Основы стоматологического материаловедения

medwedi.ru

Основы

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ Ричард ван Нурт Профессор отдела Восстановительной стоматологии Шеффилдского Университета, г. Шеффилд, Англия

Второе издание

М Mosby EDINBURGH

LONDON

NEW YORK

PHILADELPHIA

medwedi.ru

ST LOUIS

SYDNEY TORONTO

2002

УДК 616.314-77 Б Б К 56.68 Н90

MOSBY

© 1994 Times Mirror International Publishers Limited © 2002 Elsvier Science Limited. Все права защищены. Права Ричарда ван Нурта, являющегося автором данной работы, декларированы им в соответствии с законом об Авторских правах, Проектах и Патентов, 1988. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена, храниться в системах поиска или передаваться в любой форме или электронным, механическим, фотографическим, записывающим способом без предварительного разрешения издателя (Permissions Manager, Elsvier Science Limited, Robert Stevenson House, 1-3, Baxter's Place, Leich Walk, Edinbourgh EH1 3AF) или на основании лицензионного разрешения по ограничению копирования в Великобритании, установленного Агентством по защите авторских прав, 90, Tottenham Court Road, London WIT 4LP.

Первое издание в 1994 году Второе издание в 2002 году ISBN 0 7234 3215 5 (англ.) Зарегистрировано в Каталоге Британской Библиотеки в Разделе публикаций Номер каталога этой книги можно получить в Британской библиотеке Зарегистрировано в Каталоге Конгресса в Разделе Публикаций Номер каталога этой книги можно получить в Библиотеке Конгресса Примечание Медицинские знания постоянно обновляются. По мере поступления новой информации возникает необходимость изменения методов лечения, оборудования и использования лекарственных средств. Авторы и издатели позаботились о том, чтобы информация, представленная в этой книге, являлась достоверной и соответствовала бы современным данным. Вместе с тем, читателям рекомендуется убедиться, что информация, и особенно относящаяся к использованию медикаментов, соответствует современному законодательству и стандартам клинической практики.

© 2004 Перевод и права в РФ Инкоралрус Руководитель проекта Пахомов Г.Н. Научные редакторы Добровольский П.В. Гринева ТВ. Поюровская И.Я.

ISBN 5-9900267-1-4 (русс.) 2004 Издательство КМК-Инвест

Отпечатано в ГМП «Первая Образцовая типография». Тираж 2 000 экз. Заказ 564.

Издатель придерживается политики использования бумаги, производимой из дерева при устойчивом сохранении леса

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

7

Ричард ван Н у р т

7

К читателям

8

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Основы стоматологического материаловедения

9

1.1

Биоматериалы, биосовместимость и биомеханика

11

1.2

Исторический ракурс

14

1.3

Атомное строение вещества

19

1.4

Структура к е р а м и к и

26

1.5

Структура металлов и сплавов

32

1.6

Структура п о л и м е р о в

39

1.7

Механические свойства

49

1.8

Физические свойства

57

1.9

Химические свойства

68

1.10

Принципы адгезии

75

ЧАСТЬ ВТОРАЯ Стоматологические материалы для клиники 2.1

Стоматологические амальгамы

2.2

Полимерные к о м п о з и т ы и м о д и ф и ц и р о в а н н ы е поликислотами полимерные к о м п о з и т ы

2.3

Стеклоиономерные цементы традиционные и стеклоиономерные цементы,

87 89

модифицированные полимерами

104 132

2.4

Промежуточные п л о м б и р о в о ч н ы е материалы

149

2.5

Адгезивы для э м а л и и д е н т и н а

157

2.6

Эндодонтические материалы

174

2.7

Оттискные м а т е р и а л ы

187

medwedi.ru

6

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ Основные конструкционные и вспомогательные материалы в ортопедической стоматологии

211

3.1

Гипс

213

3.2

П о л и м е р н ы е материалы для б а з и с о в с ъ е м н ы х з у б н ы х протезов

219

3.3

Л и т е й н ы е сплавы для металлических з у б н ы х протезов

231

3.4

Стоматологическая керамика

242

3.5

Металлокерамика

261

3.6

Материалы для ф и к с а ц и и

273

3.7

Н е р ж а в е ю щ а я сталь

297

ПРЕДИСЛОВИЕ

Профессор Ричард ван Нурт П р о ф е с с о р Р и ч а р д ван Нурт — руководитель Отдела

н и к «Основы стоматологического материаловедения»,

Стоматологической п о м о щ и взрослому населению

к о т о р ы й издается во второй раз. Выбор для перевода

Ш е ф ф и л д с к о г о Университета К л и н и ч е с к о й стомато­

этого и з д а н и я на русский я з ы к был не случайным. Де­

логии (Англия).

тальное о з н а к о м л е н и е с содержанием учебника убеди­

Образование получил в Суссекском Университете

ло группу научных редакторов в том, что

его автору

(Англия), специалист в области материаловедения и

удалось г а р м о н и ч н о и з л о ж и т ь о б ш и р н ы е д а н н ы е п о

биомедицинской и н ж е н е р и и . П о о к о н ч а н и и универси­

материаловедению в сжатой, но доступной ф о р м е для

тета прошел п о л н ы й курс постдипломного образова­

п о н и м а н и я читателя, не я в л я ю щ е г о с я с п е ц и а л и с т о м в

ния и с тех п о р н е и з м е н н о трудится в Ш е ф ф и л д с к о м

этой области. Ф у н д а м е н т а л ь н ы е п о л о ж е н и я учебника

Университете, п р о й д я путь от научного сотрудника до

базируются на л и ч н о м опыте автора, стремившегося

профессора и р у к о в о д и т е л я отдела.

увязать с л о ж н ы й состав, строение и ф у н к ц и ю матери­

Первые годы с в о е й п р о ф е с с и о н а л ь н о й научной

ала с к л и н и ч е с к о й потребностью в н е м и перспектива­

карьеры он п о с в я т и л разработке м а т е р и а л о в д л я изго­

ми долгосрочного и с п о л ь з о в а н и я . Автор убедительно

товления сердечных к л а п а н о в из с и л и к о н а и полиуре­

доказывает необходимость для студентов приобрете­

тана, а также в ы с в о б о ж д е н и ю л е к а р с т в е н н ы х средств

н и я з н а н и й п о стоматологическому материаловеде­

из силиконов и а к р и л о в ы х в о л о к о н .

н и ю . Он настаивает, что только врач-стоматолог (а не

Постепенно его н а у ч н ы й и н т е р е с п е р е к л ю ч а е т с я на создание и и с п о л ь з о в а н и е с т о м а т о л о г и ч е с к и х ма­ териалов, и с 1984 года этот предмет стал о с н о в н ы м объектом его и с с л е д о в а н и й по трем н а п р а в л е н и я м : а) разработка и н д и к а т о р о в д л я к л и н и ч е с к о й оцен­ ки свойств материалов, в к л ю ч а я их д и з а й н , изучение свойств и к л и н и ч е с к о е п о в е д е н и е ;

зубной техник) п о л н о с т ь ю ответственен за использо­ вание материалов п р и о к а з а н и и любого вида стомато­ л о г и ч е с к о й п о м о щ и и, поэтому, он должен владеть ос­ н о в а м и науки о стоматологических материалах и быть п о с т о я н н о осведомлен о н о в ы х разработках, использо­ вание которых определяет успех л е ч е н и я п а ц и е н т о в . П р и научном р е д а к т и р о в а н и и этой к н и г и возника­

б) биосовместимость стоматологических материа­

ли трудности терминологического порядка, которые

лов с акцентом на и с с л е д о в а н и я м е х а н и з м о в взаимо­

характерны для

действия керамических м а т е р и а л о в и о к р у ж а ю щ е й

я з ы к любого раздела стоматологии, в том числе и в

перевода с английского на русский

биологической среды. М н о г о л е т н и й труд о п о б о ч н о м

секторе м а т е р и а л о в е д е н и я .

влиянии стоматологических м а т е р и а л о в в н а с т о я щ е е

м н о г и е п р о б л е м ы подобного рода

время представлен в И н т е р н е т е (www.shef.ac.uk/pro-

о д н а к о н е к о т о р ы е из н и х находятся вне к о м п е т е н ц и и

ject/arrp) и имеет большое п р а к т и ч е с к о е з н а ч е н и е ;

редакторской группы и требуют дальнейшего рассмот­

П о мере в о з м о ж н о с т и б ы л и преодолены,

в) создание материалов с у л у ч ш е н н ы м и адгезив­

р е н и я . В цел о м, мы полагаем, что н а с т о я щ а я книга

ными свойствами. П р е д м е т о м и с с л е д о в а н и й автора

явится н а д е ж н ы м п о с о б и е м для студентов и врачей-

были связующие вещества, п р а й м е р ы д л я металлов и

стоматологов в п р и о б р е т е н и и и м и з н а н и и й , которые

другие бондинг системы, п р е д с т а в л я ю щ и е , к а к изве­

обеспечат им уверенность выбора и и с п о л ь з о в а н и я для

стно основу современного стоматологического мате­

л е ч е н и я и п р о т е з и р о в а н и я наиболее подходящих ма­

риаловедения.

териалов для к о н к р е т н о г о пациента.

Профессор Нурт автор около 200 научных работ, большинство которых о п у б л и к о в а н о в ведущих меж­ дународных журналах, и м о н о г р а ф и й по материалове­ дению. Один из наиболее з н а ч и м ы х его трудов — учеб­

medwedi.ru

Г.Н.Пахомов, профессор, руководитель редакторской

группы

ПРЕДИСЛОВИЕ

8

К читателям Материаловедение в с т о м а т о л о г и и - наука, к о т о р о й , к

О д н о й и з п р о б л е м п р е п о д а в а н и я б ы л о отсутствие

с о ж а л е н и ю , в Р о с с и и уделяется н е д о с т а т о ч н о внима­

хорошего с о в р е м е н н о г о учебника и л и учебного посо­

н и я . З а р у б е ж н ы й о п ы т п о д г о т о в к и стоматологов по­

б и я по с п е ц и а л ь н о с т и . М н о г и е , в том числе современ­

казывает, что этот предмет студенты н а ч и н а ю т изучать

н ы е и з д а н и я п о стоматологическому материаловеде­

уже на первых семестрах обучения в университете, с

н и ю , в ы п у щ е н н ы е в последнее в р е м я , п о с в я щ е н ы в

п о с л е д у ю щ и м и з у ч е н и е м к л и н и ч е с к и х аспектов мате­

о с н о в н о м , к л и н и ч е с к и м аспектам материаловедения

р и а л о в е д е н и я на с т а р ш и х курсах. Н и к т о и н и к о г д а не

и не могут быть и с п о л ь з о в а н ы к а к у ч е б н и к и л и посо­

что с т о м а т о л о г и ч е с к о е материаловеде­

бие по этому разделу с п е ц и а л ь н о с т и . Не спасает поло­

н и е , к а к п р и к л а д н а я наука, и з у ч а ю щ а я с т р о е н и е , сос­

ж е н и я и б о л ь ш о е количество п е р е в о д н ы х и з д а н и й ,

сомневался,

тав, х и м и ч е с к и е свойства и ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е ха­

п о с в я щ е н н ы х п р о б л е м а м стоматологического мате­

р а к т е р и с т и к и стоматологических материалов играет

р и а л о в е д е н и я . К а к б ы х о р о ш о п е р е в о д ч и к н е знал

существенную р о л ь в подготовке грамотного специа­

и н о с т р а н н ы й я з ы к , о н н е может быть с п е ц и а л и с т о м -

листа. И м е н н о от з н а н и я свойств материалов, с кото­

стоматологом для того, ч т о б ы п р а в и л ь н о употреблять

р ы м и е ж е д н е в н о работает врач-стоматолог, зависит во

терминологию. Крайне важно при редактировании

м н о г о м качество л е ч е н и я . Актуальные а с п е к т ы мате­

перевода к н и г и п о с т о я н н о е соблюдение

р и а л о в е д е н и я , т а к и л и и н а ч е , р а с с м а т р и в а ю т с я и изу­

же т е р м и н о в и о б щ е п р и н я т ы х в стоматологии назва­

одних и тех

чаются на всех п р о ф и л ь н ы х стоматологических ка­

ний и понятий.

