Окрім розглянутих добавок полімерні матеріали можуть містити низку інших інгредієнтів, що модифікують їх властивості (наприклад, добавки для надання рентгеноконтрастиості).
Основні методи добування пластмас — полімеризація і поліконденсація. При полімеризації, на відміну від поліконденсації, зв'язування молекул мономерів у полімерні ланцюжки відбувається без утворення побічних продуктів реакції (вода, спирт та ін.). За своїм складом полімер аналогічний вихідній речовині, відрізняється від неї величиною молекул і властивостями. Процес полімеризації оборотний. Під час нагрівання можливий розпад молекул полімеру на молекули мономера.
При поліконденсації процес з'єднання молекул у ланцюжки супроводжується утворенням деяких побічних продуктів реакції. Процес поліконденсації необоротний. Утворений полімер за структурою, складом і властивостями відрізняється від первинних мономерів.
При полімеризації молекулярна маса добутої речовини дорівнює сумі молекулярних мас молекул, які брали участь у реакції. Реакція полімеризації відбувається під впливом зовнішніх і внутрішніх чинників (тепла, світла, деяких хімічних речовин — ініціаторів) за наявності каталізаторів чи активаторів. У цьому процесі можна виділити три стадії:
1. Активація молекул мономера під дією світла, тепла чи хімічної речовини. У молекулах мономера розриваються подвійні зв'язки з утворенням вільних валентностей (вільних радикалів). Ініціатори — хімічно активні речовини — легко розкладаються на активні радикали, які вступають у реакцію з молекулами мономера, внаслідок чого звільняються вільні валентності. У цих ділянках відбувається ріст полімерних ланцюжків.
2. Утворення полімерного ланцюжка. У масі матеріалу, який полімеризується, виникають активні центри. Саме тут відбувається ріст полімерних ланцюжків. Під час реакції на кінцях ланцюжків постійно присутні вільні радикали. Вони забезпечують безперервний ріст полімерних ланцюжків.
Утворення макромолекул супроводжується виділенням значної кількості енергії, увесь процес має характер екзотермічної реакції. Ріст полімерного ланцюжка відбувається до певної межі, причому кількість молекул мономера, зв'язаних в одну макромолекулу, може досягати сотень тисяч.
У цій стадії відбувається основний кількісний ріст маси полімеру. Ланцюжки, які утворюються при полімеризації, можуть мати неоднакову довжину і структуру. При з'єднанні мономолекул з одним подвійним зв'язком утворюються лінійні полімери. Коли мономери мають два або більше подвійних зв'язків, а також при введенні в процес спеціальних активних речовин структура ланцюжків полімеру може набувати "зшитого" вигляду — утворюються поперечні зв'язки між основними ланцюжками (просторова структура; мал. 5). Зшиті полімери, як правило, мають кращі фізико-хімічні властивості. У зубопротезуванні застосовують зшиту пластмасу "Акрел".
На властивості полімерів впливають умови, за яких відбувається процес полімеризації. При надлишку каталізаторів чи тепла реакція прискорюється, утворюються відносно короткі ланцюжки. Помірна кількість стимуляторів реакції забезпечує більш повну полімеризацію з утворенням більш довгих ланцюжків, поліпшує фізико-механічні властивості полімеру. Сповільнення швидкості полімеризації досягається додаванням інгібіторів (гідрохінон, бензохінон, аміни). Незначна кількість інгібітору (соті частки відсотка) сповільнює і навіть припиняє полімеризацію. Цю властивість інгібіторів використовують для запобігання самополімеризації мономерів, при зберіганні й транспортуванні пластмас.
3. Обрив ланцюжка. Полімеризація закінчується при припиненні дії факторів, що спричинюють цей процес.
Полімеризація суміші молекул різних мономерів називається співполімеризацією, а отримані полімери — співполімерами. Підбираючи кількісні співвідношення різних мономерів, можна методом співполімеризації виготовляти пластмаси з потрібними властивостями. В ортопедичній стоматології застосовують такі співполімери: "Етакрил", "Бакрил", "Еладент", "Фторакс" та ін.
Одна з основних властивостей пластмас — це їх висока технологічна здатність формуватися під дією нагрівання і тиску. Вони широко застосовуються в стоматологічній практиці для виготовлення базисів знімних протезів, ортодонтичних і щелепно-лицевих апаратів, шин, штучних зубів, покриття (облицювання) металевих частин протезів і коронок.
