--PAGE_BREAK--1.2 Термопластические материалы
Полиэтилен (ПЭ) [–CH2–CH2–]n существует в двух модификациях, отличающихся по структуре, а значит, и по свойствам. Обе модификации получаются из этилена CH2=CH2. В одной из форм мономеры связаны в линейные цепи (см. рис. 1) с СП обычно 5000 и более; в другой – разветвления из 4–6 углеродных атомов присоединены к основной цепи случайным способом. Линейные полиэтилены производятся с использованием особых катализаторов, полимеризация протекает при умеренных температурах (до 150оС) и давлениях (до 20 атм).
Линейные полиэтилены образуют области кристалличности (рис. 2), которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена (см. таблицу) обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.
--PAGE_BREAK--2.3 Характеристика современных стоматологических термопластических материалов
Основу термопластических масс составляют природные или искусственные высокомолекулярные соединения, состоящие из больших по размеру молекул, молекулярная масса которых превышает несколько тысяч, а иногда может достигать многих миллионов. Молекулы таких соединений состоят из комбинаций малых молекул одинакового или разного химического строения, которые, соединяясь между собой силами главных валентностей (химическими связями), образуют высокомолекулярное вещество. В большинстве случаев высокомолекулярные соединения являются полимерами — веществами, молекулы которых состоят из многократно повторяющихся структурных единиц. В одну молекулу полимера может входить одна, две, три и более повторяющихся структурных единиц.
Свойства высокомолекулярных соединений зависят от величины молекулярной массы, химического строения, величины и формы цепи атомов молекулы. Большая молекула полимера обладает определенной гибкостью. Установлено, что чем длиннее цепь макромолекулы, тем выше механическая прочность полимера. По мнению специалистов линейное расположение макромолекул в структуре полимера обуславливает высокую плотность вещества, повышает механические свойства, но делает обработку этих масс более трудоемкой.
Применяемые в медицине и, в частности в стоматологии, термопластические материалы представляют собой композиции веществ (сополимеров), обладающих термопластическими свойствами, а также наполнителей, обеспечивающих цветостойкость материалов.
Наиболее широкое применение в стоматологии получили такие торговые марки термопластов, как «DentalD» QuattroTi(Италия) и «T.S.M. AcetalDental» (Сад Марино) на основе полиоксиметилена, «Valplast», «Flexite» (США), «Flexy-Nylon» (Израиль) на основе нейлона, «Polyan» Bredent(Германия) на основе полиметилметакрилата, «ЛИПОЛ» (Украина) на основе полипропилена.
Для всех перечисленных материалов характерно отсутствие остаточного мономера, они не содержат токсичных или аллергенных добавок, обладают высокой биосовместимостью и способностью запоминания формы. Высокая степень пластичности, точность при изготовлении, наличие широкой цветовой гаммы позволяют расширить возможности частичного и съемного протезирования, шинирования, изготовления иммедиат-протезов, десневых протезов, шин-протезов и повысить их эстетические качества.
2.4 Основные характеристики полиамидов (нейлон)
Полиамиды (нейлоны) относятся к числу наиболее распространенных полимеров.
Формула полиамидов:
Полиамиды представляют собой гетероцелные полимеры, содержащие в основной цепи макромолекулы — амидные группы. Полиамиды могут быть алифатическими или ароматическими в зависимости от того, с какими радикалами связаны группы -CO-NH-,
В медицине и, в частности, в стоматологии используются только нетоксичные полиамиды.
Макромолекулы полиамидов в твердом состоянии обычно имеют конфигурацию плоского зигзага. Благодаря наличию амидных, групп, макромолекулы полиамида связаны между собой водородными связями, которые обусловливают относительно высокие температуры плавления кристаллического полиамида.
Рис. 2. Полиамид 6.6. Схематическое изображение.
Полиамид, схема которого показана выше, имеет название «нейлон 6.6», поскольку каждое повторяющееся звено цепи полимера содержит два участка из атомов углерода, каждый из которых имеет по шесть углеродных атомов.
В обычных растворителях (спирте, сложных эфирах, кетонах, алифатических и ароматических углеводородах) полиамиды нерастворимы. Они растворяются в концентрированной серной, уксусной и муравьиной кислотах, фторированных спиртах и фенолах.
Полиамиды перерабатывают литьем, литьем под давлением, экструзией и прессованием. Детали из полиамидов можно сваривать (тепловой сваркой или токами высокой частоты) или склеивать растворами этого же полимера в многоатомных фенолах или муравьиной кислотой.
