硅橡胶印模材料及其应用领域分析

硅橡胶属于高分子人工合成橡胶，近年来在医学领域应用广泛，作为印模材料主要是利用材料具有良好的弹性、韧性、强度的特点。此外，硅橡胶印模材料还具有良好的流动性、可塑性、体积收缩小的优点，取制的印模精确度高、化学稳定性好，与模型材料不发生化学变化，容易脱模是目前印模材料中最理想的一类。

硅橡胶根据聚合温度的不同，分为室温硫化硅橡胶、中温硫化硅橡胶和高温硫化硅橡胶。室温硫化硅橡胶的硫化温度为20～30℃，高温硫化硅橡胶的硫化温度为150℃以上，中温硫化硅橡胶硫化温度介于室温硫化温度和高温硫化温度之间。硅橡胶又可按反应类型分为缩合型、聚合型和加成型三大类。作为印模材料的硅橡胶，一般是室温硫化硅橡胶，有缩合型和加成型两类。

（一）缩合型室温硫化硅橡胶印模材料

1.组成及作用机理：缩合型室温硫化硅橡胶印模材料，又称为Ⅰ型硅橡胶印模材料。该印模是由基质原料末端有羟基的端羟基聚二甲基硅氧烷、交联剂硅酸乙酯、催化剂辛酸亚锡及填料、颜料等组成。商品形式有双组份和三组份两种。双组份是基质材料作一组份，交联剂和催化剂为一组份，或者基质材料和催化剂一组份，交联剂一组份。三组份是将基质、交联剂、催化剂分别包装。三组份的优点，是贮存期比两组份长。缩合型室温硫化硅橡胶印模材料的作用机理是，当端羟基聚二甲基硅氧烷末端的羟基与硅酸乙酯中的四个乙氧基相遇时起交联反应，由线状聚合物交联成网状聚合物，同时生成付产物乙醇。在交联过程中借助催化剂辛酸亚锡，使在室温或口腔温度37℃下快速交相联结成弹性体使用时按比例取量混合，即可取制印模。

反应过程中除用辛酸亚锡作催化剂外，月桂酸二丁基锡或月桂酸二辛基锡也可作催化剂。交联剂除用硅酸乙脂外，还可用三乙氧基硅烷作交联剂。

2.性能：

（1）物理机械性能：硅橡胶生胶的抗张强度较低，但加入填料后，强度可提高几十倍，使常温下的抗张强度达4～10MPa，抗撕裂强度1～2MPa。硅橡胶抗张强度高，是由它的特殊结构决定的。其高分子链中既有与无机盐类似的—Si—O—Si主链，又有由Si—O链构成的有机基团的侧链，这样的结构决定了硅橡胶既具有无机物强度，又具有有机物弹性和可塑性的优点。硅橡胶弹性好的另一个原因，是高分子间键结微弱，但在某一点彼此相联构成三度空间网状结构，这样的结构受拉力时，键会伸直，拉力消失时它们又回复到原来的卷曲状态。硅橡胶的收缩性能，经24小时后其线收缩量为0.3～1.0%。其收缩的原因，虽然印模材料的凝固反应主要在口腔内进行，但由于催化剂激发所产生的快速硫化，在此阶段并不完全，在印模取下后反应还在缓慢进行，因而伴有轻度的体积收缩。二是硫化过程所产生的孔隙，造成在印模形成后乙醇的蒸发使材料轻度收缩。

（2）凝固时间：缩合型硅橡胶在室温23℃时10分钟凝固，口腔温度下3～6分钟凝固。凝固速度受室温及加入催化剂量的多少的影响。因此，可根据室温高低，调整催化剂的用量。需要说明的是，凝固时间并不就是硫化时间，凝固时间是指从材料调合开始至凝固，成为弹性固体的时间，而完全硫化在凝固后还将持续一段时间。

（3）热与化学稳定性：缩合型室温硫化硅橡胶具有良好的热和化学稳定性。在高温热空气条件下，硅橡胶均很稳定。实验证明，普通硅橡胶在250℃下，不会激烈分解，经特殊配制的胶料在300℃仍能保持稳定，在200℃热空气中，使用寿命为10000小时，在150℃下使用寿命可达30000小时。

硅橡胶在各种条件下，都具有较好的抗老化性能。在弱酸弱碱及生理盐水中，性能几乎没有变化，经高压煮沸灭菌后性能不变，即使将硅橡胶浸泡在3%的盐水中30个月，物理性能变化均很小。

（二）加成型硅橡胶印模材料

加成型硅橡胶印模材料，又称为Ⅱ型硅橡胶印模材料。其主要成分是甲基乙烯基硅氧烷，加成型硅橡胶与缩合型相比，加成型不但具有缩合型的本质特性，而且在口腔内使用安全，其性能比缩合型硅橡胶更好，表现在以下三个方面：

