Лекция 4

Тема: Основные материалы используемые в стоматологии их физико – химические свойства (пластмассы, фарфор, металлы и их сплавы).

Учебные цели:

1. Изучить классификацию полимерных материалов, применяе­мых в стоматологии, и способы их получения.

2. Изучить состав и свойства полимерных материалов.

3. Научиться определять содержание остаточного мономера в по­лимере.

4. Изучить показания и противопоказания к применению поли­мерных материалов.

5. Изучить пути использования данных материалов в стоматоло­гической практике.

6. Изучить классификацию фарфоров.

7. Изучить состав и свойства фарфоровых масс.

8. Изучить состав и свойства ситаллов.

9. Узнать показания и противопоказания к применению матери­алов из фарфора и ситаллов.

10. Узнать пути использования в стоматологической практике данных материалов.

11.Изучить классификацию сплавов, применяемых в стоматоло­гии.

12.Изучить основные требования, предъявляемые к сплавам.

13.Изучить основы коррозионной устойчивости металлических материалов и основные методы защиты от коррозии.

Полимерные материалы – пластмассы со­ставляют большую группу материалов, применяемых в ортопедичес­кой стоматологии. Из них изготавливают базисы съемных протезов, челюстно-лицевые и ортодонтические аппараты, различные шины, искусственные зубы, покрытия для металлических частей несъем­ных протезов, коронки, металлополимерные имплантаты и др. Успех лечения во многом зависит от правильного выбора полимерного ма­териала с учетом его взаимодействия с тканями ротовой полости.

Полимеры имеют широкое применение в качестве материала для изготовления:

1) базиса съемных протезов;

2) челюстно-лицевых и ортодонтических аппаратов;

3) различных шин;

4) искусственных зубов;

5) покрытия для металлических частей несъемных протезов;

6) коронок;

7) металлополимерных имплантатов.

Классификация

1. По действию на свойства пластмасс нагревания:

1) термопласты (при повышении температуры размягчаются, состав при этом не изменяется);

2) обратные термопласты (при понижении температуры за­твердевают, при этом состав не изменяется);

3) реактопласты (термореактивные; необратимые полимеры), их переработка сопровождается химическими реакциями.

2. По составу смеси:

1) однокомпонентные;

2) многокомпонентные;

3) сополимерпые (полимеры, содержащие в одной макромоле­куле несколько типов мономерных звеньев).

3. По типу полимера:

1) линейные (целлюлоза);

2) разветвленные, имеют структуру, подобную крахмалу и гли­когену;

3) пространственные (сшитые), построены в основном как со­полимеры;

4) регулярные (целлюлоза);

5) нерегулярные (нуклеиновые кислоты, белки).

4. По типу наполнителя.

5. По эксплуатационным характеристикам.

6. По числу атомов, входящих в молекулу:

1) низкомолекулярные;

2) высокомолекулярные;

3) органические (полиэтилен, полиметилметакрилат, биополи­меры);

4) неорганические (силикаты).

7. По химической структуре мономера:

1) гомоцептные, имеющие связи углерод-углерод;

2) гетероцептные, имеющие кроме углеродных связей связи с атомами кислорода, серы, галогенов.

Основными исходными соединениями для получения полимер­ных стоматологических материалов являются мономеры и олигомеры (моно-, ди-, три- и тетраметакрилаты). Моноакрилаты летучи, поэтому их используют в комбинации с высокомолекулярными эфи-рами, это позволяет умепвшить усадку полимера (усадка – уменьше­ние линейных размеров и объема тела при его затвердевании, охлаж­дении, хранении). Ди-, три-, тетраметакрилаты содержатся в боль­шинстве композитных материалов, а также в базисных пластмассах в качестве сшивагентов. Их подразделяют на отвердители (для полимеров) и вулканизирующие (для каучуков). Для облегчения перера­ботки полимеров и придания им комплекса требуемых физико-меха­нических (прочность на удар, излом, изгиб, растяжение, сжатие и др.; соответствие цвету твердых тканей зубов или слизистой оболочки по­лости рта, твердость, абразивная стойкость), химических (прочность соединения с искусственными зубами, минимальное содержание ос­таточного мономера), технологических (простота, удобство и надеж­ность переработки) и других свойств в их состав вводят различные компоненты – наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, кра­сители, сшивагенты, антимикробные агенты, которые хорошо сме­шиваются в полимере с образованием однородных композиций и об­ладают стабильностью этих свойств в процессе переработки и экс­плуатации полимерного материала.

