阳离子光固化

阳离子光固化（精选九篇）

阳离子光固化 篇1

1.资料与方法

1.1一般资料

选取72例于2013年5月至2014年5月期间我院口腔科接收的乳牙龋齿患者,确认无牙髓或根尖炎后诊断为龋齿,将操作过程及目的向患儿家长说明,取得其同意后进行治疗,共患有邻颌面龋或颌面龋乳牙204颗,根据洞型充填材料不同分为四组(A组、B组、C组、D组),各组均有51颗,其中C组、D组为II类洞,A组、B组为I类洞,B组、D组为复合树脂,A、C组充填玻璃离子水门汀。将入选患儿分为光固化组(n=35)、玻璃离子组(n=37)。光固化组中,女15例,男20例,年龄4~9岁,平均(5.8±0.4)岁,玻璃离子组中,女14例,男23例,年龄4~11岁,平均(5.9±0.3)岁。在年龄、性别等资料上,两组龋齿患儿比较无明显差异性(P>0.05),具有可比性。

1.2方法

玻璃离子充填:将牙齿表面、龋齿内的软垢及菌斑去除,若为中龋用氢氧化钙钙剂在近髓处垫底,邻面龋制成II类洞型,颌面龋制备成I类洞,窝洞消毒、吹干、隔湿,将玻璃离子水门汀按比例调伴并置于窝洞内,使其无气泡,调颌,涂防水剂。光固化充填:去净腐质,若为中龋则在用氢氧化钙钙剂在近髓处垫底,邻面龋制成II类洞型,在颊舌壁及近(远)中壁边缘制备短斜面增强固位,充填后光固化机固化40s,调颌抛光完成修复,颌面及点隙沟龋制备成I类洞,酸蚀牙面后直接充填。

1.3观察指标

(1)疗效评价标准:成功:充填物外形完整,充填物边缘无染色、无缝隙,无继发龋,无牙齿敏感或轻度敏感,牙髓活力正常,充填物无脱落,不符合上述任一一项即为失败[1]。(2)观察两组不同洞型的充填失败情况。

注:与D组比较,*P<0.05。

1.4数据处理方法

采用SPSS15.0软件分析及处理数据,以P<0.05,具有统计学意义,以百分比(%)表示计数资料,组间比较以卡方检验。

2.结果

2.1四组充填成功率比较

患者治疗后2年复查,全部均得以随访。A组、B组患者的治疗成功率无明显差异性(P>0.05),而D组治疗成功率较C组显著要高(P<0.05),见表1。

2.2充填失败原因分析

光固化组患儿在II类洞型充填上的充填失败率显著低于玻璃离组(P<0.05),见表2。

3.讨论

乳牙由于其特殊的组织结构及解剖形态,不易清洁,抗酸性差,同时由于年龄较小的儿童口腔自洁性差,且喜食糖食,导致其患龋的几率大且进展快。充填治疗是临床组织龋齿继续发展的最有效方法。玻璃离子水门汀是常见的充填材料,具有粘固性强,密合性好,不需要借助粘结剂和窝洞酸蚀就能获得良好的固位性,同时含有氟元素,进行窝洞充填后能持续释放氟离子而起到防龋的功能,此外其色泽与透明感接近于牙质,美观性较好,且对牙体组织刺激较小等,但其在口内完全固化需要一定时间,其遇水后立即发生水化,大大降低其强度,玻璃离子的机械强度相比于复合树脂、传统银汞合金明显要低,耐磨性差,表面粗糙易着色,且易附着菌斑,形成继发龋。光固化树脂也是常见的充填材料,具有美观性能好、机械物理性能良好,可获较好的密合性。研究发现[2],其对于龋损浅且范围小的牙体,可获得良好的充填效果,但在充填深龋后,往往可出现牙髓炎症状,因此需要根据病人情况选择充填充填材料。既往观点认为,玻璃离子水门汀可用于所有洞型的充填,而最新研究指出[3],玻璃离子水门汀适用于乳前牙III类、I类、V类,乳磨牙颊舌面之V类、I类,对于II类洞型其成功仅有66.8%,远低于复合树脂,与本文研究结果一致[4,5]。考虑其原因为在II类洞中,玻璃离子水门汀仅靠自身与牙齿的粘结力,很难达到固位的标准,而乳牙I类洞承担咬合力较小,可达到固位标准。本研究中,A组、B组患者的治疗成功率无明显差异性(P>0.05),数据均在90%以上,而D组治疗成功率较C组显著要高(P<0.05),表明乳牙I类洞在充填时可选择玻璃离子水门汀及复合树脂充填,II类洞型充填时,玻璃离子水门汀的固位力不够,故应优先选择光固化复合树脂。

注:与光固化组II类比较,*P<0.05。

综上所述,乳磨牙I类洞充填时,选择玻璃离子及光固化复合树脂均可获得满意效果,而在充填于乳磨牙II类洞型时应优先选择光固化复合树脂。

参考文献

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[2]邓金煜,张利之,邓婕,等.Chem Fil玻璃离子材料修复乳牙龋齿的临床观察[J].中外医疗,2010,29(1):1-2.

[3]董刚,张丰雷,李冰,等.MTA和光固化氢氧化钙及光固化玻璃离子对人牙髓细胞增殖影响的比较[J].中华老年口腔医学杂志,2014,12(5):269-272.

[4]赵艳.两种材料修复老年牙体楔状缺损的临床疗效观察[J].中国社区医师(医学专业),2013,15(8):17-18.

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.

阳离子光固化 篇3

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 牙齿

用10倍放大镜选择并收集60颗因正畸需要而新近拔除的健康前磨牙，储存时间不超过两个月。将其牙周组织去除干净后浸泡于0.2%的新洁尔灭溶液中待用，所选牙齿的颊面釉质完好、颜色和亮度正常、无龋坏缺损、无裂纹、无畸形，且未接受过任何治疗。

1.1.2 托槽

为杭州三比燕尾型托槽, 托槽底面积为10.50mm²。

1.1.3 粘接剂

光固化树脂加强型玻璃离子粘接剂R M G I C (G C F u j i, ORTHOTM, LC) ，复合树脂釉质粘结剂 (牙釉质粘合树脂，天津市合成材料工业研所) 。

1.2 仪器

1.2.1 光固化灯

1.2.1. 1 光固化灯甲：

钨丝卤素灯型，Dentsply Spectrum QHL75光固化机，登士柏公司。

1.2.1. 2 光固化灯乙：

钨丝卤素灯型，LYSTA Lc2500，上海菲曼特医疗器械。

1.2.1. 3 光固化灯丙：

发光二极管型，国产大功率无绳光固化机，广东佛山和茂医疗器械有限公司。

1.2.2 万能试验机（Zwick GmbH&Go）。

1.3 方法

1.3.1 试件制备

将60颗所选牙齿随机抽取分为6组，每组10颗。试件制备同实验一。

1.3.2 粘接步骤及分组

按照厂家说明步骤粘接托槽。四周照射操作的步骤为从托槽的牙合面、近中面、远中面和牙龈面上分别光照射10s，共40s。垂直照射的操作步骤是光固化机头垂直于托槽唇颊面高度约2mm照射40s。龈切照射为牙合面20s，龈面20s。所有粘接过程—吹干、粘接、照射等均由同一个人员操作完成，同一个助手协助（表1）。