1.凝固后尺寸稳定：加成型硅橡胶的产品在24小时内的尺寸变化均稳定在0.1%左右，缩合型的尺寸变化为0.3～1.0%。加成型不受填料量的影响。而缩合型，随所含的填料量的不同而变化。

2.操作时间短、在口腔内凝固快：由于加成型硅橡胶是在二甲基硅橡胶分子链中引入少量甲基乙烯基链节参与反应，侧链增加了双键，大大提高了硅橡胶的聚合凝固活性，使凝固加快，反应完全，可发挥印模材料的理想性能。甲基乙烯基硅橡胶双键示意图如下：(www.xing528.com)

反应过程中除用辛酸亚锡作催化剂外，月桂酸二丁基锡或月桂酸二辛基锡也可作催化剂。交联剂除用硅酸乙脂外，还可用三乙氧基硅烷作交联剂。

2.性能：

（1）物理机械性能：硅橡胶生胶的抗张强度较低，但加入填料后，强度可提高几十倍，使常温下的抗张强度达4～10MPa，抗撕裂强度1～2MPa。硅橡胶抗张强度高，是由它的特殊结构决定的。其高分子链中既有与无机盐类似的—Si—O—Si主链，又有由Si—O链构成的有机基团的侧链，这样的结构决定了硅橡胶既具有无机物强度，又具有有机物弹性和可塑性的优点。硅橡胶弹性好的另一个原因，是高分子间键结微弱，但在某一点彼此相联构成三度空间网状结构，这样的结构受拉力时，键会伸直，拉力消失时它们又回复到原来的卷曲状态。硅橡胶的收缩性能，经24小时后其线收缩量为0.3～1.0%。其收缩的原因，虽然印模材料的凝固反应主要在口腔内进行，但由于催化剂激发所产生的快速硫化，在此阶段并不完全，在印模取下后反应还在缓慢进行，因而伴有轻度的体积收缩。二是硫化过程所产生的孔隙，造成在印模形成后乙醇的蒸发使材料轻度收缩。

（2）凝固时间：缩合型硅橡胶在室温23℃时10分钟凝固，口腔温度下3～6分钟凝固。凝固速度受室温及加入催化剂量的多少的影响。因此，可根据室温高低，调整催化剂的用量。需要说明的是，凝固时间并不就是硫化时间，凝固时间是指从材料调合开始至凝固，成为弹性固体的时间，而完全硫化在凝固后还将持续一段时间。

（3）热与化学稳定性：缩合型室温硫化硅橡胶具有良好的热和化学稳定性。在高温热空气条件下，硅橡胶均很稳定。实验证明，普通硅橡胶在250℃下，不会激烈分解，经特殊配制的胶料在300℃仍能保持稳定，在200℃热空气中，使用寿命为10000小时，在150℃下使用寿命可达30000小时。

硅橡胶在各种条件下，都具有较好的抗老化性能。在弱酸弱碱及生理盐水中，性能几乎没有变化，经高压煮沸灭菌后性能不变，即使将硅橡胶浸泡在3%的盐水中30个月，物理性能变化均很小。

（二）加成型硅橡胶印模材料

加成型硅橡胶印模材料，又称为Ⅱ型硅橡胶印模材料。其主要成分是甲基乙烯基硅氧烷，加成型硅橡胶与缩合型相比，加成型不但具有缩合型的本质特性，而且在口腔内使用安全，其性能比缩合型硅橡胶更好，表现在以下三个方面：

1.凝固后尺寸稳定：加成型硅橡胶的产品在24小时内的尺寸变化均稳定在0.1%左右，缩合型的尺寸变化为0.3～1.0%。加成型不受填料量的影响。而缩合型，随所含的填料量的不同而变化。

2.操作时间短、在口腔内凝固快：由于加成型硅橡胶是在二甲基硅橡胶分子链中引入少量甲基乙烯基链节参与反应，侧链增加了双键，大大提高了硅橡胶的聚合凝固活性，使凝固加快，反应完全，可发挥印模材料的理想性能。甲基乙烯基硅橡胶双键示意图如下：

3.具有良好的性能和操作性：加成型硅橡胶由于在凝固反应中是分子的加成反应，因而在固化过程中几乎没有低分子物质放出，反应后无水和醇等付产物，其稳定性优于缩合型，印模的精确度更高。加成型的压缩永久变形远远低于（ADA）标准值的2%，为0.2～0.3%，是缩合型值的。另外，由于加成型硅橡胶印模材料是以粘度相同的橡胶成分等量混合使用，给临床工作带来了方便。

3.具有良好的性能和操作性：加成型硅橡胶由于在凝固反应中是分子的加成反应，因而在固化过程中几乎没有低分子物质放出，反应后无水和醇等付产物，其稳定性优于缩合型，印模的精确度更高。加成型的压缩永久变形远远低于（ADA）标准值的2%，为0.2～0.3%，是缩合型值的。另外，由于加成型硅橡胶印模材料是以粘度相同的橡胶成分等量混合使用，给临床工作带来了方便。