Лекция Полимеры в стоматологии Полимеры

Лекция. Полимеры в стоматологии.

• Полимеры (высокомолекулярные соединения, ВМС) – химические соединения, макромолекулы которых состоят из большого количества (n) химически связанных одинаковых (или структурно схожих) молекулярных фрагментов (мономерных звеньев). • n. X → (X)n • мономерное звено полимер • степень полимеризации n >> 1; n > 10 • Полимеры – твердые вещества, очень разнообразные по природе мономерного звена Х, происхождению, строению, n, свойствам и применению.

Классификации полимеров. • • • • По происхождению: - природные - искусственные - синтетические По природе полимерного звена: - неорганические - элементоорганические (кремнийорганические) По пространственному строению: - неразветвленные (линейные) - разветвленные - сетчатые (пространственные) По методу получения: - полимеризационные - поликонденсационные

Органические полимеры также классифицируют: • По химическому составу: • - гомополимеры …АААА… • - гетерополимеры (сополимеры)…АВАВ… или …Аn. Bm… • По составу цепи полимера: • - карбоцепные …-С-С-С-… • - гетероцепные …- С-О-С-… или • …-С-N-С-… и др. • По регулярности цепи полимера: • - стереорегулярные (изотактические или синдиотактические) • - нестереорегулярные (атактические)

По разным свойствам: • • По фазовому составу: - кристаллические - некристаллические - смешанные По механическим свойствам: - высокоэластические - стеклообразные По отношению структуры и механических свойств к нагреванию: • - термопластичные • - термореактивные • Есть и классификации по др. свойствам – по мол. массе, по фракционному составу (ММР), растворимости, полярности, технологическому способу получения и др.

Методы получения полимеров. • 1. Полимеризация – реакция соединения мономеров в полимеры без выделения каких либо побочных продуктов, мономеры обычно имеют связи С=С (винильные, акрилатные) • • Метилметакрилат (ММА) → полиметилметакрилат • 2. Поликонденсация - реакция соединения мономеров в полимеры с выделением низкомолекулярных веществ (обычно Н 2 О, NH 3 и др. ) • 3. Полимераналогичные превращения – реакции превращений боковых групп полимера без изменения структуры его основной цепи.

Виды полимеризации. • 1. Радикальная – протекает при нагревании и/или облучении светом через образование свободных радикалов R. , катализаторы – доноры радикалов (перекиси (перекись бензоила С 6 Н 5 -СОО-ООС-С 6 Н 5), камфарохинон и др. • 2. Ионная - протекает через образование ионов • 2. 1. Катионная - протекает через образование карбкатионов R 3 C+, катализаторы кислоты Льюиса (BF 3, Al. Cl 3, Ti. Cl 4 и др. ), протонные кислоты Брёнстеда (H 2 SO 4, HF и др. ) • 2. 2. Анионная - протекает через образование карбанионов R 3 C-, катализаторы основания Льюиса (Li, Na, C 4 H 9 -Li, Na. NH 2 и др. ) • 3. Координационная – протекает при катализе металлоорганическими соединениями (Ti. Cl 4 + (С 2 Н 5)3 Al и др. )

Механизм (радикальной) полимеризации. • 1. Инициирование – образование активной частицы (радикала) • R-R → 2 R. R. + CH 2=CH-X → R-CH 2 -CH. (X) • Инициатор мономер • 2. Рост цепи – ступенчатое наращивание полимерной молекулы мономером • R-CH 2 -CH. (X) + CH 2=CH-X → R-CH 2 -CH(X)-CH 2 -CH. (X) и т. д. • 3. Обрыв радикалов полимера цепи – рекомбинация двух с образованием конечного