Полиамид — это первый синтетический полимер, физические свойства которого превосходят свойства некоторых металлов. Он имеет невероятное сочетание свойств — высокую прочность, среднюю жесткость и устойчивость к высокой температуре, дрючим и смазочным веществам и большинству химикатов. Применяемые в стоматологии полиамидные материалы выпускаются под торговой маркой «Нейлон», поэтому мы также будем использовать это название.
Для, изготовления нейлоновых протезов использовали Valplast, Flexite(США) Flexy-Nylon(Израиль), Flexi-J(Сан Марино), Flexiplast(Германия).
Valplast— гибкая стоматологическая пластмасса, применялась нами для изготовления съемных протезов при одностороннем и двухстороннем концевых дефектах зубных рядов.
Шкала расцветок Valplastсостояла из четырех оттенков, позволяющих индивидуально подбирать натуральный тон слизистой оболочки (умеренно розовый — mediumpink, слаборозовый — lightpink, два оттенка meharry— под цвет слизистой черной расы) и одного прозрачного цвета (рис. 3).
Рис. 3. Valplast— шкала расцветок
Применяемый нами Flexi— J— нейлоновый термопластический полимер, зла стичный и полупрозрачный, имел 4 цветовых оттенка (рис. 4).
Рис. 4-Flexi– J. Шкала расцветок.
Эксклюзивная формула Flexi-Nylonи устойчивые красители позволяли достигнуть максимального эстетического результата и комфортности при эксплуатации протеза. Протезы из Flexi-Nylonотличались высокой прочностью и легкостью конструкции (рис. 5).
Рис. 5. Термопласты разработанные Ashdodental(Израиль).
Flexitesupreme— термопласт с исключительной прочностью и гибкостью, вы-пускамый в светлых и темных розовых оттенках. Для придания жесткости базису (в случае изготовления полного съемного протеза) рекомендуем смешивать материал с акриловыми компонентами, что позволяло расширить диапазон использования.
Рис. 6. Flexitesupreme— шкала расцветок
2..5 Основные характеристики полиоксиметилена
Применяемый нами полиоксиметилен (ацетал) или полиформальдегид „мел биохимическое происхождение и относился к синтетическим смолам. Материалы имеют округлые молекулы или молекулярные клубки (рис. 7 а), а полиоксиметилен имеет продолговатые, цепляющиеся друг за друга нитевидные молекулы (рис. 7б)
Рис. 7. Молекулы полиметилметакрилата (а) и молекулы полиоксиметилена (б).
Предел прочности материалов на основе полиоксиметилена в 20 раз превышает предел прочности акрилового материала, используемого в стоматологии, поэтому в данных материалах можно видеть скорее заменитель металла, чем пластмассы.
Полиоксиметилен состоит из цепей углерода, водорода и кислорода. В материалах, применяемых в стоматологии, не используются химические добавки, которые часто вызывают реакции у лиц, склонных к аллергическим заболеваниям. Нами использовались материалы на основе полиоксиметилена «DentalD» (Италия) и «T.S.M, AcetalDental» (Сан-Марино), Aceplast(Израиль).
Протезы из полиоксиметилена по прочности сравниваются с металлическими, они обладают более высокой функциональностью. За счет эластичности материала обеспечивается более точное и плотное прилегание к зубам и соответственно более надежная фиксация протеза.
«
Dental
D
» — состоял из 7 оттенков цвета зуба, тех станков цвет десны и одного оттенка отбеленных зубов. Шкала представляла собой заготовку, в верхней части которой образец материала был в форме зуба. На другом конце заготовки име лись тонкие усики для того, чтобы подобрать оттенок материала по цвету к пришечной части зуба (рис. 8).
Рис. 8. DentalD— шкала расцветок
«T.S.M. AcetalDental» — был представлен вариантами оттенков зубов по шкале «Vitа» и тремя розовыми оттенками с прожилками (рис. 9).
Рис. 9. T.S.M. AcetalDental— шкала расцветок
Применяемый нами Aceplast— качественно новый продукт, являющийся хоро шей заменой акриловым смолам и металлам во многих случаях протезирования. Выпускается 20 различных цветовых оттенков, из них 16 соответствуют цветовой гамме расцветки "VITA" и 4 — нестандартных цвета).
Полиоксиметилен имеет химическую формулу:
Полиоксиметилен (полиформальдегид, полиметиленоксид), [-СН20-], синтетический полимер, получают газофазной полимеризацией формальдегида СН20, твердое вещество белого цвета молекулярная масса составляет от 10000 до 30000.
