光固化复合材料研究

光固化复合材料研究（共8篇）

光固化复合材料研究 篇1

光固化复合材料是由可以通过光辐照固化的树脂基体和增强体复合而成的材料,属于树脂基复合材料。树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、耐腐蚀、可设计性强等突出的优点,在航空航天、石油化工以及医用材料等领域已经得到了很好的应用[1]。目前,树脂基复合材料基本上都是采用传统的热固化方式生产制造,热压罐就是最常用的固化成型设备。热固化耗能大、固化时间较长、生产成本高,光固化则可以在室温,甚至更低的温度下实现快速固化,能耗低、无污染,而且树脂具有适时固化的特点,具有更长的储存周期[2,3,4]。因此,如果将光固化引入到复合材料的制备中,将能够大大降低成本,提高生产效率。而且对于日前逐渐兴起的3D打印具有重要的意义。

1 固化机理

光固化复合材料的固化机理取决于基体树脂的光固化。光固化树脂体系通常包括反应单体或预聚体、光引发剂,有的还包括光敏剂,用于改善对光能的吸收,提高光解效率[5]。在光照下,体系的光引发剂吸收光子能量,分解产生自由基、阳离子或阴离子等,进而引发聚合反应。据此,固化机理分为自由基固化、阳离子固化和阴离子固化三种。为了改善树脂体系性能或固化工艺,采用两种固化机理来固化树脂,称为混合固化机理。阴离子固化机理的报道相对较少,不做介绍,光固化的光源主要是紫外光和可见光,可见光在牙科材料的研究中应用较多,目前报道更多的是紫外光。

1.1 自由基固化

光引发剂分解后生成的活性自由基迅速与树脂中的官能团反应形成新的自由基成为初级自由基。形成的初级自由基活性很高,迅速与树脂体系中的不饱和双键进行加聚反应,分子链不断扩展,树脂逐渐固化[6]。自由基聚合的链终止包括链转移终止、偶合终止和链歧化终止。它存在于固化聚合的全部过程中,和链增长形成竞争。自由基固化的树脂基体一般是含有双键官能团的预聚物或单体,主要包括不饱和聚酯以及丙烯酸酯类树脂等[7]。自由基固化的一个突出缺点就是固化反应容易受氧的阻聚[8]。

1.2 阳离子固化

和自由基固化相比,阳离子固化的突出优点就是不会受到氧的阻聚作用。在干燥的环境中,自由基反应中心的终止速率非常低。因此,在阳离子光固化体系中通常都存在暗固化(后固化),也就是说,即使停止了光照,阳离子活性反应中心仍然存在,并能继续反应[9]。这一特点对于固化较厚体系以及形状复杂或者含有填料等难以实现全部光照的体系非常有意义。但是,水会对阳离子光固化形成阻碍,因此阳离子光固化需要干燥的固化环境[10]。阳离子光固化树脂主要是环氧类和乙烯基醚类。环氧类树脂在树脂基复合材料中的应用非常广泛,因此,阳离子光固化机理在未来光固化复合材料的研究中具有较好的应用前景。然而,相对于自由基固化而言,阳离子固化体系引发剂的研究限制了其更广泛的应用[11]。

1.3 混合固化

混合固化,也称为混杂固化。它可以是热固化、自由基和阳离子固化的任意组合。由于受到紫外光穿透性的限制,光热共固化较多地被采用[12,13,14,15]。这些体系中较多地是在加入光引发剂的同时加入了传统的热固化固化剂,并加热适当的温度,完成体系固化。光热共固化还可以是加入热固化引发剂,采用光和热共同引发来完成体系的固化[16]。这种光热共固化不一定需要加热,可以先通过光的辐照引发光固化,光固化反应放出的热量以及光辐照的热量进而引发热固化引发剂的分解,继而光热固化共同完成体系固化。自由基和阳离子的混合引发可以充分发挥两种机理的优点,提高体系的固化产物的性能[17]。

2 固化工艺

固化工艺是树脂基复合材料制备工艺流程中的关键一步,不仅影响固化所需时间,而且对最终复合材料制品的性能有着至关重要的影响。理论上讲,光固化可以和现有的树脂基复合材料的所有制备工艺相结合,也就是用光固化代替热固化。然而,受到光的直线传播以及穿透性有限的局限,目前,文献报道的主要有逐层固化、多方位同时辐照、以及正反面依次辐照等工艺方法。

逐层固化法[18]是应用较多的一种固化工艺。由于紫外光的穿透能力有限,一次辐照固化较大厚度的试样非常困难。因此,更多地采用了逐层固化的方法。也就是按照设计铺设一层,辐照一次,依次进行,最终完成试样的制备。此方法对于复合材料铺设的层数没有限制,只不过层数越多,需要辐照的次数也越多。

为了减少人工每次辐照的重复繁琐的劳动,一些自动化光固化设备的研究就应运而生。相关的光固化立体快速成型设备的研究也是基于逐层固化的工艺方法进行的,它通过控制光束的扫描运动,来自动快速实现设计思想[19]。当下比较热门的3D打印技术中的累加光固化立体快速成型事实上也是逐层固化的。

多方位同时辐照法,该方法是在按照设计完成复合材料的铺设后,同时在制品的不同方位开启多个光源进行辐照,使所设计的制品能够完全处于紫外光的辐照之下,最终完成光固化[20]。这种方法避免了繁琐的重复辐照,但是,制品的厚度会受到限制。单一的光源难以使复杂形状的结构完全暴露在紫外光的辐照下,因此,对于形状比较复杂的结构而言,比较适合。当然,对于厚度较大的复杂结构,也可以像逐层固化一样,分几次固化完成。

正反面辐照[21]法,该方法就是在完成设计的铺设后,先辐照一面,然后再辐照另一面。很显然,这种方法更适合于简单层合板的制备。制品的厚度也会受到限制。

上述前两种工艺不仅在复合材料制品的制备过程中使用,而且在复合材料粘接修理结构损伤时也被较多地采用。正反面辐照方法则更多地用于制备方面。

3 应用

光固化树脂的厚度非常有限,而且在加入增强相后,尤其是不透明的增强相,固化厚度更加受限。因此光固化复合材料的应用受到了限制。目前,应用较多的还是在牙科材料中。对于大尺寸的复合材料采用光固化的还很少。

