ISBN 966-95036-6-3

Стеклоиономерные цементы в стоматологии

Практическое пособие. — К.: Книга плюс, 1999

Рецензент

Л А Хоменко, д м н, профессор, зав. кафедрой детской терапевтической стоматологии с курсом профилактики стоматологических заболеваний Национального медицинского университета им. А.А Богомольца, г. Киев.

В книге представлена группа широко применяемых в настоящее время стоматологических пломбировочных материалов — стеклоиономерных цементов Описана история развития пломбировочных материалов для зубов, в частности — цементов Подробно изложен состав стеклоиономерных цементов, механизм их отвердевания,основ ные свойства, имеющие значение для их клинического применения Представлена классификация данных материалов с описанием особенностей состава и свойств всех их типов и подтипов Указаны показания к применению и правила практического использования стеклоиономерных материалов на всех этапах работы с ними Отдельно рассмотрены гибридные (светоотверждаемые) стеклоиономерные цементы с двойным и тройным механизмами отвердевания, являющиеся чрезвычайно перспективной разработкой этого класса материалов

Специальная глава посвящена компомерам — разработанным несколько лет назад композиционным материалам, обладающим некоторыми свойствами стеклоиономерных цементов, но еще не изученным в совершенстве

В приложениях представлена информация о стеклоиономерных цементах (почти 80 наименовании), производимых различными компаниями мира

Для врачей-стоматологов,преподавателей,студентов, магистров, клинических ординаторов, аспирантов высших медицинских учебных заведений по специальности "Стоматология"

ISBN 966-95036-6-3

Содержание Из истории пломбирования зубов........................	......4
Предпосылки создания стеклоиономерных цементов.................................................................	......7
Состав стеклоиономерных цементов...................	....12
Формы выпуска стеклоиономерных цементов...	....19
Основополагающая реакция затвердевания стеклоиономерных цементов......................................	...21
Основные свойства стеклоиономерных цементов.... 27 Показания к применению традиционных стеклоиономерных цементов..................................... 46
Типы стеклоиономерных цементов.....................	....52
Стеклоиономерные цементы I типа....................	....53
Стеклоиономерные цементы II типа..................	....56
Стеклоиономерные цементы III типа.................	....58
Стеклоиономерные цементы для обтурации корневых каналов..................................................	....60
Металлосодержашие стеклоиономерные цементы..................................................................	....61
Правила работы со стеклоиономерными цементами..............................................................	....64
Недостатки стеклоиономерных цементов химического отверждения....................................	....74
Гибридные стеклоиономерные цементы.............	....76
Компомеры.............................................................	....86
Приложения...........................................................	....90
Литература..............................................................	. 104

Из истории пломбирования зубов

Чем больше отдаляется человек от природы, тем тщательнее он пытается ей подражать. И если большинство болезней зубов, приводящих к их разрушению, можно рассматривать в определенной степени как следствие первого, то история стоматологических пломбировочных материалов — пример постоянного стремления приблизиться к воссозданию естественных форм и качеств природных тканей — тканей зуба.

Следует, однако, отметить, что первый известный из литературных источников опыт заполнения кариозных полостей различными материалами отнюдь не имел своей целью попытку восстановления функции или анатомической целости зуба. Связано это было с абсолютно противоположными намерениями: римлянин Авл Корнелии Цельс (30 г дон э —45 г. н.э.)—автор трактатов по военному делу, сельскому хозяйству, философии и, в частност и, восьми книг тракгата "De medicina". рекомендовал заполнять большие полости в зубах корпией, кусочками свинца и другими материалами перед удалением зуба, чтобы он не разламывался под давлением инструмента во время данной процедуры. Пожалуй, именно этот опыт и следует считать началом пломбирования кариозных зубов

Идея сохранения ра крушенных зубов путем их пломбирования принадлежит Х веку и связана с арабской медициной Главный лекарь багдадско! о госпиталя-школы Абу-Бакр Мухаммед ибн-Закарияаль-Рази (841(850)-926(929) гг.), известный в Европе под именем Rhazes, автор двух капитальных трудов по медицине — 25-томного медицинского сборника "Conlinens" ("Всеобъемлющая книга по медицине") и 10-томного сборника "Almansor" ("Медицинская книга") рекомендовал заполнять полости в зубах смесью квасцов, мастики и меда

Следующий шаг в развитии пломбировочных материа

лов для зубов был сделан в XV-XVI веках. Так, в 1480 г Джованни Арколани (Арколанус) в университете в Болонье (Италия) поставил первую золотую пломбу в человеческом зубе. Несколько позже Джованни де Виго (1460-1520 (1525)) применил листовое золото для запол нения полостей в зубах после предварительного удаления из них кариозного распада.