федрах, о д н а к о н а и б о л ь ш е е в н и м а н и е там уделяется вполне к о н к р е т н ы м в о п р о с а м той и л и и н о й специаль­ ности.

К н и г а , которую вы держите в руках,

— перевод

и н о с т р а н н о г о учебника одного из самых известных

С о з д а н н а я в 2000 году, п е р в а я в Р о с с и и к а ф е д р а

с п е ц и а л и с т о в материаловедов и о с о б е н н о с т ь ю этого

факультета

и з д а н и я я в л я е т с я т о , что р е д а к т о р с к и й к о л л е к т и в

М Г М С У и м . Н.А. С е м а ш к о , ставила перед с о б о й зада­

представлен и м е н н о теми специалистами-материало­

чи и з л о ж е н и я

ведами, которых о ч е н ь мало в стоматологии России.

материаловедения

стоматологического

п р о б л е м стоматологического материа­

л о в е д е н и я , а также в о п р о с о в с и с т е м н о г о п о р я д к а к

Они

изучению с п е ц и а л ь н о с т и , в к л ю ч а я н а з в а н и я материа­

также п р а в и л ь н о е и с п о л ь з о в а н и е т е р м и н о в и назва­

лов, их к л а с с и ф и к а ц и ю и другие. Эту задачу в п е р в ы е в

н и й . Н а д е ю с ь , что эта к н и г а сможет

стоматологическом ВУЗе удалось р е ш и т ь группе мате­

п о м о щ н и к о м студентам-стоматологам в изучении ма­

риаловедов п р а к т и к о в и научных р а б о т н и к о в , кото­

т е р и а л о в е д е н и я и стать учебным п о с о б и е м по этому

р ы е сумели организовать у ч е б н ы й п р о ц е с с в универ­

разделу с п е ц и а л ь н о с т и .

ситете.

Первыми

шагами

в

этой

области

стать х о р о ш и м

были

р а з р а б о т а н н ы е н а кафедре учебные п р о г р а м м ы п о курсу стоматологическое материаловедение.

смогли обеспечить аутентичность перевода, а

В.К. Леонтьев, академик

РАМН

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ основы

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В этом разделе дается характеристика взаимосвязи микроструктуры и свойств материалов. Для того чтобы понять, почему различные материалы обладают неодинаковыми свойствами, и каким образом эти свойства отражаются на использовании материалов, необходимо знать основы научного материаловедения. Настоящая книга не содержит рекомендаций по выбору лучшего материала. Однако она поможет врачам-стоматологам овладеть основами материаловедения, а также дать представления о тех свойствах материалов, которые в большей мере относятся к их клиническому применению. В данном разделе освещаются следующие вопросы: • Каковы особенности микроструктуры материалов? • Каким образом м о ж н о представить реакцию различных материалов при действии на них функциональных нагрузок?

medwedi.ru

Глава 1.1

БИОМАТЕРИАЛЫ, БИОСОВМЕСТИМОСТЬ И БИОМЕХАНИКА

БИОМАТЕРИАЛЫ

БИОСОВМЕСТИМОСТЬ

Стоматологические восстановительные материалы, о

П р и к о н т а к т е б и о м а т е р и а л о в с т к а н я м и и л и жид­

к о т о р ы х идет р е ч ь в э т о м у ч е б н и к е , п р е д с т а в л я ю т

к о с т я м и о р г а н и з м а м е ж д у н и м и всегда п р о и с х о д я т

специальную подгруппу так называемых

р а з л и ч н о г о р о д а в з а и м о д е й с т в и я . Э т и ф о р м ы взаи­

биоматери­

алов. Когда м а т е р и а л в в о д и т с я в о р г а н и з м ч е л о в е к а

модействия

и л и н а х о д и т с я в к о н т а к т е с н и м , его о б ы ч н о называ­

мости.

ют биоматериалом.

и

составляют

предмет

биосовмести­

Биоматериалом можно называть

Биосовмеситмым н а з ы в а е т с я материал, к о т о р ы й не

л ю б о й и с к у с с т в е н н ы й и л и н е ж и в о й м а т е р и а л , соз­

обладает о т р и ц а т е л ь н ы м действием на биологические

д а н н ы й д л я в з а и м о д е й с т в и я с б и о л о г и ч е с к и м и сис­

т к а н и . Важно п о м н и т ь , что в з а и м о д е й с т в и е между ма­

темами.

т е р и а л а м и и б и о л о г и ч е с к о й средой может проходить

Существует три о с н о в н ы е области п р и м е н е н и я би­ •

стоматологические

восстановительные

материа­

л ы , к к о т о р ы м о т н о с я т с я м е т а л л и ч е с к и е и компо­

териал. Б и о л о г и ч е с к а я р е а к ц и я м о ж е т р а з в и в а т ь с я в мес­

м и к а для н е с ъ е м н о г о п р о т е з и р о в а н и я и м а т е р и а л ы

те в в е д е н и я м а т е р и а л а и л и в о т д а л е н и и от него, т.е. и м е т ь с и с т е м н ы й х а р а к т е р . С и с т е м н о е в л и я н и е ма­

имплантаты, например внутричелюстные,

имп-

т е р и а л а и м е е т о с о б о е з н а ч е н и е , п о с к о л ь к у н е всегда может рассматриваться

лантаты ч е л ю с т н о - л и ц е в ы х суставов; •

в л и я н и ю биологических т к а н е й , а вто­

рое — когда на б и о л о г и ч е с к и е т к а н и воздействует ма­

з и т н ы е п л о м б и р о в о ч н ы е м а т е р и а л ы , а также кера­ для с ъ е м н ы х зубных протезов; •

по двум н а п р а в л е н и я м . О д н о из н и х — когда материал подвергается

оматериалов:

сердечно-сосудистые и м п л а н т а т ы ы , т а к и е к а к ка-

в

качестве

клинического

с и м п т о м а , с в я з а н н о г о с его и с п о л ь з о в а н и е м , напри­

тетры, п р о т е з ы к л а п а н о в сердца и сосудов, а также

м е р , р а з л и ч н о г о р о д а к о ж н ы е и л и р е в м а т о и д н ы е ре­

материалы д л я д и а л и з а и к и с л о р о д о н а с ы щ а ю щ и е

а к ц и и о р г а н и з м а . Т а к и е р е а к ц и и могут в о з н и к а т ь

мембраны.

к а к у п а ц и е н т о в , т а к и у с т о м а т о л о г и ч е с к о г о персо­ нала. Взаимодействие

В этой к н и г е речь будет идти т о л ь к о о стоматоло­ гических в о с с т а н о в и т е л ь н ы х

материалах.

Большая

между стоматологическим

вос­

с т а н о в и т е л ь н ы м материалом и биологической средой

часть к н и г и п о с в я щ е н а двум в а ж н е й ш и м а с п е к т а м их

может п р о я в л я т ь с я в виде:

применения: их составу и х а р а к т е р н ы м свойствам.

•

п о с л е о п е р а ц и о н н о й чувствительности;

При этом будет также уделяться в н и м а н и е в о п р о с а м

•

признаков проявления токсичности;

биосовместимости и б и о м е х а н и к и м а т е р и а л о в п р и их

•

к о р р о з и и материала;

биологическом п р и м е н е н и и .

•

гиперчувствительности/аллергии.

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

12

Послеоперационная

чувствительность — это

э т о й п р и ч и н е в р а з л и ч н ы х странах в п о с л е д н и е годы

местная реакция на восстановительное лечение.

слышны

О н а ч а с т о с в я з а н а с п р и м е н е н и е м н е к о т о р ы х плом­

амальгамы.

бировочных

могут

запрещению

использования

вызвать

И з в ы ш е с к а з а н н о г о м о ж н о заключить, что врачустоматологу н е о б х о д и м о и м е т ь п р о ч н ы е з н а н и я о сос­

в а в ш у ю п о с л е л е ч е б н ы х п р о ц е д у р . О д н о в р е м я счи­

таве и х и м и ч е с к и х свойствах материалов, к о т о р ы е о н и

т а л о с ь , ч т о п р и ч и н о й р а з д р а ж е н и я п у л ь п ы являют­

используют в к л и н и к е , и о в о з м о ж н ы х механизмах

исключительно

которые

к

н е б л а г о п р и я т н у ю р е а к ц и ю п у л ь п ы зуба, последо­

ся

материалов,

призывы

пломбировочные

материалы.

Однако в н а с т о я щ е е время достоверно известно, что

в з а и м о д е й с т в и я этих материалов с т к а н я м и п о л о с т и рта.

п р о н и к н о в е н и е и н ф е к ц и и в пространство между п л о м б о й и т к а н я м и зуба м о ж е т п р и в о д и т ь к воспа­ лению пульпы.

В т о м случае, е с л и врачу удается

о б е с п е ч и т ь г е р м е т и ч н о е з а к р ы т и е к а р и о з н о й по­ лости

с

помощью

пломбировочного

материала,

раздражения пульпы, к а к правило, не происходит. Поэтому профилактика проникновения бактерий в обработанную кариозную полость рассматривается как один из в а ж н е й ш и х ф а к т о р о в п р и использова­ н и и а д г е з и в н ы х п л о м б и р о в о ч н ы х м а т е р и а л о в . Од­

Клиническое значение В конечном итоге врачи-стоматологи несут полную ответственность за использование материалов при лечении своих пациентов. Они обязаны знать их состав и понимать какую реакцию может вызывать тот или иной биоматериал.

н а к о р а з д р а ж е н и е п у л ь п ы могут в ы з ы в а т ь токсичес­ кие

вещества,

содержащиеся в

пломбировочных

материалах.

БИОМЕХАНИКА

Н е к о т о р ы е м а т е р и а л ы обладают п о л о ж и т е л ь н ы м воздействием на ткани пульпы, например, гидроксид

К а к и з в е с т н о , п р о б л е м а б и о с о в м е с т и м о с т и матери­

к а л ь ц и я , с т и м у л и р у ю щ и й о б р а з о в а н и е п у л ь п о й вто­

алов с в я з а н а с р а з л и ч н ы м и а с п е к т а м и б е з о п а с н о с т и

р и ч н о г о д е н т и н а . Э т и м п о д ч е р к и в а е т с я , что биомате­

их и с п о л ь з о в а н и я , ч т о з а в и с и т от х а р а к т е р а их взаи­

р и а л ы д о л ж н ы быть н е т о л ь к о и н е р т н ы м и п о отноше­

м о д е й с т в и и с т к а н я м и о р г а н и з м а . О д н а к о существу­

н и ю к б и о л о г и ч е с к и м т к а н я м , но и с т и м у л и р о в а т ь их

ет г р о м а д н о е ч и с л о других ф а к т о р о в , к о т о р ы е могут

жизненные функции.

оказывать отрицательное влияние на эффектив­

К о р р о з и я р а с с м а т р и в а е т с я к а к нежелательная ре­

н о с т ь и с п о л ь з о в а н и я в о с с т а н о в и т е л ь н ы х материа­

а к ц и я между б и о л о г и ч е с к о й средой и биоматериала­

л о в . В э т о й с в я з и , н е о б х о д и м о з н а т ь , н а с к о л ь к о ус­

м и . Н а и б о л е е и з в е с т н о й и з таких р е а к ц и й я в л я е т с я

тойчивы окажутся материалы при воздействии сил,

к о р р о з и я амальгамовых п л о м б . О н а вызывает измене­

в о з н и к а ю щ и х п р и акте ж е в а н и я и о к к л ю з и и , п р и

ние цвета т к а н е й зуба и может быть п р и ч и н о й разру­

усадке м а т е р и а л а в п р о ц е с с е п о л и м е р и з а ц и и , и л и

ш е н и я краевых участков п л о м б ы . К о м п о з и т н ы е мате­

р а с ш и р е н и и и сжатии материала при термических

риалы

в о з д е й с т в и я х . В результате д л и т е л ь н о г о в о з д е й с т в и я

нередко

изменяют

цвет под воздействием

среды п о л о с т и рта, что п р и в о д и т к н е о б х о д и м о с т и за­

б и о л о г и ч е с к о й с р е д ы п о л о с т и рта на н е к о т о р ы е ма­

мены неэстетичных пломб. До настоящего времени

т е р и а л ы в н и х м о ж е т в о з н и к н у т ь к о р р о з и я и л и про­

остается п р о б л е м о й к о р р о з и й н о е воздействие биоло­

и з о й д е т з н а ч и т е л ь н а я а б с о р б ц и я ( п о г л о щ е н и е ) ро­

гических т к а н е й на л и т ы е к о н с т р у к ц и и съемных и

товой жидкости.