但是,光固化复合材料在结构修理中的应用已经受到重视,并得到了应用。采用光固化复合材料方法对复合材料层压板[22]、混凝土梁[23]、管道[20]和金属结构[24,25,26,27]等损伤进行修理,都取得了较好的效果。由于光固化快速,更加适合应急修理的需要。因此,在未来的应急突发性事件中有很好的应用前景。

为了更好地发挥光固化快速便捷的特点,研发可以深度固化树脂体系是关键因素之一。采用光热共引发机理或共固化机理等方法,克服目前光固化厚度受限的问题,使得树脂体系能够快速实现大厚度的固化,将会使光固化复合材料的应用进一步拓展。树脂体系的研究主要包括引发剂和树脂本身两方面。此外,光源以及合理的固化工艺也是非常重要的因素。

4 结论

树脂基复合材料的诸多优点已经得到了广泛的认可并得到了广泛的应用,将光固化技术引入复合材料的制备,充分发挥两者的优点,将会进一步提高生产效率,节约生产成本。然而,由于目前光固化复合材料的尺寸,特别是厚度,受到限制,导致其应用范围十分有限。因此,研发能够深度固化的树脂体系,特别是存在纤维等增强相的情况下,对于拓展光固化复合材料的应用范围十分关键。

摘要：采用光固化的方法制备复合材料将会进一步提高效率节约成本,目前光固化复合材料的研究尚处在起步阶段。从固化机理、固化工艺以及应用等方面综述了相关研究进展,指出了光固化复合材料应用受限的主要原因以及可能的解决方法。

关键词：光固化,复合材料,固化工艺,固化机理

论光固化膨胀阻燃涂层的制备 篇2

关键词：光固化；阻燃涂层；制备方法

中图分类号：TQ325.12 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0148-02

1 光固化膨胀阻燃涂层制备的工艺特点

光固化膨胀阻燃涂层的制备是与光固化技术息息相关的，光固化技术是一项清洁环保型技术，它有利于保护环境，净化空气，也可以节约能源，可持续利用。它使用的能源消耗量只是传统能源消耗的十分之一，而且不含有溶剂，不会向大气排放有污染的气体，比如二氧化碳等，有利于保持生态平衡，对保护环境起到重要作用，因此也被称为“绿色技术”。

光固化技术（UV）是通过一定波长的紫外光照射，使液态的环氧丙烯酸树脂高速聚合而成固态的一种光加工工艺。在这个光加工的过程中，光固化反应起到了至关重要的作用，而光固化反应在本质上是由光引起的聚合、交联反应。而光固化膨胀阻燃涂层的制备就是光固化技术在工业上大规模应用的成功范例。

光固化膨胀阻燃涂层相对于传统的阻燃涂层来说，它的主要优势就是不释放有害气体，可以有效地保护环境。这是由它自身的工艺特点决定的，它采用了目前比较环保的活性稀释剂来充分调节黏度，使其自身的有机挥发性组分含量极低。非光固化的膨胀阻燃涂层也有的比较环保，但是相对于光固化膨胀阻燃涂层来说，没有它更加的节省能源，它的能耗是传统的非光固化膨胀阻燃涂层的十分之一左右。而且光固化技术的特点就在于能耗低，速度快，将光固化技术应用到制备膨胀阻燃涂层，能更好地发挥它的优势。

2 光固化膨胀阻燃涂层的制备原理

我们通常所讲的光固化过程是指液态树脂经光照后变成固态的过程，其中所涉及的光固化反应绝大多数是由光引发的链式聚合反应。更广义的光固化还包括可溶性固态树脂光照后变成不溶性的固态的过程，典型的例子是负性光刻胶，其所经历的反应是光交联反应，例如聚乙烯醇肉桂酸酯的二聚环化反应。

光固化涂料通常是从液体树脂变成固态干膜，因而其所经历的光化学过程基本上是链式聚合反应，通过聚合使体系的分子量增加，并形成交联网络，从而变成固态干膜。光引发聚合反应主要包括光引发自由基聚合、光引发阳离子聚合，其中光引发自由基聚合占大多数。

光固化膨胀阻燃涂层的制备主要是一种在紫外光照射下迅速交联固化成抗氧化膜的新型技术的具体应用，因为它环保，高效的特点，已被业界广泛的认同，而且在近年来发展比较快，主要应用在消防领域。

3 光固化膨胀阻燃涂层的制备方法

光固化膨胀阻燃图层的制备主要分为物理方法和化学方法，物理方法是指用各种物理材料辅助完成光固化反应的过程，这种工艺的特点在于取材简单，制备工艺流程并不复杂，主要包括浮腊法、覆膜法、强光照射法和两次辐射法。

①浮蜡法。在制备膨胀阻燃涂层的客体对象中加入适当的石蜡，在一定强度的强光照射下一段时间，再把涂膜徐徐展开，因石蜡的特性，使这种材料与有机树脂的存在体系并不相容，因此用石蜡铺成一层很薄的薄膜覆盖在膨胀阻燃涂层表面，能够起到阻隔外界氧分子向涂层扩散的作用。不过这种工艺虽然操作简单，但是工艺流程需要的时间较长，而采用的是日光，光照时间和光源强度无法保证，因此用这种方法制备膨胀阻燃涂层的生产绝对速率比较低，不适合大规模的生产。

②覆膜法。这种方法的工艺流程主要就是将膨胀阻燃涂层所在的载体上覆盖上一层表面惰性的塑料薄膜来起到阻隔外界氧分子向涂层扩散的作用，如聚乙烯薄膜，再经过光固化反应中的UV光辐照固化后，揭去薄膜。只是经过这样的工艺制作出来的膨胀阻燃涂层，无论在光泽度方面，还是在光泽均匀度方面都不能达到很好地效果，而且生产的速度慢，生产率比较低，因此在实践中应用的不是很广泛。