1.3.3 保存、测试剪切强度、计算粘结剂残留指数ARI同实验一。

1.4 统计学分析

用SPSS13.0统计软件包对结果进行统计学分析。实验结果经χ2检验和t检验统计分析，以P<0.05为有统计学意义，P<0.001为有显著统计学意义。

2 结果

2.1 各种灯型均是四周照射组与龈切照射组强度差异无统计学意义 (P>0.05) ，此两组粘接强度高于垂直照射组强度 (P<0.001) （表2）。

2.2 去托槽后，各组釉质面粘结剂均很少或没有残留，差异无统计学意义（P>0.05）（表3）。

3 讨论

光固化树脂加强型玻璃离子水门汀的应用进一步加快了直接粘接技术的步伐，光固化粘接技术使托槽粘接固化时间可人为控制，充足的操作时间有利于医师对托槽位置的准确安放、托槽系统中所预制的数据得以精确、彻底的表达，从而使矫治效果更趋完美。虽然临床操作中需要依次光照固化托槽，比较耗时，但可以提高托槽的准确定位，为临床缩短疗程打下良好的基础，而且容易去除多余的粘接剂，有利于防止菌斑的堆积，减少对牙龈的刺激。因此，在发达国家，使用可见光固化系统粘接正畸托槽相当普遍。

Bishara等[1]研究表明对于普通的纯树脂粘接剂与树脂加强型玻璃离子粘接剂相比，只要对牙釉质表面进行酸处理，粘接力的差异无显著性。对于树脂加强型玻璃离子粘接剂即使牙釉质表面酸蚀后，在粘接前被唾液或水污染也不影响其粘接力，但如不对釉质表面进行酸蚀，粘接力则明显下降，因此酸蚀釉质表面对粘接力有很明显的影响。Chung等[2]认为对于树脂加强型玻璃离子粘接剂要获得适宜的粘接力，就必须进行釉质表面的酸处理，湿度不影响其粘接力。但是酸蚀对临床医生和患者都是一个很耗时的事，对釉质的损伤也显而易见。因此无需进行釉质表面的酸处理而又有适宜粘接力的托槽-釉质粘接剂成为新的研究课题[3]。实验一我们不酸蚀釉质时要达到强粘接推荐发光二极管光固化灯照射，验证了新型的发光二级管型光固化灯在黏结效能上优于传统的卤素灯泡型光固化灯[4]。光固化剂具有趋光收缩的特点[5]，临床上即使延长固化照射的时间也不能使树脂完全固化[6,7]，所以有学者研究用同一种光固化机从不同角度投照树脂，以期达到更完全的固化效果，结果报道：光照角度越小树脂与牙体间密和越好，90°时密和最差。这说明要得到高效率的粘接效果，选择与牙体—树脂界面相交锐角的照射是很必要的。本实验采用几种临床常用光固化灯，测试了四周照射、龈切照射及垂直照射几种方式的剪切强度，结果表明龈切照射与四周照射无明显区别，而垂直照射时剪切强度明显低，与张英等人研究结果一致。说明不必非要按照厂家说明追求四周照射，可以只进行龈切方向照射，只要总的操作时间足够就行，龈切照射简化了临床操作，也缩短了总体操作时间。而垂直照射因为光的穿透性不足，粘接强度不能满足临床要求，因此，临床应用时应该避免。

本研究是在实验室评价树脂改良型离子粘固剂光固化时的粘接性能，旨在为对RMGIC的深入研究和临床应用提供理论依据。三种灯型实验前未作光强测试，以新出厂为标准，对于使用一定时间的光强衰减不好预测，这是本实验的不足。但还是验证了不同的光固化机类型及投照方式可使粘接树脂形成不同深度的凝固，从而影响托槽的粘接强度。实验室条件很难真正模拟复杂的口腔内环境，正畸托槽在口腔内的受力比较复杂，也并非单纯的剪切力，光固化树脂改良型玻璃离子组成的粘接系统的粘接性能，还需要更完善的研究和长久的临床验证。RMGIC是否需要酸蚀目前仍存在争议，酸蚀组粘接强度明显高于不酸蚀组[已被公认，但通过实验我们认为不酸蚀通过和不同类型的光固化机采用一定的投照方式来增强剪切强度可以实现，同时由于不酸蚀去托槽时达到最小的损伤。

对各种光固化灯而言，四周照射方式和龈切照射方式均可，简化操作难度推荐龈切照射方式。临床粘接若需要较高强度推荐发光二极管四周照射或龈切照射；卤素灯四周照射和龈切照射方式虽然强于垂直照射若用于正畸临床粘接还是推荐酸蚀。

参考文献

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[2]Chung CH, Cuozzo PT, Mante FK.Shear bond streng2th of aresin2reinforced glass ionomer cement:an in vitrocomparativestudy[J].Am J Orthod Dentofacial Orthop, 1999, 115 (1) :52-54.

[3]张隆祺, 王野平.光固化和化学固化树脂粘接剂剪切强度的对比研究[J].同济大学学报 (医学版) , 2001, 22 (1) :18-20.

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[5]永杜坑太郎 (著) , 丁一 (译) .感光性高分子[M].北京:科学出版社, 1984:4.

[6]蒋继莫, 谢贺明, 张惠军, 等.影响可见光聚合复合树脂固化深度的诸因素探讨[J].实用口腔医学杂志, 1988, 4 (1) :43.

阳离子光固化 篇4

[关键词] 光固化纳米树脂；根管螺纹钉；牙残冠

文章编号：1004-7484（2014）-03-1220-01

口腔门诊患者对残损牙齿的治疗已不仅仅局限于残牙的去除，他们对于自然牙比如残冠残根的保留要求越来越多。为了保存、利用残冠残根，现在越来越多采用根管螺纹钉联合光固化纳米树脂进行修复，经过完善的修复过程后可以使患牙更加坚固耐用，而且也为后续的治疗过程如各类烤瓷冠固定修复打下基础。作者采用根管螺纹钉联合光固化纳米树脂修复96例患者96颗患牙牙残冠，经过3年的临床观察，取得了较为满意的临床效果，现报告如下。

1 临床资料

选择2010年1月——6月，来我院口腔科就诊，牙根及髓底无缺损的大面积缺损残冠及残根96例患者96颗患牙，男46例，女50例。年龄18-75岁，前牙16颗，后牙80颗。

2 适应症

2.1 无明显的牙龈炎或牙周炎症，无松动，无叩痛。

2.2 根管无弯曲，牙冠缺损范围为1/2-3/4，牙冠破坏深度在龈缘根方2mm之内。

2.3 髓室底完整并留有部分髓室，牙体缺损不得涉及龈下。

2.4 X线片显示根尖阴影小于0.5cm，无明显根尖组织病变。

3 材 料

材料选择成品牙用根管螺纹钉（杭州西湖生物材料公司），光固化纳米树脂（卡瑞斯玛树脂，贺利氏），配套的Prime&BondNT粘接剂，3M公司光固化灯等。

4 治疗方法

对患牙进行完善的根管治疗，首先应当尽量去除牙体组织中的腐质，消除薄壁弱尖，但尽可能保留龈缘以上健康的牙体组织和残冠。将残根预备成颊舌（腭）两个斜面，在患牙邻牙的近远中邻面作轴向固位沟完成牙体预备。用与根管钉相匹配的低速专用麻花钻，沿根管方向缓慢扩大根管，深度约为根长的2/3或距根尖约3mm即可，注意不能造成根管侧壁穿通，同时保留近根尖部的根充物。根据牙齿各自的根管情况并参照X线片，选择直径大小适宜的圆形螺纹钉备用。消毒根管和螺纹钉后，将螺纹钉选入根管，调整咬合关系，旋入时严密注意手感，如觉过紧，及时反转1/4-1/2圈，以缓解应力，防止根尖裂纹[1]。牙冠缺损大固位不良者可加1-4颗自攻自断螺纹钉于牙冠牙本质处。用30%磷酸锌酸蚀1min，酸蚀处理牙体粘接面和螺纹钉暴露于根管口以外部分。然后清洗吹干后涂牙本质粘接剂，用压缩空气吹去多余的牙釉质粘接剂，光照20秒，然后用光固化复合树脂分层修复牙冠，每层修复材料不超过2mm，层层光照20秒。参考磨牙牙冠的解剖形态做出食物溢出沟。为增强殆面的耐磨性，视缺损面积情况，垂直于赊面栽埋1-2根冠钉。调殆抛光，使接触缘平滑，不留悬突。

