В. С. Булгаков Конспект лекций по по материаловедению для студентов Медицинского факультета рудн специальности «Стоматология» оглавление лекция

Вид материала

Конспект

Содержание Учебные цели Полимерные материалы Полимеры имеют широкое применение Антимикробные агенты Тепловое расширение Механизм полимеризации имеет несколько основных стадий Способы проведения полимеризации Полимеризация в растворе Полимеризация в суспензии. Полимеризация в эмульсии Типы полимерных материалов Жесткие базисные полимеры В то же время пластмассы как полимерные материалы делят на 2 основные группы Совершенствование акриловых базисных материалов ведется по следующим направлениям Эластичные базисные полимеры Эластичные пластмассы, помимо общих, должны отвечать сле­дующим специфическим требованиям Акриловые эластичные материалы Поливинилхлоридные материалы

Подобный материал:

• Конспект лекций по курсу "Информатика и использование компьютерных технологий в образовании", 1797.24kb.
• Конспект лекций москва Издательство Российского университета дружбы народов 2008, 1192.83kb.
• План лекции Острое воспаление. Определение. Общая схема острого воспаления Основные, 241.55kb.
• Конспект лекций. В. И. Емельянов, 1315.8kb.
• Конспект лекций по курсу «Неорганическая и аналитическая химия», 18.21kb.
• Учебно-методический комплекс Для студентов специальности 060105 «Стоматология», 438.28kb.
• План лекций по дисциплине «Фармакология» для студентов 4 курса медицинского факультета, 15.14kb.
• Примерная программа дисциплины химия для студентов обучающихся по: специальности Стоматология, 374.48kb.
• Примерная программа дисциплины физика и математика для студентов, обучающихся по: специальности, 307.93kb.
• Конспекты лекций по курсу «Информатика» Для студентов Аграрного факультета рудн, 699.31kb.

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.


Типы полимерных материалов

в стоматологии и их применение


Классификация полимеров по назначению:

1. Основные, используемые для изготовления съемных и несъем­ных зубных протезов:

1) базисные (жесткие) полимеры;

2) эластичные полимеры, или эластомеры (в том числе силико-новые, тиоколовые и полиэфирные оттискные массы);

3) полимерные (пластмассовые) искусственные зубы;

4) полимеры для замещения дефектов твердых тканей зубов, т.е. материалы для пломб, штифтовых зубов и вкладок;

5) полимерные материалы для временных несъемных зубных протезов;

6) полимеры облицовочные;

7) полимеры реставрационные (быстротвердеющие).

2. Вспомогательные.

3. Клинические.

К вспомогательным полимерным материалам можно отнести не­которые оттискные массы. Из полимеров выполнены стандартные и индивидуальные ложки для получения оттисков, стандартные и индивидуального изготовления защитные полимерные колпачки и временные коронки для защиты препарированных зубов.

Полимеры входят в состав композитных материалов, некоторых фиксирующих цементов. Многие основные и вспомогательные по­лимерные материалы следует отнести к группе клинических, поскольку они используются врачом на клиническом приеме.


Жесткие базисные полимеры


Указанные материалы применяются для изготовления базисов съемных пластиночных и дуговых (бюгельных) протезов.

В настоящее время в стоматологии в качестве базисных материа­лов широкое применение получили синтетические пластические 'Массы (пластмассы).

Пластмассы – материалы, основу которых составляют полиме­ры, находящиеся в период формирования изделий в вязкотекучем или высокоэластичном, а при эксплуатации – в стеклообразном или кристаллическом состоянии.

Применяемые в клинике ортопедической стоматологии базис­ные пластмассы можно классифицировать по общепринятым (тради­ционным) признакам:

1) по степени жесткости – пластмассы жесткие (для базисов про­тезов и их реставрации) и мягкие, или эластичные, которые применяются самостоятельно (боксерские шины) или в качес­тве мягкой подкладки под жесткий базис;

2) по температурному режиму полимеризации – пластмассы «го­рячего» и «холодного» отвердения («самотвердеющие», «быстротвердеющие»);

3) по наличию красителей – пластмассы «розовые» и «бесцвет­ные» и др.

В то же время пластмассы как полимерные материалы делят на 2 основные группы:

1) термопластические (термопласты) – при их затвердевании не протекают химические реакции и материалы не утрачивают способ­ности размягчаться при повторном нагревании, т.е. они обратимы. Несмотря на успешные результаты ряда исследований по примене­нию термопластов в качестве базисных материалов и методов изго­товления из них зубных протезов литьем под давлением, этот вид материалов не нашел широкого применения в практике ортопедиче­ской стоматологии. По-видимому, аппаратурные сложности в изго­товлении протеза, отсутствие надежного соединения базиса из тер­мопласта с искусственными акриловыми зубами тормозили широ­кое распространение этих материалов в практике;

2) термореактивные (реактопласты), при переработке которых в изделии происходит химическая реакция, приводящая к отверде­нию, а материал при этом теряет способность размягчаться при по­вторном нагревании, т.е. она необратима.

В стоматологии несколько десятилетий удерживают первенство базисные материалы на основе производных акриловой и метакриловой кислот. Ведущую роль акриловые материалы заслужили благодаря своим главным свойствам:

1) относительно низкой токсичности;

2) удобству переработки;

3) химической стойкости;

4) механической прочности;

5) эстетическим качествам.

