I.Наполненные (композитные) полимерные материалы и их классификация.

Впервые были разработаны в США в конце 50-х гг. ХХ в. А на стоматологическом рынке первые композитные материалы появились в 1964 г. Это были материалы фирмы "3М". Первые композиты были химического отверждения. Они обеспечивали лучшие эстетические свойства, но имели высокую степень изнашиваемости, изменяли цвет и имели слабую связь с тканями зуба. В связи с этим имели ограниченное применение в стоматологии. [17]

Согласно международному стандарту (ISO) основными признаками наполненных композиционных материалов должны были стать: Наличие полимерной матрицы (как правило, на основе сополимеров акриловых и эпоксидных смол :бисфенол-А-диглицидилдиметакрилата(BisGMA; уретандиметакрилата (UDMA); триэтиленгликольдиметакрилата (TEGDMA); декаметилендиметакрилата (D3MA)). Помимо этого - ингибитор (препятствует спонтанной полимеризации), активатор , инициатор (вызывает полимеризацию), пигмент (придает окраску материалу).

Наличие более 50% по массе неорганического наполнителя

Обработка частиц наполнителя специальными поверхностно-активными веществами, благодаря которым он вступает в химическую связь с полимерной матрицей .

1.Классификация композиционных материалов

1. По способу отверждения

А. Композиты химического отверждения

Б. Композиты светового отверждения

2. По размеру частиц наполнителя

1 .Микронаполненные (негомогенные композиты (Helioprogress, Heliomolar))

2 . . Тотально выполненные композиты (Prisma Spectrum, Valux Plus) 5-8 мк. 1-5 мк. 0,01-0,1 м

3 . . Микрогибридные композиты (Prisma T.P.H., Charisma, Brilliant, Herculite, Tetric) 1-5 мк. 0,04-0,1 мк

4 . Мининаполненные композиты (Microrest, Estilux) 1-5 мк.

5 . Макрогибридные композиты (Prismafil) 8-12 мк. 0,04-0,1 мк.

6. Макронаполненные композиты (Adaptic, Concise, Evicrol, Prismafil) 8-12 мк.

7. Микронаполненные композиты (Multifil VS, Durafil VS) 0,04-01 мк

[ 2]

3. По консистенции

1.Обычной консистенции

. Жидкие (жидкотекучие)

. Конденсируемые (пакуемые)

4. По назначению

1. Универсальные

. Для пломбирования жевательных зубов

. Для пломбирования передних зубов

Большой размер частиц наполнителя (8-45 мкм, иногда 100 мкм) позволял вводить его в значительном количестве ( более 80% по массе), что увеличивало механическую прочность и значительно уменьшало усадку композита, рентгеноконтрастность и свойства.

Эти композиты представлены материалами химического отверждения. Форма выпуска: система "паста-паста" или "порошок-жидкость".Важным моментом для стоматолога, работающего с композитами, является понимание зависимости свойств композитного материала от размера частиц наполнителя. [1]

II.Свойства композитов

1. Технологические свойства:

1) выпускная форма химически отверждаемых композитов содержит два композита (смешивающихся перед пломбированием): «порошок – жидкость», «паста – паста». У светоотверждаемых – одна паста, поэтому они более однородные, отсутствует воздушная пористость, они точно дозированы в отличие от химически отверждаемых;

2) после замешивания химически отверждаемые композиты приобретают пластичность, которую они сохраняют в течение 1,5–2 мин – рабочее время. В течение этого времени пластичность материала изменяется – он становится более вязким. Внесение материала и его формирование вне пределов рабочего времени приводят к нарушению адгезии и выпадению пломбы. Следовательно, у химически отверждаемых материалов рабочее время ограниченно, у фотополимеров – нет;

3) время отверждения у химически отверждаемых в среднем – 5 мин, у фотополимеров – 20–40 с, но каждого слоя, поэтому время постановки пломбы из фотополимера более продолжительно. А. Полимерная матрица композитов (органический матрикс)

Наибольшее распространение в настоящее время получили композиты, органическая матрица которых представляет собой сополимер (продукт взаимодействия) акриловых и эпоксидных смол. Это соединение подробно описал доктор Rafael L. Bowen из национального бюро стандартов США и в литературе оно известно под его именем. В 1958 году Bowen обнаружил, что продукт реакции бисфенола с глицидилметакрилатом (Bis-GMA) твердеет при наличии катализатора в течение 3 минут, давая при этом усадку лишь 5% (для сравнения полимеризационная усадка акриловых пластмасс равна 21%). Это соединение является основой большинства современных композитов.