н е с ъ е м н ы х протезов, изготавливаемых из р а з л и ч н ы х

В этой связи ф у н к ц и о н а л ь н ы е свойства п л о м б и

сплавов. М а т е р и а л ы , п о д в е р г а ю щ и е с я к о р р о з и и в по­

зубных протезов зависят не т о л ь к о от свойств исполь­

л о с т и рта, в ы д е л я ю т в б о л ь ш о м количестве вредные

зуемых д л я их и з г о т о в л е н и я м а т е р и а л о в ,

вещества, к о т о р ы е могут в ы з ы в а т ь у п а ц и е н т о в раз­

к о н с т р у к ц и и , в ы б р а н н о й для восстановительного ле­

л и ч н ы е о с л о ж н е н и я м е с т н о г о и л и с и с т е м н о г о харак­

чения.

тера.

но и от

П о в е д е н и е материалов в реальных к о н с т р у к ц и я х

У ряда п а ц и е н т о в могут в о з н и к а т ь аллергические

изучает механика. И н ж е н е р ы руководствуются прин­

р е а к ц и и и л и р е а к ц и и гиперчувствительности, даже

ц и п а м и м е х а н и к и при строительстве зданий, мостов и

п р и воздействии н е б о л ь ш и х к о н ц е н т р а ц и й металлов,

всех других сооружений. Н а п р и м е р , зная свойства ма­

таких к а к ртуть, н и к е л ь и кобальт, в ы д е л я ю щ и х с я в

териала и к о н с т р у к ц и ю н е с у щ е й

результате к о р р о з и о н н ы х п р о ц е с с о в . В э т о й с в я з и , в

считать, какую нагрузку о н а сможет выдержать.

к л и н и ч е с к о й п р а к т и к е н е о б х о д и м о п р и м е н я т ь наибо­

добным

лее к о р р о з и о н н о с т о й к и е м а т е р и а л ы .

способом

балки, м о ж н о рас­

рассчитывается

По­

прочность

м н о г о п р о л е т н ы х подвесных мостов, которые не раз­

Х о р о ш о и з в е с т н о , что ртуть обладает в ы с о к о й ток­ сичностью при определенных концентрациях.

По

р у ш и л и с ь б ы под в л и я н и е м и н т е н с и в н о г о д в и ж е н и я транспорта.

medwedi.ru

БИОМАТЕРИАЛЫ, БИОСОВМЕСТИМОСТЬ И БИОМЕХАНИКА

М е х а н и к у п р и м е н и т е л ь н о к б и о м а т е р и а л а м назы­ вают биомеханикой. По с в о е й сути б и о м е х а н и к а — это

13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

применение инженерных п р и н ц и п о в к человеческому Основной целью

телу. С т о м а т о л о г и ч е с к и м п р и м е р о м н е о б х о д и м о с т и ис­

восстановительной

стоматологии

является правильное планирование,

исключающее

п о л ь з о в а н и я п р и н ц и п о в б и о м е х а н и к и я в л я е т с я пре­

н е б л а г о п р и я т н ы й исход л е ч е н и я и п р о т е з и р о в а н и я

дупреждение р а з р у ш е н и я п л о м б и р а з л и ч н о г о вида

зубов. О д н а к о следует иметь в виду, что отрицатель­

зубных протезов. Э т о о т н о с и т с я и к а м а л ь г а м о в ы м

н ы е результаты л е ч е н и я могут п р о я в л я т ь с я ш и р о к и м

п л о м б а м . Ч е т к о е о п р е д е л е н и е н е д о с т а т к о в восстано­

с п е к т р о м неудач. Я р к и м п р и м е р о м этого я в л я е т с я не­

вительного материала, и к а к и м о б р а з о м эти недостат­

э с т е т и ч н ы й вид п л о м б ы , что наблюдается п р и изме­

к и могут о п р е д е л я т ь ф о р м у п р е п а р и р о в а н н о й полос­

н е н и и цвета к о м п о з и т н о г о материала из-за его хими­

ти,

ческой

во

многих

случаях

поможет

предупредить

нестабильности в условиях биологической

н е б л а г о п о л у ч н ы е исходы п л о м б и р о в а н и я зубов. От­

среды. М а т е р и а л м о ж е т нуждаться в замене из-за того,

кол

металлокерамического

что о н вызывает аллергические р е а к ц и и и л и с и л ь н о

протеза н е р е д к о с в я з а н с н е п р а в и л ь н ы м определени­

к о р р о д и р о в а н . Э т и ф а к т о р ы о т н о с я т с я к биосовмес­

ем о к к л ю з и и , п р и в о д я щ и м к перегрузке в месте поя­

тимости

в и в ш е г о с я д е ф е к т а протеза, и п о д о б н о г о рода ослож­

оказаться недостаточно м е х а н и ч е с к и п р о ч н ы м и , что

нений

приведет к р а з р у ш е н и ю и л и с и л ь н о м у износу п л о м б ы

керамического

можно

участка

избежать

путем

правильного

или

к о н с т р у и р о в а н и я протеза. Д р у г и м п р и м е р о м м о ж е т служить р а з р у ш е н и е ад­ г е з и о н н о г о с о е д и н е н и я между п л о м б о й и зубом, кото­ рое м о ж е т в о з н и к н у т ь из-за таких с в о й с т в восстано­ вительного

материала,

как

усадка

при

его

материалов.

протеза;

это

Восстановления

может

быть

зубов могут

связано

б о р о м в о с с т а н о в и т е л ь н о г о материала, свойства кото­ применения. Таким о б р а з о м , успех л е ч е н и я и п р о т е з и р о в а н и я

ш е н н ы х н а п р я ж е н и й н а г р а н и ц е раздела пломба-зуб.

зубов зависит от следующих обстоятельств:

Недолговечность ф и к с а ц и и полимерными цементами

•

м о с т о в и д н ы х п р о т е з о в м о ж е т в о з н и к н у т ь из-за непра­ в и л ь н о й к о н с т р у к ц и и протеза, не с п о с о б н о й выдер­ никшую

проблему

не

удастся

устранить

просто

п о в т о р н ы м ц е м е н т и р о в а н и е м протеза.

п р а в и л ь н о г о в ы б о р а материалов, о с н о в а н н о г о на з н а н и и их свойств;

• •

о п т и м а л ь н о й к о н с т р у к ц и и зубного протеза; з н а н и и м е х а н и з м о в в з а и м о д е й с т в и я восстанови­ тельного материала с б и о л о г и ч е с к о й средой. Все э т и а с п е к т ы б и о с о в м е с т и м о с т и и биомехани­

П р и с о п р и к о с н о в е н и и двух п о в е р х н о с т е й о д н а и з них вызывает и с т и р а н и е м а т е р и а л а

плохой

рого не соответствуют у с л о в и я м его к л и н и ч е с к о г о

п о л и м е р и з а ц и и , п р и в о д я щ а я к в о з н и к н о в е н и ю повы­

жать ф у н к ц и о н а л ь н ы е н а г р у з к и . В э т о м случае воз­

с

к о н с т р у к ц и е й в о с с т а н о в л е н и я и л и н е п р а в и л ь н ы м вы­

другой поверх­

ки будут о с в е щ е н ы в с о о т в е т с т в у ю щ и х главах учеб­ ника.

ности. Этот п р о ц е с с и с т и р а н и я , износа, представляет собой б о л ь ш у ю п р о б л е м у д л я к о м п о з и т н ы х материа­ лов. О с н о в н о е в л и я н и е н а и з н о с о к а з ы в а е т приложен­ ная к э т о й паре м а т е р и а л о в нагрузка. В а ж н о знать, к а к

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

эта нагрузка м о ж е т р а з р у ш а т ь материал. К о н с т р у к ц и я в о с с т а н о в л е н и я в т а к о м случае д о л ж н а в ы б и р а т ь с я с

Branski J B , Puleo DA, N a n c i A (2000) Biomaterials and

таким расчетом, чтобы в л и я н и е н а г р у з к и б ы л о мини­

biomechanics of oral and maxillo-facial implants: cur­

м и з и р о в а н о , а материал д о л ж е н б ы т ь м а к с и м а л ь н о из­

rent status and future developments. Int J Oral Max-

носостойким. И м е н н о т а к и е в и д ы в з а и м о д е й с т в и я между свой­

illofac Implants 15: 15 Esquivel-Upshaw JF, Anusavice KJ (2000) Ceramic design

ствами м а т е р и а л а м и , к о н с т р у к ц и е й в о с с т а н о в л е н и й и

concepts based on stress distribution analysis. C o m -

биологической с р е д о й я в л я ю т с я п р е д м е т о м биомеха­

pend C o n t i n Educ D e n t 21: 649

ники.

Smith DC (1982) T h e biocompatibility of dental materials. In: Smith D C , Williams DF (eds) Biocompatibility of

Клиническое значение

dental materials, vol 1, ch 1. C R C Press, Boca Raton Waters NE (1992) D e n t a l biomechanics and the dental curriculum. J Dent 20: 195-198

Важно, чтобы практикующий врач-стоматолог умел определять причину неудачного восстановления зубов, вызвано ли оно недостатками материала или неправильной конструкцией.

Глава 1 . 2

ИСТОРИЧЕСКИЙ РАКУРС

ВВЕДЕНИЕ

со в р е м е н е м б ы л о утеряно, этруски о с т а в и л и в насле­ дство д а н н ы е о в ы с о к о м качестве с т о м а т о л о г и и свое­ го в р е м е н и .

М н о г и е полагают, что плохое с о с т о я н и е п о л о с т и рта

Н а р о д этрусков п р и ш е л из Б л и ж н е г о Востока и

это н е и з б е ж н а я п р о б л е м а н а ш е й с о в р е м е н н о с т и , ко­

п о с е л и л с я на т е р р и т о р и и И т а л и и . Этруски б ы л и пред­

торая порождается м н о г и м и , хотя и п р и я т н ы м и , по­

ш е с т в е н н и к а м и р и м л я н , оказав на них б о л ь ш о е влия­

р о к а м и . П и т а н и е ч е л о в е к а у ш е д ш и х столетий состав­

н и е и з а л о ж и в о с н о в ы Р и м с к о й и м п е р и и . Этруски

ляло с ы р о е м я с о и рыба, р ж а н о й хлеб и орехи, и эта

п р о с л а в и л и с ь с в о и м в ы с о ч а й ш и м мастерством.

п и щ а б ы л а н а м н о г о п о л е з н е е для зубов, чем продукты

у м е н и е н а ш л о п р и м е н е н и е и в стоматологии. По фор­

Их

п и т а н и я с о в р е м е н н о г о человека, п р о х о д я щ и е кули­

ме зубов, и з у ч е н н ы х и м и на трупах, о н и изготавлива­

нарную обработку и, м н о г и е , из к о т о р ы х содержат

ли и с к у с с т в е н н ы е зубы из золота для п р о т е з и р о в а н и я .

большие количества сахара. О д н а к о в п р о ш л о м про­

Золото обладает х о р о ш и м и э с т е т и ч е с к и м и качества­

дукты п и т а н и я столь т щ а т е л ь н о не м ы л и , к а к это де­

м и , и, к а к о д и н из наиболее ковких металлов, было

лается сейчас и, следовательно, о н и содержали боль­

д о с т у п н ы м этрускам для изготовления р а з л и ч н ы х из­

шое количество п е с к а , м е л к и х к а м е ш к о в , с к о р л у п ы ,

делий.