5 疗效观察

对这96例患者随访3年，评价标准如下：根据光固化纳米树脂修复后的牙冠形态、边缘密合度、修复体折裂、牙龈炎症反应等情况，分成功和失败两种情况。成功：无自觉症状，咀嚼功能正常；充填后牙冠形态完整，边缘密合度好，充填物无明显松动。失败：有咬合痛，不能咀嚼；充填后牙冠形态不完整，充填物周围有明显裂隙或脱落，根管螺纹钉松动，X线片显示根尖周稀疏区扩大或出现新稀疏区；残冠缺损。

6 结 果

经临床观察，本组96例患者96颗患牙中，94颗修复成功，1颗因继发性龋齿致修复体脱落，1颗因慢性牙周炎导致残根松动。

7 讨 论

7.1 若对后牙牙体较大范围缺损，只行单纯充填则不易恢复，而借助钉固位采用根管螺纹钉则比较理想。其固位形式是螺旋式，与根管壁有较大面积的结合，既可利用牙本质的弹性，亦可增加机械扣锁力。本文利用根管螺纹钉联合光固化纳米树脂制备牙体外形，使修复体获得良好的固定，最后完成冠修复。不仅保护了脆弱的牙体组织，避免了由于内应力集中导致牙根折裂，同时也保护了邻牙的健康，对邻牙缺失患者同时满足了固定义齿修复的要求。成品螺纹钉与光固化纳米树脂构成的核，可更广泛应用于后牙残根残冠的修复。通过完善根管治疗，对后牙残冠保留及修复，保留了对牙周膜敏感的本体感受传入神经中枢的能力，从而可以避免牙槽骨的萎缩及修复体对邻牙及牙周组织的不良刺激，所以在治疗时尽可能保留残根、残冠，这在外观及功能上均具有一定的临床意义。

7.2 根管钉能够使牙体抗力性和固位性明显加强，后牙根管多且细弯，除了选择主桩根管外，还应选择副根桩，桩的数量视牙体缺损程度而定。

7.3 螺纹钉一端固定在牙内，而另一端包埋在修复材料中形成支架，有助于光固化纳米树脂的固位，不仅使牙具有更强大的防折裂能力，而且也增强了对冠外抗力和咬合力的抵抗。当发生大面积牙体缺损时，埋植的螺纹钉数目往往需要增加，需要至少2枚以上的螺纹钉。但是就修复效果而言，若只增加螺纹钉个数并不能解决固位力欠缺的问题，密集排列在釉牙本质界内的螺纹钉会使这一连线产生预应力，就会在抗力方面形成一条薄弱带，反而会增加牙壁折裂机会。所以在实际工作中，螺纹钉适当地内倾可提供非共同就位道产生的更大的固位力。当发生不规则缺损时，可以让所设置的螺纹钉交错形成的网络状结构，这样会使得充填物与牙体融合得更紧密。在置入螺纹钉时，过快的转速所带来的不必要的切削及大量的热量会使牙体蛋白变性，增加牙质本身的脆性，还有可能因为过快的转速使得螺纹钉与孔壁贴合不紧密及滑脱现象。

7.4 光固化纳米树脂修复牙冠能尽可能多地保存剩余牙体组织。以往临床上在后牙修复时多采用银汞合金充填修复，本文采用根管螺纹桩钉加光固化纳米树脂修复，效果良好。说明新一代纳米树脂耐磨性能已经大为提高，能够承受后牙咀嚼力充填材料。本组96颗患牙中，94颗修复成功，1颗因继发性龋齿致修复体脱落，1颗因慢性牙周炎导致残根松动，未见填充物明显磨损的案例，这也说明纳米树脂修复适合无固位型大面积充填，是一种可在临床上应用的好方法。

7.5 缺损范围较大的患牙，经过完善的修复治疗后，采用冠套保护，能够增加患牙的抗折力[2]。全冠恢复正常的牙体解剖形态，建立合适的邻面触点和咬合关系是治疗过程中的重要环节。对于牙根条件较差的牙，应尽量结合邻牙状况考虑联冠修复，以分散咬合力。

7.6 失败的案例中，1颗因继发性龋齿致修复体脱落，1颗因慢性牙周炎导致残根松动，主要因为残牙根面残留软龋，充填材料与根面不密，产生继发炎症和龋，根管钉及整个修复体脱落[3]。因此，在植入根管钉时应去净牙根面及根管内的龋坏组织，保证树脂材料与根面紧密结合，以防止继发性炎症和龋的发生。

参考文献

[1] 肖明振，主编.口腔内科学.第1版.沈阳：辽宁科学技术出版社，1999：127-130.

[2] 寇制卫.牙修复后折裂的原因及预防[J].国外医学口腔医学分册，1996，23（4）：202.

阳离子光固化 篇5

微胶囊技术是用高分子成膜材料 (壁材) 将均匀分散的细小液滴或固体微粒甚至气体 (芯材) 进行包覆的技术[1]。微胶囊技术在医药、食品、环保、信息等领域有广泛应用[2]。在信息领域使用范围最广的首推无碳复写纸[3];无碳复写纸上吸附的微胶囊信元内含有给电子染料前体、微胶囊外部则存在作为电子受体的显色剂, 当受到外界压力作用时, 微胶囊囊壁破裂导致胶囊外部显色剂与微胶囊内部染料前体接触, 并发生化学反应而形成特定颜色。由于压敏微胶囊信元的粒径需要与压力头尺寸匹配, 因此压敏微胶囊粒径在～102μm量级, 不能用于高分辨信息显示。微胶囊不仅能够响应压力信息, 也能在加热时控制微胶囊内外物质渗透接触[4,5], 而且通过在囊芯内部包裹光敏物质还可实现光响应[6], 如Sawada等利用原位聚合法制备微胶囊, 提出在微胶囊内包裹光致产酸剂, 在UV辐射下光致产酸剂能够产生光酸 (photoacid) 引发染料发生显色反应, 实现光信息记录与影像显示[7]。国内李晓苇等实现了亚微米粒径光热敏微胶囊的制备, 其信息记录复现原理为紫外光曝光下微胶囊囊芯物质硬化, 实现光信息记录, 在后续均匀受热时微胶囊外部显色剂只能与未曝光微胶囊内染料前体接触发生显色反应, 从而可以记录图像信息[8,9]。目前, 光热敏微胶囊技术在信息领域受到了广泛关注[10,11]。光热敏微胶囊囊芯的光响应特性是光信息记录的关键, 研究囊芯物质光固化过程对于光热敏微胶囊材料信息记录显示效率的提高是至关重要的。本文利用傅里叶变换红外光谱对囊芯物质C=C双键吸收强度的变化进行了研究, 通过与曝光后微胶囊的热显影密度进行对比, 讨论了微胶囊的囊芯物质固化过程与显影密度反差之间的关系。

2 实验

2.1 材料

用于热显色的材料包括染料前体ODB-2 (江苏龙胜公司) , 显色剂D-8 (山东寿光富康制药) , 两者热接触后可发生显棕黑色的化学反应。用于进行光信息记录的材料包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA, 广州长首贸易有限公司) 、光引发剂651 (安息香双甲醚) 。成壁材料为异氰酸酯, 保护胶体为PVA224 (可乐丽) 。成壁材料与四乙烯五胺 (市售) 可发生微胶囊囊壁的成壁反应。