Медична промисловість випускає для потреб стоматології великий асортимент пластмас і виробів із них.
Пластмаси, які застосовуються в зубопротезуванні, повинні відповідати таким вимогам:
1) не подразнювати слизову оболонку ротової порожнини і бути нешкідливими для організму;
2) мати достатню міцність і еластичність, постійну форму (щоб запобігти поломкам, стиранню та деформації протеза);
3) міцно з'єднуватися зі штучними зубами, металом і фарфором;
4) мати теплопровідність, яка б запобігала опікам під час приймання гарячої їжі і не порушувала терморегуляції слизової оболонки;
5) не мати мікропористості, що сприяє розвитку мікрофлори;
6) добре забарвлюватись і не змінювати з часом свій колір;
7) бути дешевими, легкими і доступними, простими в технологічному застосуванні. Легко піддаватися формуванню, обробці й поліруванню;
8) не мати неприємного смаку і запаху. Розрізняють такі стоматологічні пластмасові матеріали:
1) акрилові пластмаси;
2) вінілові пластмаси;
3) пластмаси на основі модифікованого полістиролу;
4) співполімери або суміші перерахованих полімерів.
За технологічними властивостями розрізняють пластмаси термічної полімеризації (піропласти), пластмаси холодної (самотвердіючі або швидкотвердіючі) і світлової полімеризації (фотополімери). За агрегатним станом пластмаси поділяють на тверді ("Акрел", "Акроніл", "Бакрил") та еластичні, або м'які ("Еладент",
"Боксил", "ПМ"). За призначенням розрізняють такі види пластмас: а) для виготовлення базисів ("Акрел",
5) "Акроніл", "Фторакс"; б) для виготовлення і облицювання незнімних протезів ("Синма", "Синма М"); в) для виготовлення двошарових базисів і боксерських шин ("Еладент", "Боксил"); г) для перебазування і лагодження протезів ("Протакрил", "Редонт"); д) для виготовлення індивідуальних відбиткових ложок ("Карбопласт").
6) Акрилові пластмаси — складні хімічні речовини, похідні акрилової (СН2=СН—СООН) і метакрилової (СН2=С(СН3)—СООН) кислот, їх складних ефірів та ін. Для зуботехнічного виробництва промисловість випускає пластмаси у вигляді комплекту, що містить порошок (полімер) і рідину (мономер). Виготовлення виробів здійснюється методом формування із суміші (тіста) полімеру і мономера виробу з подальшою полімеризацією,
7) Мономер — метиловий ефір метакрилової кислоти (СН2^С(СН3)—СООСН3). Це летюча, безбарвна рідина з різким специфічним запахом. Температура кипіння — 100,3 °С, густина — 0,95 г/смг, легко займається. Під дією на мономер тепла чи ультрафіолетового випромінювання може виникати полімеризація з утворенням твердої речовини — полімеру, яка супроводжується значною усадкою (до 20%).
8) Для запобігання самополімеризації мономер наливають у темні флакони і додають до нього інгібітор (0,005%). Зберігають мономер у прохолодному місці.
9) Полімер — полі метилметакрилат. Це тверда прозора речовина. Густина -- 1,18 — 1,20 г/см3. Реакція полімеризації оборотна. Під час нагрівання полімеру до температури 250 — 300 °С він перетворюється на пару. Після її охолодження утворюється рідина — мономер.
Порошок полімеру одержують двома способами. Перший — дроблення поліметилметакрилату на спеціальних фрезових верстатах із подальшим просіюванням крізь сита з 800 і більше отворами на 1 см2. Другий — емульсійний метод, що застосовується нині. Суть методу — полімеризація попередньо емульгованого мономера в спеціальному апараті (полімеризація з мішалкою всередині). У полімеризатор заливають воду і мономер у співвідношенні 2:1, додають 0,3% (від кількості мономера) пероксиду бензоїлу і крохмаль (емульгатор). При виготовленні полімерного порошку для базисів до суміші (вода, мономер і стимулятор) додають дибутилфталат (5% від кількості мономера) для надання масі пластичності й еластичності. Масу підігрівають до температури 84 °С, постійно перемішуючи. Мономер полімеризуеться, утворюючи правильні, але різні за діаметром, прозорі й безбарвні кульки.
