面向3D打印制备口腔修复体的光敏树脂改性研究

发布时间：2017-03-23 08:22

  本文关键词：面向3D打印制备口腔修复体的光敏树脂改性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着3D打印技术的快速发展以及在各行各业的普及,该技术的研究与开发已成为世界各国着重发展的先进制造技术。在不同的3D打印方法中,光固化3D打印有着成型精度高、成型速度快、相对于PLA材质的模型打印出的零件表面更加光滑等优点,但光固化使用的材料一般是光敏树脂,而普通光敏树脂在固化后形成的零件往往不具备良好的力学性能和耐高温等性能,不能直接使用。因此,对光固化材料的开发和应用问题也成为限制该技术发展和使用的主要原因。本课题利用对B9r型光敏树脂改性的方法,选取不同比例的填充物来改性光敏树脂,以提高光敏树脂固化后的力学和热学性能。并希望能够将改性后的光敏树脂应用在口腔修复领域,例如对口腔义齿的制造、基托以及口腔修复体砂型的制造等,从而提高口腔修复的的效率和修复体制造的精度。本课题以B9r型光敏树脂作为基脂材料,配制两种改性材料,其中第一组填充材料为白刚玉砂、硅溶胶以及分散剂;第二组填充材料为纳米Al_2O_3、酚醛树脂和分散剂。通过实验尝试各种不同填充物加入量的比例,测试不同填充物加入量下体系的分散性、粘度、光固化速率、固化转化率等因素,并采用灰色系统理论,综合考虑各因素对体系的影响程度,使用MATLAB仿真优选出较为合适的填充物加入比例。对优选出的改性材料进行特征参数的测定,以及测试改性材料的力学性能和热学性能。通过红外光谱分析,测定出配制的改性材料满足光固化要求,且固化时间较短,固化速度较快;通过测定改性材料的力学性能表明,两种体系的改性材料的耐冲击性能、弯曲强度均有明显的提高,且材料的收缩率也有所下降。最后用高温烧结炉对改性材料进行耐高温测试,在未加入任何填充物时,B9r型光敏树脂在在400℃时已全部融解,但两种改性材料高温烧结后的残余重量分别为65%、50%,仍然保持一个相对较低的失重率。在烧结温度达到600℃时,白刚玉-硅溶胶体系残余重量为50%。实验说明改性材料的高温热学性能有了大幅提高,达到本课题的目的。最后,利用本课题研发的改性材料进行口腔修复体的实体3D打印,发现打印制造出的口腔修复体的精度和表面质量相对传统制造有很大的提高,且制造时间缩短了一天以上。经医院验证,打印出的修复体满足使用要求。
【关键词】：光固化3D打印 改性光敏树脂 灰色系统理论 口腔修复
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ320.6;R783.1
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 课题研究背景13-14
• 1.2 研究现状14-17
• 1.2.1 3D打印技术发展现状14-15
• 1.2.2 3D打印技术在医学领域的研究15-16
• 1.2.3 改进光敏树脂的研究现状16-17
• 1.3 研究内容17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 改性光敏树脂实验设计18-23
• 2.1 光敏树脂的构成及光固化反应原理18-19
• 2.2 实验样品制备所需要原材料和仪器设备19-20
• 2.2.1 实验原材料19-20
• 2.2.2 仪器设备20
• 2.3 填充材料在体系中的沉降和粘度测试20-21
• 2.4 灰色系统理论对材料配方关联度的分析21
• 2.5 实验材料工艺参数和特征参数的测定21-22
• 2.6 力学性能和高温性能测试以及口腔修复体实体打印测试实验22
• 2.7 本章小结22-23
• 第3章 白刚玉砂和硅溶胶改性光敏树脂的研究23-36
• 3.1 填充材料对体系分散性影响研究23-26
• 3.1.1 分散剂加入量对体系溶液的分散效果的影响23-24
• 3.1.2 硅溶胶对白刚玉砂的分散效果的研究24-26
• 3.2 硅溶胶对体系溶液粘度和分散性的综合影响26-27
• 3.2.1 硅溶胶对体系溶液粘度的影响26
• 3.2.2 体系溶液粘度的变化与分散性的综合研究26-27
• 3.3 体系溶液各材料拟合函数27-28
• 3.4 灰色系统理论对实验材料各因素关联度的分析28-30
• 3.4.1 分散剂和硅溶胶对体系溶液沉降率关联度的分析28-30
• 3.4.2 硅溶胶对体系溶液分散效果和粘度的影响大小30
• 3.5 白刚玉砂和硅溶胶对体系光固化速率的影响30-34
• 3.6 配方优选与验证34-35
• 3.7 本章小结35-36
• 第4章 纳米Al_2O_3和酚醛树脂改性光敏树脂36-53
• 4.1 热固性酚醛树脂与其固化反应机理36
• 4.2 填充材料对体系溶液分散性的研究36-40
• 4.2.1 分散剂对纳米Al_2O_3分散效果的影响37-38
• 4.2.2 不同含量的分散剂对体系溶液吸光度和稳定性的影响38-39
• 4.2.3 酚醛树脂对纳米Al_2O_3分散效果的影响39-40
• 4.3 酚醛树脂对体系溶液粘度的影响40-41
• 4.4 纳米Al_2O_3和酚醛树脂对体系光固化速率和相对固化度的影响41-44
• 4.5 工艺参数对固化性能的影响44-48
• 4.5.1 辐射时间和温度对固化转化率的影响44-45
• 4.5.2 温度对固化转化率的影响45-47
• 4.5.3 紫外光源对光固化的影响47-48
• 4.6 灰色系统理论各因素关联度优势分析48-50
• 4.7 材料配方的选择50-52
• 4.8 本章小结52-53
• 第5章 材料特征参数和力学热学性能的研究53-65
• 5.1 光固化红外扫描动力学研究53-56
• 5.2 改性树脂力学性能的研究56-60
• 5.2.1 改性树脂线收缩率的测定56-58
• 5.2.2 填充物对材料力学性能的影响58-60
• 5.3 配制材料热力学研究60-62
• 5.4 两种改性材料对比与分析62-63
• 5.5 改性材料口腔修复 3D打印63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 结论与展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 附录A 攻读硕士研究生期间发表的论文71

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本文编号：263321