2.2 光热敏微胶囊制备

制备光热敏微胶囊选择界面聚合法。以保护胶体PVA224和适量表面活性剂混合, 构成界面聚合反应的水相部分 (Water Phase) ;取光引发剂651、TMPTA和染料前体ODB-2 (质量比1∶20∶2, 在后续反应中构成微胶囊的囊芯物质) , 与成壁物质均匀混合即获得油相部分 (Oil Phase) 。在7000r/min高速剪切环境下, 将油相混合物缓慢加入到水相中, 并高速剪切10min, 以获得水包油型乳化液。将乳化液与四乙烯五胺混合反应5h, 即可在囊芯物质外形成微胶囊囊壁, 反应温度保持为60℃。

2.3 检测

将光引发剂651、TMPTA、染料前体ODB-2按质量比1∶20∶2比例混合, 作为微胶囊的囊芯物质, 均匀涂布在两KBr薄片之间;用高压汞灯在不同时间间隔下曝光, 然后利用Bruker Tensor27傅立叶变换红外光谱仪对曝光后的囊芯物质进行红外吸收光谱检测, 以获得囊芯物质在曝光时的光化学反应。扫描波段4000～400cm-1, 分辨率4 cm-1。

将所制备的光热敏微胶囊乳液与显色剂D-8研磨剂按质量比1∶1.5混合并涂布在纸基上, 在相同时间间隔下进行曝光, 利用X—Rite504型分光密度计对热显影后形成的影像进行密度检测。

3 结果与讨论

囊芯物质在曝光后的傅立叶变换红外光谱如图1所示。由图1可以看出, 随着曝光时间增加, 1635cm-1处的吸收度不断减小, 在曝光40s后趋于稳定。考虑到红外光谱吸收峰对应着物质分子某一特征键的浓度含量, 1635cm-1处吸收度的变化表明曝光后囊芯物质发生了光化学反应。由于1635 cm-1对应的是TMPTA分子中C=C双键特征吸收, 因此TMPTA在光引发剂自由基作用下发生了C=C双键打开的交联聚合反应, 在宏观上表现为涂布在KBr基片上的囊芯物质由液态转化为曝光后的固态物。这说明本文所研究的囊芯物质具有光响应固化特性。

光引发剂651引发TMPTA分子的交联聚合过程如图2所示。光引发剂651分子吸收紫外光后, 由基态变成激发态, 激发态分子发生Norrish Ⅰ型裂解反应, 羰基和相邻碳原子间的共价键拉长、弱化、断裂, 生成两种自由基 (R*) 。这两种自由基都可以高效接枝在TMPTA分子上, 使C=C双键打开并形成未成价键, 引发TMPTA分子之间未成价键的交联聚合。

为定量研究曝光过程中囊芯物质光固化效率, 通过对1650～1626 cm-1之间的红外吸收截面积进行计算, 得到囊芯物质TMPTA中C=C双键浓度随曝光时间的相对变化如图2所示。

由图3可见, 囊芯物质C=C双键浓度在初始曝光时快速降低, 对应着TMPTA分子中C=C双键打开而形成未成价键, 并与其它未成价键发生高效交联聚合的过程。在曝光20s后, C=C双键的浓度已基本不变, 此时囊芯物质的固化反应已基本完成。由此可见, 不同曝光时间可引发囊芯物质发生不同程度的光固化反应, 随曝光时间增加, 囊芯固化程度表现为先快速增加, 再到曝光20s后基本达到稳定, 因此可利用囊芯物质的固化程度记录曝光的时间信息。

光热敏微胶囊材料在曝光加热后所形成的影像密度变化如图4所示。随曝光时间增长, 影像密度先快速降低, 再到曝光20s后基本稳定。曝光时间的变化表现为所形成的影像密度反差。这说明光热敏微胶囊材料其囊芯固化影响了后续热显影程度。

对比图3和图4可知, 当光热敏微胶囊没有曝光时, 囊芯中TMPTA未发生交联聚合反应, 在热显影过程中, 微胶囊外部显色剂D-8可通过微胶囊囊壁, 渗透到微胶囊内部与染料前体ODB-2发生较充分的显色反应, 表现为高影像密度。随着曝光时间增长, 囊芯物质固化程度增加, 在热显影时微胶囊外部显色剂即使能够渗透过囊壁, 但由于固化体对染料前体ODB-2分子起到了包覆作用, 因此显色剂与染料前体的接触效率降低, 从而导致随曝光时间增长, 显影密度快速下降, 与未曝光时形成了影像密度反差。当微胶囊内光固化反应完成后, 再增大曝光时间不会引起囊芯结构继续变化, 导致热显影影像密度在曝光20s后基本不再变化。

4 结论

光热敏微胶囊材料具有光敏和热显色特性。从本文中可以看出光热敏微胶囊的光敏反应实质上是囊芯中光引发剂在紫外光作用下产生自由基进而引发预聚单体交联聚合过程, 囊芯固化程度直接影响了热显色时微胶囊外部显色剂与囊芯中染料前体成色反应的程度, 从而在不同曝光时间下形成了显影密度反差。光热敏微胶囊材料影像记录功能的进一步提高决定于囊芯固化效率的提高, 本文所得结果对于筛选高效光引发剂以引发更大程度的囊芯固化具有一定意义。

参考文献

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[4]冯文昭, 吴赞敏, 葛婧媛.新型热敏变色材料的微胶囊化研究[J].天津工业大学学报, 2008, 27 (2) :32-35.

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[7]Sawada K, Urakawa H.Preparation of photosensitive color-producing microcapsules utilizinginsitu polymerization method[J].Dyes and Pigments, 2005.65 (1) :45-49.

[8]Li X W, Jiang X L, Lai WD, et al.Investigation of alight-thermal sensitive imaging system based on the microcapsule technique[J].Journal of Imaging Science and Technology, 2007.51 (2) :122-126.

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矿渣对氯离子的固化作用 篇6

关键词：矿渣,固化,氯离子

氯盐造成的钢筋混凝土结构破坏是混凝土结构耐久性不足的最主要因素之一,其主要原因是氯离子浓度超过某一定值时能够破坏钢筋表面钝化膜。然而,并不是混凝土中的所有氯离子都会造成钢筋的锈蚀,被水泥水化产物化学结合或物理吸附的氯离子不会引起钢筋的锈蚀。因此,研究水泥基材料固化氯离子的能力对研究钢筋混凝土结构的寿命具有重要的意义[1,2]。目前,国内外学者[3,4,5,6,7,8,9,10]开展了广泛的水泥基材料固化氯离子的研究,普遍认为矿渣能够提高水泥基材料固化氯离子的能力,但矿渣的掺入会使得水泥基材料中硅酸盐水泥含量降低,如矿渣掺量达70%的复合胶凝材料中,由于矿渣的掺入增加了固化氯离子量,而硅酸盐水泥量的减少使得硅酸盐水泥本身固化氯离子量减少,所以作为一个整体的复合胶凝材料,其固化氯离子的情况很难简单地定量描述。同时,也有人认为矿渣提高水泥基材料固化氯离子的根本原因是其稀释了复合胶凝材料体系中硫酸根离子浓度[11]。因此,为研究矿渣本身究竟能不能固化氯离子,如果能固化氯离子其固化氯离子的能力如何,设计了矿渣固化氯离子的实验。由于矿渣仅具有潜在水硬性,必须采用一定的激发措施才能研究矿渣本身固化氯离子的能力,为模拟矿渣在矿渣水泥基材料中的水化,采用石灰模拟硅酸盐水泥水化产物Ca(OH)2作为矿渣的激发剂研究矿渣本身的水化,进而研究矿渣固化氯离子的能力。

1 实验

1.1 原材料

采用的硅酸盐水泥(P·I)为测试水泥外加剂专用基准水泥,由拉法基瑞安水泥公司生产;所用矿渣(GGBS)购自焦作筑王水泥有限公司,其化学成分如表1所示;化学试剂CaO、NaCl、NaOH、AgNO3、KSCN等均为分析纯化学试剂;水为蒸馏水。

