Тема 4 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНСКИХ ТОВАРАХ

Тема 4 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МЕДИЦИНСКИХ ТОВАРАХ План 1. Неметаллические материалы, характеристика 2. Классификация неметаллических материалов 3. Силикатные материалы 1

1. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ХАРАКТЕРИСТИКА Одним из эффективных путей снижения металлоемкости медицинских изделий, уменьшения их массы, повышения надежности и долговечности является применение конструкционных неметаллических материалов природного происхождения и искусственно созданных или синтезированных 2

Наряду с металлами во всех отраслях промышленности большое распространение получили неметаллические материалы. К ним относятся: Ø пластические массы, Ø резина, Ø химикаты, Ø формовочные, Ø текстильные, Ø древесные, Ø лакокрасочные Ø и другие материалы. 3

Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы. Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов. Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность. 4

Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические. Создателем структурной теории химического строения органических соединений является великий русский химик А. М. Бутлеров. Промышленное производство первых синтетических пластмасс (фенопластов) явилось результатом глубоких исследований, проведенных Г. С. Петровым (1907—'1914 гг. ). 5

ОСОБО СЛЕДУЕТ ОТМЕТИТЬ ПЛАСТМАССЫ С КАЖДЫМ ГОДОМ ВСЕ ШИРЕ ВНЕДРЯЕМЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Пластмассы представляют собой материалы, основой которых служат природные или синтетические соединения, способные при нагревании или под давлением формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму. В состав пластмасс входят различные наполнители (древесная мука, ткань, бумага, стеклянное волокно, хлопковые очесы и др. ), повышающие прочность, связующие вещества (естественные и искусственные смолы, фенолоформальдегидные смолы), красители, пластификаторы, повышающие пластичность и эластичность, а также ряд других вспомогательных веществ. 6

Неметаллические материалы во всех отраслях промышленности получили широкое распространение: пластические массы, резина, химикаты, формовочные, текстильные, древесные, лакокрасочные и другие материалы 7

Применение неметаллических материалов в медицине 8

К неметаллическим материалам относятся: Неорганические • Органические • Синтетические • Природные (животные (минералы, газы, неорг. – полимеры, хим. реактивы) олигомеры, мономеры; растительные • Силикатные полимеры, олигомеры, материалы (стекло, мономеры) керамика – фаянс, фарфор) • Синтетические (мономеры, олигомеры, • Природные (минералы, ВМС) газы) 9

К числу наиболее часто используемых в здравоохранении неорганических материалов относятся силикатные материалы (стекло, фарфор, фаянс) и минералы; из органических материалов – полимеры на основе различных олигомеров или ВМС. Лабораторная медицинская Посуда 10

Классификацию высокомолекулярных средств с точки зрения их потребительских свойств целесообразно проводить: Ø по происхождению, Ø методу получения, Ø строению полимерной цепи, Ø составу основной цепи, Ø форме макромолекул, Ø электрическим свойствам, Ø отношению к температуре, Ø по назначению 11

КЛАССИФИКАЦИЯ ВМС 1. По происхождению: природные и синтетические 2. По методу получения: полимеризация и поликонденсация 3. По строению основной цепи: линейные, разветвленные и пространственные (сшитые) 4. По составу основной цепи: гомоцепные и гетероцепные 5. По форме макромолекул: глобулярные, фибрилярные 6. По электрическим свойствам: электролиты, полиэлектролиты, не электролиты 7. По отношению к Τ°: термопластичные, термореактивные 8. По назначению: для машиностроения, для медицины, других целей 12

Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры. Молекулярная масса их составляет от 5000 до 1000 000. При таких больших размерах макромолекул свойства веществ определяются не только химическими составами этих молекул, но и их взаимным расположением и строением. Макромолекулы полимера представляют собой цепочки, состоящие из отдельных звеньев. Поперечное сечение цепи несколько ангстрем, а длина несколько тысяч ангстрем, поэтому макромолекулам полимера свойственна гибкость (которая ограничена размером сегментов — жестких участков, состоящих из нескольких звеньев). Гибкость макромолекул является одной из отличительных особенностей полимеров. 13

Атомы, входящие в основную цепь, связаны прочной химической (ковалентной) связью. Таким образом, молекулы полимеров характеризуются прочными связями в самих макромолекулах и относительно слабыми между ними. В некоторых полимерах между звеньями, входящими в состав соседних макромолекул, действуют силы химической связи. Такие вещества характеризуются высокими свойствами во всех направлениях. 14