Выдающийся хирург и зубной лекарь француз Пьер Фо-шар(1690-1762гг.)в 1728г. издал первый в истории медицины труд, в котором были систематизированы все известные в то время знания, касающиеся лечения зубов и заболеваний полости рта в целом. Рекомендовалось заполнять полости в зубах свинцом, оловом, золотом. Предпочтение автор отдавал кусочкам свинца из-за его пластичности и хорошей адаптации к стенкам полости зуба.

Проведение первых серьезных стоматологических консервативных процедур относится ко второй половине XIX в., когда стоматология выделилась в отдельную дисциплину. В 1870 г. в Америке была изобретена ножная бормашина; началась эра препарирования зубов.Вопрос заполнения очищенных кариозных полостей стал чрезвычайно актуальным.

Еще в 1826 г. для пломбирования кариозных полостей зубов была предложена смесь серебра и ртути, называемая тогда "серебряная паста" (O.Taveay, Париж). Однако в 1840 г. была объявлена первая "амальгамовая война" с запретом применения серебряной амальгамы в стоматологических целях. Причина неудач при использовании данного материала заключалась в том, что врачи недостаточно хорошо изучили его свойства и способ применения с получением оптимальных результатов. Запрет вскоре был снят, однако окончательную реабилитацию серебряная амальгама получила только в 1895 г после выхода в свет первого детального исследования по амальгаме G.V.Black. Тогда же был издан двухтомный труд этого автора по оперативной дентиатрии, [де были представлены первые мировые стандарты для стоматологических пломбировочных материалов.

Следует напомнить, что к этому времени в качестве материалов для заполнения полостей в зубах широко использовалось золото и его сплавы с платиной, оловом, чистые олово, платина, медь, фарфор, амальгамы, гуттаперча Для изготовления вкладок применялось,в частности,стекло,которое мелко измельчалось и очищалось при помощи азотной кислоты Использовалось преимущественно молочное стекло, предназначенное обычно для ламповых колпаков, цветные бутылочные стекла добавлялись для получения различных цветовых оттенков Готовая промытая масса перед использованием расплавлялась и заполняла форму на модели.

Предпосылки создания стеклоиономерных цементов

Эра стоматологических цементов началась в первой половине XIX века (конечно, если первыми материалами этого класса не считать цементоподобную массу на основе фосфата кальция, с помощью которой древние майя еще в IX веке фиксировали вкладки из драгоценных камней в зубах со специально высверленными полостями) Термин "цемент" с самого начала обозначал не состав, а предназначение данного вещества как строительного материала. латинское слово caementum обозначает щебень, битый камень Поэтому бытующее определение стоматологических цементов как материалов, состоящих из порошка и жидкости, которые смешиваются до образования пластической массы, отвердевающей до прочного состояния, характеризует их довольно неопределенно

История стоматологических цементов начинается с создания в 1832 г Ostermann первого фосфатного цемента, порошок которого содержал оксид кальция, а жидкость — фосфорную кислоту В1858г Feichtinger предложил использовать в качестве пломбировочного материала смесь оксида цинка и хлористого цинка Для увеличения прочности цемента к нему добавляли стеклянный порошок или кремниевую кислоту Однако со времени появления в 1880 г (Ward) цинк-фосфатного цемента, образующегося при смешивании порошка, содержащего 81 % оксида цинка и 19% алюмосиликата, и водного раствора фосфорной кислоты, содержащего натрия фосфат, цинкоксихлориды были практически полностью вытеснены последним

Традиционное применение стекла для пломбирования зубов в конце XIX века проявилось в разработке силикатного цемента, порошок которого представлял собой тонко измельченное кислоторастворимое стекло, состоящее из оксида кремния, алюмосиликатов, фтористых соединений

и пигментов, а жидкость — водный раствор фосфорной кислоты. Позже было высказано предположение, что высокое (до 15%) содержание фтористых соединений может придавать данному материалу антикариозные свойства.