1.2 实验方法

采用5%的分析纯CaO等量取代矿渣,制备出水灰比为0.5的硬化矿渣浆体,脱模后,将硬化矿渣浆体在标准养护室中进行水养。

(1)矿渣水化程度的测定:依据现行的国家标准《水泥组分的定量测定》(GB/T 12960-2007),水泥试样被pH值为11.60含有EDTA的溶液选择溶解后,根据熟料、石膏及碳酸盐基本上被溶解,而其他组分则基本上不溶解的原理,进行矿渣含量的测定,然后根据矿渣含量的变化可以求得矿渣的水化程度。

(2)固化量测定试样的制备:用0.3~1.18mm的筛子收集颗粒,先把试件置于烘箱中,于50℃烘干6h,然后将这些颗粒放入有硅胶的真空干燥皿中,真空干燥3d,以除去矿渣颗粒中的绝大部分水分,终止水化。

(3)固化氯离子能力的测试方法为平衡法:准确称取真空干燥3d的矿渣颗粒试样10g,置于干燥三角瓶中,用移液管取出40mL已知Cl-浓度、不同pH值的NaCl溶液置于三角瓶中,将三角瓶密封以后放在不同温度(5℃、20℃、38℃)下养护7d。Tan[g12]认为7d后试样的孔溶液与浸泡液浓度达到平衡。将三角瓶中的清液(平衡液)尽可能多地倒入干燥的称量瓶中,测试此时称量瓶中清液的氯离子浓度,根据氯离子浓度的变化计算矿渣固化氯离子的总量。在原三角瓶中再加入200mL饱和石灰水,用橡胶塞塞紧乳胶套密封,于(20±2)℃室内养护3d。3d后测试三角瓶中氯离子的浓度。根据参考文献[13]中的公式计算矿渣化学结合氯离子量及物理吸附氯离子量。

2 结果与讨论

2.1 氯离子浓度对矿渣固化氯离子的影响

为测定硬化矿渣浆体水化产物固化氯离子的能力,将矿渣水化程度为0.26的硬化矿渣浆体按照固化氯离子能力的平衡法进行实验,结果如图1所示。

从图1中可以看出,对于矿渣水化程度为0.26的硬化矿渣浆体,在经过6种不同浓度的氯化钠溶液侵蚀后,硬化矿渣浆体对氯离子的总固化量、化学结合量和物理吸附量均随着侵蚀液中氯离子浓度的增大而增大。在所有氯离子浓度范围内,硬化矿渣浆体的水化产物化学结合氯离子量均大于水化产物物理吸附氯离子量。

采用Freundlich关系曲线对所有的数据进行了拟合,表2给出了最适合的拟合回归参数。从校正决定系数R2可以看出,在所研究的氯离子浓度范围内,硬化矿渣浆体固化氯离子的等温线均适合Freundlich关系曲线。

从原料的化学分析结果可知,矿渣与硅酸盐水泥相比,其氧化钙含量较低而氧化铝和氧化硅的含量均较高。矿渣中的活性氧化铝和活性氧化硅与激发剂石灰发生反应,其反应过程与硅酸盐水泥的水化反应过程类似,主要水化产物为水化铝酸钙和水化硅酸钙,所以溶液中氯离子浓度越高,水化铝酸钙与氯离子结合的几率越大,宏观上表现为固化量较大。然而,硬化矿渣浆体的水化产物与硅酸盐水泥的水化产物又有所区别。

首先,硅酸盐水泥中由于硫酸根离子的存在,水化铝酸钙很快与硫酸根离子反应生成钙矾石,当浆体中的硫酸根被消耗完毕后,如果仍有水化铝酸钙存在其又能与钙矾石继续反应生成单硫型水化硫铝酸钙,而硬化矿渣浆体中由于没有硫酸根离子,矿渣水化生成的水化铝酸钙不能进一步生成钙矾石或单硫型水化硫铝酸钙,仍以水化铝酸钙的形式存在,从已知的研究结果可知水化铝酸钙比单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的能力强;其次,由于矿渣中活性氧化硅含量较高,其水化产物中水化硅酸钙的钙硅比较小,从已有的研究结果可知低钙硅比的水化硅酸钙吸附氯离子的能力较弱。结合两方面的原因可知,硬化矿渣浆体水化后其化学结合氯离子的能力远大于其物理吸附氯离子的能力。

2.2 pH值对矿渣固化氯离子的影响

硬化硅酸盐水泥浆体孔溶液往往因含有的Na2O和K2O而具有大于饱和石灰水溶液的碱度,因此,实验设计不同pH值的侵蚀液,研究pH值对硬化矿渣浆体固化氯离子的影响。实验选取某一水化程度的硬化矿渣浆体,将其置于不同pH值的NaCl溶液中,pH值和氯离子浓度已知,固化氯离子能力的测试采用平衡法。图2为3种pH值对硬化矿渣浆体固化氯离子的影响,为进行对比,相同浓度的硅酸盐水泥经不同pH值的影响也一同给出。

从图2中可以看出,侵蚀液的pH值能够影响硬化矿渣浆体固化氯离子的能力,与经过pH值为12.50的NaCl溶液侵蚀的试样相比,经过pH值为13.00的NaCl溶液侵蚀的试样固化氯离子量有所下降,而经pH值为13.50的NaCl溶液侵蚀的试样固化氯离子量下降最大。这一趋势与氯离子浓度无关,但氯离子浓度较高时,pH值的影响更加严重,即氯离子浓度越高,下降趋势越明显。硬化矿渣浆体固化氯离子能力之所以会随着侵蚀液碱度的增加而降低,是由于游离的氯离子能置换出水化铝酸钙内层的氢氧根离子,生成Friedel盐,但随着溶液中氢氧根离子浓度升高,这种置换作用变得相对困难,所以生成的Friedel盐量减小,即固化氯离子量减少。

从图2中还可以看出,在经相同浓度氯离子溶液侵蚀后,与硅酸盐水泥相比,pH值对硬化矿渣浆体固化氯离子能力的影响更大,即当pH值从12.50上升到13.50的过程中,硬化矿渣浆体固化氯离子的能力下降更快,这是由于硬化矿渣浆体的主要水化产物为水化铝酸钙和水化硅酸钙,而硅酸盐水泥的水化产物除水化硅酸钙、钙矾石、单硫型水化硫铝酸钙外只有少量的水化铝酸钙,pH值对固化氯离子的影响机理主要是游离的氯离子置换出水化铝酸钙内层的氢氧根离子,由于硬化矿渣浆体水化产物中含有更多的水化铝酸钙,因此pH值对硬化矿渣浆体固化氯离子的影响更大。

2.3 温度对矿渣固化氯离子的影响

目前普遍的研究认为,随着温度的升高水泥基材料固化氯离子的能力降低[14,15]。然而,硬化矿渣浆体与硅酸盐水泥不同,硅酸盐水泥的水化程度越高C3A水化越充分,与氯离子直接反应固化氯离子的量越小,同时生成的水化铝酸钙也越多地转变成了钙矾石或单硫型水化硫铝酸钙,而钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙固化氯离子的能力有限,相反硬化矿渣浆体水化程度越高生成的水化铝酸钙越多,能够与氯离子进行置换反应的氢氧根离子越多。因此,设计了温度对某一水化程度的矿渣本身固化氯离子能力的影响实验。