Способы инициирования радикальной полимеризации. • 1. Термический. Т. 50 -1200 C. Инициаторы – перекиси, АИБН. • 2. Окислительно-восстановительный. Т. 15 -600 C. Инициаторы – перекиси + третичный амин: • С 6 Н 5 -СОО-ООС-С 6 Н 5 + R 3 N → С 6 Н 5 -СОО- + С 6 Н 5 -СОО. + R 3 N+. • 3. Фотохимический. T. комнатная. Свет УФ (ок. 400 нм) или голубой (462 нм). Фотосенсибилизаторы – ароматические дикетоны (или камфарохинон) + ароматические третичные амины (N, Nдиалкиламино-п-толуидины)

Способы проведения полимеризации. • 1. Блочная • Н: остаточный мономер, большая усадка (20% для ММА), плохое ММР • П: можно полимеризовать мономер в форме • 2. Суспензионная • Н: используют вместе с мономером • П: мало остаточного мономера, хорошее ММР, частицы полимера сферические, одинаковые по размеру • 3. Эмульсионная • Н: образуются латексы, частицы полимера разные • П: мало остаточного мономера, хорошее ММР

Важнейшие полимеры в стоматологии. • 1. Неорганические стекла, керамика и фарфор (сетчатые алюмосиликаты, содержащие добавки В 2 О 3, Ca. F 2, Zn. O, Ti. O 2 и др. ) • 2. Элементоорганические (силоксаны, поливинилсиланы) • 3. Органические • полиакрилаты (полиакриловая и полиметакриловая кислоты и их эфиры) • комбинированные (полиакрилаты + эпоксидные смолы, полиакрилаты + силоксаны и др. ) • - прочие (полисахариды агар-агар, альгинаты, полистирол, полиэфиры, гуттаперча)

Важнейшие органические мономеры и полимеры.

Полиакриловая кислота (ПАК). • ПАК – твердое бесцветное прозрачное стеклообразное вещество, слабая кислота, очень хорошо растворима в воде с образованием очень вязких растворов. Мол. масса 20 -50 тыс. Т. стекл. 1060 С. Получают радикальной полимеризацией акриловой кислоты в водном растворе. • Малотоксична. В условиях полости рта устойчива. Входит в состав поликарбоксилатного цемента (в виде 40 -50%-ного водного раствора в смеси с Zn. O), других стоматологических адгезивов. • Её многочисленные сополимеры с другими акрилатами служат основой для стоматологических ортопедических и протезных материалов.

Полиметилметакрилат (ПММА). • ПММА (органическое стекло) - твердое бесцветное прозрачное стеклообразное вещество, практически нерастворимое в воде, растворимое в органических растворителях. Синдиотактический: мол. масса 50200 тыс. , плотность 1, 19 г/см 3, т. стекл. 980 С. Получают радикальной полимеризацией метилметакрилата (ММА) в суспензии. Очень широко применяется в стоматологических материалах. Входит в состав разнообразных акриловых пломбировочных материалов (в смеси с ММА в соотношении 2 : 1 (вес. )), стоматологических цементов и композитов, ПММА и его сополимеры с другими метакрилатами (бутил- и октил-) служат основой для стоматологических ортопедических и протезных материалов. • ММА – бесцветная жидкость со специфическим запахом, плохо растворима в воде, хорошо в органических растворителях. Т. кип. 1010 С. Умеренно токсична, обладает слабым антибактериальным действием.

Бис-ГМА, ТГМ-3 и другие. • Бис-ГМА, ТГМ-3 - бесцветные вязкие высококипящие жидкости, нерастворимые в воде, растворимые в органических растворителях. Основные мономеры в органической матрице стоматологических композитных материалов, при фотополимеризации образуют высокопрочный, умеренно эластичный сетчатый полимер с хорошей адгезией к твердым тканям зуба и частицам дисперсной фазы. • Полидиметилсилоксаны (ПДМС) и их производные входят в состав композитов в качестве адгезивных добавок. Композиты с гибридными силоксаноакрилатными мономерами обладают низким водопоглолщением. • Гуттаперча ((-СН 2 -С(СН 3)=СН-СН 2 -)n транс-полиизопрен) входит в состав гуттаперчевых штифтов для пломбирования корневых каналов зуба.