которые в ы з ы в а л и п о в ы ш е н н у ю и с т и р а е м о с т ь зубов. З а щ и т н ы й с л о й э м а л и зуба с р а в н и т е л ь н о т о н к и й , а дентин после его и с ч е з н о в е н и я б ы с т р о стачивался. В к о н е ч н о м итоге т р а в м и р о в а л а с ь пульпа зуба, в нее по­ падали бактерии, в ы з ы в а я в о с п а л е н и е , п р и в о д я щ е е в д а л ь н е й ш е м , к абсцессам, и этот п р о ц е с с продолжал­ ся до тех п о р , п о к а не удалялся п р и ч и н н ы й зуб. Э т о представляло для человечества о г р о м н у ю проблему, мы возвратимся к н е й н е с к о л ь к о позднее.

П о всей в и д и м о с т и р и м л я н е унаследовали интерес к с в о и м зубам, о ч е м свидетельствует о д и н из их зако­ н о в Д в е н а д ц а т и Таблиц, к о т о р ы й гласил: «виновник потери зуба у свободного

И даже р а б ы и м п е р и и б ы л и з а щ и щ е н ы э т и м зако­ н о м , но ш т р а ф в этом случае составлял 100 асе. Одна­ ко в е щ е с т в е н н ы х доказательств об и з г о т о в л е н и и ис­ кусственных

Таким образом, р а з р у ш е н и е зубов не я в л я е т с я но­

человека будет

наказан штрафом в 300 асе *»

зубов

в

Римской

империи

не

сохранилось, а существуют л и ш ь п и с ь м е н н ы е упоми­

вой проблемой, и о н а существовала со в р е м е н , сохра­

н а н и я об этом ф а к т е . Так Horace (65 лет до н о в о й эры)

нившихся в человеческой п а м я т и .

п и с а л : «колдуньи бежали н а с т о л ь к о быстро, что одна из них п о т е р я л а свои зубы». В более п о з д н и е времена

ЭТРУСКИ ( 1 0 0 0 - 6 0 0 до н.э.)

существовали у п о м и н а н и я об искусственных зубах из дерева и с л о н о в о й к о с т и .

Наиболее р а н н и е у п о м и н а н и я о л е ч е н и и болезней зу­ бов встречаются задолго до н а ш е й э р ы . И хотя многое

* древнеримская медная монета.

medwedi.ru

ИСТОРИЧЕСКИЙ РАКУРС

15

СРЕДНИЕ ВЕКА

м е щ а л свои п р о т е з ы в сосуд с водой, для устранения

М а л о и з в е с т н о , что п р о и с х о д и л о с зубоврачеванием

ф а р ф о р д л я и з г о т о в л е н и я и с к у с с т в е н н ы х зубов вмес­

до XVI столетия, и п о - в и д и м о м у

этот п е р и о д следует

то зубов т р у п о в , м о т и в и р у я тем обстоятельством, что

считать «темным в р е м е н е м для стоматологии». М ы

ф а р ф о р более э с т е т и ч е н , с его п о м о щ ь ю м о ж н о под­

плохого привкуса и запаха протеза. В 1728 году P.Fauchard п р е д л о ж и л использовать

о б я з а н ы в этот п е р и о д п о к р о в и т е л ь н и ц е б о л е з н е й зу­

б и р а т ь с о о т в е т с т в у ю щ и й цвет, и он более г и г и е н и ч е н

бов С в я т о й А п о л о н и и . Ее заставляли говорить без­

по с р а в н е н и ю с т р у п н ы м м а т е р и а л о м .

б о ж н ы е слова п о д угрозой вырвать п е р е д н и е зубы и л и

ф а р ф о р а в Е в р о п е стало в о з м о ж н ы м благодаря тому,

быть с о ж ж е н н о й н а костре. О н а избрала с о ж ж е н и е !

что с е к р е т его и з г о т о в л е н и я был п е р е д а н французс­

Это представило о п р е д е л е н н у ю проблему для ц е р к в и ,

к и м с в я щ е н н и к о м о т ц о м d ' E n t r e c o l l e , к о т о р ы й про­

Внедрение

поскольку самоубийство было запрещено, но д а н н ы й

вел н е с к о л ь к о лет в К и т а е . О д н а к о м ы д о л ж н ы б ы л и

случай о т н е с л и к воле божьей.

ждать

И м е ю т с я отдельные у п о м и н а н и я в этот период о том, что зубная боль была весьма распространен­ н ы м с т р а д а н и е м с р е д и б о л ь ш о г о ч и с л а л ю д е й . Су­

1744 года,

когда другой ф р а н ц у з по и м е н и

D u c h a t e n д о б и л с я п р е д о т в р а щ е н и я усадки ф а р ф о р а п р и его обжиге и и з г о т о в и л п е р в ы й ф а р ф о р о в ы й протез.

ществуют д а н н ы е о том, что королева Елизавета I прикрывала свое л и ц о платком, п р и н и м а я знатных персон.

К о р о л ь Луиз XIV также часто и сильно

ВИКТОРИАНСКИЙ ВЕК

страдал о т з у б н о й б о л и в м о м е н т п р и н я т и я в а ж н ы х г о с у д а р с т в е н н ы х р е ш е н и й , т а к и х к а к о т м е н а изве­

В и к т о р и а н е к р а й н е н е о д о б р и т е л ь н о о т н о с и л и с ь к но­

с т н о г о Указа ( в 1642г). В о з м о ж н о э т о в л и я л о н а его

ш е н и ю зубных п р о т е з о в и, прежде всего потому, что

решения.

о н и б ы л и с о в е р ш е н н о н е п р и г о д н ы для пережевыва­ н и я п и щ и . Тем не м е н е е , богатыми л ю д ь м и искус­ с т в е н н ы е зубы и с п о л ь з о в а л и с ь д о в о л ь н о часто. Одна­

ПЕРВЫЕ ЗУБНЫЕ ПРОТЕЗЫ (XVIII СТОЛЕТИЕ)

ко тот, факт, что искусственные зубы б ы л и абсолютно н е п р и г о д н ы д л я их о с н о в н о й ф у н к ц и и , в сочетании со стыдливостью в и к т о р и а н ц е в , способствовал появле­ н и ю у н и х п р и в ы ч к и п р и н и м а т ь п и щ у в спальне до то­ го к а к идти на з в а н ы й ужин, чтобы там за столом не

В XVIII с т о л е т и и стало в о з м о ж н ы м изготовлять моде­ ли челюстей из воска. Э т и м о д е л и и с п о л ь з о в а л и с ь в качестве ш а б л о н о в , по к о т о р ы м г р а в и р о в а л и с ь

случилось в о з м о ж н о е несчастье. XIX столетие о з н а м е н о в а н о ц е л ы м р я д о м откры­

про­

тий, к о т о р ы е и м е л и о г р о м н о е з н а ч е н и е для л е ч е н и я

тезы н е о б х о д и м о й ф о р м ы из с л о н о в о й к о с т и . В к о н ц е

з а б о л е в а н и й зубов. Первое из н и х было сделано в 1800

этого столетия м н о г и е мастера н а ч а л и гравировать от­

году д а н т и с т о м по и м е н и James Gardette из Филадель­

дельные зубы из с л о н о в о й к о с т и , но п р и б р е с т и их

ф и и . О н выгравировал п о л н ы е протезы для о д н о й

могли л и ш ь с о с т о я т е л ь н ы е л и ц а .

своей п а ц и е н т к и и п р и н е с их к н е й на до м (в те време­

Базис п р о т е з о в н и ж н е й ч е л ю с т и изготавливался из

на б ы л о п р и н я т о сдавать работы на дому), п о о б е щ а в ,

слоновой к о с т и , в к о т о р о м у к р е п л я л и с ь зубы, взятые

что через некоторое в р е м я он изготовит и п р и н е с е т ей

у трупов. Такие п р о т е з ы х о р о ш о ф у н к ц и о н и р о в а л и

п р у ж и н к и , т а к к а к у него не б ы л о в р е м е н и их сделать

особенно п р и у т я ж е л е н и и их н е б о л ь ш и м к о л и ч е с т в о м

сразу. П р и д я к п а ц и е н т к е позже с г о т о в ы м и пружин­

свинца.

Б о л ь ш у ю трудность п р е д с т а в л я л и протезы

к а м и , он п о п р о с и л вернуть ему протезы для их фикса­

верхней челюсти, так к а к о н и б ы л и т я ж е л ы и не соот­

ц и и . О д н а к о был изумлен, увидев, что о н а пользуется

ветствовали рельефу ее п о в е р х н о с т и . Д л я преодоле­

его п р о т е з а м и и не нуждается в д о п о л н и т е л ь н ы х прис­

ния этих т р у д н о с т е й и с п о л ь з о в а л и с ь п р у ж и н к и и

п о с о б л е н и я х . П а ц и е н т к а с о о б щ и л а ему, что поначалу

крючки, с о е д и н я ю щ и е обе челюсти, для того чтобы

о н а чувствовала д и с к о м ф о р т , но п о с т е п е н н о привык­

верхняя челюсть всегда и с п ы т ы в а л а силу, прижимаю­

ла к протезам.

щую ее к небу. О д н а к о , к а к м о ж н о себе представить,

П р и осмотре протезов он сразу заметил, что проте­

такая к онстр у к ц ия была с л и ш к о м г р о м о з д к о й и о ч е н ь

зы п л о т н о прилегали к с л и з и с т о й оболочке челюстей

тяжелой.

за счет к о м б и н а ц и и п р и с а с ы в а ю щ е г о э ф ф е к т а в ре­

Вполне о ч е в и д н о , что и с п о л ь з о в а н и е т р у п н ы х зу­

зультате р а з н и ц ы между а т м о с ф е р н ы м давлением и

бов было не г и г и е н и ч н о . С л о н о в а я кость я в л я е т с я по­

о б р а з о в а н н о й ж и д к о с т н о й п л е н к и , а также благодаря

ристым материалом и п о э т о м у служила и д е а л ь н ы м

силе п о в е р х н о с т н о г о н а т я ж е н и я ж и д к о с т и . П р о ч н а я

субстратом для с к о п л е н и я в н е й б а к т е р и й . И м е ю т с я

ф и к с а ц и я протезов была достигнута благодаря точно­

данные о том, что Д ж о р д ж В а ш и н г т о н регулярно по­

му соответствию их рельефа поверхности подлежащих

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

16

т к а н е й п о л о с т и рта. К с о ж а л е н и ю , эта п р о б л е м а суще­

п р е в ы ш а л а 2$. П о л о ж е н и е и з м е н и л о с ь т о л ь к о тогда,

ствует и п о н ы н е , и мы к н е й в о з в р а т и м с я н е с к о л ь к о

когда и с т е к с р о к д е й с т в и я патента в 1881 г., и д е ш е в ы е

позже.

протезы

В те времена удаление зубов представляло с о б о й

стали д о с т у п н ы д л я б о л ь ш и н с т в а л ю д е й ,

нуждавшихся в них.

огромную проблему, п о с к о л ь к у тогда еще не существо­

В н а ш е в р е м я вулканит б ы л з а м е н е н на а к р и л о в ы е

вало обезболивающих средств. С и т у а ц и я в к о р н е изме­

п л а с т м а с с ы , к о т о р ы е п о я в и л и с ь с о т к р ы т и е м синте­

нилась в 1844 году, когда с о о б р а з и т е л ь н ы й м о л о д о й

т и ч е с к и х п о л и м е р о в , и в п е р в ы е б ы л и с о з д а н ы в пери­

дантист (Horace Wells) открыл а н е с т е з и р у ю щ и й эф­

од между двумя м и р о в ы м и в о й н а м и . И в о с к также за­

фект з а к и с и азота, более ш и р о к о известного под наз­

менили

ванием веселящего газа. Однажды на о д н о й в е ч е р и н к е

качество к о т о р ы х б ы л о н а м н о г о в ы ш е , чем у воска.

многообразные

оттискные

материалы,

он обнаружил на с а м о м себе удивительное действие

Все это п о з в о л и л о получить о ч е н ь т о ч н о е п р и л е г а н и е

этого газа. О д и н из его друзей под в л и я н и е м веселяще­

и хорошую ф и к с а ц и ю зубных протезов.