图3为某一水化程度的硬化矿渣浆体经3种浓度氯离子侵蚀时,不同温度对硬化矿渣浆体固化氯离子的影响。从图3中可以看出,无论氯离子浓度的高低,硬化矿渣浆体固化氯离子的能力均随着温度的升高而增强,侵蚀液中氯离子的浓度越高,温度的影响越明显。这是因为虽然在侵蚀液浸泡硬化矿渣硬化浆体颗粒之前矿渣的水化程度是一样的,但硬化矿渣浆体颗粒在经不同温度的侵蚀液作用时,侵蚀液的温度越高越有利于促进硬化矿渣浆体中矿渣水化程度的提高,特别是实验时浸泡的颗粒粒径在0.3~1.18mm之间,由于颗粒的粒径较小,高温很容易加快矿渣的反应促进矿渣水化程度的提高,事实上,经38℃氯盐溶液侵蚀后实测硬化矿渣浆体中矿渣的水化程度达到了0.40。这就很容易解释温度升高硬化矿渣浆体固化氯离子的能力增强,因为温度越高矿渣水化程度越高,能生成更多的水化产物,特别是更多水化铝酸钙的生成有利于通过置换反应固化更多的氯离子。

3 结论

(1)硬化矿渣浆体不但具有化学结合氯离子的能力,还具有物理吸附氯离子的能力;在所研究的氯离子浓度范围内,其固化氯离子的能力适合Freundlich关系曲线。

(2)随着pH值增大,硬化矿渣浆体固化氯离子的能力降低;与硅酸盐水泥相比,pH值对硬化矿渣浆体固化氯离子能力的影响更大,其固化氯离子的能力下降更快。

光固化树脂结合剂磨具的研究探讨 篇7

现代技术不断发展的过程中, 现在制造业也有飞速发展, 各种先进的制造工业突飞猛进的发展。光固化成型技术以激光与紫外线的辐射能当成固化能量, 使用光固化树脂, 奠定了光固化树脂的应用有效性程度。

1 光固化树脂结合剂磨具的研究理论

1.1 光固化技术

光固化树脂最少要求三种化学组成成分, 分别是单体、活性预聚物以及光引发剂等。前面两种中需要至少有一种存在两个以上的不饱和键化合物。光固化树脂的组成是基础聚合物、活性稀释剂以及光引发剂等各项内容, 一般光固化树脂的波长长度在300纳米至500纳米的紫外光照射作用下, 彼此会发生交联反应而逐渐固化。其与热固化树脂的本质区别还是因为固化过程其实是吸收适当波长的光而诱发的化学反应, 其从液态形式转变成固态形式其实是分子数量的增加所形成的, 而并不是溶剂挥发所造成的[1]。另外就是其固化时间不长, 通常短短几秒的时间就可以实现完全的固化, 所以光固化成型的优点便是快速的固化速度, 污染性小和消耗能源量小。

1.2 磨具的磨损

砂轮中的磨料是一种不规则的菱形多面体, 顶锥角的范围通常在80°至145°之间, 但是大部分情况下, 其范围在90°至120°之间。磨削过程中, 基本上磨粒是用一种很大的负前角做削切工作。通常情况下, 磨粒削切刀的刀刃有一定的弧度, 刀刃的圆弧半一般在几微米至几十微米之间。另外磨粒磨损之后的负前角与圆弧的半径都会相应的变大。

磨粒是以随机的方式分布在砂轮表面的, 通常在磨削的情况下, 只有约10%的磨粒会加入至切削的队伍中, 切削的深度一般排布在一定的范围空间之内, 这样也就造成各个不同磨粒之间有不同的承受力。

2 研究意义

半导体行业中使用的树脂磨具没有树脂内圆锯片、树脂研磨盘以及超薄树脂切割锯片等等在内的多种树脂磨具, 一般选择的是热固化树脂像是酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等当成结合剂进行制造使用。此种树脂的结合剂磨具因为热压成型作用而在专门的设备上操作完成, 此项操作的制作工艺通常需要进行预压、热压等操作工艺。一般热压的压力是2000N/cm2, 热压之后的温度一般是180℃至230℃上下。因为其固化时间长, 且耗能大, 且生产过程中制造出的各种废弃材料难以收回, 会对环境造成较大不良影响。但是光固化树脂的固化过程优势明显, 不仅有快速的固化速率, 而且耗能低且污染性小, 一般室温下便能够快速固化。使用光固化树脂当成结合剂制造各种全新的树脂磨具, 不但是使用全新的光固化技术制造半导体的树脂磨具, 使其实现高精度、高质量的磨具建设要求, 同样也从本质上将热固化的树脂磨具制造工艺问题进行了解决, 不但有效的缩短了制造时间, 还降低了能耗的消耗, 改善加工环境的同时大大降低了成本[2]。

3 光固化树脂结合剂磨具的国内外研究现状

3.1 国外研究现状

国外典型代表是以日本田中武司教授为首的研究小组所进行的光固化树脂磨具的制造研究, 其研究制造了各种不同的光固化树脂磨具。像是其使用分层叠加与固化的方式, 制造了光固化杯型金刚石砂轮和金刚石抛光盘。其除了研究光固化树脂磨具的类型开发, 还展开了光固化树脂磨具性能的初步化研究。研究过程中发现将两种不同类型的液态光固化树脂混合, 能够切实提升磨具的抗弯性能, 可是因为磨料混合树脂其机械化性能、磨具加工性能还不甚清晰, 未来还需进一步深入研究彼此间的关系。

另外日本的本俊之开研究开发了紫外光固化树脂固结磨粒线锯, 同时分析评判了其自身的物理性特点和切断性特点。研究结果发现, 在使用紫外光进行树脂固化的过程中, 因为磨粒层和芯线的附着性功能不强, 因而造成线锯的耐磨性降低。而芯线与含磨粒树脂层间加入一层纯光化粘结剂层的双层组成结构时, 能够有效的改善线锯耐磨性特点。

3.2 国内研究现状

我国最早开始光固化树脂磨具研究的是在1999年, 由浙江工业大学牵头的, 几年研究下来, 研究小组相继开发出了光固化树脂结合剂光盘与光固化树脂切割锯片等等好几种不同类型的光固化树脂磨具。其最先使用光固化树脂当成结合剂制造了超薄度的树脂切割砂轮, 后研究结果显示经过Si O2微粒得到强化后, 光固化剂能够代替热固化树脂当成超薄型切割的砂轮结合剂使用, 微粒的具体加入量则是影响着超薄型切割砂轮的机械性能与切割精度的一项重要参照指标[3]。除了研究光固化树脂的不同类型外, 此研究小组的研究人员还研究了光固化树脂磨具的具体工作性能, 同时提出了优化固化树脂性能的具体操作方式。像是能够对光固化树脂的薄片砂轮进行研究显示, 选择合适的制作方式与后续处理方法, 能够有效减小光固化树脂砂轮在制造过程中出现的各种内应力, 进而有效的改善光固化树脂砂轮的结合强度。除此之外, 此研究小组还分析了Si O2微粉的具体分布情况和REV晶须的具体添加量等对光固化树脂的超薄砂轮片的操作性能所造成的影响。

4 结语

新型磨具从其诞生至成熟要经历漫长的研究阶段, 未来必然会有更多的学者与企业单位加入进光固化树脂磨具的研究开发队伍, 光固化树脂磨具在未来必然会得到更加全面更加具体的发展, 会在树脂磨具中占据越来越重要的作用。

摘要：光固化树脂是一种结合剂制造的全新的树脂磨具, 其诞生之后就迅速的成型了各项技术深入使用在磨具的制造过程中。文中从国内外多角度全方位的对光固化树脂磨具的各种不同存在类型研究进行了简要论述。

关键词：光固化,结合剂磨具,树脂

参考文献

[1]彭伟, 高涛, 姚春燕.光固化树脂结合剂锯片结合机理及其应用研究[J].中国机械工程, 2006 (20) :2148-2150.