Залежно від швидкості розмішування маси і температурного режиму добувають зерна полімеру різної величини: від найдрібніших, що просіюються крізь сито з 10 000 отворів на 1 см2, до більших, що просіюються крізь сито з 1000 отворів на 1 см2.
У зубопротезуванні застосовують як безбарвний порошок, так і забарвлений. Для забарвлення порошку полімеру користуються органічними барвниками (судан ПІ і судан IV), а також неорганічними (сульфохромат свинцю, залізний марс, зелень Гіньє). Неорганічні барвники мають перевагу перед органічними. Вони не руйнуються в природних умовах, дозволяють утворювати більшу гаму стійких кольорів.
Як замутнювачі пластмас використовують оксид цинку (1,2 — 1,5%) або діоксид титану (0,35 — 0,5%). Забарвлення і замутнення полімерного порошку здійснюють у кулькових млинах, при обертанні яких на поверхні полімерних кульок адсорбуються барвники і замутнювачі.
Пластмасові стоматологічні конструкції (протези, шини, апарати) у ротовій порожнині зазнають значних функціональних навантажень. Тому матеріали для їх виготовлення повинні відповідати таким вимогам:
1) виявляти достатні міцність і опір стиранню;
2) бути еластичними (у зв'язку з неминучою пружною деформацією зубних протезів);
3) мати постійні форму й об'єм;
4) добре шліфуватись і поліруватися.
Зуботехнічні вітчизняні акрилові пластмаси деякою мірою відповідають цим вимогам. Вони мають такі властивості: густина — 1,1 —1,2 г/см3, молекулярна маса — 250 000, твердість за Брінеллем — 18 — 30 кгс/мм2, теплостійкість за Мартенцем — 60 — 70 °С, лінійна усадка — 0,2-0,5%, максимальне водопоглинання — 2%, залишковий мономер — до 0,5%.
Фізичні властивості пластмас при різних режимах полімеризації значно різняться. Так, при полімеризації пластмаси АКР-10 за температури 80 °С межа міцності на згин становить 1095 кгс/см2. Цей же показник при полімеризації в киплячій воді дорівнює 759 кгс/см2, при цьому зменшуються показники ударної в'язкості і твердості (В.Н. Копєйкін). Стоматологічні пластмаси відрізняються і за показниками міцності. Так, у базисної пластмаси "Фторакс" вона у 2 рази вища, ніж в "Етакрилу."
Фізико-механічні властивості базисних пластмас ураховують при конструюванні базисів знімних протезів. При різній податливості різних ділянок слизової оболонки протезного поля доцільно використовувати базисний матеріал із більш високим показником міцності.
Пластмаси, які застосовують в ортопедичній стоматології, виявляють низку позитивних якостей: 1) хімічну інертність у ротовій порожнині; 2) гігієнічність; 3) здатність забарвлюватися в потрібний колір і не змінювати його; 4) добру технологічність. Вироби з них може виготовляти будь-яка зуботехнічна лабораторія.
Недоліки акрилових пластмас такі:
1)великий коефіцієнт термічного розширення;
2)недостатня еластичність — вироби часто ламаються;
3)невелика твердість і слабкий опір стиранню.
Базисні пластмаси. З них виготовляють основні частини знімних апаратів, протезів і шин. Вони повинні відповідати особливим вимогам, оскільки в ротовій порожнині базиси зазнають значних за величиною і різних за характером навантажень (згин, стискання, розтягування, крутіння та ін„).
Базисні пластмаси повинні відповідати таким вимогам:
1) мати достатні міцність і еластичність;
2) чинити великий опір згину та удару;
3) бути достатньо теплопровідними;
4) мати достатні твердість і опір стиранню;
5) бути хімічно інертними в ротовій порожнині;
6) не змінювати колір при дії факторів навколишнього середовища;
7) не ушкоджувати тканини ротової порожнини;
8) не абсорбувати барвники харчових продуктів і мікрофлору ротової порожнини.
Окрім того, вони повинні:!)міцно з'єднуватися з фарфором, металами, пластмасами; 2) бути рентгеноконтрастними, легко лагодитися; 3) бути технологічними; 4) забарвлюватись і добре імітувати природний колір ясен; 5) не викликати неприємних смакових відчуттів і не мати запаху; 6) легко дезінфікуватися.
