新型低收缩高韧性丙烯酸酯树脂在3D打印义齿基托中的应用研究

本文针对DLP（数字光处理）3D打印义齿基托材料存在的聚合收缩率高、脆性大等瓶颈问题，创新开发了一种低收缩高韧性（LSIT）丙烯酸酯树脂。该材料显著降低了体积收缩率（6.70±0.18%），提升断裂韧性（Kmax=2.08±0.30MPa·m1/2），其力学性能满足ISO 20795-1:2013标准，且具备良好的细胞相容性，为数字化口腔修复提供了新材料解决方案。

　　

Highlight

本研究首次开发了适用于DLP技术的新型低收缩高韧性树脂，对其机械性能和精度进行了系统评估。与商业3D打印树脂及热聚合（HP）树脂相比，LSIT树脂展现出更低的体积收缩率、优良的表面性能、显著提升的断裂韧性以及临床可接受的精度，因此原假设得到证实。这些优势为3D打印义齿基托提供了潜在应用前景。

表面性能分析显示，LSIT树脂具有与HP树脂相当的表面粗糙度（Ra=0.25±0.04μm）和接触角（74.6±1.5°），且显著优于AS树脂（p<0.05）。其热稳定性测试中初始分解温度（279℃）与AS树脂（278℃）相当，但低于HP树脂（322℃）。虽然热变形温度（76.5±1.3℃）略低于HP（89.8±1.5℃），但仍高于丙烯酸树脂的玻璃化转变温度，满足口腔环境使用需求。

机械性能测试结果表明，LSIT树脂的弯曲强度（89.6±3.2MPa）和弹性模量（2287.5±117.8MPa）达到ISO 20795-1:2013标准要求，且与HP树脂性能相近。更值得注意的是，其断裂韧性参数——最大应力强度因子（K_max=2.08±0.30MPa·m^1/2）和总断裂功（W_t=646.61±129.61J/m²）显著高于AS和HP树脂，表明其抵抗裂纹扩展的能力得到实质性提升。

精度评估显示，45°打印取向的LSIT义齿基托表现出与AS树脂相当的适应性，平均间隙值分别为148.3±37.0μm和145.2±34.8μm（p>0.05）。细胞毒性试验中，所有样本均未检测到细胞毒性，表明材料具有良好的生物安全性。

Conclusion

总之，我们开发的LSIT树脂成功克服了DLP打印义齿基托中传统丙烯酸酯树脂的收缩和脆性问题。该材料不仅表现出更低的粘度、减少的聚合收缩率和更高的精度，同时其断裂韧性显著优于AS和HP树脂，力学性能符合ISO标准。这些发现证实了我们的假设：通过树脂组分的内在优化（而非填料添加）可同时实现低收缩和高韧性的目标，为3D打印义齿基托材料的发展提供了新方向。