可用其它非金属成玻材料的适当化合物代替。其中一些成分通常是稳定的。IA族或IIA族金属(如钠或钙)的醇盐无毒，可以存在。一些或所有这类金属可以氟化物存在。存在的金属数目(不计B或Si)最好不少于2，如3或4，其中之一优选Ti。组合物还可包含水，不过它可由另外供给，譬如由暴露于空气而得到。金属醇盐，若只有一种，它可以是Ti或Zr或Al。金属醇盐的最好组合是(i)Zr，Ti；(ii)Al，Ti，Na；(iii)Ti，Na，Zr；(iv)Al，Ti，Zr；和(v)Al，Ti，Zr，Na。金属(不计Na)的量(按原子数计)最好可达硼的1/6。固体氧化物，如氧化钕细粉可分散到溶胶凝胶中去。

本溶胶凝胶组合物的合成的特征是陈化这一步，这一步中水汽进入组合物的速度是自由空气流动速度的1％以下。这样，在不扰动下控制了水解速度。因而控制了组合物的分子“聚合”的速度，这个速度原则上可由组合物粘度的增加，或如由红外光谱、差示扫描量热法，热解重量分析法，核磁共振或电子自旋共振法来监控。

填料可以是laponite，沸石，高岭土或蛭石等，填料最好是平板型，如滑石或云母，或是任选涂布以二氧化钛、三氧化二铬或三氧化二铁，或其混合物(最好是化学蒸汽喷镀)的一种混合物。这些材料即使在少量剥落下来后吞入肚中也是无害的。填料量最好为组合物重量的30％或以下，≤20-30％为更好，此时在固化后组合物的溶胶凝胶比例是，溶胶凝胶重量为5到15％(例如10％)；填料重量为5-10％，固化后此成分重量为0.1-1％。

也可用其它涂覆方法，如使用或增加喷涂硅烷。这可以促进粘附，增强机械性能。含缩水甘油氧基有机基团和三甲氧基硅烷基的化合物，如Dow Corning Z6040(商标)可用作硅烷化剂。填料的平均粒子大小，优选为一个尺寸是0.1-2μm，另两个尺寸为5-100μm。若后两个尺寸为5-20μm，而溶胶凝胶固化后产生的量为5-15％，如10％(重量)，填料重量(在固化前)优选为组合物重量的20％到30％，这将适用于单层涂用，以掩盖牙齿的变色，若后两个尺寸是10-60μm．填料最好为组合物重量的10-20％，干凝胶中体积的90％为空气，加入平板型填料可改进它的机械性能，使它可用作绝缘材料，或者那些空腔可作为药物储存器。用在牙齿或其它地方使药物缓慢释放。若固化后溶胶凝胶量为0.1-1％(重量)，相应的填料量优选为重量的5-10％，可制得性能更好的产品，此溶胶凝胶可以多层涂用到牙齿上。

填料由于减少了所需溶胶凝胶的体积容量，因而降低了固化后溶胶凝胶中细微裂纹的产生率，因而使它更有弹性。填料也吸收入射的激光能量，并把这些能量再发射给溶胶凝胶，加速它的固化。填料也改进了固化好的溶胶凝胶透明涂料的耐磨性。若从溶胶凝胶产生的玻璃量优选为5-10％(重量)，或如前所述它可为0.1-1％或更低，那么这时填料将成为产品的主要组份。如是云母，它会迅速从溶胶凝胶悬浮液中分离出来，在这种情况下填料可在溶胶凝胶制作时或制作后立即混到溶胶凝胶中去；当溶胶凝胶“聚合”时。聚合物在云母上成长，这改进了它的悬浮性和粘合性，不过作为预防措施可在使用前适当摇动它。云母也可在任何后续步骤，如临使用前，加到溶胶凝胶中去。另一方面，一个太“完美”的悬浮液也不可取，若是这样，由于表面张力的怍用，云母会首先沉降到凹陷处和缝隙中。