Отвердевание цинк-фосфатного цемента происходит путем реакции оксида цинка с фосфорной кислотой с образованием фосфата цинка. Таким образом, отвердевший цемент представляет собой сцементированные зерна, ядра которых состоят из непрореагировавшего оксида цинка (и других оксидов, входящих в рецептуру), а оболочка-матрица — из фосфата цинка. Наиболее существенными недостатками фосфатных цементов являются отсутствие истинной адгезии к тканям зуба, высокая начальная кислотность, представляющая собой потенциальную угрозу для пульпы, низкая прочность, неудовлетворительные эстетические качества.

В основе затвердевания силикатных цементов лежит реакция взаимодействия фосфорной кислоты с диоксидом кремния. Кислота реагирует с поверхностью стеклянных частиц, в результате чего образуется кремниевая кислота. По достижении определенной кислотности начинается процесс конденсации ее молекул с выделением воды. В результате конденсации образуются линейные макромолекулы, обрамленные боковыми гидроксильными группами. За счет взаимодействия этих гидроксильных групп между линейными макромолекулами возникают поперечные связи (сшивки), и образуется минеральный полимер сетчатой структуры — силикагель. Таким образом, в результате взаимодействия фосфорной кислоты с поверхностью стеклянных частиц образуется силикагель и аморфные нерастворимые фосфаты и фториды (результат взаимодействия фосфорной кислоты с соединениями металлов, содержащимися в стекле). Затвердевший цемент состоит из непрореагировавших частичек, покрытых слоем силикагеля, вкрапленных в непрерывную аморфную фазу, состоящую из фосфатов и фторидов. Межфазный слой силикагеля играет роль связующего, образуя соединение с поверхностью непрореагировавшей частицы связями Si-0 и А1-0 и водородными связями — с матрицей.

Предпосылки создания стеклоиономерных цементов

Наиболее существенными недостатками силикатных цементов являются токсичность в отношении пульпы зуба из-за высокой начальной медленно снижающейся кислотности, низкая прочность на изгиб, относительно высокая растворимость в условиях полости рта, отсутствие адгезии к тканям зуба.

Стремление создать пломбировочные материалы улучшенного качества, которые обладали бы манипуляционны-ми свойствами и прочностью фосфатных и силикатных цементов и проявляли адгезию к тканям зуба, привело к созданию в конце 60-х годов XX века поликарбоксилатных цементов. Порошок этих материалов состоял из оксида цинка с добавлением оксидов, гидроксидов и солей других металлов, а жидкость представляла собой 30-50% вязкий водный раствор полиакриловой (диоксиполикарбоновой) кислоты (рис. 1). Выбор именно полиакриловой кислоты был обусловлен ее способностью растворяться в воде, сшиваться поливалентными катионами металлов и образовывать хелатные (клещевидные) соединения.

Затвердевание поликарбоксилатных цементов обусловлено сшивкой линейных макромолекул полиакриловой

Рис. 1. Формулы акриловои кислоты (а) и продукта ее полимеризации — полиакриловой кислоты (б)

кислоты поливалентными катионами металлов (из которых наиболее высокими сшивающими способностями обладает кальций) с образованием пространственно-сетчатой структуры. Карбоксилатные группы в макромолекуле полиакриловой кислоты способны образовывать также хелатные соединения с кальцием и другими металлами, обладающими определенной химической активностью. Поэтому, если формовочную массу цемента поместить на поверхность субстрата, имеющего в своем составе, например, кальций, то возникает хелатная связь с поверхностью субстрата. Образование хелатных связей с кальцием гидроксиапатита, а также способность полиакриловой кислоты создавать комплексы и, возможно, реагировать с протеином дентина обеспечивают адгезию к эмали и дентину зуба. Таким образом, поликарбоксилатные цементы были первыми пломбировочными материалами, обладающими истинной адгезией к зубным тканям. Однако их использование ограничивали низкая прочность и неудовлетворительные эстетические качества.