Полимеры встречаются в природе — натуральный каучук, целлюлоза, слюда, асбест, природный графит. Однако ведущей группой являются синтетические полимеры, получаемые в процессе химического синтеза из низкомолекулярных соединений. 15

Классификация полимеров. Для удобства изучения связи состава, структуры со свойствами полимеров их можно классифицировать по различным признакам (составу, форме макромолекул, фазовому состоянию, полярности, отношению к нагреву). По составу все полимеры подразделяют на органические, элементоорганические, неорганические. 16

Органические полимеры составляют наиболее обширную группу соединений. Если основная молекулярная цепь таких соединений образована только углеродными атомами, то они называются карбоцепными полимерами. Углеродные атомы соединены с атомами - водорода или органическими радикалами. В гетероцепных полимерах атомы других элементов, присутствующие в основной цепи, кроме углерода, существенно изменяют свойства полимера. Так, в макромолекулах атомы кислорода способствуют повышению гибкости цепи, что приводит к увеличению эластичности полимеров (например, для волокон, пленок), атомы фосфора и, хлора повышают огнестойкость, атомы серы придают газонепроницаемость (для герметиков, резин), атомы фтора, даже в виде радикалов, сообщают полимеру высокую химическую стойкость и т. д. 17

Органическими полимерами являются смолы и каучуки. Элементоорганические соединения содержат в составе, основной цепи неорганические атомы кремния, титана, алюминия и других элементов, которые сочетаются с органическими радикалами (метальный, фенильный, этильный). Органические радикалы придают материалу прочность и эластичность, а неорганические атомы сообщают повышенную теплостойкость. В природе таких соединений не встречается. Представителями этой группы являются кремнийорганические соединения, разработанные советским ученым К. . А. Андриановым. К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, керамика, слюда, асбест. В составе - этих соединений углеродного скелета нет. Основу неорганических материалов составляют окислы кремния, алюминия, магния, кальция и др. 18

3. Силикатные материалы • Силикаты – соли кремневых кислот. Роль катионов в силикатах играют преимущественно элементы 2 -го, 3 -го и 4 -го периодов системы Д. И. Менделеева • В природе они широко представлены минералами, входящими в состав горных пород – полевой шпат (алюмосиликат), кварц (диоксид кремния) и др. • В медицине чаще используют СМ из кварцевого песка и глины • К СМ относятся керамика и стекло • Изделия из медицинского стекла в основном представлены в 94 классе К-ОКП в подклассе 946000 «Изделия медицинские из стекла и полимерных материалов» 19

Силикатные материалы Тальк –силикат магния – стеатит Инезит 20

Керамика • Керамика – изделия и материалы из глиняного сырья с последующим обжигом отформованного и высушенного полуфабриката. • При спекании или обжиге отщепляется кристаллизационная вода, это придает изделию повышенную химическую, механическую и термическую стойкость. • В состав КМ входят каолин, пластичная глина, кварцевый песок, полевой шпат 21

ПОЛУЧЕНИЕ КЕРАМИКИ Печи для получения керамики Фильтр-пресс для получения керамических масс 22

Различают два вида материалов из керамики фарфор и фаянс, которые существенно отличаются по своим потребительским свойствам. В медицине керамика используется для изготовления санитарно-технических изделий, предметов ухода за больными, аптечной и лабораторной посуды, при зубопротезировании и изготовлении деталей диагностической аппаратуры (пьезокерамика) 23

Использование в стоматологии: при протезировании применяют как ВМС, керамику так и фарфор 24

ОТЛИЧИЯ ФАРФОРА ОТ ФАЯНСА Признак Содержание полевого шпата, % Температура обжига, С Кратность обжига Потребительские свойства Керамика Фаянс 5 – 10 Фарфор 18 – 22 1050 - 1150 1250 - 1450 1 2 Высокая Низкая пористость, низкая высокая механическая прочность, прочность термостойкость до 300 °С 25

ЛИТЕРАТУРА 1. Васнецова О. А. Медицинское и фармацевтическое товароведение. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2005. - 608 с. 2. Медицинское и фармацевтическое товароведение. Практикум. Под ред. Васнецовой О. А. – М. : ГЭОТАРМедиа, 2005. - 704 с. 3. Умаров С. З. и др. Медицинское и фармацевтическое товароведение. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2004. - 368 с. 26