Залежно від товарної форми базисні матеріали поділяють на такі три основні типи: 1) пластмаси типу порошок — рідина (більшість пластмас); 2) пластмаси типу гелю. Це готова формувальна маса, яку одержують при замішуванні мономера з полівінілакрилатним співполімером. Випускається у вигляді товстих пластинок, покритих з обох боків полімерною плівкою, яка перешкоджає випаровуванню мономера. Це матеріали тільки гарячого твердіння; 3) термопластичні ливарні пластмаси і пластмаси, що пресуються. Ливарна маса "Карбопласт" і маса для пресування (листовий поліметилметакрилат — ПММА) широкого застосування в стоматологічній практиці не знайшли через складність технології їх застосування.
"Акрел" — базисна пластмаса для виготовлення часткових і повних протезів зубів, ортодонтичних і щелепно-лицевих апаратів, шин. Вона являє собою співполімер зі "зшитими" співполімерними ланцюжками, що поліпшує його фізико-механічні властивості. Просторова структура полімеру утворюється під час полімеризації за наявності зшивагента, уведеного до мономера.
Пластмаса "Акрел" складається з дрібнодисперсного порошку полметилметакрилату, пластифікованого ди-бутилфталатом (1—3%), замутнювача — оксиду цинку чи титану (1,3%), рідини (мономеру) — метилметакрилату, що містить зшивагент і інгібітор гідрохінон. Випускається в комплектах (300 г порошку, 150 г рідини і 50 г ізоляційного лаку "Ізокол"). Коли пластмаса "Акрел" зберігається тривалий час за температури нижче від 18 °С, зшивагент може сконденсуватись і випасти в осад на дно посудини з мономером. Ця реакція оборотна, під час підігрівання в теплій воді до температури 30 — 35 °С осад розчиняється, і мономер можна застосовувати за призначенням (табл. 6).
"Акроніл"— базисна пластмаса, яку використовують також для виготовлення щелепно-лицевих і ортодонтичних апаратів, шин. Порошок — співполімер метилметакрилату. Рідина — метилметакрилат, зшивагент — диметакрилат триетиленгліколю, інгібітор — гідрохінон. За міцністю "Акроніл" близький до "Фтораксу", однак має менше водопоглинання. "Акроніл" виявляє добрі технологічні властивості. Випускається в комплектах (порошок, рідина, ізоляційний лак).
"Бакрил" — високоміцна акрилова пластмаса для базисів знімних протезів, яка має підвищену стійкість до розтріскування і стирання, велику ударну в'язкість і високу міцність на згин. Порошок — поліметилакрилат, модифікований еластомерами (низькомолекулярні співполімери бутилакрилового каучуку, алілметакри-лату і метилметакрилату). Рідина — метилметакрилат, інгібований дифенілпропанолом. Пластмаса має добрі технологічні властивості.
Таблиця 6. Фізико-механічні властивості базисних пластмас гарячого твердіння
(М.М. Гернер, М.А. Наладов, 1984)
| Матеріал | Міцність, МН/мм3 | Ударна в'язкість, кДж/мм2 | Прогин при навантаженні | Мікротвер дість, МН/мм2 | Водопотли-нання через 24 год за температури 37 °С, мг/см2 | ||
| на згин | на стискання | 35Н | 50Н | ||||
| "Акрел" | 5,8 | 1,35 | 2,56 260-270 | 0,30 | |||
| "Акроніл" | 6,6 | 1,65 | 2,94 2,84 | 250-280 200-230 | 0,31 | ||
| "Бакрил" | ПО | 1,52 | 0,40 | ||||
| Безбарва пластмаа | 6,4 | 1,38 | 2,75 | 0,55 | |||
| "Етакрил" | 1,42 | 2,80 | 200-250 | 0,45 | |||
| "Фторакс" | 1,45 | 2,90 | 200-220 | 0,32 |
"Етакрил" ("АКР-1 5") — синтетична пластмаса для базисів протезів, апаратів і шин. Складається з дрібнодисперсного порошку рожевого кольору. Це потрійний співполімер трьох складних ефірів: метилметакрилату (89%), етилакрилату (8%) і метилакрилату (2%). Він пластифікований двома способами: 1) внутрішня пластифікація — уведенням у макромолекулу метакрилату; 2) зовнішня — додаванням дибутилфталату (до 1%). Замутнювачі — оксид цинку, оксид титану.