го газа стал о ч е н ь агрессивен, с кем-то п о с с о р и в ш и с ь , споткнулся и с и л ь н о у ш и б ногу. Он не почувствовал н и к а к о й боли и даже не заметил с и л ь н о г о кровотече­

СОХРАНЕНИЕ ЗУБОВ

н и я из р а н ы до тех п о р , п о к а Wells не обратил его вни­ м а н и е на это. Wells сразу п о н я л свое о т к р ы т и е и на сле­ д у ю щ и й д е н ь сам себе удалил без боли зуб после воздействия веселящего газа. В результате этого м н о г о п а ц и е н т о в , страдавших от зубной боли и з б а в и л и с ь от

Е с л и 19 в е к был в р е м е н е м , когда б о л ь н ы е зубы удаля­ л и , то 20 век следует рассматривать к а к в р е м я , когда стоматологи с т р е м и л и с ь сохранить зубы. Н а п р и м е р , в 1938 г. 60% стоматологического л е ч е н и я заключалось

ранее н е п р е о д о л и м о г о недуга, благодаря з а к и с и азота.

в о б е с п е ч е н и и п а ц и е н т о в з у б н ы м и протезами, но уже

К с о ж а л е н и ю , с а м Wells не с м о г увидеть п л о д ы

к 1976 г. этот вид п о м о щ и составлял т о л ь к о 7%, а все

своего о т к р ы т и я . Ч е р е з три года о н п о к о н ч и л ж и з н ь

остальное составляли л е ч е б н ы е процедуры, направ­

с а м о у б и й с т в о м , став ж е р т в о й п р и в ы к а н и я к хлоро­

л е н н ы е на с о х р а н е н и е зубов.

форму. Но впоследствии, благодаря о т к р ы т и ю Wells,

К о н е ч н о , сама идея с о х р а н е н и я , а не удаления, по­

удаление зубов м н о г и м л ю д я м б ы л о п р о в е д е н о безбо­

р а ж е н н о г о зуба не была н о в о й . Уже в 11 веке Rhazes

лезненно.

предлагал з а п о л н я т ь п о л о с т и в зубе с м е с ь ю к в а с ц о в ,

В тот ж е п е р и о д в р е м е н и о ч е н ь н е м н о г и е м о г л и

з е м л я н о й м а с т и к и и меда. Ambrose Pare (1562г.) пред­

п о з в о л и т ь себе и м е т ь з у б н ы е п р о т е з ы и з ж е л е з а и л и

л о ж и л п р и м е н я т ь гвоздичное масло, ч т о б ы облегчать

фарфора, которые изготавливали вырезанием или

зубную боль, a Giovanni deVigo (1460-1520 гг.) предла­

П о з д н е е б ы л и р а з р а б о т а н ы другие

гал с п о м о щ ь ю л ис т о вог о золота п л о м б и р о в а т ь полос­

способы изготовления протезов, благодаря которым

ти в зубах. Pierre Fauchard (1728 г.), к о т о р ы й признает­

открылась

ся

вытачиванием.

возможность получать точные

оттиски

т к а н е й п о л о с т и рта; и тогда ж е л е з о б ы л о з а м е н е н о

многими

основоположником

стоматологии,

п о л о ж и л начало м н о г и м ее разделам, включая хирур­

на золото, которое штамповали на модели, чтобы

гические и о р т о п е д и ч е с к и е виды п о м о щ и , он предло­

п о л у ч и т ь т о н к у ю п л а с т и н к у . Б ы л о о ч е н ь т р у д н о ук­

ж и л п р и м е н я т ь с в и н е ц , олово и золото в качестве ма­

репить искусственные зубы на такой п л а с т и н к е ,

териалов д л я п л о м б и р о в а н и я .

процесс изготовления протеза становился трудоемким и длительным,

весьма

О д н а к о оставался ц е л ы й ряд серьезных пробелов в

а сами протезы были

з н а н и и зубочелюстной с и с т е м ы , к о т о р ы е сдерживали

чрезвычайно дороги.

развитие стоматологии. К н и м о т н о с и л о с ь непонима­

П о л о ж е н и е р е з к о и з м е н и л о с ь после и з о б р е т е н и я

н и е п р и ч и н в о з н и к н о в е н и я р а з р у ш е н и я т к а н е й зуба,

Charles G o o d y e a r ( п р и б л и з и т е л ь н о в 1850 г.) п р о ц е с с а

к о т о р о е , к а к д у м а л и тогда, в о з н и к а е т от «злого духа»,

в у л к а н и з а ц и и каучука. С о г л а с н о этому и з о б р е т е н и ю

овладевшего зубом. Н е к о т о р ы е полагали, что это ре­

каучук в у л к а н и з о в а л с я в присутствии с е р ы и получал­

зультат д е й с т в и я особого рода червя и предлагали раз­

ся материал, н а з в а н н ы й в у л к а н и т о м . Этот материал

л и ч н ы е н а с т о й к и , д о в о л ь н о отвратительного вкуса, с

был не только д е ш е в , но и о ч е н ь л е г о к в работе; его

целью его у н и ч т о ж е н и я .

было н е с л о ж н о ф о р м о в а т ь , чтобы о б е с п е ч и т ь хоро­

П е р в ы е с е р ь е з н ы е методы л е ч е н и я п о я в и л и с ь в

шее прилегание к модели, а, следовательно, и к подле­

с т о м а т о л о г и и т о л ь к о во в т о р о й п о л о в и н е 19-го века.

ж а щ и м т к а н я м п о л о с т и рта. О д н а к о в н е д р е н и е изоб­

К тому в р е м е н и п о я в и л а с ь в о з м о ж н о с т ь проводить

ретения в стоматологическую п р а к т и к у о к а з а л о с ь не

л е ч е б н ы е п р о ц е д у р ы на зубах у п а ц и е н т о в , не вызы­

столь с к о р ы м , к а к этого м о ж н о б ы л о бы ожидать, так

вая с и л ь н о й б о л и и д и с к о м ф о р т а , благодаря откры­

к а к к о м п а н и я Goodyear Rubber C o m p a n y — держатель

т и ю а н е с т е т и к о в . И м е н н о это о т к р ы т и е сделало воз­

всех патентов

на п р о ц е с с в у л к а н и з а ц и и , о б я з ы в а л а

всех стоматологов платить 100$

можным

использование

сверления

зубов

в

в год за их использо­

с т о м а т о л о г и и . Но т а к о й вид о б р а б о т к и зуба стали

вание, в то в р е м я к а к стоимость самого протеза не

п р и м е н я т ь , н а ч и н а я т о л ь к о с 1870 г., что не слишком

medwedi.ru

ИСТОРИЧЕСКИЙ РАКУРС

удивительно, если иметь в виду, что с в е р л е н и е зубов без а н е с т е з и и к а з а л о с ь в то время с о в е р ш е н н о невоз­ м о ж н ы м . Теперь, когда м о ж н о б ы л о п р о в о д и т ь пре­ п а р и р о в а н и е зубов, стали

17

Таблица 1 . 2 . 1 Исторические вехи развития стоматологических маиериалов

п р и м е н я т ь с я более риско­

в а н н ы е л е ч е б н ы е п р о ц е д у р ы , з а м е н и в ш и е массовое

6 0 0 до н.э.

удаление б о л ь н ы х зубов.

Этрусками изготовлен мостовидный протез из золота

1400

Первая подлинная запись о п л о м б и р о в а н и и зубов, сделанная

КОРОНКИ И МОСТОВИДНЫЕ ПРОТЕЗЫ

Johannes Arculanus из Болоньи 1500-е

Из с л о н о в о й кости гравируются зубные протезы по в о с к о в ы м моделям

1728

Fauchard предлагает использовать фарфор

К началу следующего века наметился з н а ч и т е л ь н ы й

1744

прогресс в деле восстановления б о л ь ш и х д е ф е к т о в зу­ бов

фарфоровыми

протезирования

коронками.

Такому

зубов с п о с о б с т в о в а л о

виду

1826

изобретение

изготовления пасты для п л о м б и р о в а н и я

в полости рта пациента. Ц и н к - ф о с ф а т н ы й цемент ши­ роко п р и м е н я ю т и в настоящее время. Чувство удов­

зубов 1839

исследованиям в стоматологии»

го человека, которое он написал с в о и м родителям:

(American Journal of Dental Science) 1840-е

После ленча я пошел к дантисту, и теперь у меня нет Он срезал этот зуб очень аккуратно и

1850

ся

в

обществе,

так

1879

шепелявлю

и

выгляжу

нелюдимым.

Внедрен первый цемент, цинкф о с ф а т н ы й цемент, затвердевающий

а пока я избегаю появлять­

как

Изобретение Charles Goodyear вулканита ( р е з и н ы , вулканизированной серой)

вой коронки. Я надеюсь, что он мне поставит эту ко­ ронку в следующую пятницу,

«Амальгамовая война»: использование серебряной амальгамы запрещается

безболезненно, сделал оттиск не только самого корня, но и всего пространства вокруг, и провел обжиг фарфоро­

Издан первый стоматологический ж у р н а л « А м е р и к а н с к и й ж у р н а л по

письмом президента Рузвельта, в то время еще молодо­

переднего зуба.

Taveau из Парижа предлагает использовать серебро и ртуть для

ц и н к - ф о с ф а т н о г о цемента, к о т о р ы й мог затвердевать

летворенности от л е ч е н и я м о ж н о п р о и л л ю с т р и р о в а т ь

Дюшан изготавливает первый протез из фарфора

в полости рта 1880-е 1895

19 мая 1902 года

Разработан силикатный цемент G.V.BIack публикует первое детальное исследование о свойствах амальгамы

1907 Через неделю Рузвельт п и ш е т с в о и м родителям:

W.H.Taggart из Чикаго изобретает п р а к т и ч е с к и й метод литья золотых вкладок

Мой

зуб уже

больше

не мечта,

а

свершившийся

1950-е

факт. Он был поставлен в пятницу, а его форма, цвет, блеск, рельеф поверхности просто идеальны. Я чувствую

1955

себя новым человеком и на меня уже обратили внимание три девушки!

Внедрение акриловой пластмассы для изготовления пломб и протезов Buonacore изобретает метод травления для адгезии полимеров к эмали

1970

К о м п о з и т ы начинают заменять силикатные цементы

Очевидно это был в о с х и щ е н н ы й п а ц и е н т !

1976

Нередко, при быстром в н е д р е н и и новых методов мы сталкиваемся с п о я в л е н и е м новых проблем. Анг­

1978

лийский врач-терапевт William H u n t e r п р и в л е к вни­ мание общественности к о д н о й из таких проблем.

1983

поставить какой-либо д и а г н о з до тех пор, п о к а не об­

адгезивами 1985

Разрабатываются адгезивы для дентина

1988

Внедряются м о д и ф и ц и р о в а н н ы е п о л и м е р о м стеклоиономерные

ратил внимание на их зубные протезы. Эти мостовидные протезы и коронки выглядели г р я з н ы м и и б ы л и окружены нездоровыми т к а н я м и , иногда в ужасаю-

Horn изобретает керамические виниры, которые ф и к с и р у ю т п о л и м е р н ы м и

ледствии была названа « А м е р и к а н с к о й стоматологи­ тов. Он наблюдал ряд больных, к о т о р ы м он не мог

На рынке появляются светоотверждаемые к о м п о з и т ы

Hunter обвинил ту отрасль м е д и ц и н ы , которая впос­ ей», в нанесении вреда здоровью м н о г и х его пациен­

A.Wilson изобретает с т е к л о и о н о м е р н ы й цемент

цементы 1994

На рынке появляется первый к о м п о м е р

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

18

щем с о с т о я н и и , поскольку г и г и е н и ч е с к и й уход за по­

становится м и р о в ы м стандартом для восстановитель­

л о с т ь ю рта ф а к т и ч е с к и отсутствовал.

н о й с т о м а т о л о г и и . До того момента, пока Б л э к не

В то в р е м я н и к т о не с л ы ш а л о л е ч е н и и к о р н е в ы х

о п и с а л п о д р о б н о не т о л ь к о свойства амальгам, но и

к а н а л о в , поэтому к о р н и зубов были п о р а ж е н ы разны­

то, к а к п р а в и л ь н о с н и м и работать, у этих материалов

ми п а т о г е н н ы м и м и к р о о р г а н и з м а м и . Во м н о г и х слу­

была не о ч е н ь х о р о ш а я репутация. О д н а к о с тех п о р и

чаях д а н т и с т ы ставили к о р о н к и и м о с т о в и д н ы е проте­

п о н а с т о я щ е е время амальгама является о д н и м и з

зы на зубы, п о р а ж е н н ы е с е р ь е з н ы м и з а б о л е в а н и я м и .