③辐照法。这种方法是利用强光的照射，来促进光固化反应中引发剂的大量分解，使引发剂中产生大量的活性自由基，这些活性的自由基能够促进单个分子的迅速流动，起到催化的作用。而且这些活性自由基也可以和氧分子进行反应，相比活性自由基参与前后两个反应的比例来说，无论用不用强光辐照，两个反应都差不多，但是由于强光的参与，可以使光固化反应的绝对速率增加很多。因此可以促进聚合反应的发生进一步加快，从而导致涂层的黏度也迅速增加。在这样的情况下，可以有效地阻止外界地氧分子向着高黏度体系的扩散，此时更加有利于活性自由基的聚合反应的加速进行。但是这种工艺也有自身的局限性，在实际生产中，此种光固化工艺所需要的辐照光源动辄上千瓦，而且常常几只光管并排安装使用，相邻两只光管在重叠辐照区域上的光强具有可加和性。但是光源的质量直接影响到了膨胀阻燃涂层的均匀度和光泽度，因此改善光源质量、增加辐照光强度是此种工艺亟待解决的问题。

④两次辐照法。开始先用波长比较短的辐射光源辐照涂层，因为波长短的光源在有机涂层中的穿透力比较差，所以光源的能量在膨胀阻燃涂层的浅表层就被吸收殆尽了。但是相对而言，单位体积内吸收的光能较高，这样不但有利于增强光固化反应的速度，还能增强抗氧聚合的能力。在这种情况下，光固化反应中的聚合固化只是发生在膨胀阻燃涂层的浅表层，而当浅表层上面的固化膜一旦形成，就是底层涂层良好的阻氧膜，接着再用常规中压汞灯辐照，其中波长较长的光线就可以有效地穿透整个涂层，这样就可以有效地让引发剂促成光固化反应中的聚合固化反应，另外这种辐照方法还可获得一些特别表面效果。

化学方法就是添加氧清除剂，如叔胺、硫醇、膦类等化合物通过化学反应来催化产生更多的活性自由基。这些化合物作为活泼的氢供体可与过氧自由基迅速反应，促进活性自由基再生，同时过氧自由基夺氢生成烷基过拉化氢，并可进一步分解为烷氧自由基与羟基自由基。所产生的活性自由基与膨胀阻燃涂层中的物质结合，可以促进光固化反应中聚合固化的速度，再生出来的活性自由基还可以引发聚合烷基过氧化氢分解释放出更多的烷氧基自由基，而烷氧基自由基对乙烯基单体也有一定引发活性，但它的进一步夺氢反应似乎更占主导地位。

添加化合物的工艺过程已成为光固化技术中一个比较重要的环节，也是活性自由基光固化配方中克服氧阻聚的重要手段。但含有胺的光固化膨胀阻燃涂层体系在其光固化过程中产生的固化产物容易产生黄变，而且光固化膨胀阻燃涂层体系的表面稳定性不高，均匀度也保证不了，这就是使用胺类化合物作为抗氧添加剂阻聚方法的一大缺点。

如果采用其他引发剂，比如采用Ⅰ型光引发剂和Ⅱ型光引发剂配合的光引发剂体系和二苯甲酮的混合光引发剂，它在空气中有较好的使用效果。一般认为，这可能是由于二苯甲酮的能够激发出更多的活性自由基，以及大量的三线态，这些都能后有效地促进过氧化物的分解，而过氧化物的快速分解能够产生更多的烷氧自由基和羟基自由基，这些自由基能够更好地促进光固化反应中的聚合固化的速度，并对光固化膨胀阻燃涂层的抗氧能力都具有引发作用，而Ⅰ型光引发剂光解产生的自由基与氧的反应消耗了氧，使氧对二苯甲酮激发三线态的猝灭作用受到抑制，可见两者有协同作用。物理方法和化学方法各有优势，可以在一定的领域和一定的条件下综合使用，物理方法比化学方法操作简单，更加地清洁环保，并节约能源，但是它的普遍缺点是生产效率低，而化学方法则不同，使用化学方法是操作流程相对于物理方法还是比较复杂，工艺过程中需要的条件也比较苛刻一些，但是有时就在于生产率高，可复制性强，可以大规模的生产，广泛地推广应用。

参考文献：

[1] 王孝峰.光固化膨胀阻燃涂层的制备及交联聚乙烯的热老化与机理的研究[D].北京：中国科学技术大学，2013.

[2] 张海龙.110～220 kV XLPE电缆绝缘在线检测技术研究[D].武汉：武汉大学，2009.

光固化复合材料研究 篇3

微胶囊技术起源于20世纪50年代, 目前在医药、化工等许多领域得到了广泛应用[1,2,3]。微胶囊技术在信息领域的应用经历了压敏微胶囊、光敏压力显色微胶囊、热敏微胶囊阶段, 并在近年来形成新型的光热敏微胶囊技术[4]。美国希毕克斯 (Sipix) 幻像有限公司提出了有关光热敏性微胶囊记录材料的发明专利[5,6]:微胶囊内包裹光敏聚合或光交联化合物、光引发剂、染料前体物, 微胶囊外部存在显影剂;光热敏微胶囊的囊芯物质在吸收特定光辐射后发生交联固化反应以记录光信息, 在后期热显色时, 当加热温度达到囊壁玻璃点转化温度, 加热区微胶囊外部显色剂可渗透过光热敏微胶囊囊壁, 并与囊芯内染料前体发生显色反应, 从而形成影像。在国内, 李晓苇等利用界面聚合 (Interficial Polymerization) 法制备出相当于卤化银微晶～1μm尺寸的高分辨率光热敏微胶囊, 并初步研究了光热敏微胶囊的光吸收和热显色特性[7];国内未见有其他单位对光热敏微胶囊的报道。