Рідина — безбарвна суміш трьох мономерів: метилметакрилату (89%), етилметакрилату (8%), метилакрилату (2%). Містить також інгібітор гідрохінон (0,005%) і пластифікатор дибутилфталат (1%).
"Фторакс" — базисна пластмаса, акриловий співполімер, що містить фторкаучуки. Вирізняється підвищеною міцністю та еластичністю, хімічно стійкий. Виготовлені з "Фтораксу" вироби мають слаборожевий колір, напівпрозорі, крізь них просвічується природний колір слизової оболонки. Для одержання формувальної маси (тіста) порошок і рідину змішують у співвідношенні 2:1, після чого ця суміш повинна дозрівати (набухати) протягом 10 — 12 хв. Формування і полімеризацію проводять за тими самими правилами, що й для інших акрилових базисних пластмас. Після формування кювету рекомендується утримувати під пресом протягом 10—15 хв, а потім, затиснувши кювету в бюгелі, розпочинають температурну обробку пластмаси (полімеризацію).
Зарубіжні аналоги базисних пластмас гарячої полімеризації такі: "Паладон-65", "Магнум", "Футура ак-рил-2000" (Німеччина), "Селекта плюс", "Тревалон" (США), "Акрон МСІ" (Японія), "Суперакрил плюс" (Чехія) та іп. Полімеризація може проводитися у двох варіантах;
1. Нагнічувальпий (інжекторний) — при виготовленні повних знімних протезів. Пластмасове тісто (суміш полімеру з мономером) протягом 5 хв під тиском нагнітається в кювету через циліндр нагнічувального приладу. По закіпченні нагнітання кювету поміщають у полімеризатор на ЗО хв за температури 55 °С і тиску 2 атм.
2. Ливарний — при реставрації протезів (перебазуванні). Заміну воскового базису на полімермономсрну масу проводять ливарним пресуванням із застосуванням системи ливників. Полімеризують у полімеризаторі протягом ЗО хв за температури 55 °С і тиску 2 атм.
Пластмаси для незнімних зубних протезів "Син-ма-74" і "Синма М" — зшитий акриловий полімер. Порошок — поліметилакрилат, забарвлений у різні кольори, пластифікований дибутилфталатом. Рідина — метилметакрилат, містить зшивагент.
"Синма-74" випускається в комплекті. У ньому є дрібнодисперсний порошок 10 кольорів, рідина (мономер), розцвітка (для вибору кольору) і концентровані барвники білого, жовтого, рожевого і сірого кольорів. Коли потрібно виготовити зуби більш інтенсивного забарвлення, до основного порошку додають невелику кількість концентрованого барвника відповідного кольору і добре їх змішують.
Методика приготування формувальної маси, спосіб формування і полімеризації такі самі, як і в базисних акрилових пластмас.
Вироби, виготовлені із "Синми-74" (коронки, вкладки, облицювання), вирізняються підвищеними фізико-механічними показниками. При виготовленні незнімних суцільнолитих протезів із пластмасовим облицюванням для утворення рєтенційної поверхні на металевому каркасі застосовують пластмасові гранули (кульки) діаметром до 1 мм, котрі наклеюють на воскові моделі перед литтям.
"Синма М". Порошок — суспензійний прищеплений фтор, містить співполімер. Рідина — суміш акрилових мономерів і олігомерів. Наявність олігомеру в "Синмі М" дозволяє моделювати облицювання безпосередньо з пластмаси, рівномірно П наносити на каркас і розподіляти.
Одна упаковка "Синми М" для облицювання незнімних протезів методом пошарового нанесення містить основний порошок 8 кольорів (260 г), порошок дентину 4 кольорів, порошок емалі 2 кольорів (40 г), рідину (150 г), а також концентрати барвників (40 г).
Пластмаси типу "Синма" потрібно зберігати в прохолодному місці сухими. Рідина повинна бути щільно закрита в посудині з темного скла або в посудині, обгорнутій темним папером.
Застосовують також зарубіжні пластмаси для незнім протезів: "Суперпонт" та "Суперпонт С+В" (Чехія) та ін.