в а ж н е й ш и х п л о м б и р о в о ч н ы х материалов, используе­

William

мых в стоматологии. Следует отдать д о л ж н о е светло­

H u n t e r высказал

предположение,

что если

с н я т ь к о р о н к и и м о с т о в и д н ы е п р о т е з ы , а затем уда­

му и н т е л л е к т у и б л е с т я щ и м с п о с о б н о с т я м

л и т ь зубы, то с о с т о я н и е здоровья его п а ц и е н т о в обя­

п о с к о л ь к у н е к о т о р ы е и з п о л о ж е н и й его у ч е н и я мо­

зательно улучшится, и сразу же с т о л к н у л с я с упорны­

гут б ы т ь о с п о р е н ы т о л ь к о в н а с т о я щ е е в р е м я , осо­

Блэка,

ми возражениями пациентов, заплативших большие

б е н н о , если с р а в н и т ь н а ш и с о в р е м е н н ы е з н а н и я с

деньги за с т о м а т о л о г и ч е с к о е л е ч е н и е . О д н а к о у боль­

т е м и , к о т о р ы м и с т о м а т о л о г и владели на рубеже 19 и

ш и н с т в а тех, кто согласился на удаление зубных про­

2 0 в е к о в . О б э т о м м ы д о л ж н ы п о м н и т ь в с я к и й раз,

тезов, сразу же после п р о в е д е н и я этой п р о ц е д у р ы об­

когда н а р ы н к е п о я в л я е т с я н о в ы й стоматологичес­

щее

к и й м а т е р и а л (Таблица 1.2.1).

состояние

здоровья

значительно улучшилось.

Э т о з а с т а в и л о H u n t e r н а з в а т ь А м е р и к а н с к у ю Стома­ т о л о г и ю «золотым мавзолеем над г н и ю щ е й массой». Т а к и м о б р а з о м , H u n t e r п р е д л о ж и л считать зубы при­ ч и н о й всех з а б о л е в а н и й , н е п о д д а ю щ и х с я диагности­

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ке, и это п р и в е л о к тому, что в р а ч и - с т о м а т о л о г и во м н о г и х случаях стали н е о б о с н о в а н н о удалять здоро­ вые зубы.

Существует н е м а л о

методов

восстановления

зубов,

к о т о р ы м и д о л ж е н владеть врач-стоматолог. К тому же,

Ф а к т и ч е с к и , л е ч е н и е стало преобладать над удале­

стоматологи пользуются м н о ж е с т в о м разных материа­

н и е м зубов т о л ь к о с 1913 года, когда п о я в и л о с ь рент­

лов, одни из которых я в л я ю т с я твердыми и ж е с т к и м и ,

геновское оборудование,

а другие — м я г к и м и и п о д а т л и в ы м и .

изобретенное С.

Edmund

Kells. С тех пор, благодаря этому и з о б р е т е н и ю , у вра­ чей-стоматологов

появилась

возможность

Необходимо, ч т о б ы врач-стоматолог в п о л н о й ме­

опреде­

ре о ц е н и л р а з л и ч н ы е свойства стоматологических ма­

лять, здоров и л и п о р а ж е н к о р е н ь зуба. Если зуб был

териалов, к о т о р ы е делают их п р и г о д н ы м и для восста­

п р и з н а н з д о р о в ы м , его с о х р а н я л и , при н а л и ч и и пато­

н о в л е н и я зубов. Важно также иметь представление о

л о г и ч е с к и х и з м е н е н и й зуб подлежал удалению.

в о з м о ж н ы х о г р а н и ч е н и я х их п р и м е н е н и я . Только ов­ ладев э т и м и з н а н и я м и , п о д г о т о в л е н н ы й специалист сможет

выбрать

наиболее

подходящий

материал

к о н к р е т н о м у пациенту.

ПЛОМБИРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

В с е р е д и н е 19 века с т о м а т о л о г и я в ы д е л и л а с ь в самос­ т о я т е л ь н у ю науку.

Стали появляться многочислен­

н ы е с т о м а т о л о г и ч е с к и е о б щ е с т в а , и издаваться сто­ матологические

журналы.

Одним

из

первых

м е р о п р и я т и й « А м е р и к а н с к о г о о б щ е с т в а стоматоло­ гов» стал запрет для своих ч л е н о в на и с п о л ь з о в а н и е а м а л ь г а м ы , что п р и в е л о к р а з в я з ы в а н и ю «амальгамовой в о й н ы » .

row. Oper D e n t 4: 24 Jacobscn PH (1980) T h e influence of dental materials on conservative dentistry. D e n t Update 7: 285-291 Little DA (1982) T h e relevance of prosthodontics and the science of dental materials to the practice of dentistry.

Амальгама — это с м е с ь серебра, олова и ртути, ко­ торая была о д н и м из первых п л о м б и р о в о ч н ы х мате­ риалов, используемых

G r e e n e r EH (1979) Amalgam: yesterday, today and tomor­

J D e n t 10: 300-310 Phillips RW (1976) Future role of biomaterials in dentistry

с т о м а т о л о г а м и . О д н а к о из-за

and dental education. J Dent Educ 40: 752-756

н е д о п о н и м а н и я свойств а м а л ь г а м ы в о з н и к а л о м н о г о

van N o o r t R (1985) In defence of dental materials.

п р о б л е м , с в я з а н н ы х с ее п р и м е н е н и е м . Э т о продолжа­ лось до тех пор, п о к а не п о я в и л а с ь п у б л и к а ц и я G.V. Black, в к о т о р о й он п о п ы т а л с я у п о р я д о ч и т ь рассеян­ н ы е и п р о т и в о р е ч и в ы е с в е д е н и я об амальгаме. В 1895 он публикует научную работу в двух томах, которая

B r D e n t J 158: 358-360 Williams HA (1976) The challenge tomorrow in dental care delivery. J Dent Educ 40: 587 Woodforde J (1971) T h e strange story of false teeth. Universal-Tandom, London

medwedi.ru

Глава 1.3

АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

ВВЕДЕНИЕ

м о ж н о н е к о т о р о е п е р е м е щ е н и е н а а т о м н о м уровне з а

Все м ат ер иа лы состоят из а т о м о в и молекул, и неуди­

я в л я е т с я э н е р г и я , и связь с п о с о б н а в о з н и к н у т ь только

счет д и ф ф у з и и . Ф а к т о р , к о т о р ы й определяет

образование связи,

вительно, что между а т о м н ы м с т р о е н и е м материала и

п р и условии, что с у м м а р н а я э н е р г и я двух атомов бу­

его с в о й с т в а м и существует т е с н а я в з а и м о с в я з ь . Поэ­

дет у м е н ь ш а т ь с я п р и их с о е д и н е н и и . Это означает, что

тому особую в а ж н о с т ь п р и о б р е т а е т п р и р о д а атомов и

п о л н а я э н е р г и я молекулы д о л ж н а быть м е н ь ш е суммы

их р а с п о л о ж е н и е в молекуле. От с о ч е т а н и я атомов в

э н е р г и й двух отдельных атомов, н е з а в и с и м о от того,

молекуле зависит микроструктура твердого вещества,

к а к о й т и п с в я з и образуется в результате их соедине­

и, к а к следствие, его свойства. Следовательно, если

н и я . Н а г л я д н ы м подтверждением этому я в л я е т с я ди­

мы хотим п о н я т ь , от чего з а в и с я т свойства материала,

аграмма з а в и с и м о с т и э н е р г и и от р а с с т о я н и я между

мы д о л ж н ы представлять себе, к а к группируются ато­

атомами,

мы, образующие твердое вещество.

с б л и ж е н и е атомов влияет

которая демонстрирует,

каким

образом

на их п о л н у ю (общую)

э н е р г и ю . Т и п и ч н а я к р и в а я з а в и с и м о с т и э н е р г и и от

ВИДЫ СОЕДИНЕН!/! АТОМОВ

м е ж а т о м н о г о р а с с т о я н и я представлена на Рис. 1.3.1. Когда два атома находятся друг от друга на отдален­ н о м р а с с т о я н и и , их п о л н а я э н е р г и я равна 2Е а , где Е а —

Если п о м е с т и т ь два а т о м а р я д о м , о н и могут соеди­

п о л н а я э н е р г и я одного атома. П о мере п р и б л и ж е н и я

ниться друг с другом и о б р а з о в а т ь молекулу. Л ю б ы е

двух атомов к друг другу, их о б щ а я э н е р г и я уменьшает­

связи, о б р а з о в а н н ы е э т и м и д в у м я а т о м а м и , называ­

ся до тех пор, п о к а не достигнет своего м и н и м у м а , Е т

ются п е р в и ч н ы м и с в я з я м и . Н а п р о т и в , о н и могут от­

на р а с с т о я н и и а0. П о с л е этого, поскольку атомы рас­

толкнуться друг от друга и о с т а т ь с я в н е с в я з а н н о м

п о л о ж е н ы о ч е н ь б л и з к о по о т н о ш е н и ю друг к другу, их

виде, сохранив п р и с у щ и е им с в о й с т в а . В зависимос­

о б щ а я (полная) э н е р г и я н а ч и н а е т возрастать за счет

ти от с т е п е н и в з а и м о д е й с т в и я между а т о м а м и м о ж е т

о т т а л к и в а н и я их э л е к т р о н н ы х оболочек. П р и дальней­

возникнуть о д н о их трех и з в е с т н ы х с о с т о я н и й веще­

ш е м с б л и ж е н и и атомов их ядра начнут отталкиваться

ства: газы, ж и д к о с т и и л и твердые тела.

друг от друга, о д н а к о п р и обычных условиях тесного

Э т и состоя­

ния иначе н а з ы в а ю т ф а з а м и м а т е р и и ( ж и д к а я , твер­

с б л и ж е н и я атомов не происходит.

дая, газовая ф а з ы ) , где ф а з у м о ж н о о п р е д е л и т ь , к а к

м о ж н о говорить о ш и р о к и х пределах п р и т я ж е н и я ато­

Таким образом,

структурно о д н о р о д н у ю ( г о м о г е н н у ю ) часть систе­

мов и очень узких — для их отталкивания.

мы. Каждая ф а з а и м е е т с в о ю с о б с т в е н н у ю , строго

Условия, п р и которых два атома будут связываться

определенную, структуру и с в я з а н н ы е с н е й свой­

друг с другом, зависят от их э л е к т р о н н о г о строения,

ства. В газовой ф а з е о т н о с и т е л ь н о е с о п р о т и в л е н и е

к о т о р о е , в свою очередь, определяет их химическую

движению а т о м о в и л и м о л е к у л о ч е н ь м а л о и л и отсу­

активность. Ч е м стабильнее э л е к т р о н н о е строение,

тствует вовсе. В ж и д к о й ф а з е т а к о е с о п р о т и в л е н и е

тем и н е р т н е е атом. П р и м е р о м веществ со стабильной

значительно в ы ш е , но м о л е к у л ы все е щ е могут дви­

э л е к т р о н н о й к о н ф и г у р а ц и е й я в л я ю т с я и н е р т н ы е газы

гаться относительно друг друга д о с т а т о ч н о л е г к о . В

— аргон, гелий, н е о н , у которых почти полностью от­

твердом веществе д в и ж е н и е а т о м о в и молекул ж е с т к о

сутствует х и м и ч е с к а я активность. Их почти идеальная

ограничено л о к а л ь н ы м и к о л е б а н и я м и , хотя и воз­

и н е р т н о с т ь обусловлена п о л н ы м з а п о л н е н и е м элект-

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

20

Рис. 1.3.2. Образование водородного газа путем соедине­ ния двух атомов водорода ковалентной связью т а к о й с в я з и между двумя а т о м а м и водорода изображе­

но на Рис. 1.3.2. По мере с б л и ж е н и я двух атомов и с о в м е щ е н и я их э л е к т р о н н ы х орбит, образуется о б щ а я молекулярная орбита, на к о т о р о й два э л е к т р о н а принадлежат двум я д р а м о д н о в р е м е н н о . П о с к о л ь к у эти э л е к т р о н ы боль­

Рис. 1 . 3 . 1 . Энергия отталкивания двух атомов друг от друга в зависимости от расстояния между н и м и . Энергия каждого - Е а

шее в р е м я находятся в области с о в м е щ е н и я или пе­ р е к р ы т и я орбит, связь между н и м и я в л я е т с я высоко поляризованной.