由于光热敏微胶囊依赖囊芯物质吸收紫外波段光发生交联反应实现信息记录, 因此光热敏微胶囊信息记录品质的优劣决定于囊芯物质对紫外光的响应能力。考虑到通过测定囊芯物质宏观的凝胶率变化, 可以反映出囊芯物交联固化程度随紫外光辐射时间的变化规律, 进而获得影像记录的基本信息, 因此本文研究了以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA) 为聚合单体、ITX和TPO为光引发剂的光热敏微胶囊体系的光聚合固化特性, 通过测定囊芯物质凝胶率变化, 分析了光热敏微胶囊显影密度与曝光时间的关系。

2 实验

2.1 材料及设备

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA) ;光引发剂ITX, TPO;染料前体ODB-2;显色剂D-8;囊壁D-110N;乙酸乙酯;甜菜碱表面活性剂;保护胶体PVA224, PVA217;四乙烯五胺;三乙醇胺。

Fig 1 Chemistry structural formula of TMPTA

高速剪切机 (上海威宇) ;微机控制双注乳化设备 (中国天津LK—Ⅱ型) ;影像密度计 (X—Rite504型) ;激光粒度仪 (马尔文2000E型) ;高压汞灯 (保定市特种光源电器厂) 。

2.2 光热敏微胶囊的制备

加热溶解ODB-2、TMPTA的混合物, 待冷却到接近室温时, 加入1g ITX、TPO作为引发剂, 并加入0.1g三乙醇胺作为助引发剂, 构成光热敏功能物质;续加D-110N作为囊壁单体, 得到油相混合物。将150ml浓度4.5%的PVA224水溶液和7ml甜菜碱 (80 g/l) 表面活性剂混和, 得到水相混合物。

将油相在安全灯下缓慢加入到水相溶液中, 使用高速剪切搅拌以7000r/min的速度分散10min, 再加入去离子水80ml、四乙烯五胺12ml、甜菜碱 (80g/l) 表面活性剂7ml、浓度为4.5%的PVA217溶液15ml, 在800r/min的搅拌速度下, 60℃恒温反应4h, 得到光热敏微胶囊乳液。

将制备好的光热敏微胶囊和显色剂的研磨乳液均匀混和, 使用φ250丝棒在片基上进行涂布并充分干燥, 得到光热敏微胶囊记录材料。曝光灯与记录材料的距离为15cm, 曝光时间取5s间隔。利用热敏打印机对记录材料进行均匀加热。

3 结果与讨论

3.1 光热敏微胶囊的粒径

由光热敏微胶囊的粒径及粒径分布可见, 本文所制备的光热敏微胶囊峰值粒径在0.4μm附近, 与普通银盐记录材料中卤化银微晶尺寸相近。利用光热敏微胶囊作为信息记录的基本单元, 可获得类似银盐材料的高分辨率。

3.2 囊芯材料凝胶率与曝光时间的关系

囊芯聚合物TMPTA的固化反应是在引发剂引发下打开C=C双键的聚合反应。为表征微胶囊内光敏材料和热敏染料前体混合物质的宏观固化特性, 对囊芯混合物均匀涂膜后按5s间隔曝光, 并利用丙酮提取固化膜, 经过滤、干燥后按式1计算凝胶转化率。

由图3可见, 当曝光时间由0s增加到15s, 凝胶转化率快速增加;从15s开始凝胶率增长变缓, 并以较低的变化率继续增加至40s后达到稳定值。固化凝胶率反映了囊芯物质固化程度随曝光时间的变化。由图3可见, 囊芯材料凝胶率存在由0s至15s较快增加的阶段和15s至40s较慢增加的2个变化阶段, 最后逐渐达到稳定。

第一阶段的变化趋势可归因于曝光初期光引发剂活性基团具有较高的迁移效率, 可以与光聚合单体充分接触发生快速反应, 囊芯材料由液态形式开始形成交联聚合物质, 转化为共价键长链大分子结构。由于聚合前的光敏树脂单体TMPTA均为小分子化合物, 分子间作用主要为范德华力, 而在聚合反应中随着交联大分子结构出现, 分子间距由0.3～0.5nm的范德华力作用距离转化为共价键0.15nm距离, 因此在第一阶段光敏体系体积快速收缩并形成三维固态网络。

在15s后的凝胶阶段, 固化网络进一步收缩并形成更加致密的交联结构。在此过程中存在于凝胶网络间隙的光引发剂分子受到交联网络阻碍, 自由基活性降低, 凝胶率的变化较为缓慢。在35s后随曝光时间的进一步增加, 凝胶程度不再有显著变化, 此时光引发剂和聚合单体的反应基本完成, 凝胶网络结构达到稳定, 但仍存在一部分聚合单体未参加固化反应, 因此图3中稳定后的凝胶率为68%。

3.3 显色密度与曝光时间的关系

由图4光热敏微胶囊的影像密度曲线可见:随曝光时间由0s增加至25s, 样品影像密度显著降低。随着曝光时间的进一步增长, 未光固化完全的TMPTA单体继续发生交联聚合反应直至完全固化, 在曝光时间为45s后影像密度基本稳定。

这说明随曝光时间增长, 光热敏微胶囊囊芯材料固化程度增大, 加热时微胶囊外显色剂渗透进胶囊内部, 但并不能与被光敏物质聚合固化的染料前体发生充分显色反应, 因此影像密度随着交联固化程度的增大而降低。

同时, 由图4可见在光照时间延长到45s后, 仍存在0.5的影像密度。这表明尽管光固化反应已完成, 渗透过囊壁的显色剂不能接触到包裹在固化物内部的染料前体, 但仍与存在于固溶体表面上的染料前体发生显色反应。

由图3囊芯凝胶率和图4光热敏微胶囊显色密度随曝光时间的变化可知, 未包囊的光热敏物质固化反应达到稳定的时间为35s, 而包囊后则发生在40s。这主要是因为包裹成微囊后, 囊壁对紫外光有一定吸收, 导致囊芯材料的有效曝光强度降低, 进而减小了固化速率, 最终导致光热敏微胶囊显色密度曲线和囊芯凝胶率曲线出现差异。

