光固化樹脂應用試驗

1. 光固化樹脂

光固化樹脂由樹脂單體(monomer)及預聚體(oligomer)組成,含有活性官能團，能在紫外光照射下由光專敏劑(light initiator)引發屬聚合反應，生成不溶的塗膜，雙酚A型環氧丙烯酸酯具有固化速度快、塗膜耐化學溶劑性能好，硬度高等特點。聚氨酯丙烯酸酯具有柔韌性好、耐磨等特點。光固化復合樹脂是目前口腔科常用的充填、修復材料，由於它的色澤美觀，具有一定的的抗壓強度，因此在臨床應用中起著重要的作用，我們用於前牙各類缺損及窩洞修復取得滿意的效果。

2. 光固化成型的光固化成型的應用

在當前應用較多的幾種快速成型工藝方法中，光固化成型由於具有成型過程自動化程度高、製作原型表面質量好、尺寸精度高以及能夠實現比較精細的尺寸成型等特點，使之得到最為廣泛的應用。在概念設計的交流、單件小批量精密鑄造、產品模型、快速工模具及直接面向產品的模具等諸多方面廣泛應用於航空、汽車、電器、消費品以及醫療等行業。
1 SLA 在航空航天領域的應用
在航空航天領域，SLA 模型可直接用於風洞試驗，進行可製造性、可裝配性檢驗。航空航天零件往往是在有限空間內運行的復雜系統，在採用光固化成型技術以後，不但可以基於SLA 原型進行裝配干涉檢查，還可以進行可製造性討論評估，確定最佳的合理製造工藝。通過快速熔模鑄造、快速翻砂鑄造等輔助技術進行特殊復雜零件（如渦輪、葉片、葉輪等）的單件、小批量生產，並進行發動機等部件的試制和試驗。
航空領域中發動機上許多零件都是經過精密鑄造來製造的，對於高精度的木模製作，傳統工藝成本極高且製作時間也很長。採用SLA 工藝，可以直接由CAD 數字模型製作熔模鑄造的母模，時間和成本可以得到顯著的降低。數小時之內，就可以由CAD 數字模型得到成本較低、結構又十分復雜的用於熔模鑄造的SLA 快速原型母模。
利用光固化成型技術可以製作出多種彈體外殼，裝上感測器後便可直接進行風洞試驗。通過這樣的方法避免了製作復雜曲面模的成本和時間，從而可以更快地從多種設計方案中篩選出最優的整流方案，在整個開發過程中大大縮短了驗證周期和開發成本。此外，利用光固化成型技術製作的導彈全尺寸模型，在模型表面表進行相應噴塗後，清晰展示了導彈外觀、結構和戰斗原理，其展示和講解效果遠遠超出了單純的電腦圖紙模擬方式，可在未正式量產之前對其可製造性和可裝配性進行檢驗。
2 SLA 在其他製造領域的應用
光固化快速成型技術除了在航空航天領域有較為重要的應用之外，在其他製造領域的應用也非常重要且廣泛，如在汽車領域、模具製造、電器和鑄造領域等。下面就光固化快速成型技術在汽車領域和鑄造領域的應用作簡要的介紹。
現代汽車生產的特點就是產品的多型號、短周期。為了滿足不同的生產需求，就需要不斷地改型。雖然現代計算機模擬技術不斷完善，可以完成各種動力、強度、剛度分析，但研究開發中仍需要做成實物以驗證其外觀形象、工裝可安裝性和可拆卸性。對於形狀、結構十分復雜的零件，可以用光固化成型技術製作零件原型，以驗證設計人員的設計思想，並利用零件原型做功能性和裝配性檢驗。
光固化快速成型技術還可在發動機的試驗研究中用於流動分析。流動分析技術是用來在復雜零件內確定液體或氣體的流動模式。將透明的模型安裝在一簡單的試驗台上，中間循環某種液體，在液體內加一些細小粒子或細氣泡，以顯示液體在流道內的流動情況。該技術已成功地用於發動機冷卻系統（氣缸蓋、機體水箱）、進排氣管等的研究。問題的關鍵是透明模型的製造，用傳統方法時間長、花費大且不精確，而用SLA技術結合CAD 造型僅僅需要4~5 周的時間，且花費只為之前的1/3，製作出的透明模型能完全符合機體水箱和氣缸蓋的CAD 數據要求，模型的表面質量也能滿足要求。
光固化成型技術在汽車行業除了上述用途外，還可以與逆向工程技術、快速模具製造技術相結合，用於汽車車身設計、前後保險桿總成試制、內飾門板等結構樣件/ 功能樣件試制、賽車零件製作等。