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光固化复合树脂微渗漏的影响因素 篇8

1 光固化复合树脂本身

传统的基体树脂是由树脂基质和稀释单体等组分构成。树脂基质是复合树脂的主体成分,主要作用是将复合树脂的各组成部分粘附结合在一起,赋予可塑性,固化特性,并传递应力和增韧的作用。现在临床上应用的复合树脂材料的基质大部分是双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯(BIS-GMA)、氨基甲酸酯双甲基丙烯酸酯(UDMA)等单体[2]。但由于这种树脂的一些缺陷,如聚合收缩大、氧阻聚作用等,目前多数的研究仍集中在对传统基体树脂的改进上。比如,添加多甲基丙烯酸酷单添加多甲基丙烯酸酷单体,改变稀释剂或向其中加入膨胀单体等,都有助于降低聚合性体积收缩以及减小收缩应力[3]。

2 光固化复合树脂的光固化模式

目前的光固化模式主要有:传统光照法、弱光引导技术(S-St)、间歇光照法等。弱光引导法是先用低强度光引发聚合反应,再用高强度光照射固化[1,2,3,4]。间歇光照技术采用恒定光强,短暂光照之后短暂停歇,循环数次完成固化。

弱光启动相对于常规光固化模式,该固化模式的不同之处在于固化时光照强度是从弱到强逐渐增加的。有研究发现这种模式能减少树脂聚合体积收缩,改善树脂与牙体的边缘密闭性,并能提高树脂的硬度。但也有研究表明:弱光启动对复合树脂的聚合收缩和机械性能无明显改善作用,甚至有研究得出相反的结论。因此,对于弱光启动光固化模式对复合树脂的影响需进一步研究。

近年来研究表明,高强度的光照容易导致微渗漏的产生[5],采用不同强度的光照可能减小充填体聚合时产生的收缩[3,4,6]。SOFT-START光聚合技术(软启动技术)[7]是根据这个原理设计的,该技术在固化初期采用低强度的光进行引导聚合,而后用高强度的光完成固化过程,从而减少复合树脂聚合时的体积收缩,减少充填体边缘微渗漏的产生。SOFT-START光聚合技术有助于减少光固化复合树脂的聚合收缩,可提高充填体边缘封闭性,减少微渗漏产生。随着光固化复合树脂的能量密度的降低,最大聚合收缩亦减少,具有高能量密度的光固化复合树脂具有更好的显微硬度以及更低的热膨胀系数[8]。而Asmussen[9]却认为光固化复合树脂的聚合收缩随着能量密度的增加而显著增强。

3 洞型制备及表面处理

研究显示,单独使用喷砂备洞处理并不能减少牙本质和树脂之间的细菌微渗漏网。但备洞后,用Nd:YAG激光缓慢扫描式照射洞缘牙釉质,可减少牙本质的微渗漏[10]。用Er,Cr:YSGG激光预备V类洞不能增加树脂与牙体组织的结合减少微渗漏的发生;而应用激光同时行酸蚀处理可以增强树脂充填体与牙本质间的结合,减少牙龈侧洞缘微渗漏[11,12]。

牙釉质的粘结性能远远优于牙本质。牙本质无机改性是以次氯酸钠等胶原降解剂去除牙本质表面脱矿后暴露的胶原纤维基质,形成类似于脱矿牙釉质的表面[13],以期获得与牙釉质相近的粘结性能的一种牙本质表面处理方法。然而,尽管无机改性处理并不能显著改善树脂一牙本质粘结界面的边缘封闭性,它在提高某些树脂粘结剂粘结强度的同时,可以克服湿粘结导致的技术敏感性等不足。因而是一种极有发展前景的牙本质粘结技术,牙本质无机改性后粘结界面的结合机理及其粘结性能的全面评价,仍有待于进一步研究。

4 充填技术

He ZD等[14]发现窝洞的大小以及冲充填技术的选择会影响到一类洞的树脂与牙本质之间的粘结强度。在大的窝洞,分层充填可通过大量的C-纤维可以增强洞底的粘结强度。然而小窝洞则不然。认为在小窝洞充填可不应用分层充填,充填大窝洞推荐应用分层充填方法,以增强粘结强度,减少微渗漏。而Pfeifer[15,16]则认为是大窝洞和小窝洞不论是采用分层充填还是块状充填对微渗漏无明显影响。

5 粘结技术

目前临床广泛应用且研究较多的是全酸蚀湿润粘接技术(第4代、第5代牙本质粘接系统)及自酸蚀粘接技术(第5代、第6代粘接系统),第5代、第6代粘接系统中哪一代粘接效果更好至今没有定论。熊宇等[17]用多剖面评分法研究了常用全/自酸蚀粘结剂系统复合树脂充填的微渗漏情况,表明全/自粘结剂之间的微漏程度无显著性差异。自蚀粘接剂未能显著减少复合树脂的微渗漏。另外包广结等[18]发现使用自酸蚀粘接剂后充填体的微渗漏程度显著高于全酸蚀者。

Pfeifer[15]发现粘结系统的选择只影响大的充填体的微渗漏。而对于小的充填体来说,粘结系统的选择并不影响树脂的微渗漏。

6 抛光方式

用金刚砂磨片由粗到细地打磨,可使树脂表面光滑,抛光膏的使用可以获得类似牙釉质的高度抛光的表面。国产GL-I型牙齿抛光膏有抛光效果,又不损伤光固化复合树脂充填体的表面[19]。

摘要：光固化复合树脂具有色泽美观、操作方便、避免汞中毒等优点,随着机械性能以及美学性能的提高,已经成为牙体缺损修复治疗必不可少的重要材料,并广泛应用于前牙及后牙的修复,其在聚合过程中的收缩、受热膨胀和吸收水分等形成较大的微渗漏,本文就临床上影响光固化复合树脂微渗漏的各因素作一综述。

磨粒固化气囊光整技术及试验研究 篇9

模具表面激光强化处理[1,2] (包括激光相变硬化、激光熔覆和激光合金化等) 是代表国际先进水平和未来发展方向的高效绿色制造方法。在激光强化模具表面使用性能得到大幅度提高的同时, 其加工难度也随之加剧。高硬度、高耐磨性、自由曲面面形的复杂性和局域强化带来的局域硬度差异成为制约激光强化模具表面后续加工的瓶颈因素。传统的气囊抛光是基于柔性抛光工具气囊特有的自适应性和气压可控性, 在加工过程中始终保持气囊与工件之间的紧密吻合, 保证加工精度的同时, 获得较高的材料去除率和较低的表面粗糙度[3,4,5,6], 但一般采用游离磨粒, 运动姿态相对自由, 难以获得较好的切削效果。

本研究在传统气囊抛光基础上, 针对模具激光强化表面高硬度、高耐磨性的特点, 提出一种新型磨粒固化气囊光整技术, 以期实现模具激光强化表面的高效精密自动化光整加工。该技术采用固结磨粒气囊为加工工具, 将磨粒与气囊基体柔性有机结合, 既利用固结磨粒切削力平稳、材料去除率高的特点, 又利用空心气囊柔性使工具与自由曲面形成大面积仿形接触, 以提高高硬度自由曲面的加工效率。气囊表面的弹性粘合层保证磨粒在微观上既受到弹性支撑, 又受到弹性约束, 确保稳定和较强切削力同时, 发挥切削加工痕迹精细、不产生深度划痕的优势, 促使加工过程较快达到所需的表面粗糙度, 能够在显著提高加工效率的同时, 在弹性支撑作用下保证加工质量。

1 磨粒固化气囊光整技术

将两种不同弹性的材料相结合, 再将磨粒固结于复合弹性体表面形成的柔性固结气囊, 称为磨粒固化气囊。该固化气囊由两层弹性体材料和磨粒层组成, 其中弹性体一为基体, 承担结构的各种工作载荷;弹性体二为增强体, 起到粘结磨粒层和传递应力的作用。