Полиоксиметилен не отличается высокой термической и химической стабильностью, но благодаря своей твердости, высокой температуре плавления и стойкости по отношению к органическим растворителям широко применяется для литьевого формования. Полученные изделия из полиоксиметилена отличаются большой жесткостью, усталостной прочностью, малой усадкой при переработке, низкой ползучестью, износо- и влагостойкостью, устойчивостью к щелочным растворителям.
Полиоксиметилен характеризуется высокой усталостной прочностью к динамическим знакопеременным нагрузкам (по этому показателю полиоксиметилен превосходит другие термопласты, в частности поликарбонат, хотя уступает ему по прочности к однократным нагрузкам), стабильностью размеров и низкой ползучестью при повышенных температурах, сохранением достаточно высокой прочности и жесткости при температурах около 100°С, высокой износостойкостью (уступает только полиамидам), хорошими фрикционными свойствами.
Полиоксиметилен перерабатывали на обычных литьевых машинах, а также на экструдерах. Контроль за температурой расплавленного материала должен быть очень точным, чтобы избежать перегрева и разложения полиоксиметилена. Так же нежелательно оставлять его в расплавленном состоянии более 20-30 мин, так как может начаться разложение материала.
Полиоксиметилен быстро кристаллизуется, поэтому литьевые формы рекомендуем нагревать в зависимости от толщины и формы изделий до 60-80 °С. Газообразный формальдегид обладает очень резким запахом даже при минимальных не опасных концентрациях, поэтому при переработке полиоксиметилена машины оборудуют вытяжной вентиляцией, а изделия, вынутые из формы, охлаждают в воде.
2.6 Основные характеристики полипропилена
По своим основным характеристикам полипропилен приближен к нейлону, но уступает ему по некоторым физико-химическим параметрам.
В настоящее время полипропилен для изготовления ортопедических конструкций используют в качестве дешевой альтернативы нейлону.
В нашем исследовании применялся полипропилен с промышленным названием «Липол». Протезы, изготовленные из Липола по физическим и химическим показателям во много раз прочнее протезов из акриловых пластмасс, обладают высокой точностью прилегания.
Переломы базисов протезов в полости рта практически исключаются. Протезы являются биологически нейтральными по отношению к тканям организма и устойчивыми в среде полости рта. Биологическая нейтральность обусловлена отсутствием мономеров, ингибиторов, катализаторов и других реактивных включений.
Липол выпускается двух цветов: розовый и прозрачный. Для получения более легкого оттенка розового цвета, розовый материал рекомендуем смешивать с прозрачным в различных пропорциях в зависимости от необходимого цвета (рис. 10).
Рис. 10. Фотография гранул «Липола» розового цвета и прозрачного.
Полипропилен [-СН2-СН(СН3)-]и — бесцветный полимер без характерного запаха и вкуса. Среднечисловая молекулярная масса промышленных марок 75000 -200000.
Боковые метальные группы СН3 могут располагаться в цепи полипропилена случайным образом:
атактический полипропилен
или регулярно:
изотактический полипропилен
В атактическом полипропилене беспорядочное расположение метальных групп препятствует кристаллизации, в результате получается мягкий, резиноподобный материал, который легко растворим в органических растворителях и размягчается при невысоких температурах. Данный материал используется для получения различных изделий методом экструзии, а также в качестве клея для пластмасс.
В изотактическом полипропилене метальные группы расположены регулярно вдоль цепи. Вследствие этого получаются прочные жесткие термопласты с высокими температурами плавления и отличной устойчивостью к растворителям. Изотактический полипропилен — важный промышленный продукт. В настоящее время он широко используется для получения волокон и пленок, и как материал для литьевого и выдувного формования емкостей.
Изделия из полипропилена можно кипятить и стерилизовать вплоть до 130°С. Полипропилен в тонких пленках практически прозрачен (пленки полипропилена прозрачнее пленок из полиэтилена).
Изделия из полипропилена отличаются относительно хорошей износостойкостью, сравнимой с износостойкостью изделий из полиамидов. Полипропилен является хорошим диэлектриком. Его электроизоляционные свойства практически не изменяются даже после длительной выдержки в воде, а диэлектрическая проницаемость почти не зависит от частоты поля и температуры.
Термическая деструкция полипропилена при нагревании в отсутствии воздуха становится заметной при 300°С, т. е. значительно выше области температуры эксплуатации изделий.