Bis-GMA (бисфенол-глицидилметакрилат) представляет собой мономер с высоким молекулярным весом. Это гибридная молекула, в которой к эпоксидной смоле присоединены реакциопноспособные метакриловые группы. Другое вещество, широко используемое в производстве композитов, — уретандиметилметакрилат (UDMA). Он выполняет ту же роль, что и Bis-GMA, но имеет меньшую полимеризационную усадку, придает материалу большую густоту и прочность. При изготовлении композитов используются также и другие мономеры, например, декандиолдиметакрилат (D3MA) или триэтиленгликольдиметакрилат (TEGDMA), благодаря чему удается снизить вязкость и время полимеризации материала.[3]

Одно из направлений совершенствования композитных материалов — модифицирование их полимерной матрицы.

Полимерная матрица также содержит:

1. Ингибитор полимеризации — для увеличения времени работы с материалом и удлинения сроков хранения.

2. Катализатор — для начала полимеризации.

3. Дополнительный катализатор (ко-катализатор) — для улучшения процесса полимеризации ( только в композитах химического отверждения).

4. Активатор (фотоинициатор полимеризации) - для начала процесса полимеризации (только в светоотверж-даемых композитах).

5. Поглотитель ультрафиолетовых лучей — для улучшения цвегостабильности, уменьшения изменения цвета материала при попадании на него солнечных лучей.[4]

Б. Наполнитель (дисперсная фаза)

Неорганический (минеральный) наполнитель является второй важной составной частью современных композитов. Благодаря наличию большого количества наполнителя достигается улучшение свойств композитных пластмасс, а именно:

- уменьшается полимеризационная усадка (до 0,5—0,7%);

- предотвращается деформация полимерной органической матрицы;

- снижается коэффициент теплового расширения;

- уменьшается сорбция воды;

- повышается твердость материала, его стираемость и сопротивляемость нагрузкам;

- улучшаются эстетические свойства материала, так как наполнитель обладает коэффициентом преломления и просвечиваемостью, близким к соответствующим показателям эмали зуба.

Основными свойствами наполнителя, влияющими на качество композита, являются:

1. Размер частиц наполнителя. Этот показатель служит важнейшим параметром, определяющим свойства материала. В различных композитах он колеблется от 45 мкм до 0,04 мкм.

2. Материал, из которого изготовлен наполнитель. Применяется большое количество разнообразных наполнителей: плавленый и кристаллический кварц, алюмосиликатное, бор-силикатное и бариевое стекло, различные модификации двуокиси кремния, алмазная пыль, искусственно синтезированные вещества и т.д.[4]

3. Форма частиц. Наполнитель может быть молотый, сферический, в форме «усов», палочек или стружки. В большинстве композитов используются молотые частицы ренпено-контрастного бариевого стекла, однако некоторые фирмы-производители отдают предпочтение синтетическим наполнителям со сферическими частицами.

Варьирование размера частиц, формы и материала, из которого изготовлен наполнитель, позволяет изменять свойства в необходимом направлении.

В. Поверхностно-активные вещества (силаны, или межмолекулярная фаза), называемые также аппретирующими (от французского — appreter — пропитывать, придавать другие свойства).

Обеспечение стабильной, устойчивой связи между наполнителем и полимерной матрицей является необходимым условием получения прочных и устойчивых композиционных материалов. Если такая связь отсутствует или выражена недостаточно, то вдоль границы «наполнитель / полимерная матрица» легко проникают влага и красящие вещества, а наполнитель легко выбивается с поверхности материала.

Чтобы избежать этого явления, поверхность наполнителя обрабатывается специальными связующими веществами — сишнами. С химической точки зрения это — кремнийорганические соединения. Они представляют собой биполярные связующие агенты, соединяющиеся химической связью, с одной стороны — с наполнителем, с другой, — с органической матрицей. Благодаря наличию силанов композиты приобретают улучшенные свойства:

- частицы наполнителя становятся водоотталкивающими (гидрофобными);

- снижается водопоглощение материала, улучшается его цветостабильность;

- резко повышаются прочность и износостойкость.

Таким образом, с учетом вышеперечисленного, вполне правомерно следующее определение композита:

Композитный материал — комплексное соединение, основу которого составляет органическая полимерная смола, в которую для улучшения свойств введен неорганический наполнитель, эти компоненты химически связаны друг с другом с помощью биполярных молекул поверхностно-активных веществ — силанов (рис. 210). В результате материал приобретает улучшенные свойства, которые не могут быть получены при применении каждого из этих компонентов в отдельности.[5]