在鑄造生產中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模等的製造往往是採用機加工方法，有時還需要鉗工進行修整，費時耗資，而且精度不高。特別是對於一些形狀復雜的鑄件（例如飛機發動機的葉片、船用螺旋槳、汽車、拖拉機的缸體、缸蓋等），模具的製造更是一個巨大的難題。雖然一些大型企業的鑄造廠也備有一些數控機床、仿型銑等高級設備，但除了設備價格昂貴外，模具加工的周期也很長，而且由於沒有很好的軟體系統支持，機床的編程也很困難。快速成型技術的出現，為鑄造的鑄模生產提供了速度更快、精度更高、結構更復雜的保障。
光固化成型技術的研究進展
光固化快速成型製造技術自問世以來在快速製造領域發揮了巨大作用，已成為工程界關注的焦點。光固化原型的製作精度和成型材料的性能成本，一直是該技術領域研究的熱點。目前，很多研究者通過對成型參數、成型方式、材料固化等方面分析各種影響成型精度的因素，提出了很多提高光固化原型的製作精度的方法，如掃描線重疊區域固化工藝、改進的二次曝光法、研究開發用CAD 原始數據直接切片法、在製件加工之前對工藝參數進行優化等，這些工藝方法都可以減小零件的變形、降低殘余應力，提高原型的製作精度。此外，SLA 所用的材料為液態光敏樹脂，其性能的好壞直接影響到成型零件的強度、韌性等重要指標，進而影響到SLA 技術的應用前景。所以近年來在提高成型材料的性能降低成本方面也做了很多的研究，提出了很多有效的工藝方法，如將改性後的納米SiO2 分散到自由基- 陽離子混雜型的光敏樹脂中，可以使光敏樹脂的臨界曝光量增大而投射深度變小，其成型件的耐熱性、硬度和彎曲強度有明顯的提高；又如在樹脂基中加入SiC 晶須，可以提高其韌性和可靠性；開發新型的可見光固化樹脂，這種新型樹脂使用可見光便可固化且固化速度快，對人體危害小，提高生產效率的同時大幅度地降低了成本。
光固化快速成型技術發展到今天已經比較成熟，各種新的成型工藝不斷涌現。下面從微光固化快速成型製造技術和生物醫學兩方面展望SLA 技術。
1 微光固化快速成型製造技術
目前，傳統的SLA 設備成型精度為±0.1mm，能夠較好地滿足一般的工程需求。但是在微電子和生物工程等領域，一般要求製件具有微米級或亞微米級的細微結構，而傳統的SLA 工藝技術已無法滿足這一領域的需求。尤其在近年來，MEMS（MicroElectro-Mechanical Systems）和微電子領域的快速發展，使得微機械結構的製造成為具有極大研究價值和經濟價值的熱點。微光固化快速成型μ-SL（Micro Stereolithography）便是在傳統的SLA 技術方法基礎上，面向微機械結構製造需求而提出的一種新型的快速成型技術。該技術早在20 世紀80 年代就已經被提出，經過將近20 多年的努力研究，已經得到了一定的應用。目前提出並實現的μ-SL 技術主要包括基於單光子吸收效應的μ-SL 技術和基於雙光子吸收效應的μ-SL 技術，可將傳統的SLA 技術成型精度提高到亞微米級，開拓了快速成型技術在微機械製造方面的應用。但是，絕大多數的μ-SL 製造技術成本相當高，因此多數還處於試驗室階段，離實現大規模工業化生產還有一定的距離。因而今後該領域的研究方向為：開發低成本生產技術，降低設備的成本；開發新型的樹脂材料；進一步提高光成型技術的精度；建立μ-SL 數學模型和物理模型，為解決工程中的實際問題提供理論依據；實現μ-SL與其他領域的結合，例如生物工程領域[8] 等。
2 生物醫學領域
光固化快速成型技術為不能製作或難以用傳統方法製作的人體器官模型提供了一種新的方法，基於CT圖像的光固化成型技術是應用於假體製作、復雜外科手術的規劃、口腔頜面修復的有效方法。目前在生命科學研究的前沿領域出現的一門新的交叉學科——組織工程是光固化成型技術非常有前景的一個應用領域。基於SLA技術可以製作具有生物活性的人工骨支架，該支架具有很好的機械性能和與細胞的生物相容性，且有利於成骨細胞的黏附和生長。如圖5 所示為用SLA 技術製作的組織工程支架，在該支架中植入老鼠的預成骨細胞，細胞的植入和黏附效果都很好[9]。

