Стоматологические полимерные материалы пластмассы Полимеры вещества

Стоматологические полимерные материалы пластмассы

Полимеры – вещества, молекулы (макромолекулы) которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев.

Классификация полимеров по функциональной роли в стоматологии Базисные (основные) конструкционные (для искуственных зубов и съемных протезов) Клинические (пломбировочные материала, адгезивы, герметики) Вспомогательные (оттискные, моделировочные, формовочные)

В стоматологии полимерные материалы применяют для: • базиса съёмных протезов • челюстно-лицевых и ортондонтических аппаратов • различных шин • искусственных зубов • коронок • металлополимерных имплантантов • в качестве покрытия для металлических частей несъёмных протезов

Классификация полимерных материалов В зависимости от характера размещения элементарных звеньев в макромолекулярной цепи различают регулярные и нерегулярные полимеры. Пример регулярного полимера – натуральный каучук, в макромолекуле которого все изопреновые остатки соединены в положении 1, 4.

Если размещение элементарных звеньев в макромолекуле носит беспорядочный характер – полимер нерегулярный.

Известны ещё стереорегулярные полимеры, у которых мономерные звенья и функциональные группы расположены в определённом порядке не только на плоскости, но и в пространстве.

Основными исходными соединениями для получения полимерных стоматологических материалов являются мономеры и олигомеры (моно, ди-, три-, тетра(мет)акрилаты). Метакриловая кислота

Способы получения полимеров: Основное вещество на базе которого создаются стоматологические материалы — метакриловая кислота и ее эфиры.

1. Синтез на основе изобутилена.

2. Гидролиз ацетонциангидрина с последующей дегидратацией (ацетон синтезируется из кумола)

3. Гидролиз растительного сырья (получают глюкозу → молочная кислота → акрилаты).

Эфир метакриловой кислоты – жидкость с характерным запахом эфира. Т кипения метилметакрилата 100, 3º С, плотность 0, 955 г/см. Эфир характеризуется высокой реакционной способностью и легко вступает в реакцию полимеризации. Назван Ивакуром реактивным мономером (reactive monomers).

Полимеризация – это частичный случай реакций присоединения, заключается в соединении между собой большого числа мономерных молекул, содержащих кратные связи или циклы, без выделения существенных количеств побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав.

Как всякая химическая реакция, процесс полимеризации протекает с разрывом одних валентных связей и с возникновением новых. При этом, в зависимости от условий реакций и природы мономеров, может происходить гетеролитический разрыв с образованием ионов или гомологическое расщепление, приводящее к образованию свободных радикалов. Соответственно различают ионную полимеризацию, протекающую через стадию образования ионов, и радикальную, в которой участвуют свободные радикалы.

Полимеризационные процессы, кроме того, делят на цепные и ступенчатые. В первом случае реакция протекает согласно законам цепных реакций и не сопровождается образованием низкомолекулярных полимеров. При ступенчатой полимеризации реакция протекает ступенчато с постепенным нарастанием молекулярной массы; от цепной полимеризации она отличается ещё тем, что растущие цепи являются стабильными соединениями, которые могут быть выделены на любой стадии процесса.

Полимеризация эфира метакриловой кислоты протекает по свободнорадикальному механизму. Ускоряется веществами, легко распадающимися на свободные радикалы – инициаторами и тормозится соединениями, быстро реагирующими с радикалами – ингибиторами.

Радикальная полимеризация включает ряд стадий: • инициирование • рост цепи • обрыв цепи (взаимодействие радикалов) • передача цепи

При радикальной полимеризации происходит присоединение радикала к молекуле мономера с появлением нового радикала, удлинённого на один остаток мономера по сравнению с исходным радикалом. Следовательно, при радикальной полимеризации наблюдаются не только передача энергии одного элементного акта, необходимой для осуществления следующего, но также увеличение длины самого радикала, рост его при последовательном присоединении к нему новых мономерных молекул. Растущая полимерная частица остаётся свободным радикалом (макрорадикалом) вплоть до обрыва цепи вследствие столкновения со вторым радикалом или каких либо других причин. Общая скорость радикальной полимеризации определяется наиболее медленной стадией — инициированием.

Инициирование – превращение небольшого количества мономера в активные центры, способные присоединить к себе новые молекулы мономера. Инициирование может быть вызвано действием тепла (термическая полимеризация), света (фотополимеризационная полимеризация), электрического тока (электрохимическая полимеризация), специальными инициаторами (инициированная полимеризация). При изготовлении стоматологических пластмасс наибольшее применение находит перекись бензоила.

количество радикалов, начавшихся полимерных цепей f= ------------------------- общее количество образовавшихся радикалов Эффективность действия образующихся в результате распада пероксида свободных радикалов оценивается величиной эффективности инициирования (f).

Эффективность инициирования показывает долю полученных при распаде инициатора свободных радикалов, участвующих в инициировании. Эффективность обычно колеблется в пределах 0, 3 – 0, 8. Это связано с высокой вероятностью рекомбинации.

Рост цепи заключается в последовательном присоединении молекул мономера к образующемуся активному центру с передачей его на конец цепи. Обычно процесс роста цепи длится всего несколько секунд и заканчивается её обрывом.

Обрыв цепи происходит в результате гибели активных центров, т. е. это процесс, приводящий к насыщению свободной валентности и не сопровождающийся возникновением нового радикала

В зависимости от величины, активности и строения макрорадикала, от вязкости среды, температуры, состава реакционной смеси механизм обрыва может быть различен: • растущие макрорадикалы присоединяются друг к другу; • радикалы диспропорционируют; • продукты распада инициатора присоединяются к радикалу (обрыв на инициаторе) • ингибиторы присоединяются к радикалу (обрыв на ингибиторе).

Передача цепи состоит в переносе активного центра, возбуждающего полимеризацию, от растущей полимерной цепи на другую частицу, которая называется передатчиком цепи. При этом образуется новая частица, способная инициировать полимеризацию и неактивная макромолекула.

Так же как и при обрыве цепи, возможно несколько способов передачи: • передача цепи на растворитель • передача цепи на мономер • передача цепи на инициатор • передача цепи на полимер

Передача цепи может вызвать снижение молекулярной массы полимера из–за более раннего обрыва цепи растущего радикала. Явление обрыва и передачи цепи широко используется на практике для предотвращения преждевременной полимеризации при хранении мономеров и для регулирования процесса полимеризации. В первом случае к мономерам добавляются ингибиторы (стабилизаторы) – вещества, вызывающие обрыв цепи и сами превращающиеся при этом в соединения, не способные инициировать полимеризацию. Кроме того, будучи легкоокисляющиеся вещества, они разрушают перекиси, которые могут образоваться при взаимодействии мономера с О 2 атмосферы.

Эффект, вызываемый ингибитором, зависит от его природы, а также от строения мономера. Например, 1, 4 – бензохинон, полностью останавливает полимеризацию стирола, только замещается её в случае метилакрилата и метилметакрилата. Гидрохинон является ингибитор только при доступе О 2.