4 结论

本文采用界面聚合法制备了0.4μm粒径的光热敏微胶囊, 将制备的光热敏微胶囊乳液与显色剂乳液混合涂片后, 获得了光热敏微胶囊材料显影密度与曝光时间的关系。随着曝光时间增长, 显影密度逐渐降低, 并在40s后基本不变。在利用凝胶率方法定量测定囊芯固化程度随曝光时间变化的基础上, 阐释了光热敏微胶囊的光信息记录过程:随曝光时间增长, 微胶囊囊芯物质固化程度增大, 限制了囊芯内染料前体与显色剂接触发色的程度, 因此影像密度随着曝光时间增长而降低。本文对深入研究光热敏微胶囊的光信息记录机制具有一定的参考价值。

摘要：光热敏微胶囊材料可作为新型的高分辨率光信息记录媒质;本文在利用界面聚合法制备平均粒径为0.4μm的光热敏微胶囊基础上, 获得了囊芯的凝胶率及影像密度随曝光时间的变化。结果表明囊芯光敏功能物质的凝胶率随曝光时间增长逐渐增大, 显影密度随曝光时间增加而降低;不同曝光时间下微胶囊囊芯光固化程度不同是导致影像密度出现反差的直接原因。

关键词：光热敏微胶囊,凝胶率,影像密度,光聚合,信息记录材料

参考文献

[1]微胶囊的应用及研究进展[J].化工新型材料, 2006, 7 (26) :11.

[2]微胶囊成像材料应用进展[J].信息记录材料, 2008, 9 (2) :31.

[3]李岚, 袁莉.微胶囊技术及其在复合材料中的应用[J].塑料工业.2006.34:287.

[4]江晓利, 李晓苇, 常聪慧.光敏热响应性微胶囊的光敏特性研究[J].信息记录材料, 2006, 7 (4) :20.

[5]梁荣昌, 陈天德, 张秀彬, 等.含热显影光敏微胶囊的成像介质, 2004, CN1386095.

[6]Rong Chang L, Tienteh C, Chang H, Phan X T, Liang R, Chen T, Rongchang L, Tiande C, Hsiu Pin Z.Photothermally sensitive recording sheet for high speed printing applications, e.g.computer print out paper, in-cludes color forming precursor encapsulated in photo-sensitive microcapsules, 2001, WO200192024A, WO200192024A2, AU200175114A, US2002155372A1.

光固化复合材料研究 篇4

第五届中国国际紫外光/电子束固化材料、设备及产品展览会近日在上海广大会展中心举办, 华光科技光固化活性材料稀释剂产品在展会展出。

中国国际紫外光/电子束固化材料、设备及产品展览会已成功举办四届, 吸引了来自美国、德国、日本、韩国和台湾地区及国内的专业展商, 观众包括中国、美国、韩国、新加坡、日本、印度及台湾、香港等, 成为行业信息与技术交流的平台和国内行业最具权威、专业和影响力的唯一展会, 也是参展商寻找合作伙伴的最佳快捷渠道。

展会期间, 华光科技把研发生产的光固化活性材料稀释剂单体展示给众多同行和产品生产使用厂商, 发放了400份宣传材料, 有数十家公司索要样品并留联系方式。同时, 参展人员还参加了行业技术论坛和学术交流会, 与行业协会领导及业内厂家建立联系。通过此次展会, 华光光固化活性材料稀释剂产品将会开拓新的销售渠道。

光固化复合材料研究 篇5

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

光固化灯:Mini LED OEM,输出功率1 000 mW/cm2(Satelec公司);LITEX680-A,输出功率300 mW/cm2(Dentamerica公司)。复合树脂:FiltekTMZ250,颜色A2(3M ESPE)。Planmeca 曲面断层机:型号ProMax(芬兰Planmeca公司)。模具:自制底面内径为4 mm,高为6 mm的不锈钢空心圆柱型模具。

1.2 实验分组

采用多因素不同水平的析因实验设计,共包含3 个处理因素,分别为:光固化灯(A)、投照距离(B)、投照时间(C)。其中光固化灯包含2水平:LED灯(A1)、卤素灯(A2);投照距离包含4水平:0 mm(B1)、1 mm(B2)、3 mm(B3)、5 mm(B4);投照时间也包含4水平:10 s(C1)、20 s(C2)、40 s(C3)、60 s(C4)。全部实验共有32 种交叉组合,每种组合包含6 个试件,共制备192 个试件。

1.3 方法

树脂试件的制备参照ISO4049(2000)标准进行:将试件模具放置在覆有聚酯薄膜的载玻片上,用树脂充填器分别将不同树脂充填其中,保证充填材料密实,无气泡,在其顶部覆盖聚酯薄膜,以隔绝空气,然后用玻璃板轻压其顶部,去除多余材料。再用不同光固化灯分别按照不同的投照距离和不同的投照时间垂直照射每个试件。在照射过程中保证只照射试件正面,不照射反面及侧面。从模具中取出试件,用手术刀片去除试件未完全固化的树脂[4]。将所有样本排列成一条直线,用Planmeca 曲面断层机扫描(图 1),再经Planmeca Dimaxis247软件测量试件的高度(精度±0.01 mm),每个试件取最高点、最低点各测量1 次取平均值。所有实验均为同一医师操作。

1.4 统计分析

实验的所有数据采用SPSS 11.5软件包进行t检验、多元逐步回归分析,显著性水平为α=0.05。

2 结果

2.1 实验各组的固化深度

结果见表 1。

各组的方差分析及交互作用分析结果表明,光固化灯种类、投照距离及投照时间对固化深度的影响有统计学意义(P<0.01),各因素之间存在交互作用。

2.2 光固化复合树脂固化深度的逐步回归分析

经多元逐步回归分析发现(表 2)光固化灯(P<0.01)、投照距离(P<0.01)、投照时间(P<0.01)这3 个因素与光固化复合树脂的固化深度之间有显著的线性相关关系,并且整个回归方程经过方差分析(ANOVA)有统计学意义(P<0.01)。经过多元逐步回归筛选,3 种处理因素引入回归方程的顺序为:投照时间(步骤 1)、投照距离(步骤 2)、光固化灯(步骤 3)。3项联合起来校正后的R2值为0.806,表明3 个处理因素联合作用与固化深度之间存在依赖关系的可能性很大。