Большинство базисных материалов в настоящее время содержит виметилметакрилат (ПММА) как основной ингредиент.

Совершенствование акриловых базисных материалов ведется по следующим направлениям:

1) сополимеризация акрилатов;

изменения в режиме переработки полимер-мономерных акри­ловых композиций при изготовлении зубных протезов:

2) полный отказ от акрилатов и применение для изготовления ба­зисов литьевых термопластов или других материалов неакри­ловой природы, например полиуретана.

Наиболее результативным для улучшения физико-механических свойств базисных материалов оказался метод сополимеризации, особенно привитой сополимеризации.

Сополимеризация – процесс образования макромолекул из двух и более мономеров.

Создание более совершенных полимерных базисных материалов определяется следующими методами:

1) сшиванием сополимерных молекул метилметакрилата (напри­мер, Акрел);

2) получением сополимерных композиций (Акронил, Фторакс);

3) введением пластифицирующих добавок (Акронил).

Таким образом, модификация акриловых полимеров остается основным путем совершенствования базисных материалов, с по­мощью которого можно достичь повышения ударной и усталост­ной прочности базисов съемных протезов. Примерами такой мо­дификации являются: добавка каучуковой фазы в частицы-шари­ки порошка, введение в состав материала высокомодульных воло­кон. Введение высокомодульных полиэтиленовых волокон в базисный материал оказалось более эффективным в достижении повышенной ударной прочности материала и при этом не ухудша­лись его эстетические свойства, как в случае добавления углерод­ных волокон.

Эластичные базисные полимеры

Наличие в полости рта костных выступов и экзастозов, покрытых тонкой атрофированной слизистой оболочкой, значительная или полная резорбция альвеолярных гребней с наличием продольных складок слизистой оболочки затрудняет пользованием протезом из-за боли, что приводит к значительному снижению эффективности протезирования. В таких случаях показано применение протезов с подкладкой из эластичной пластмассы – эластомеров.

Эластичные пластмассы, помимо общих, должны отвечать сле­дующим специфическим требованиям:

1) должны обеспечивать прочное и долговременное соединение с материалом базиса, которое должно обладать минимальной адсорбирующей способностью по отношению к слюне и пище­вым продуктам;

2) благодаря своей высокой пластичности должны плотно приле­гать к слизистой оболочке во время жевания, не вызывать ее раздражения и амортизировать жевательное давление, т.е. со­здавать удобства при пользования протезом;

3) не должны содержать ни внешних, ни внутренних пластифи­каторов, благодаря чему исключено отверждение подкладки из-за их вымывания;

4) должны иметь хорошую смачиваемость при отсутствии набуха­ния в условиях полости рта и постоянстве объема;

5) начальная мягкость и эластичность подкладки должны быть стабильно эластичными в полости рта;

6) не должны растворяться в полости рта;

7) должны обладать высокими износоустойчивостью и цветостойкостью.

Эластичные подкладки для базисов протезов можно классифи­цировать:

1. В зависимости от природы материала:

1) акриловые;

2) поливинилхлоридные или на основе винилхлорида с бутила-крилатом;

3) силоксановые или силиконовые;

4) полифосфазеновые флюорэластомеры (фторкаучуки).

2. В зависимости от условий полимеризации:

1) пластмассы высокотемпературной полимеризации;

2) пластмассы низкотемпературной полимеризации.


Акриловые эластичные материалы


Акриловые эластичные материалы могут иметь 2 формы выпуска: а) комплект порошка и жидкости; б) эластичные пластины.

Комплекты порошка с жидкостью могут быть высоко- и низко­температурной полимеризации.

Порошок представляет собой сополимеры акриловых мономе­ров (метил-, этил-, бутилакрилат; гидрооксиэфиры метакриловой кислоты и др.).

Жидкость для приготовления формовочной массы бывает двух видов:

1) смесь акриловых мономеров или метилметакрилат (может со­держать пластификатор – диоктилфталат или другие, а также неко­торые органические растворители);

2) смесь акриловых мономеров – жидкость для быстротвердею-щих пластмасс.

Жидкость некоторых эластических материалов содержит вещес­тва, регулирующие рост полимерной цепи. При полимеризации в. этом случае образуется полимер меньшей молекулярной массы. Снижение молекулярной массы повышает эластичность материала.

Эластичные пластины для базиса поставляются в виде бесцвет­ных или окрашенных в розовый цвет пластинок 100x65x1 мм для верхней челюсти и 100x65x2 мм для нижней челюсти. Оптимальной эластичности материал достигает в полости рта при 37°С.

Существенным недостатком некоторых акриловых материалов можно считать их относительно быстрое старение, проявляющееся в потере эластичности.


Поливинилхлоридные материалы


Поливинилхлоридные материалы выпускаются двух типов:

а) комплект порошка и жидкости;

б) гель в виде тонкой лепешки, ламинированной полиэтилено­вой пленкой.

Материалы обоих типов представляют собой сополимеры винил-хлорида с другими мономерами. В качестве сополимеров могут ис­пользоваться акрилаты, винилацетат и др. Эластичность достигается за счет внешней пластификации. Полихлорвиниловые материалы лучше противостоят истира­нию, чем акриловые и силиконовые. Их соединение с базисом лучше, чем у силиконовых эластомеров. Наличие в составе полихлорви­ниловых композиций пластификаторов обусловливает недостатки, присущие пластмассам с внешней пластификацией (миграция плас­тификатора, старение).