Наполнители – вещества, придающие изделию прочность, твер­дость, теплопроводность, стойкость к действию агрессивных сред, липкость и другие физико-механические свойства. Наполнители по происхождению делятся на органические и минеральные, по струк­туре – на порошкообразные и волокнистые. При наличии химиче­ской связи наполнителя и полимера первый называется активным. Если такая связь отсутствует, наполнитель называется инертным. Наилучший эффект достигается при применении активных наполнителей. В качестве наполнителей применяют древесную муку, стекловолокно, порошки различных металлов, минералов и т.д.

Пластификаторы – вещества, придающие материалам пластич­ность в процессе обработки и обеспечивающие эластичность готово­го материала. Кроме того, они облегчают смешивание в полимере сыпучих ингредиентов, регулируют клейкость полимерной компо­зиции, снижают ее вязкость и температуру формирования. В качес­тве пластификаторов используют дибутилфтолат, диоктилфтолат, трикрезалфосфат и ряд других низкомолекулярных веществ, способ­ных разрыхлять цепи полимеров.

Стабилизаторы – вещества, тормозящие старение полимеров. Они снижают скорость химических процессов, приводящих к старе­нию пластмасс. Применяются антиоксиданты, препятствующие окислению; фотостабилизаторы, ингибирующие фотолиз и фото­окисление; антиарды, препятствующие старению под действием из­лучения и т.д.

Красители применяют для окрашивания материалов, для получе­ния эстетического эффекта и имитации мягких и твердых тканей. Базисные материалы окрашивают под цвет слизистой оболочки. Ис­кусственным зубам придают цвет зубов пациента, экзапротезам-гармонический эффект кожных покровов. Красители должны обладать высокой дисперсностью, отсутствием склонности к миграции на поверхность изделия, нетоксичностью, стойкостью к ротовой жидкости. Для окраски полимеров используют различные органические красители и пигменты.

Сшивагенты – вещества, которые образуют поперечные связи между макромолекулами для повышения прочности полимерных материалов. Сшивагенты используются в некоторых конструкцион­ных и пломбировочных материалах;

Антимикробные агенты – добавки, препятствующие зарождению и размножению микроорганизмов в полимерных материалах. Эти вещества должны быть достаточно эффективными и в чрезвычайно малых концентрациях.

Антиоксиданты – антиокислители, это природные или синтети­ческие вещества, способные тормозить или предотвращать процес­сы, приводящие к старению полимеров.

Основные физико-механические свойства стоматологических сополимеров определяют следующие показатели:

1) прочность на разрыв;

2) относительное удлинение при разрыве;

3) модуль упругости;

4) прочность при прогибе;

5) удельная ударная вязкость.

Важнейшими характеристиками базисного материала являются его пластичность и ударопрочность. В основном эти свойства опре­деляют функциональные качества и долговечность протеза.

Одним из основных качеств сополимерных материалов является водопоглощение (набухание), которое может приводить к изменению геометрических форм базисных пластмасс, ухудшать оптические и механические свойства, способствовать инфицированию. Водопо­глощение как физическое свойство проявляется при длительном пребывании базисных пластмасс (т.е. базиса протеза) во влажной среде полости рта.

Увеличение ударной прочности и эластичности хрупких сополи­меров может быть достигнуто путем их совмещения с эластичными сополимерами.

К теплофизическим свойствам сополимерных материалов отно­сятся теплостойкость, тепловое расширение и теплопроводность.