Ионная связь

р о н а м и наружных э л е к т р о н н ы х орбит^ что не позво­ л я е т атому «присоединять»

д о п о л н и т е л ь н ы х электро­

Такие а т о м ы , как н а т р и й , легко теряют свой един­

н о в , а также — «отдавать» и л и «терять» с о б с т в е н н ы е

ственный валентный электрон.

электроны.

электронное

строение

Благодаря этому их

становится

подобным

Все а т о м ы с т р е м я т с я к э н е р г е т и ч е с к о м у состоя­

с т р о е н и ю неона. О д н а к о т а к о й атом не сможет отдать

н и ю с н а и м е н ь ш е й э н е р г и е й , и это р а в н о с и л ь н о абсо­

свой э л е к т р о н до тех п о р , п о к а р я д о м не окажется дру­

л ю т н о м у з а п о л н е н и ю самой д а л ь н е й от ц е н т р а элект­

гой атом, к о т о р ы й сможет с готовностью п р и н я т ь от­

р о н н о й о р б и т ы , н а п о д о б и е того, что наблюдается у

даваемый электрон.

и н е р т н ы х газов. Атомы н е к о т о р ы х э л е м е н т о в и м е ю т

Существуют и другие э л е м е н т ы , с п о с о б н ы е приоб­

пустоты на в н е ш н и х э л е к т р о н н ы х орбитах, в то время

рести э л е к т р о н н о е с т р о е н и е и н е р т н о г о газа после

к а к другие а т о м ы готовы отдать л и ш н и е э л е к т р о н ы .

п р и н я т и я одного д о п о л н и т е л ь н о г о э л е к т р о н а . Этими

П р и в з а и м о д е й с т в и и атомов двух разных т и п о в может

э л е м е н т а м и являются ф т о р , хлор, бром и йод, извест­

быть достигнуто такое с о с т о я н и е , п р и котором их на­

н ы е под н а з в а н и е м галогенов. Таким образом, если

ружные э л е к т р о н н ы е о р б и т ы будут п о л н о с т ь ю завер­

обеспечить взаимодействие атомов н а т р и я и хлора, то

ш е н ы . Следовательно, в о б р а з о в а н и и связи участвуют

п р о и з о й д е т п о л н ы й переход валентного э л е к т р о н а от

т о л ь к о те э л е к т р о н ы , к о т о р ы е р а с п о л о ж е н ы на внеш­

атома н а т р и я к атому хлора. Оба этих атома приобре­

них э л е к т р о н н ы х орбитах, т.е.

тут структуру и н е р т н о г о газа, п р и э т о м н а т р и й будет

валентные э л е к т р о н ы .

иметь п о л о ж и т е л ь н ы й заряд, так к а к он отдал свой от­ р и ц а т е л ь н о з а р я ж е н н ы й э л е к т р о н хлору, а хлор при­ обретет о т р и ц а т е л ь н ы й заряд за счет п р и н я т и я допол­

ВИДЫ ПЕРВИЧНЫХ СВЯЗЕЙ

н и т е л ь н о г о э л е к т р о н а от н а т р и я . Эти два и о н а будут притягиваться один к другому за счет взаимодействия

Существует три вида п е р в и ч н ы х связей: ионная

ковалентная,

и металлическая.

п р о т и в о п о л о ж н ы х э л е к т р и ч е с к и х зарядов, п р и этом их п о л н а я э н е р г и я с н и з и т с я . Р а с с м о т р е н н а я модель связи представлена на Рис. 1.3.3. — такие с в я з и между

Ковалентная связь

атомами называются ионными. В а ж н е й ш е е отличие к о в а л е н т н о й связи от ионной

К о в а л е н т н а я связь я в л я е т с я п р о с т е й ш е й и, в то же

заключается в том, что и о н н а я связь не является поля­

время, самой п р о ч н о й из трех видов связей. О н а обра­

ризованной.

зуется в том случае, если э л е к т р о н ы двух с в я з а н н ы х

тем, что и о н н ы е связи в о з н и к а ю т в результате взаимо­

атомов о б о б щ е с т в л я ю т с я т а к и м о б р а з о м , чтобы завер­

д е й с т в и я электростатических полей, окружающих ио­

ш и т ь строение э л е к т р о н н о й о б о л о ч к и каждого и з них

н ы , и эти п о л я находятся во в з а и м о д е й с т в и и с полями

до с о с т о я н и я о б о л о ч к и и н е р т н о г о газа. О б р а з о в а н и е

соседних и о н о в .

medwedi.ru

Отсутствие п о л я р и з а ц и и

объясняется

АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Na

Na+

CI

Таблица 1 . 3 . 1 Примеры значений энергии для трех типов связей

СГ

Связь атомов Катион

21

Анион

Рис. 1.3.3. Образование и о н н о й связи м е ж д у а т о м а м и натрия и хлора

ным облаком в о к р у г атомных ядер

6.3

C-F

5,6

Н-Н

Ковалентная

4.5

Н-0

4.4

C-CI

4.0Ш

Na-CI

4.2 Ионная

3.9

Na-I

3.2

Au-Au

2.0

Cu-Cu

2.0

Ag-Ag

Металлическая связь

Энергия связи

С-С

К-Вг

Рис. 1.3.4. Образование металлической связи с электрон­

Тип связи

Металлическая

1.8

Pb-Pb

0.8

Hg-Hg

0.2

Третьим видом п е р в и ч н о й связи является металличес­ кая связь. О н а в о з н и к а е т при с и л ь н о м с б л и ж е н и и ато­ мов, о б ы ч н о в твердых телах, к о т о р ы е л е г к о отдают

н ы м и , за н и м и следуют и о н н ы е связи, и, н а к о н е ц , ме­

электроны со своих валентных э л е к т р о н н ы х оболо­

таллические. Э н е р г и я металлической с в я з и изменяет­

чек. В таких случаях, э л е к т р о н ы могут д о с т а т о ч н о сво­

ся в ш и р о к и х пределах — в н е к о т о р ы х случаях ее вели­

бодно п е р е м е щ а т ь с я в структуре твердого тела. Элект­

ч и н а б л и з к о подходит к з н а ч е н и я м энергий и о н н о й

ронные о р б и т ы в металлической связи обладают более

связи, а в других — является крайне н и з к о й . Ртуть об­

низкой э н е р г и е й по с р а в н е н и ю с э л е к т р о н н ы м и орби­

ладает о ч е н ь н и з к о й э н е р г и е й связи до т а к о й степени,

тами отдельных атомов.

что

что не с п о с о б н а удержать атомы на месте даже при

электроны в н е ш н и х э л е к т р о н н ы х о б о л о ч е к всегда на­

Это о б ъ я с н я е т с я тем,

к о м н а т н о й температуре, в результате чего о н а сущест­

ходятся на более б л и з к о м р а с с т о я н и и от того или ино­

вует в этих условиях в ж и д к о м с о с т о я н и и .

го ядра, чем н а х о д и л и с ь бы в случае и з о л и р о в а н н о г о атома. Атомы, п р е д с т а в л е н н ы е на Рис. 1.3.4, окруже­ ны облаком э л е к т р о н о в . П о д о б н о и о н н о й , металли­ ческая связь не п о л я р и з о в а н а .

Энергия связи Важнейшей х а р а к т е р и с т и к о й

с в я з и я в л я е т с я энергия

связи. Энергия связи — это количество э н е р г и и , кото­ рое должно быть п р и л о ж е н о для р а з д е л е н и я двух ато­ мов. Как п о к а з а н о на Рис. 1.3.1. э н е р г и я с в я з и равна 2Е а -Е т .

В

Таблице

1.3.1

представлены

ОБРАЗОВАНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА Ионные связи в твердом теле

типичные

значения энергии с в я з и для каждого из трех ее видов

И о н ы окружены н е п о л я р и з о в а н н ы м и электростати­

межатомных связей.

ч е с к и м и п о л я м и . Вполне вероятно, что положительно

Общая особенность, которую нетрудно заметить

и отрицательно з а р я ж е н н ы е и о н ы располагаются

в

при рассмотрении в е л и ч и н и э н е р г и и с в я з и , состоит в

пространстве так, к а к им это выгодно с точки зрения

том, что ковалентные связи я в л я ю т с я с а м ы м и проч-

д о с т и ж е н и я м и н и м а л ь н о й энергии. И о н ы могут обра-

22

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

стеклами (см. главу 1.4). Э т и м а т е р и а л ы отличаются п о в ы ш е н н о й стабильностью благодаря в ы с о к о й проч­ ности ионной связи.

Металлические связи в твердом теле Р а с п о л о ж е н и е , п о д о б н о е и о н н ы м р е ш е т к а м , может существовать и п р и н а л и ч и и м е т а л л и ч е с к о й связи. В этом случае отдельные атомы удерживаются не за счет сил п р о ч н о г о э л е к т р о с т а т и ч е с к о г о п р и т я ж е н и я , наб­ л ю д а е м о г о между а т о м а м и в и о н н ы х твердых телах, а за счет о б о б щ е н н о г о облака э л е к т р о н о в . Э т о облако п р и д а е т особые

свойства

металлам,

которые

будут

р а с с м о т р е н ы в главе 1.5.

Ковалентные связи в твердом теле Рис. 1.3.5. Структура твердой соли, образованной ионны­ ми связями между ионами натрия ( • ) и хлора (о)

Существует всего н е с к о л ь к о твердых веществ с кова­ л е н т н о й с в я з ь ю — и м и я в л я ю т с я углерод, к р е м н и й и г е р м а н и й . О с н о в н ы м о т л и ч и е м к о в а л е н т н о й с в я з и от двух других п е р в и ч н ы х с в я з е й я в л я е т с я ее

поляр­

ность. П о л я р н о с т ь обусловливает с е р ь е з н ы е ограни­ чения на возможное пространственное расположение атомов. Одним из п р и м е р о в твердого материала с ковалентн ы м и связями является алмаз, который представляет собой одну из ф о р м углерода. Электроны на внешней оболочке углерода р а с п о л о ж е н ы так, что для достиже­ н и я к о н ф и г у р а ц и и , п о д о б н о й неону, требуются четыре дополнительных электрона. В случае алмаза это дости­ гается за счет обобществления электронов соседних атомов углерода. П о л я р н о с т ь этих связей такова, что о н и направлены в сторону четырех углов тетраэдра, в центре которого находится а т о м н о е ядро углерода. Объемное строение алмаза представлено на Рис. 1.3.6. Твердые вещества с к о в а л е н т н ы м и с в я з я м и , состо­ я щ и е из одного элемента, встречаются к р а й н е редко. Ч а щ е к о в а л е н т н ы е с в я з и образуются между разными э л е м е н т а м и . П о с к о л ь к у для о б р а з о в а н и я таких связей

Рис. 1.3.6. Структура алмаза, образованная расположе­ нием углеродных связей в виде тетраэдра в трехмерном пространстве кристаллической решетки

э л е м е н т ы вступают в химическую р е а к ц и ю , образо­ вавшаяся молекула становится к р а й н е и н е р т н о й по о т н о ш е н и ю к другим молекулам того же типа, поэто­ му вся с о в о к у п н о с т ь молекул будет н е с п о с о б н о й об­ разовывать п р о с т р а н с т в е н н у ю сетку.