Полипропилен выпускается в виде бесцветных или окрашенных гранул. Примерно половину всего производимого полипропилена перерабатывают литьем под давлением при температуре 200-220°С и давлении в форме 35-42 Мн/м (350-420 кгс/см2).
2.7 Основные характеристики безмономерных акриловых пластмасс(полиметилметакрилата)
Основными характеристиками термопластических материалов на основе метилметакрилатов является отсутствие свободного мономера, достаточно высокая прочность и эстетичность, что позволяет изготавливать особо тонкие полные протезы без металлических конструкций.
В нашем исследовании использовались безмономерные материалы, на основе акриловых пластмасс FlexiteM.P.( США) Acry-iree(Израиль), The.r.moFree(Сан-Марино), Fusicril(Италия), Polyan(Германия).
Данные материалы имели широкую цветовую гамму оттенков. The.r.moFree— безмономерный термопластический полимер на основе полиметилметакрилата. Шкала расцветок состояла из 3 цветов: 1 прозрачный и 2 розовых с прожилками (рис. 11).
Рис. 11. ThermoFree— шкала расцветок
FlexiteM.P. — полностью полимеризованныи метилметакрилат. Шкала расцветок состояла из 4 цветов: 1 прозрачный (Clear), два цвета слизистой оболочки белой расы (pink, luc-pink) и ethnicцвета слизистой негритянского населения (рис. 12).
Рис. 12. FlexiteMP. — шкала расцвето
Acry-free — термопластичный полимер на основе метилметакрилата с добавлением устойчивых красителей.
Химическая формула:
Полиметилметакрилат [-СН2~С(СООСН3)(СН3)-] — аморфный прозрачный термопласт, имеющий важное промышленное значение. Его молекулярная масса может достигать нескольких миллионов.
Полиметилметакрилат растворяется в собственном мономере и других сложных эфирах, ароматических и галогензамещенных углеводородах, кетонах, муравьиной и ледяной уксусной кислотах, образуя очень вязкие растворы. Он не растворим в воде, спиртах, алифатических углеводородах и простых эфирах. Полимер устойчив к действию разбавленных щелочей и кислот. Полиметилметакрилат физиологически безвреден и стоек к биологическим средам.
При нагревании выше 120°С полиметилметакрилат размягчается, переходит в высокоэластичное состояние и легко формуется. Свыше 200° С начинается заметная деполимеризация полиметилметакрилата, которая с достаточно высокой скоростью протекает при температурах свыше 300°С.
2.8 Основные характеристики этиленвинилацетата
Этиленвинилацетат применялся нами для изготовления индивидуальных позиционеров, зубных протекторов для спорта и индивидуальных мундштуков для дайвинга. Нами использовались термопласты Flexidy (Италия), Corflex Orthodontic (Сан-Марино).
Они обладали высокой степенью эластичности, имели очень маленькую адсорбцию воды, отличную сопротивляемость к кислотам.
Термопластические полимеры на основе этилвинилацетата можно обрабатывать в ручной или универсальной инжекционной машине.
Flexidy— термопластичный сополимер, изготовленный из этилена и винилацетата, представленный в 3-х степенях жесткости, что позволяло в лаборатории совме щать различные типы материала в соответствии, со специфическими требованиями к изготавливаемым устройствам.
80 — высокая жесткость материала, идеальная для изготовления соединительных позиционеров, когда необходима, маленькая амплитуда зубных движений, например для шин при лечении бруксизма, спортивных защитных шин и так далее
65 — средняя жесткость, рекомендована для патологических позиционеров с хорошей степенью эластичности для использования в тех случаях, где необходимо много дентальных движений, например, каппы для дайвинга.
50 — самая мягкая степень жесткости для всех ситуации, где рекомендуется незначительная коррекция прикуса.
Прозрачность материала — важное преимущество этого материала. Непрозрачные материалы не настолько эстетичны. Прозрачный материал дает возможность визуального контроля правильного положения челюстей. Кроме прозрачного бесцветного полимера выпускается 8 цветов полупрозрачного материала (рис. 13).
Рис. 13. Фотография полимера «Flexidy» — 9 цветов
В набор Flexidyвходят пять, ароматических жидкостей позволяющие придавать изделиям различные ароматы: клубника, мяты, лимон и др. фруктов.
Corflex-Orthodontic— это также синетинеский продукт из смеси высокомолекулярных полимеров этилена и винилацетата. Выпускается в широкой цветовой гамме: от прозрачного до черного, всего 10 оттенков.
продолжение
--PAGE_BREAK--