3 讨论

本研究的结果表明,投照时间是影响光固化复合树脂固化深度最重要的因素之一。在一定的范围内,随着投照时间的增加,固化深度也随之增加。光固化灯由于使用了一定时间,势必会造成输出功率的衰减,我们可以通过适当的延长投照时间来弥补这种能量损失。

本研究表明,投照距离越接近树脂表面,越有利于树脂固化。因为随着投照距离的增加,光到达树脂表面的能量也逐渐降低, Prati等[5]的实验表明当投照距离为2 mm时,光固化灯照射到树脂表面的能量仅为投照距离为0 mm时的61%,而投照距离为6 mm时,能量仅为原来的23%。Pires[6]也得出相近的结论,当投照距离为2 mm时,光固化灯照射到树脂表面的能量为原来的78%,而投照距离为6 mm时,能量为原来的47%。还有研究表明随着投照距离的增加,不同类型的光固化灯到达树脂表面能量的衰减速率也不相同,LED灯的衰减速率明显快于传统的卤素灯[7]。本研究还表明,当光固化灯与树脂表面的距离达到5 mm以上时,无论何种光固化灯,在其推荐固化时间范围内,固化深度不能保证达到2 mm。

目前临床上使用的光固化灯主要有传统的卤素灯(QTH)和发光二极管灯(LED)。本研究所使用的是第二代发光二极管高性能聚合灯MiNi LED,其波长范围为410～490 nm,明显窄于传统卤素灯380～760 nm的波长范围,且更集中于468～470 nm,而该波长区段正是光固化复合树脂的敏感蓝光区域[8]。另外,本实验对于光固化灯的客观评价标准是其输出功率,而LED灯输出功率远高于卤素灯输出功率,这可能也是造成二者差异的原因。

以上3 个处理因素之间存在着交互作用,优化这些因素可对固化深度产生叠加的效应。选用高强度光固化灯,紧贴树脂表面,延长投照时间都能提高固化深度,当其中一个因素受到制约时,最好能利用其他因素弥补。例如在临床操作中,如果制备的窝洞过深,或后牙区操作空间受限,导致投照距离过大时,则需要选择高强度光固化灯,或延长投照时间。对上述三因素的多元逐步回归分析结果表明,投照时间对固化深度影响最大,其次是投照距离。它们与固化深度之间存在显著的线性相关。

本研究仅在体外探讨了3 个因素对光固化复合树脂固化深度的影响,还有一些尚未包含的因素,还需进一步的临床研究。

摘要：目的:分析不同处理因素对光固化复合树脂固化深度的影响,探讨各因素对固化深度的影响程度。方法:采用多因素不同水平析因实验设计,共制备192例试件。所得试件经Planmeca曲面断层机扫描,并测量其固化深度。所有实验数据采用SPSS11.5软件包进行t检验、多元逐步回归。结果:不同光源、不同投照距离、不同光照时间之间的差异具有统计学意义(P<0.01);多元逐步回归分析表明,3个因素与固化深度存在显著的线性相关关系(P<0.01)。结论:3个因素均可影响光固化复合树脂的固化深度,以光照时间对固化深度的影响最大,且三者之间存在交互作用。

关键词：复合树脂,固化深度,多元逐步回归

参考文献

[1]　潘领战.复合树脂基体树脂的研究[J].国外医学·口腔医学分册,2006,33(3):208-209.

[2]　俞未一,梅预峰,沈家平.光敏复合树脂的光照时间和距离对其固化作用的实验研究[J].中华口腔医学杂志,1994,29(6):366-367.

[3]　Aravamudhan K,Rakowski D,Fan PL.Variation of depth of cure and intensity with distance using LED curing lights[J].Dent Mater,2006,22(11):988-994.

[4]　姬亚昆,凌均棨,陈罕,等.卤素和LED光固化灯照射复合树脂的机械强度比较[J].实用口腔医学杂志,2006,22(2):227-229.

[5]　Prati C,Chersoni S,Montebugnoli L,et al.Effect of air,dentin and resin-based composite thickness on light intensity reduction[J].Am J Dent,1999,12(5):231-234.

[6]　Pires JA,Cvitko E,Denehy GE,et al.Effects of curing tip distance on light intensity and composite resin microhardness[J].Quintessence Int,1993,24(7):517-521.

[7]　Meyer GR,Ernst CP,Willershausen B.Decrease in power output of new light-emitting diode(LED)curing devices with increasing distance to filling surface[J].J Adhes Dent,2002,4(3):197-204.

光固化复合材料研究 篇6

1资料与方法

1.1 一般资料

本组患者99例, 男68例, 女31例, 年龄46～73岁。均有反复过敏史, 磨牙部分牙合面过度磨耗, 且牙合面牙本质暴露呈凹陷状, 冷热刺激较敏感, 探诊酸痛感严重。

1.2 方法

根据术前检查决定洞的大小、深度、形态、基本按常规备洞, 应注意修复物的遮盖面积, 患牙磨耗接近牙体边缘时, 应注意使洞壁有一定的应力厚度, 较浅者制备倒凹。牙面有2个以上磨耗区时, 可分别备洞。每次钻磨时间不宜过长, 较深者刺激症状较重时, 可用丁香油氧化锌安抚1次, 再行修复, 同时适当调磨对牙合过锐的牙尖。缺损厚度≥1.5mm, 以3M自酸蚀黏结剂处理充填区后, 用3M Z250 Comp omer 复合树脂充填;缺损厚度>2mm, 则先以光固化氢氧化钙垫底后, 用3M Z250 Comp omer 复合树脂充填;缺损厚度<1.5mm, 用3M自酸蚀黏结剂处理后, 以3M Filtek Flow流动性复合树脂充填[1]。