Дальнейшие поиски привели к появлению нового класса цементов, впервые описанных Alan D.Wilson и Brian E. Kent (1971), которые стали естественным продолжением разработки цинк-поликарбоксилатных цементов. Преимущество нового материала заключалось в замене порошка на основе оксида цинка тонко измельченным фторалюмо-силикатным стеклом. Новые материалы, объединившие таким образом в себе адгезивные свойства цинк-поликарбоксилатных цементов с содержанием фтора и удовлетворительными эстетическими свойствами силикатных цементов, получили название стеклоиономерных или (стек-ло)полиалкеноатных цементов (рис.2).

Авторы некоторых классификаций (С. Smith, 1996) не выделяют стеклоиономерные цементы в отдельную группу, а относят их наряду с цинк-поликарбоксилатными к группе поликарбоксилатных.

Первый коммерческий стеклоиономерный цемент ASPA-IV (алюмосиликатный полиакриловый) был разработан A.D. Wilson и В.Е. Kent (1971) и выпущен в начале 70-х годов в США компанией De Trey. С этого времени стекло-иономеры начали рассматриваться как потенциальная замена силикатным цементам, которые были распространены в течение почти 80 лет и затем стали вытесняться композитными материалами.

Состав стеклоиономерных цементов

Предложено определение стеклоиономерного цемента как цемента, который состоит из основного компонента стекла и кислотного компонента и отвердевает посредством кислотно-основной реакции между чтими компонентами (McLean J.W. et al., 1994).

Итак, стеклоиономерный цемент состоит из двух компонентов — стеклянного порошка и кополимерной кислоты. Привлекательным аспектом стеклоиономеров но сравнению с другими цементами является возможность достижения большого количества вариаций композиций состава, что отражается на получаемых свойствах материала (A.D.Wilson, B.E.Kent, 1972; T.I.Barry et al., 1979;

D.С.Smith, 1990). Еще A.D.Wilson в ходе исследований констатировал, что решающим фактором для гидролитической стабильности цемента является состав стекла. Для достижения тех или иных свойств материала возможно использование различных композиций стекла, а также значительное количество комбинаций поликислот для кополимери-зации (напомним, что в цинк-фосфатном цементе оптимальной является практически одна композиция — концентрация кислоты и соотношение компонентов).

Порошок. Порошок первых стеклоиономерных цементов состоял из диоксида кремния и алюминия в соотношении 2:1 и содержал около 23 % фтора.

В настоящее время порошок стеклоиономерного цемента представляет собой тонко измельченное (кальций) фторалюмосиликатное стекло с большим количеством кальция и фтора и небольшим — натрия и фосфатов. Основными его компонентами являются диоксид кремния (SiO₂), оксид алюминия (Al₂O₃) и фторид кальция (CaF₂). В состав стекла входят также в небольших количествах фториды натрия и алюминия, фосфаты кальция или алюминия. Непрозрачность для рентгеновских лучей многих цементов обеспечивается добавлением рентгеноконтрастного бариевого стекла или соединений металлов (в частности, оксида цинка). Примерный состав порошка стеклоиономерного цемента представлен в табл. 1.

Таблица 1. Примерный состав стандартного стеклоиономерного цемента (R.G.Graig, 1997; Ваупе S.C., 1998)

Компонент	Весовой процент
SiO,	29,0
А1,0з	16,6
CaFz	34,3
NasAlFs	5,0
А1Рз	5,3
А1Р04	9,8

Различные соединения, входящие в состав стекла, обуславливают различные свойства материала (J.W.McLean, A.D.Wilson, 1977; A.S.Atkinson, G.J. Pearson, 1985; D.C. Smith, 1990; Х.Шу, 1996).

Высокое (>40%) содержание кварца (диоксида кремния) обеспечивает высокую степень прозрачности стекла, однако замедляет процесс схватывания цемента, удлиняет время его затвердевания и рабочее время, несколько снижает прочность отвердевшего материала (при снижении соотношения алюминия и кремния).

Большое количество оксида алюминия делает материал непрозрачным, но повышает его прочность, кислото-устойчивость, уменьшает рабочее время и время отвердевания.Соотношение AL₂O₃/ SiO₂ отвечает за реакцию схватывания цемента: реакция с кислотой с выходом ионов начинается, если соотношение алюминия и кремния больше чем 2:1.