气囊基体层橡胶良好的柔性可控特征不会破坏被加工面的几何形状, 并能柔顺地贴合于不同曲率的模具表面, 满足自由曲面大面积仿形接触的光整需求。增强体层和磨粒层的相互作用, 保证了磨粒具有良好的弹性支撑条件和动力学行为约束状态, 确保了一定的切削性能, 又充分发挥切削痕迹精细、不至于产生过深划痕的优势, 能够更快地获得较好的表面粗糙度;同时固结磨粒不会飞溅, 利于提高气囊转速。硬质砂轮磨削、游离磨粒抛光和磨粒固化气囊光整技术的加工特征对比如图1所示。

2 磨粒固化气囊成型工艺

新型磨粒固化气囊依靠气囊特有的自适应性和可变气压结构, 内部气压通过气泵实时在线可调, 在光整过程中始终保持固化气囊与不同曲率半径工件紧密接触, 保证面形精度的同时, 提高抛光效率。基体层作为磨粒固化气囊的关键构件, 应具有良好的弹性和韧性, 同时可承受一定的压力与变形。丁苯橡胶是一种不饱和非极性碳链橡胶, 具有耐高低温、耐磨耗、耐压缩、耐油以及耐老化等优点[7]。因此, 磨粒固化气囊基体采用丁苯橡胶与短纤维混合制作, 短纤维选用超细尼龙纤维, 通过乳胶共沉预处理使之在橡胶基质中分散, 经硫化后成型。

考虑到介质与介质之间的相互作用和配合, 以及界面相之间的各种物理、化学反应和相关力学性能等, 第2种弹性材料在选材上性能必须与橡胶材料相匹配, 起到力的传递作用, 同时又能与磨粒有效结合。因此, 笔者确定采用粘结剂[8,9]作为第2种弹性材料。本研究在室温、常压下对其进行粘结效果对比实验以优选粘结剂, 实验结果如表1所示。

通过表1的对比结果可知:膏状酸性硅酮密封胶与橡胶粘结后固化所需时间较短、塑性较好、厚度基本保持不变, 且成型后弹性良好、粘结可靠、强度大。因此, 在本研究的分析和光整试验中, 粘结层选用酸性硅酮密封胶。

一般而言, 利用磨粒与工件材料的硬度差实现材料去除, 所以磨粒硬度越高, 切削能力越强, 材料去除效果越好。磨粒的强度指的是磨粒在承受外力时不被压碎的能力, 即磨粒强度越高, 切削力越强, 使用寿命越高。磨粒种类很多, 常用的有碳化硅、金刚石、白刚玉、陶瓷氧化铝等, 考虑到成本与应用对象等因素, 本研究优先选用碳化硅磨粒作为磨粒固化气囊的磨粒层材料。

磨粒固化气囊成型工艺方法可选择手工冷粘成型、模压成型和喷射成型等。其中, 手工冷粘成型成本低, 设备投资少, 操作简便, 但制品均匀性较差;模压成型是在手工冷粘成型基础上, 利用凹凸模进行压制成型, 相对手工冷粘成型, 制品均匀性得到改善, 且性能稳定;喷射成型是基于制品均匀性考虑而提出的另一种工艺方法, 通过喷枪的匀速喷射保证制品的均匀性, 但设备投资大, 成本较高。

本研究采用简单传统的手工冷粘成型方法制备低成本磨粒固化气囊, 并对其进行力学性能分析和光整试验研究, 以验证其可行性和有效性, 并为将来采用模压成型或喷射成型制备磨粒固化气囊提供技术准备和经验积累。采用不同粒度碳化硅磨粒制备的磨粒固化气囊实物图如图2所示。

3 磨粒固化气囊理论分析与试验研究

3.1 力学性能分析

本研究中气囊基体选用邵氏硬度为48, 厚度为2 mm的丁苯合成橡胶材料, 根据公式:

式中:Hs—硬度, E—弹性模量。

可得橡胶基体层的弹性模量E=2.29 MPa;粘结剂固化后邵氏硬度为32, 则粘结层的弹性模量E=1.24 MPa。

对于只有两相组成的磨粒固化气囊, 即N=2, 利用公式:

式中:i—整数, J=-1～1, Φi—体积分数。

当J分别取±1时, 表示该磨粒固化气囊弹性模量的上、下限[10], 计算结果如表2所示。

通过表2可知:磨粒固化气囊相比传统意义的气囊, 弹性模量低, 但没有数量级的差异, 故相对工件的吻合特性没有明显下降, 满足自由曲面大面积仿形接触的光整需求。

假定该固化气囊模型是各向同性的超弹性材料, 具有不可压缩的性质, 则根据Mooney-Rivlin模型可确定其材料系数:

式中:W—应变能密度;C1, C2—材料的力学性能常数;I1, I2—第一张量不变量和第二张量不变量。

I1和I2可表示为:

式中:λ1, λ1, λ3—3个方向的主伸长比。

理想不可压缩材料的体积是不变的, 则J=λ1λ2λ3=1。对于材料的力学性能常数C1和C2, 可用轴向拉伸等方式测量。同时由Kirchhoff应力张量和Green应变张量之间的关系得出:

式中:t1—λ1方向上的真实应力, 与工程应力σ1的关系为t1=σ1λ1。

由此可得出该模型的应力应变关系, 为之后的有限元分析提供了理论依据, 同时可避免实际抛光时超出材料所能承受的最大应力范围, 导致材料破坏。

3.2 抛光试验

笔者应用制备的磨粒固化气囊, 结合机器人辅助抛光技术进行试验, 观察试验效果, 以验证该磨粒固化气囊的可行性和有效性。该实验制备出6种不同粘结层厚度的磨粒固化气囊, 分别为0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm、2.5 mm、3.0 mm, 编号为1～6。试验条件为:半球型直径40 mm的磨粒固化气囊, 抛光工具转速1 400 r/min, 下压量2.0 mm, 气囊倾角π/9rad。该6组磨粒固化气囊针对同一类工件、相似的表面粗糙度, 定点抛光100 s, 观察其表面抛光效果, 实验结果如表3～5所示。

(单位:g)

(单位:g)

通过手工冷粘成型的磨粒固化气囊均匀性较差, 精度较低, 主观因素影响较大, 但从上述数据中仍可看到:粘结层厚度越小, 磨粒固着效果较差, 工件材料去除量较少, 但都在一定程度上降低了工件表面粗糙度, 提高了工件表面质量。产生这种现象的原因是粘结层厚度越小, 固化的磨粒越少, 但固化气囊的均匀性越容易控制。固化气囊的均匀性对整个抛光加工质量稳定性有很大的影响, 因此研究者需要通过进一步的模压成型或喷射成型工艺来保证固化气囊的均匀性, 以提高工件表面精度。

笔者选用均匀性较容易控制且粘结层厚度为0.5 mm的磨粒固化气囊做进一步的实验, 以研究气囊转速对工件表面加工质量的影响, 下压量均为2.0 mm, 定点抛光100 s, 结果如图3所示。

根据图3可得:磨粒固化气囊在前50 s内, 转速越高, 材料去除效果越好, 表面质量提升越快;而50 s后磨粒的脱落导致光整效果明显下降。因此在后续的研究中, 需要充分加强复合层, 特别是磨粒与粘结层的粘结效果, 在保证表面质量的同时提高加工效率。

4 结束语

本研究针对模具激光强化表面高硬度、高耐磨性的特点, 提出了一种新型磨粒固化气囊光整技术, 以期实现模具激光强化表面的高效精密自动化光整加工。通过研究磨粒固化气囊光整技术, 确定出利用酸性硅酮密封胶将磨粒直接固化在丁苯橡胶基体表面, 以制得磨粒固化气囊的工艺方法。通过抛光实验得出, 控制磨粒固化气囊的均匀性, 加强复合层的粘结效果, 可以降低工件表面粗糙度, 提高加工效率的结论。

该光整技术与传统气囊抛光相比, 具有一定的创新意义和实用价值, 值得进一步深入研究。

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