2结果

分别于治疗后1、6、12个月复诊检查。治疗后主观症状消失, 冷诊、探诊无不适69例;治疗后出现轻度自觉症状, 冷诊、探诊稍感不适, 但比治疗前明显好转21例;主观症状、冷诊和探诊基本无变化9例。

3讨论

牙本质暴露导致外界刺激经神经传导和牙本质小管的流体动力传导而引起疼痛, 是牙齿敏感症的重要症状。因此, 对于牙体磨损导致的牙齿敏感症主张首选脱敏治疗, 脱敏联合光固化可以有效地封闭牙本质小管, 减少黏结术后敏感的发生。对牙齿结构缺损已经很大, 或对一般去敏感方式不见成效, 可考虑以复合树脂物填补, 会达到较好的效果。

关键词：牙齿磨损,牙齿敏感症,复合树脂

参考文献

光固化复合材料研究 篇7

1 材料与方法

1.1 临床资料

选择2007年1月至2009年1月在广州军区综合训练基地门诊部口腔科关闭上前牙间隙的患者92例, 其中男24例, 女68例, 年龄18～39岁, 平均年龄23.6岁。病例纳入标准: (1) 年龄≥18周岁; (2) 间隙宽度≤3mm; (3) 间隙一侧或两侧牙松动≤Ⅱ°。病例排除标准: (1) 牙缺失; (2) 正畸治疗期间或拆除矫治器后反弹产生的间隙; (3) 对美观要求特别苛刻者。

1.2 材料与设备

可乐丽菲露AP-XTM光固化复合树脂、可乐丽菲露SE BOND黏合用处理剂、黏合剂 (可乐丽医疗器材株式会社, 日本) , VITAPAN3D-MASTER TOOTH GUIDE比色板 (德国) , ZGH-2000光固化机 (杭州正兴医疗器材厂) , 抛光车针 (产地日本, 深圳耀光代理) 。

1.3 方法

对两侧牙的近间隙唇面1/5和邻面牙釉质用金刚车针轻轻打磨, 厚度不超过0.1mm, 对年轻恒牙、打磨时高度过敏者进行脱敏处理, 用气枪以弱～中度的温和气流彻底干燥, 小毛刷在打磨面涂黏合用处理剂, 放置20s, 中度气流吹干, 涂抹黏合剂, 温和气流轻吹, 使黏合剂厚薄均匀, 光照10s, 选择色彩匹配的光固化复合树脂分层充填, 每层光照20～40s, 修整外形, 调整咬, 打磨抛光。嘱患者平时避免切割、撕扯硬度高、韧性强的食物, 1～2年后回访, 根据患者自述和临床检查记录修复效果。

1.4 修复评定标准

根据Ryge提出的美国公共卫生服务标准评价体系 (USPHS) 标准, 从色彩匹配性、修复体表面形态、边缘密合性、边缘着色、继发龋、牙髓反应6个方面作出评定, 全部指标达A者为满意, 否则为不满意[1]。

2 结果

92例中回访90例 (回访率97.8%) , 满意85例, 满意率94.4%, 不满意的5例中, 3例色彩匹配性B, 2例修复体表面形态C。

3 讨论

从医学角度来说, 牙间隙并非一种疾病, 也无明显的临床症状, 但其危害性却不容忽视, 尤其是年轻人的前牙间隙对口腔和心理健康都会造成长久影响。随着社会的进步和经济水平的提高, 要求关闭前牙间隙的患者越来越多。有专家提出可供选择的多种修复方法, 包括光固化复合树脂修复、烤瓷牙修复、正畸关闭间隙、活动义齿修复、联合治疗关闭间隙等, 不同的方法有不同的适应证, 每一种方法均各有优缺点。从临床实践来看, 大多数前牙间隙都可用光固化复合树脂完成修复, 绝大多数病例无论是美观性、功能性还是修复体牢固性都能获得满意的效果[2]。

常用的光固化复合树脂存在着硬度差, 易磨损;黏固力弱, 充填后易脱落;色调单一且稳定性差, 临床上难以做到或保持高度的色彩匹配性;聚合收缩与牙体膨胀系数不协调出现微渗漏, 修复后有酸痛感等不足之处。可乐丽菲露AP-XTM光固化复合树脂采用了新的填料表面处理技术, 由于填料的高密度充填, 具有抗破损、耐磨耗的性质, 充填后能有效地避免充填料的表面破碎和切端的磨损, 修复质量得到长久保证。可乐丽菲露自酸蚀黏合剂能封闭牙本质小管开口, 阻止外部刺激导致的牙本质小管内液体流动, 不引起牙髓神经纤维的兴奋, 从而使过敏症状得到消除或改善[3]。

前牙间隙光固化复合树脂修复重点考虑的是美学效果, 相对把功能作用摆在了次要位置, 这就决定了修复颜色和外观的重要性。一是树脂颜色的选择:色调是颜色的重要特征, 它决定了颜色本质的根本特征, 色调的变化主要是树脂修复物覆盖后的颜色透过显示, 所以选择树脂颜色前还要考虑树脂覆盖的厚度及牙齿本身的透明度。比色环境最好在自然光日出后3h至日落前3h北侧光下[4], 比色板选用3D26色板。比色时牙面保持湿润, 瞬间比色, 分别记录单个牙的唇侧切1/3、中1/3及牙颈部颜色。可乐丽菲露光固化复合树脂除了具有标准色系外, 还有牙颈部色系, 克服了一般光固化复合树脂完全均一透明的色系所产生的树脂与牙齿透明度差异, 颜色更自然逼真。二是外观的修复:修复前详细测量间隙的宽度, 一个以上的间隙还要考虑中、侧切牙、尖牙的大小和拟关闭间隙的两侧牙大小的比例分配, 充填时从间隙两侧逐层添加树脂并固化, 每层厚度不超过0.5mm。中切牙间隙修复时尽可能使中心线对齐唇系带, 上切牙切缘自近中至远中略向上斜, 近中切角男性近似直角, 女性略圆钝, 突显男性阳刚和女性温柔之美。邻接点的处理是前牙间隙修复中的关键, 也是美学效果和生理学作用的主要体现部位, 不能虽然关闭了间隙, 却使几个牙连成“一块板”。上切牙的近中邻接点位于牙冠切1/3内, 远中邻接点位置较高, 一般位于中1/3与切1/3之间, 下切牙近、远中邻接点均位于切1/3内。

参考文献

[1]姬爱平, 王嘉德.应用牙本质粘合剂和复合树脂修复楔状缺损的临床评价[J].中华口腔医学杂志, 1996, 31 (4) :210-213.