Соотношение ионов алюминия и кремния в стеклоио-номерных цементах выше, чем у силикатных цементов, поскольку полиакриловая кислота и ее аналоги слабее фосфорной. Один из эффектов такого повышения — снижение рабочего времени. Поэтому важной проблемой, возникшей при разработке стеклоиономерных цементов, было недостаточное рабочее время при большой длительности отвердевания. Для обеспечения оптимального рабочего времени при неизменном времени отвердевания были разработаны добавки определенной концентрации винной кислоты к порошку или к жидкости.

Повышение содержания в порошке фторида кальция снижает прозрачность материала, но обеспечивает его ка-риесстатические свойства за счет увеличения количества фтора. Содержание фторидов (в том числе фторидов натрия и алюминия) имеет также значение для температуры плавления стекла, финальной прочности материала и его растворимости

Было установлено, что на обработку и механическую прочность также положительно влияет высокое содержание фторидов.

Среднее содержание ионов фтора в традиционных стеклоиономерных цементах — 20-25 %.

Фосфат алюминия, как и его оксид, понижает прозрачность материала и повышает его прочность и механическую стабильность

От стекла зависят также уровень высвобождения ионов и эстетические свойства материала (наличие пигментов, показатели отражения и преломления)

Зависимость свойств материала от состава стекла представлена в табл. 2

Зависимость свойств материала от состава порошка и взаимосвязь этих свойств объясняют сложность создания материала с оптимальными прочностными и эстетическими качествами. Это объясняет разработку большого количества

Состав стеклоиономерных цементов

Таблица 2. Зависимость свойств стеклоиономерного цемента от состава стекла

Компоненты стекла	Свойства материала, зависящие от данного компонента	Практическое значение указанных свойств
А120з	Схватывание, механическая прочность, кислотоустойчи-вость, повышение скорости реакции	Характеристики отвердевания (малое время отвердевания и рабочее время), устойчивость в клинических условиях
SiOz	Прозрачность, замедленное схватывание, снижение скорости реакции	Характеристики отвердевания (длительное время отвердевания и рабочее время, чувствительность к влаге во время отвердевания), эстетические качества
Соотношение AkOa/SiOz	Скорость реакции	Рабочее время и время отвердевания
Механическая прочность	Отношение к нагрузкам (показания к применению)
CaF^, Na3ALF6	Температура плавления, выделение ионов фтора	Технология процесса изготовления порошка, кариесстатический эффект
А1Р04	Непрозрачность, механическая прочность, механическая стабильность	Измельчаемость(получение порошка), прочность на изгиб,истирание, способность к полированию
NaF	Выделение ионов фтора	Кариесстатический эффект
Соли Ва, Sr,La	Рентгеноконтраст-ность	Рентгенодиагностика вторичного кариеса и качества краевого прилегания

стеклоиономерных цементов, предназначенных для использования при различных клинических ситуациях.

Порошок стеклоиономерного цемента готовится путем смешивания кварца и алюминия во фторид-криолит-фосфат-алюминии. Смесь сплавляется при температуре 1000-1300 °С и при охлаждении образует опалесцирую-щее стекло, которое измельчается до получения порошка. Размер частиц порошка зависит от назначения материала он наибольший (40-50 мкм) у восстановительных материалов, у подкладочных и фиксирующих цементов размер частиц порошка составляет менее 20-25 мкм. Разработаны материалы, в состав порошка которых входит серебро или частички порошка серебряной амальгамы — о свойствах таких цементов, иногда называемых керметами, будет сказано ниже.

Поликислоты. В качестве полимера применяются комбинации различных поликарбоновых кислот с разными молекулярным весом, формулами и конфигурациями. Для полимеризации обычно используются три ненасыщенные карбоновые кислоты, акриловая, итаконовая и мале-иновая (рис. 3). Именно эти кислоты применяются в стек-лоиономерных цементах потому, что их полимеры имеют наибольшее количество карбоксильных групп, за счет которых происходит сшивание цепочек полимера и адгезия к твердым тканям зуба. Полималеиновая и полиитаконо-вая кислоты содержат в 2 раза больше карбоксильных групп, чем полиакриловдя, кроме того, итаконовая кислота снижает вязкость жидкости и ингибирует загустевание вследствие образования межмолекулярных водородных связей.

