Определение и общая характеристика амальгамы. Состав и механизм твердения. Классификация и свойства. Металлические «безртутные» пломбировочные материалы

Амальгамами называются сплавы, металлические системы, в состав которых в качестве одного из компонентов входит ртуть. В зависимости от количественного соотношения ртути и других металлов амальгамы при 37 °С могут быть жидкими, полужидкими и твердыми. В стоматологической практике наибольшее распространение получили серебряные амальгамы.

Основной областью применения амальгамы в стоматологии является восстановление жевательных зубов. В некоторых случаях ее применяют для восстановления культи зуба под коронку. Амальгаму применяют в восстановительной стоматологии около 150 лет. Такой длительный период применения этого материала связан с положительными свойствами амальгамы: непосредственно после смешивания она пластична и быстро затвердевает при температуре 37 °С, практически не дает усадки, отличается высокой твердостью и износостойкостью, обеспечивает наиболее длительный срок службы пломб. В настоящее время применение амальгамы в стоматологии значительно сократилось. В результате последних достижений материаловедения для восстановления или реставрации жевательных зубов стали с успехом применять композиты.

Вплоть до 1960 г. химический состав и микроструктура сплавов для стоматологической амальгамы оставались такими же, как у наиболее удачных амальгам, впервые предложенных G.V. Black в 1895 г. Традиционные сплавы содержат от 66 до 73% серебра по массе, олова - от 25 до 29%, количество меди может доходить до 6% массовых, а содержание цинка достигать 2% (масс.). В составе сплава может находиться до 3% ртути. В конце 60-х годов были разработаны сплавы для амальгамы с повышенным содержанием меди. Для работы в клинической практике

материал поступал в виде комплекта «порошок-жидкость». Порошок сплава для амальгамы получали токарной обработкой слитка с последующим размалыванием и просеиванием. Такой тип порошка сплава для амальгамы называют опилками. Жидкостью служила ртуть, серебристый металл с высокой плотностью 13,52 г/см³ и температурой плавления - «-» 38,97 °С.

Процесс образования амальгамы (амальгамирования) состоит в смачивании металла ртутью, после чего они взаимно проникают друг в друга (диффундируют), образуя сплав. При этом возникают интерметаллические соединения металлов (серебра, олова) с ртутью, которые образуют твердые растворы, участвуют в структурировании амальгам и влияют на их свойства. Непосредственно после амальгамирования порошок сплава сосуществует с жидкой ртутью, придавая смеси пластичную консистенцию. По мере растворения оставшейся ртутью частиц сплава продолжается рост γ₁ и γ₂ фаз. Когда ртуть исчезает, амальгама затвердевает. Реакции амальгамирования и фазовая структура обычной амальгамы показаны на рис. 22.1.

Рис. 22.1. Реакция амальгамирования и фазовая структура традиционной амальгамы*

* На основе схемы R.W. Phillips «Skinner's Science of Dental Materials» W.B. Saunders Co., 1982, 8-е изд., с. 312.

После завершения реакции амальгамирования остатки частиц высокоплавкого сплава серебро-олово (фаза γ) внедрены в матрицу, образованную продуктами реакции с ртутью. В большинстве традиционных амальгам обе фазы (и γ₁, и γ₂) образуют непрерывную структуру. Образование такой взаимосвязанной структуры чрезвычайно важно, так как фаза γ₂склонна к коррозии, ее следует расценивать как слабое звено в большинстве традиционных стоматологических амальгам.

Для всех высокомедных амальгам характерно отсутствие или существенное снижение содержания фазы γ₂, потому что олово скорее реагирует с медью, чем с ртутью, предотвращая образование фазы оловортуть.

На схеме 22.1 представлена классификация сплавов для стоматологической амальгамы. В основу классификации положены форма частиц сплава и содержание в нем меди.

Схема 22.1. Реакция амальгамирования и фазовая структура традиционной амальгамы

Обычный (традиционный) сплав в виде опилок, выпускаемый в продажу, содержал смесь частиц различного размера для того, чтобы оптимизировать способность порошка к уплотнению. Размер частиц порошка сплава уменьшился (до 30 мкм), когда появились так называемые сферические сплавы. Для сферической амальгамы характерны снижение отношения ртуть/сплав и значительное уменьшение давления при конденсации. В настоящее время выпускают аппараты (амальгамосмесители) для быстрого смешивания амальгамы, улучшающие условия работы в стоматологическом кабинете.

Для радикального решения проблем, связанных с применением токсичной ртути, были предложены принципиально новые составы, содержащие в качестве жидкого компонента смесь галлия и индия, которая полностью заменяла ртуть. На основе легкоплавкового металла галлия (его температура плавления равна 29,785 °С) можно получить затвердевающие при комнатной температуре пломбировочные материалы с необходимым комплексом свойств.

Возможность использования галлиевых «амальгам» для стоматологических целей была установлена в 1930 г. Галлий практически безопасен для пациента и медицинского персонала, так как при пломбировании зубов не происходит выделения его паров. Хотя эти сплавы называют галлиевыми, в их состав входит не один галлий, так как для понижения температуры плавления ниже комнатной к нему нужно добавить определенное количество индия и олова.

К показателям физико-механических свойств амальгамы относят:

1) прочность при сжатии через 1 ч;

2) ползучесть (или сопротивление статической нагрузке);

3) размерные изменения.

Реакция затвердевания амальгамы носит временной характер. Только через 24 ч прочность на сжатие амальгамы достигает значений, которые соответствуют величинам большинства окклюзионных нагрузок. Если принять жевательную нагрузку равную 750 Н, а площадь контакта - 2 мм², то прочность на сжатие амальгамы должна быть порядка 380 МПа. Такую прочность на сжатие имеют большинство амальгам после окончательного затвердевания.

Основные требования к сплаву для приготовления амальгам установлены рекомендациями ИСО 1559. Форма выпуска сплава для амальгамы - порошок или таблетка. Сплав должен содержать не менее 65% серебра и не более 29% олова. Допускается введение модифицирующих добавок (Cu, Zn, Hg и др.). Амальгама должна иметь минимальную прочность при сжатии через 1 ч - 60 МН/м² и через 24 ч не менее 300 МН/м², текучесть через 24 ч - (0 0,2)%. Она должна быть готова для пломбирования (конденсации в полости) не позже, чем через 1,5 мин после начала растирания порошка сплава с ртутью