[2]尹仕海.前牙间隙分类及修复方法[J].中国实用口腔科杂志, 2009, 12 (12) :710.

[3]徐晓霞.可乐丽菲露光固化复合树脂修复楔状缺损的疗效评价[J].中国现代药物应用, 2009, 3 (2) :113.

光固化复合树脂桩冠修复残根残冠 篇8

1 临床资料

40例病人、60颗牙均经过完善的根管治疗,根尖周无病变,牙根周健康,残根断面位于龈缘以上或龈缘处。其中女15例,男25例,年龄在20~50岁之间。上颌前牙26颗,上颌双尖牙6颗,上颌磨牙8颗,下颌前牙7颗,下颌双尖牙4颗,下颌磨牙9颗。病损主要原因为:外伤性冠折23颗,严重龋坏或伴有根尖周症状者37颗。

2 材料与方法

2.1 材料

贺利氏古莎齿科有限公司生产的卡瑞斯玛树脂,杭州西糊生物材料有限公司生产的24K镀金前牙根管钉和后牙根管钉。广州市华南医疗器械有限公司生产的酸蚀剂及粘结剂。

2.2 方法

(1)外伤性冠折前牙在局麻下行拔髓术和一次性根管充填术。严重龋坏或伴有根尖周症状的前牙或后牙,要进行完善的根管治疗。

(2)对做完根管治疗的前后牙,经观察2周无症状无叩痛后,清洁缺损面,根据根管情况和牙冠长短,选择合适根管桩作冠桩。前牙和双尖牙一般选用1颗根管桩,磨牙可选用2~3颗根管桩。在严密消毒隔湿下,以配套麻花钻在根管内制备好桩道,桩道深度应达根长的1/2~2/3,保持桩道干燥。调少许玻璃离子粘固粉涂于选择好的根管桩根端,用持针器或配套扳手将螺纹桩轻轻旋入桩道内至紧固不松动为止,确保冠桩稳固。然后检查冠桩长短,若冠桩过长,可用金刚砂片或金刚磨头磨短,并去除多余玻璃离子粉固粉。

(3)涂布酸蚀剂于残根断面及桩道口处酸蚀90s,以纯净水冲净酸液,然后严格隔湿防潮,吹干缺损面及冠桩,涂光固化粘剂光照20s,用深色树脂覆盖冠桩光照60s阻色后,再选择配色合适的树脂分层修复塑形光照固化。要确保桩冠每个部位树脂固化完全。最后调合抛光,嘱患者避免咬硬物,1个月后复诊。

2.3 疗效标准

优外形、色泽、功能正常,桩冠稳固,无龈炎及根尖周炎症状;良:外形、色泽、功能基本正常,牙龈轻度炎症,有轻微根尖周症状,服药治疗后缓解;失败:外形、色泽有明显变化,不能发挥正常功能,存在严重的龈炎和根尖周炎症状。

3 结果

60颗牙中,优50颗,占83.3%;良6颗,占10%;失败4颗,占6.6%。成功率为93.3%。

4 讨论

(1)保存残根残冠的临床意义。经过根管治疗的残根残冠,保持着牙齿的生理功能,这已经组织学证实。经过彻底根管治疗后的残根依然存在牙周膜敏感的本体感受作用和保持将外界刺激传入神经中枢的能力,避免了牙槽骨的萎缩,维持了牙周组织应有的生理功能。因此,保留残根残冠具有其生理意义,且满足了部分患者不愿拔牙的要求,对咬合关系不良者,更有其独特的效果。

(2)光固化复合树脂桩冠操作简单,容易雕塑成形,可使桩冠在外形、色泽上较好地满足患者的要求。

(3)酸蚀可使残冠缺损面清洁,扩大和加深其表面的孔隙,增加釉质表面积,提高表面可湿性和增大表面积,让粘结剂易渗入其孔隙与其相互嵌合,从而形成机械嵌合粘结力。

(4)冲洗水不能含有杂质或油份,牙面酸液和碎屑应彻底冲净,水流方向应从切端冲向龈端,以免龈面唾液等被冲向牙面。冲洗清水不可让患者自行吐出,要用吸唾器吸出。否则,唾液会在牙面上迅速形成粘蛋白膜而妨碍树脂突的形成。

(5)唾液、呼出的湿气、棉花纤维、灰尘等污染缺损面,均会降低粘结强度,因此,用棉卷隔湿防潮应严密。吹干断面的热空气或无油压缩空气,应从切端吹向龈端,以免龈面水液等被吹向牙面而影响树脂突形成。涂粘结剂应薄而均匀。

(6)覆盖树脂以恢复自然形态和色彩为准,龈缘光滑而不进入龈沟,不覆盖牙龈。否则刺激牙龈产生龈炎。树脂应分层塑形光照固化,每层厚度不应超过3mm,以免固化不全。每层间应密合,防止气泡和缝隙存在。

(7)照射开始时,光导面不能接触树脂,以免粘连树脂,待树脂表面固化(约5s)后,可接触。光导面与树脂距离越近越好。光导面离树脂越远,固化深度越浅。树脂固化越完全粘结强度越高。光照下树脂固化由表及里,越向深层固化越不完全。光为直照,光导面难以完全覆盖牙体每个部位,因此,为确保树脂完全固化,应分部位照射,每部位应照30s以上。