Применяются кополимеры акриловой и итаконовой или акриловой и малеиновой кислот. Кополимер — это продукт полимеризации (кополимеризации) смеси двух различных мономеров. Использование кополимера выгодно отличается от применения обычной смеси полимеров. Так, напри-

Рис. 3. Структурные формулы акриловой (а), итаконовой (б) и малеиновой (в) кислот 16

Сосгав стеклоиономерных цементов

мер, обычная смесь полимеров из мономера А и мономера Б готовится следующим образом: из отдельных мономеров синтезируются полимеры - -А-А-А-А-А-А- и -Б-Б-Б-Б-Б-Б-Б-— и смешиваются между собой в определенных пропорциях. Свойства смеси в данном случае будут находиться между свойствами каждого из полимеров в отдельности в зависимости от их соотношения. При кополимеризации происходит одновременная полимеризация обоих мономеров с образованием кополимера — цепочки типа -А-Б-Б-А-А-А-Б-А-Б-Б-А- или другой в зависимости от условии проведения реакции. В этом случае возможно получение новых контролируемых свойств

Если для образования цепи берут мономер только одного вида, то получают так называемый гомополимер.

За счет повышения концентрации поликислоты можно уменьшить соотношение порошка и жидкости, что приводит к увеличению рабочего времени. С повышением концентрации полиакриловой кислоты уменьшается растворимость цемента и линейно растет прочность на сжатие и растяжение. Однако ограничивающим концентрацию фактором является консистенция цементной пасты, поскольку от концентрации кислоты и ее молекулярного веса (варьирующего от 10 000 до 30 000) зависит вязкость жидкости. Жидкость стек-лоиономерного цемента обычно представляет собой 47,5 % водный раствор кополимера акриловой и итаконовой или акриловой и малеиновой кислот. Следует подчеркнуть, что вода является не просто растворителем, а необходимым компонентом стеклоиономерного цемента, играющим важную роль в процессе его отвердевания, она является средой, в которой происходит ионообмен.

Введение модифицирующих добавок (кислот, близких по активности к полиакриловой) может улучшить характер структурирования системы. Оно способствует экстрагированию ионов металла из стекла и временному связыванию их в растворе, что исключает преждевременное взаимодействие катионов с поливалентными анионами полиакриловой кислоты. Это повышает скорость затвердевания без уменьшения рабочего времени или даже с его увеличе-

Рис. 4. Структурная формула винной кислоты

нием. Определяющим стало наблюдение, что добавление 5% оптически активного изомера винной кислоты (рис.4) значительно увеличивает время обработки и способствует быстрому схватыванию, ускоряя экстракцию ионов из стеклянных частиц (рис. 5). Винная кислота также играет роль в контролировании рН среды в течение времени застывания. Только благодаря добавлению винной кислоты удалось получить стеклоиономерные цементы с оптимальными рабочими свойствами.

Рис. 5. Влияние добавления винной кислоты на процесс отвердевания стеклоиономерного цемента 18

Формы выпуска стеклоиономерных цементов

Водные системы (содержащие смесь поликислоты и воды) представляют собой порошок, состоящий из тонко измельченного фторалюмосиликатного стекла с необходимыми добавками, и жидкость — водный раствор копо-лимера карбоновых кислот с добавлением 5 % винной кислоты.

Безводные системы (содержащие безводную поликислоту) — это водно-твердеющие типы цементов, которые замешиваются на дистиллированной воде (J.W. McLean et al., 1984) В таких материалах высушенная при низкой температуре поликислота (очищенная и выделенная фракция обезвоживается высушиванием до остаточного содержания воды 4 %, и таким образом превращается в кополимерный порошок) и винная кислота добавлены к стеклянному порошку. В некоторых материалах раствор содержит винную кислоту, в других все ингредиенты содержатся в порошке, а жидкость представляет собой воду. Преимуществами таких материалов являются облегчение смешивания за счет снижения вязкости жидкости, исключение возможности передозировки порошка или жидкости, обеспечение образования тонкой пленки, удобство при транспортировке и хранении, увеличение срока годности. Однако высокая начальная кислотность безводных стеклоиономеров приводит к более высокой постоперативной чувствительности по сравнению с другими материалами (J.J. Simmonds, 1986;