3. 什麼是光固化(SL)工藝的應用

光固化指單體、低來聚體或聚合體基質在源光誘導下的固化過程。
光固化技術應用在以下一些行業：
光固化塗料和光固化油墨相對於傳統的塗料、油墨來說主要優勢就是環保，這是由於採用了活性稀釋劑調節黏度，其有機揮發性組分含量極低。非光固化的塗料或油墨也有環保型的，例如水性塗料和水性油墨，雙組分熱固化塗料、粉末塗料等。相對於這些應用來說，光固化技術的優勢就在於快速、低能耗。一些應用技術是把光固化技術和其他技術結合起來，例如光固化水性塗料、光固化粉末塗料，使其優勢更加突出。
光固化保護套。光固化保護套應用在石油管道定向鑽穿越時，用於保護外防腐層不受破壞 。
在其他一些領域的應用，例如光固化膠粘劑、光刻膠、激光三維成像、三維造型等，則更看重光固化技術的快速的特點：
光固化技術在3d列印機方面也日益重要，（桌面光固化列印機）其原理是聚合物單體與預聚體組成光引發劑 (光敏劑)，簡稱（szg-3d)經過UV光(例如，250-405 nM波長)照射後，引起聚合反應，完成固化， 樹脂固化過程中產生收縮，不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢.

4. 光固化樹脂材料的優缺點。

光固化樹脂材料又稱光敏樹脂材料，其優缺點如下：

一、優點

1、固化速度快，生產效率高。

2、能量利用率高，節約能源。

3、有機揮發分(VOC)少，對環境友好。

4、可塗裝各種基材，如紙張、塑料、皮革、金屬、玻璃、陶瓷等。

二、缺點

1、用光固化樹脂材料補牙，如果個別患者會出現術後酸痛的感覺，此時醫生要小心翼翼的拆，因為樹脂與牙齒之間的界限不清楚，搞不好就把健康的牙體給磨了。

2、用光固化樹脂材料補牙，術後容易出現吃東西塞牙，因為鄰面齲補牙，要放成形片，放好成型片後光固，硬化後就出現一個置成型片的縫隙。

3、用光固化樹脂材料補牙，容易形成充填物懸突，補鄰面洞時要上好成型片，間隙楔，去掉成型片後光固化樹脂已經硬了，而且與牙同色很難發現，發現了又很難去除，留在那裡長此以往就會導致牙槽間隔骨頭的破壞，就相當於人造牙石。

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光固化樹脂材料的歷史沿革：

光固化塗料是20世紀60年代末由德國拜耳公司開發的一種環保型節能塗料。

我國從20世紀80年代開始進入光固化塗料領域。早期光固化樹脂的生產主要是美國沙多瑪、日本合成、德國拜耳、台灣長興等公司，現在國內有不少廠家也做得不錯，如三木集團、姿彩化工等。

近年來隨著人們節能環保意識的增強，光固化塗料品種性能不斷增強，應用領域不斷拓展，產量快速增大，呈現出迅猛的發展勢頭。特別是塗料列入消費稅徵收范圍後，UV樹脂的發展可望進一步加速。

目前，光固化塗料不僅大量應用於紙張、塑料、皮革、金屬、玻璃、陶瓷等多種基材，而且成功應用於在光纖、印刷電路板、電子元器件封裝等材料。

5. 光固化樹脂修復是什麼怎樣操作的

光固化樹脂修復就是用光固化的方法對缺損的牙齒和齲壞的牙齒進行治療的內一個方法。要容對牙齒表面的腐質進行機械性的預備，也就是即用牙鑽把牙齒表面的腐質切割掉，做預防性的擴展。因為肉眼無法識別感染的牙齒的深度。

通常會磨除一部分健康的組織，這一部分健康組織大概是0.2mm-0.5mm，進行表面的酸蝕，這個酸蝕是在釉質層進行的，就是牙齒最外表的那一層，酸蝕之後要進行隔濕、吹乾後塗上粘結劑，粘結劑是塗在牙本質上，光照20秒之後再塗上光固化樹脂進行塑形。

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注意事項：

1、光固化樹脂本身是一種高分子的材料，它在空氣和我們在口腔的復雜的環境之中可以被氧化，它會出現變色和材料老化的問題。

2、另外一個光固化樹脂因為材料的特性，它的強度和抗壓能力有限，在吃過硬的食物和咬頜力過大的食物的時候它會出現折斷以致脫落。

3、還有一個就是光固化尤其在兩個鄰牙之間，對過大的間隙進行修補的時候，因為在口內操作不能保證樹脂的高度拋光，樹脂拋光度不夠導致表面不夠光滑，容易有菌斑聚集，需要在接受充填治療以後注意對間隙的清潔衛生工作，防止因為菌落的聚集造成牙齦和牙周組織的損害。

6. 光固化樹脂補牙步驟

1.比色度的選擇。首先確定患牙可以用復合樹脂修復，並且能達到理想的修復效果時，先進行比色在修復之前，根據修復牙齒和鄰牙的顏色選用合適的樹脂。注意比色應在自然光下進行，還要保持牙齒的濕潤，乾燥的牙齒會使牙色變淺。
2.粘接修復洞形制備。牙體粘接修復洞形要獲得優良效果，應考慮釉質和牙本質兩個方面，特別是因釉質粘接強度高而充分利用這一點。洞外形依齲壞大小而定，只需去除齲壞組織。洞緣釉質壁制備成45°角的短斜面，以加釉質酸蝕，但不要將斜面放在承受合力部位。
3.樹脂充填。光固化樹脂和光固化復合樹脂對光敏感，充填復合樹脂應關閉或遠離手術燈並遮擋較強的自然光，復合樹脂使用後應及時加蓋。每次用消毒的器械挖取復合樹脂，以免交叉感染。
復合樹脂必須分層充填。因為光固化燈發出的可見光一般只能對2—3mm厚的復合樹脂充分固化，洞深超過 2mm時應分層充填。充填時先將樹脂鋪平洞底，再按著三角堆積方式直至合面。
4.修形拋光。是復合樹脂粘接修復的重要環節。修形和拋光的目的是去除修復體表面的低固化層，提高修復體表面的光澤度，以減少菌斑積聚延長修復體的壽命。復合樹脂的修形是使修復體與天然牙混成一體，呈現自然外觀並使修復體表面光滑。拋光是使修復體表面呈現光澤，增加美觀舒適性。

7. 什麼是光固化樹脂

光固化樹脂含有活性官能團，能在紫外光照射下由光敏劑引發聚合反應，生成不溶的塗膜，雙酚A型環氧丙烯酸酯具有固化速度快、塗膜耐化學溶劑性能好，硬度高等特點。聚氨酯丙烯酸酯具有柔韌性好、耐磨等特點。光固化復合樹脂是目前口腔科常用的充填、修復材料，由於它的色澤美觀，具有一定的的抗壓強度，因此在臨床應用中起著重要的作用，我們用於前牙各類缺損及窩洞修復取得滿意的效果。
於口腔治療中的對比
對大面積深齲，傳統的諸多修復方法各有優缺點：銀汞合金硬度高、抗壓強，但無粘接性（無雙向牽拉），只靠機械嵌力，有蠕變，有一定的腐蝕性和毒性，對溶出物分析發現有汞、銀、銅、鋅的溶出［2］；玻璃離子水門汀有良好的粘接性，但硬度差、不耐磨、易變色；嵌體（包含合金、塑料、烤瓷等）修復術、冠樁冠核修復術、金屬殼冠和烤瓷冠修復等方法的臨床應用很廣，但牙體預備時磨損大，且工藝復雜，成本高。
目前，光固化復合樹脂廣泛應用於臨床，其性能好，色澤美觀持久，操作簡便，成本低，深受歡迎。但光敏樹脂具有向光性。目前採用的口內直接填充法，光源來自一個方向，這樣勢必造成洞底、洞壁的樹脂聚合不及表面，使洞底牙體質交界處呈現裂隙［3］。有研究表明，復合樹脂經光固化後其固化程度為43%~64%［3］，這樣的充填物實際上只發揮其材料性能的1/2~2/3。為解決這一問題，臨床通常採用分層充填（每層2 mm）光照固化，但該法每層都暴露在口腔內濕潤的環境中，這樣在該充填物中就存在著n－1個「層面」是為單層的疊摞。
光敏樹脂口外多向光照固化間接充填法，是在口內不需分層、大塊堆砌，一次成型，初凝後採用口外光照固化，然後再於口內粘接固定。從臨床效果觀察，本方法與其它修復方法相比有明顯優越性：①充分發揮材料性能，克服了口內直接充填時材料固化不全及「層面」多的弊端；②在外觀顏色、粘接性能、邊緣滲漏及細胞毒性等方面優於銀汞充填；③從操作工藝及價格方面優於嵌體、殼冠的製作，可一次就診完成，減少病人復診次數和經濟負擔。光敏樹脂口外固化修復大面深齲，克服了其它方法之弊端，集優勢於一身，不失為一種較好的修復方法。遠期效果有待繼續觀察。

8. 光固化樹脂的用途

目前，光固化復合樹脂廣泛應用於臨床，其性能好，色澤美觀持久，操作簡便，成本低，深受歡迎。但光敏樹脂具有向光性。目前採用的口內直接填充法，光源來自一個方向，這樣勢必造成洞底、洞壁的樹脂聚合不及表面，使洞底牙體質交界處呈現裂隙[3]。有研究表明，復合樹脂經光固化後其固化程度為43%~64%[3]，這樣的充填物實際上只發揮其材料性能的1/2~2/3。為解決這一問題，臨床通常採用分層充填（每層2 mm）光照固化，但該法每層都暴露在口腔內濕潤的環境中，這樣在該充填物中就存在著n－1個「層面」是為單層的疊摞。現廣泛用於塗料、油墨領域。

9. UV光固化樹脂有什麼用途

UV光固來化樹脂的用途：
適應於水晶相自框、貼機板、寶麗板、傢具等平面式表面塗層。
知識點延伸：
UV光固化樹脂為淺綠色透明液體，無需加固化劑和促進劑表面塗復，覆膜後用排氣滾滾塗式施工後，放入UV紫外線燈管下經紫外線光照射3-6分鍾，即可完全固化。固化後硬度高，施工簡單，經濟實惠。未經紫外光照射的膠水可以重復使用。