Величина теплостойкости определяет предельную температуру эксплуатации материала. Так, например, теплостойкость полиметилметакрилата по Мартенсу равна 60–80°С, а по Вика – 105 – 115°С. Введение неорганических наполнителей повышает теплостойкость, введение пластификаторов ее снижает.

Тепловое расширение характеризуется величиной линейного и объемного расширения.

Теплопроводность определяет способность материалов передавать тепло и зависит от природы сополимерной матрицы, природы и ко­личества наполнителя (пластификатора).

Механизм полимеризации имеет несколько основных стадий:

1) инициирование полимеризации;

2) рост полимерной цепи;

3) обрыв цепи;

4) передача цепи.

Для получения полимеров используют радикальные и частично ионные инициаторы (чаще других применяют перекись бензоила).

Инициаторы – вещества, которые при своем разложении на сво­бодные радикалы начинают реакцию полимеризации. Добавление активаторов в небольших количествах к катализато­ру вызывает значительное увеличение активности последнего (ак­тиваторы – химические вещества, усиливающие действие катализаторов).

Инициирование – превращение небольшого количества мономе­ра в активные центры, способные присоединить к себе новые мо­лекулы мономера.

Способы проведения полимеризации

Полимеризация в блоке (в массе) проводится в отсутствие раствори­теля, благодаря чему не происходит загрязнения полимера. Однако эта полимеризация трудно поддается регулированию вследствие высокой экзотермичности. По мере полимеризации увеличивается вязкость среды и затрудняется отвод тепла, вследствие чего возникают местные перегревы, приводящие к деструкции полимера, неоднородности его по молекулярной массе. Достоинством полимеризации в массе являет­ся возможность получения полимера в форме сосуда, в котором прово­дится процесс без какой-либо дополнительной обработки.

Полимеризация в растворе. При ее проведении устраняется воз­можность местных перегревов, поскольку теплота реакции легко снимается растворителем, выполняющим также роль разбавителя, уменьшается вязкость реакционной системы, что облегчает ее пере­мешивание. Но при проведении полимеризации в ряде растворите­лей возрастает доля реакций передачи цепи, что приводит к умень­шению молекулярной массы полимера. Кроме того, полимер может быть загрязнен остатками растворителя, который не всегда легко удаляется из полимера.Полимеризацию в растворе проводят двумя способами. При пер­вом способе для полимеризации применяют растворитель, в кото­ром растворяются и мономер, и полимер. Из получаемого раствора выделяют полимер осаждением или испарением растворителя. При втором способе полимеризацию в растворе проводят в жидкос­ти, в которой растворяется мономер, но не растворяется полимер. Полимер по мере образования выдается в твердом виде и может быть отделен фильтрованием.

Полимеризация в суспензии. При этом методе, мономер диспергиру­ют в воде в виде мелких капелек. Устойчивость дисперсии достигается механическим перемешиванием и введением в реакционную систему специальных добавок – стабилизаторов. При полимеризации в суспензии применяют растворимые в мономере инициаторы. Процесс полимеризации осуществляется в каплях мономера, которые можно рассматривать как микрореакторы блочной полимеризации. Достоин­ством этого способа является хороший отвод тепла, а недостатком – возможность загрязнения полимера остатками стабилизатора.

Полимеризация в эмульсии. При эмульсионной полимеризации в качестве дисперсионной среды обычно используют воду, в качест­ве эмульгатора – различные масла. В качестве инициаторов приме­няют водорастворимые и окислительно-восстановительные систе­мы. Полимеризация может протекать в растворе, на поверхности раздела капля мономера – вода, на поверхности или внутри мицелл мыла, на поверхности или внутри образующихся полимерных частиц, набухших в мономере. Достоинством эмульсионной полимеризации является возмож­ность осуществления процесса с большими скоростями с образова­нием полимера высокой молекулярной массы, а также легкость теплоотвода; недостатком – необходимость удаления эмульгатора.