R.S. Tobias et al, 1989) Строгое соблюдение правильной техники работы должно уменьшить эти неблагоприятные реакции. Соотношение порошок/жидкость в безводных це-ментах в среднем выше (3,3.1-3,4:1), чем в традиционных (1,3.1-1,35 1). Первые коммерческие продукты, изготовленные с использованием такого подхода, появились в 1981г.

Полуводные системы занимают промежуточное положение между водными и безводными: это выражается в том, что поликислота содержится как в виде порошка (холодного осушения), так и в виде раствора. Уровни вязкости, толщина пленки и начальная кислотность находятся между соответствующими параметрами водной и безводной форм материала.

Многие стеклоиономерные цементы выпускаются расфасованными в капсулах с тонкой перегородкой, где порошок и жидкость находятся в правильном соотношении, и, таким образом, после активации капсулы и смешивания материала в скоростном смесителе (амальгамосмесителе) в течение 10 сек образуется масса с оптимальными свойствами. Это подтверждается также выявлением наиболее высокой краевой плотности прилегания пломб из капсули-рованных форм стеклоиономерных цементов (К. Kimmel, 1994,1995).

Основополагающая реакция затвердевания стеклоиономерного цемента

Затвердевание стеклоиономерного цемента обусловлено образованием сложной совмещенной матрицы, состоящей из силикатной и полиакрилатной матриц. Поскольку выделение различных ионов из стекла и, таким образом, формирование солевой матрицы во времени происходит неравномерно (рис.6), процесс застывания цемента осуществляется поэтапно. Наиболее быстро выделяются ионы кальция, затем — алюминия, которые и участвуют в образовании солевой матрицы. Ионы натрия и фтора не принимают участия в реакции отвердевания, но сочетаются в процессе выделения фторида натрия.

Отвердевание цемента проходит три последовательные стадии:

Рис. 6. Зависимость выделения ионов из стеклянных частиц стеклоиономерного цемента от времени, прошедшего с момента смешивания порошка и жидкости

1 Растворение (или гидратация, выделение ионов, вы-щелачивание ионов)

2 Загустевание (или первичное гелеобразование, начальное, нестабильное отвердевание)

3. Отвердевание (или дегидратация, созревание, окончательное отвердевание)

Стадия растворения. Во время этой стадии перешедшая в раствор кислота реагирует с поверхностным слоем стеклянных частичек с экстрагированием из него ионов алюминия, кальция, натрия и фтора, после чего на поверхности частичек остается только силикагель (образуется из оксида кремния при воздействии кислоты, как и при отвердевании силикатного цемента) Протоны (водородные ионы) диссоциированной поликарбоновой кислоты диффундируют в стекло и обеспечивают выход катионов металлов, которые стремятся по законам электростатического взаимодействия к анионным молекулам полимерной кислоты Окончательно процесс экстрагирования ионов завершается спустя 24 ч после начала (хотя материал в основном отвердевает через 3-6 мин, в зависимости от состава, не достигая своих окончательных физических и механических свойств). Процесс диссоциации происходит только при наличии воды (присутствующей как растворитель поликислоты или той,на которой замешивается цемент) Под воздействием кислоты декомпозируется около 20-30 % стеклянных частиц.

Стадия загустевания. Длится около 7 мин Начальное отвердевание обеспечивается путем быстрого сшивания молекул поликислот ионами кальция (рис 7). Сшивание имеет преимущественно донор-акцепторную природу. При этом поликарбоновая кислота выступает донором, а металлы — акцептором електронов Ионы кальция двухвалентны, более многочисленны и поэтому более готовы к реакции с карбоксильными группами кислоты, чем трехвалентные ионы алюминия Однако эффективность связывания ионами кальция молекул поликислоты недостаточно высока, поскольку двухвалентные ионы могут хелатировать кар-

Рис. 7. Стадия загустевания стеклоиономерного цемента: