Формы выпуска стеклоиономерных цементов
Водные системы (содержащие смесь поликислоты и воды) представляют собой порошок, состоящий из тонко измельчённого фторалюмосиликатного стекла с необходимыми добавками, и жидкость – водный раствор кополимера карбоновых кислот с добавлением 5% винной кислоты.
Безводные системы (содержащие безводную поликислоту) – это воднотвердеющие типы цементов, которые замешиваются на дистиллированной воде (McLean J.W. et al., 1984). Очищенная и выделенная фракция поликислоты обезвоживается высушиванием до остаточного содержания воды, что составляет 4%, вследствие чего превращается в кополимерный порошок. Таким образом, в безводных материалах высушенная при низкой температуре поликислота и винная кислота добавлены к стеклянному порошку. Преимуществами таких материалов являются облегчение смешивания за счёт снижения вязкости жидкости, исключение возможности передозировки порошка или жидкости, обеспечение образования тонкой плёнки, удобство при транспортировке и хранении, увеличение срока годности. Однако высокая начальная кислотность безводных стеклоиономеров приводит к более высокой постоперативной чувствительности по сравнению с другими материалами (Simmonds J.J., 1986; Tobias R.S. и соавт., 1989). Строгое соблюдение правильной техники работы должно уменьшить эти неблагоприятные реакции. Кроме того, порошки безводных цементов активно поглощают водяные пары из воздуха, изменяя свои первоначальные свойства, поэтому для таких материалов обязательно плотное закрывание при хранении. Обычно во избежание нежелательной гидратации порошка фирмы-производителя помещают в бутылочку капсулу с влагопоглотителем (силикагелем).
Полуводные системы занимают промежуточное положение между водными и безводными: это выражается в том, что поликислота содержится как в виде порошка (холодного осушения), так и в виде раствора. Уровни вязкости, толщина плёнки и начальная кислотность находятся между соответствующими параметрами водной и безводной форм материала.
Многие СИЦ выпускаються расфасованными в капсулы с тонкой перегородкой,где порошок и жидкость находятся в правильном соотношении, и, таким образом после активации капсулы и смешивания материала в скоростном смесителе (амальгамосмесителе) в течение 10 с образуется масса с оптимальными свойствами. Это подтверждается также выявлением наиболее высокой краевой плотности прилегания пломб из капсулированных форм СИЦ (Kimmel K., 1994,1995). Недостатком капсульных систем является лишь невозможность варьирования количеством порции материала.
Реакция затвердевания традиционных СИЦ.
Представляет собой три последовательных этапа (стадии):
Растворение (или гидратация, выделение ионов, выщелачивание ионов).
Загустевание (или первичное гелеобразование, начальное, нестабильное отвердевание).
Отвердевание (или дегидратация, созревание, окончательное отвердевание).
1. Стадия растворения (гидратации): диссоциация полиакриловой кислоты и экстрагирование ионов металла, образование силикагеля.
При смешивании пороша и жидкости ПАК диссоциирует на ионы водорода и карбоксильные группы. Ионы водорода ведут себя очень агрессивно, начинают атаковать стекло, причём кислотная атака идёт на поверхности стекла. Кальций, алюминий и фтор, частицы, которые были прочно связаны со структурой стекла, высвобождаются и переходят в водную фазу цемента. На поверхности частиц стекла из оксида кремния образуется силикагель (как при отвердевании силикатного цемента). Процесс диссоциации ПАК и экстрагирования ионов металлов возможен только при наличии воды.
2. Стадия загустевания (первичное гелеобразование) – быстрое сшивание молекул поликислот ионами кальция с образованием поликарбоксилатов кальция (схватывания цемента). Ионы кальция двухвалентны, более многочисленны, и поэтому быстрее вступают в реакцию с ПАК, однако они не могут обеспечить необходимую силу сцеплению именно за счёт своей двухвалентности. Стадия загустевания продолжается около 7 минут (рис. 4).
Таким образом начинается превращение поликислотных молекул в гель. На этой стадии величина рН цемента начинает заметно возрастать.
Н Н Н Н
| | | |
- СН2 – С – СН2 – С – СН2 – С – СН2 – С – СН2 –
| | | |
С = О С = О С = О С = О
| | | |
О¯ ОН О¯ ОН
: :
Ca2+ Ca2+
: :
О¯ ОН О¯ ОН
| | | |
С С = О С С = О
| | | |
- СН2 – С – СН2 – С – СН2 – С – СН2 – С – СН2 –
Н Н Н Н
Рис. 4 Стадия загустевания стеклоиономерного цемента: поперечное сшивание молекул поликислот ионами кальция
3. Стадия отвердевания (дегидратации). Обусловлена более медленным образованием полиарбоксилатов алюминия. Трехвалентные ионы алюминия обеспечивают более эффективное поперечное сшивание молекул поликислот с образованием пространственной структуры полимера (рис. 5).
Параллельно завершается процесс образования силикагеля на поверхности частиц стекла, выделяется вода (дегидратация), и материал становится нечувствительным к влаге.
Окончательная реакция отверждения длится в течение 24-48 часов (может длиться до 7 дней). Окончательная структура отвердевшего цемента представляет собой стеклянные частицы, каждая из которых окружена силикагелем и расположена в матриксе из поперечно связанных молекул поликислот (полиакрилата металла) (рис. 6). Межфазный слой силикагеля играет роль связующего, образуя соединение с поверхностью непрореагировавшей частицы и с матрицей, за счёт чего повышается прочность материала.