зовывать у п о р я д о ч е н н ы е трехмерные р е ш е т к и . Решет­

Э л е к т р о н н ы е о р б и т ы п е р е к р ы в а ю т с я и электроны с т а н о в я т с я о б щ и м и , что п р и в о д и т к п о л н о м у завер­

ка хлорида н а т р и я представлена на Р и с . 1.3.5. И о н н ы е вещества, такие, к а к хлориды, н и т р и д ы и

ш е н и ю э л е к т р о н н ы х орбит, которое делает связь меж­

о к с и д ы металлов я в л я ю т с я о с н о в н ы м и структурными

ду а т о м а м и о ч е н ь с т а б и л ь н о й . П р и таком строении

к о м п о н е н т а м и в группе материалов, известных под

отсутствуют н е з а в е р ш е н н ы е э л е к т р о н н ы е орбиты, не­

н а з в а н и е м керамики, а также в о т н о с я щ е й с я к керами­

обходимые для д а л ь н е й ш е г о с о е д и н е н и я атомов по

к е с п е ц и ф и ч е с к о й группе материалов, н а з ы в а е м о й

м е х а н и з м а м п е р в и ч н о й связи. Таким образом, ковале-

medwedi.ru

АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

23

н т н о с в я з а н н ы е э л е м е н т ы образуют с т а б и л ь н ы е моле­

протона не экранируется окружающими электронами.

кулы, и б о л ь ш и н с т в о э л е м е н т о в , с о е д и н е н н ы х с по­

Таким о б р а з о м , п р о т о н н а к о н ц е к о в а л е н т н о й связи

м о щ ь ю к о в а л е н т н ы х связей, представляют с о б о й газ

несет п о л о ж и т е л ь н ы й заряд, и он будет притягивать

и л и ж и д к о с т ь . К э т и м с о е д и н е н и я м о т н о с я т с я вода,

э л е к т р о н ы атомов других молекул. Н е о б х о д и м ы м ус­

кислород

ловием

и

водород.

Вода

переходит

в

твердое

образования

водородной

связи

является

с о с т о я н и е п р и 0°С, и д л я того, чтобы это стало воз­

э л е к т р о о т р и ц а т е л ь н ы й атом, р а с п о л о ж е н н ы й побли­

м о ж н ы м , д о л ж н ы существовать к а к и е - т о дополни­

зости от атома водорода, к о т о р ы й в с в о ю очередь, сам

тельные с и л ы п р и т я ж е н и я между молекулами воды,

с в я з а н с э л е к т р о о т р и ц а т е л ь н ы м атомом. П р и м е р о м

но эти с и л ы не будут являться п е р в и ч н ы м и с в я з я м и .

о б р а з о в а н и я в о д о р о д н о й связи я в л я е т с я лед, где при­ сутствует

Вторичные связи

взаимодействие

между

атомом

водорода,

п р и н а д л е ж а щ и м о д н о й молекуле, и а т о м о м кислоро­ да, о т н о с я щ и м с я к другой ( Р и с . 1.3.7).

Два или большее ч и с л о а т о м н ы х ядер могут обладать общими

электронами

П р о ч н о с т ь этой связи мала — о н а составляет всего

н е п р о п о р ц и о н а л ь н о долгое

0,4 эВ ( э л е к т р о н вольт), п о э т о м у п р и нагревании до

время в о д н о м о п р е д е л е н н о м п о л о ж е н и и . Это приве­

температур в ы ш е 0°С эта связь разрывается. Б о л ь ш о е

дет к тому, что на о д н о м к о н ц е молекулы м о ж е т поя­

з н а ч е н и е в о д о р о д н о й связи состоит в том, что о н а

виться н е з н а ч и т е л ь н ы й п о в е л и ч и н е п о л о ж и т е л ь н ы й

позволяет о б ъ я с н и т ь с в о й с т в е н н у ю о р г а н и ч е с к и м мо­

заряд, а на другом к о н ц е — слабо о т р и ц а т е л ь н ы й . В ре­

лекулам, в том числе п р о т е и н а м , с п о с о б н о с т ь к ин­

зультате в о з н и к н е т э л е к т р и ч е с к и й д и с б а л а н с , называ­

т е н с и в н о й а д с о р б ц и и , и, следовательно, может рас-

емый

электрическим

диполем.

Электрические

диполи

приведут к в з а и м о д е й с т в и ю молекул друг с другом с образованием слабых связей, и з в е с т н ы х под названи­ ем сил Ван дер Ваальса. Эти о т н о с и т е л ь н о слабые свя­ зи слагаются из трех о с н о в н ы х ф а к т о р о в взаимодей­ ствия: • •

взаимодействие между п о с т о я н н ы м и д и п о л я м и ; взаимодействие между и н д у ц и р о в а н н ы м и диполя­ ми;

•

взаимодействие между м г н о в е н н ы м и д и п о л я м и . Последнее в з а и м о д е й с т в и е известно под названи­

ем дисперсионного эффекта Лондона. О н о п р о и с х о д и т в тех случаях, когда две молекулы, два и о н а и л и два ато­ ма, находятся в б л и з к о м к о н т а к т е . Э ф ф е к т и является результатом в з а и м о д е й с т в и я между их х а о т и ч н о дви­ жущимися э л е к т р о н а м и . Особым видом в з а и м о д е й с т в и я между д и п о л я м и (так н а з ы в а е м о е д и п о л ь - д и п о л ь н о е взаимодействие) является в о д о р о д н а я с в я з ь .

Атом в о д о р о д а м о ж н о

представить, к а к п р о т о н на к о н ц е к о в а л е н т н о й связи, но, в отличие от других атомов, п о л о ж и т е л ь н ы й заряд

Рис. 1.3.7. Образование водородных связей в структуре льда

Рис. 1.3.8. Первые четыре члена алифатического ряда с основной углеводородной цепью, соответствующей ф о р м у ­ ле

С

пН2п+2

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

24

с м а т р и в а т ь с я , как н е о т ъ е м л е м ы й ф а к т о р п р о ц е с с о в

зываемых мерами. М е х а н и з м о б р а з о в а н и я п о л и м е р а м и

ж и з н е о б е с п е ч е н и я . Вторичные с в я з и ф о р м и р у ю т ос­

множества твердых веществ с р а з н о о б р а з н ы м и струк­

нову молекулярного п р и т я ж е н и я в твердых телах.

турами, будет п о д р о б н о рассмотрен в главе 1.6.

Твердые тела, образованные межмолекулярными связями Существует в о з м о ж н о с т ь с о з д а н и я м н о ж е с т в а р а з н ы х

СТРУКТУРНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ АТОМОВ В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ

молекул, н е к о т о р ы е из к о т о р ы х могут о б р а з о в ы в а т ь при к о м н а т н о й температуре твердые вещества. Если

Н е с м о т р я н а то, что с и л ы п р и т я ж е н и я удерживают

эти молекулы обладают д о с т а т о ч н о й д л и н о й , о н и мо­

а т о м ы на б л и з к о м р а с с т о я н и и друг от друга, в з а и м н о е

гут с о е д и н я т ь с я друг с другом за счет м н о г о ч и с л е н н ы х

о т т а л к и в а н и е я д е р означает, что р а в н о в е с н о е прост­

диполь-дипольных взаимодействий.

ранственное

Низкая

проч­

ность связи означает, что т а к и е м о л е к у л я р н ы е твердые

п о л о ж е н и е атомов достигается только

п р и с б а л а н с и р о в а н н ы х силах п р и т я ж е н и я и отталки­

вещества и м е ю т о ч е н ь н и з к у ю температуру плавле­

в а н и я . На Рис. 1.3.1 п р е д с т а в л е н о м е ж а т о м н о е прост­

н и я , в е р х н и м пределом к о т о р о й я в л я е т с я температура

р а н с т в о aQ. Д л я того, чтобы переместить а т о м ы ближе

100°С.

друг к другу и л и отдалить их друг от друга, потребует­

Д л я того, чтобы п о н я т ь , к а к образуются твердые ве­

ся в н е ш н е е усилие. Д а н н о е м е ж а т о м н о е расположе­

щества, лучше всего представить себе группу молекул,

ние соответствует р а с п о л о ж е н и ю атомов с минималь­

известную под названием л и н е й н ы х алканов. Основой

ной

их строения является п р я м а я цепь углеводоров, отвеча­

достигнуто,

ющих формуле С п Н 2п+2 , где п — любое положительное

у п о р я д о ч е н н о й п л о т н о у п а к о в а н н о й р е ш е т к и . Если

число. П р о с т е й ш и м с о е д и н е н и е м в этой группе являет­

рассматривать а т о м ы в виде с ф е р , то для того, чтобы

ся метан, строение которого отвечает формуле ( С Н 4 ) ,

представить себе п л о т н о у п а к о в а н н у ю решетку, мож­

энергией,

и

атомы

чтобы

такое

стремятся

состояние

выстроиться

было в

виде

где n= 1. Если отнять по одному атому водорода от каж­

но использовать а н а л о г и ю в виде маленьких ш а р и к о в ,

дой молекулы метана и соединить эти молекулы друг с

у п а к о в а н н ы х в коробку. Н а и б о л е е плотной упаковкой

другом н а п р я м у ю п р и п о м о щ и связи «углерод-угле­

этих ш а р и к о в будет такое с о с т о я н и е , когда о н и распо­

род», то получится этан. Этот процесс может длиться до

ложатся в с и м м е т р и ч н о м порядке, как п о к а з а н о на

образования очень крупных молекул (Рис. 1.3.8).

Рис. 1.3.9. П р и т а к о м у п о р я д о ч е н н о м р а с п о л о ж е н и и

Если материал будет состоять из очень большого

атомов

материал

называют

кристаллическим.

-, то в результате присоедине­

Важной о с о б е н н о с т ь ю кристаллических структур

н и и д о п о л н и т е л ь н ы х групп, аналогичного строения,

является то, что к а к о й бы атом мы не рассматривали в

его свойства будут м е н я т ь с я л и ш ь незначительно. По­

д а н н о й структуре, р а с п о л о ж е н и е соседних с н и м ато­

количества групп —

СН2

добные материалы известны под названием полиэти-

мов по о т н о ш е н и ю к нему всегда будет идентичным.

лены. Это н а з в а н и е состоит из двух частей: поли означа­

О б ы ч н о металлические и и о н н ы е твердые тела при

ет много, а этилен — о с н о в н о й структурный элемент

к о м н а т н о й температуре находятся в кристаллическом

цепи. Материалы со структурами подобного т и п а на­

с о с т о я н и и . Л ю б о е твердое вещество, в котором атомы

п в а ю т с я полимерами, п о с к о л ь к у о н и состоят из мно­

р а с п о л о ж е н ы н е с и м м е т р и ч н о , называется а м о р ф н ы м .

гократно п о в т о р я ю щ и х с я структурных элементов, на-

Кристаллические структуры О д н и м из п р о с т е й ш и х р а с п о л о ж е н и й атомов в прост­ ранстве является куб, в к о т о р о м атомы з а н и м а ю т по­ л о ж е н и я в восьми углах. С н о в а используя модель ша­ ров

или

сфер

представить себе

для

атомов,

можно

кубическое р а с п о л о ж е н и е

обозначения

атомов

(Рис. 1.3.10а). Каждая сфера с о п р и к а с а е т с я со своим б л и ж а й ш и м соседом, т а к и м о б р а з о м , д л и н а стороны куба равна диаметру атома. Если рассматривать прос­ той куб, с о с т о я щ и й только из части атомов внутри

Упорядоченное расположение

этого куба (Рис. 1.3.10Ь), то м о ж н о узнать, что предс­ тавляет с о б о й элементарная ячейка.

Рис. 1.3.9. Упорядоченное и неупорядоченное (хаотич­ ное) расположение атомов

Устанавливая эле­

м е н т а р н ы е я ч е й к и одна на другую, м о ж н о построить структуру трехмерного (объемного) твердого тела. В пределах структурной е д и н и ц ы атомы не нахо-

medwedi.ru

АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

25

дятся в н е п о д в и ж н о м с о с т о я н и и — о н и с о в е р ш а ю т ко­ л е б а т е л ь н ы е д в и ж е н и я . Д о л я пространства, занимае­ мая а т о м а м и , н а з ы в а е т с я фактором упаковки, и ее лег­ ко рассчитать. Если п р е д п о л о ж и т ь , что д л и н а каждой с т о р о н ы куба составляет 2а, то объем э л е м е н т а р н о й я ч е й к и 3

составит 8а . С о о т в е т с т в е н н о , радиус каждой с ф е р ы 3

д о л ж е н быть р а в н ы м а, а объем с ф е р ы — 4/Зка . На са­ мом деле, вклад каждой с ф е р ы в э л е м е н т а р н у ю ячей­ ку составляет всего 1/8 часть от ее объема, н о , пос­ кольку эта я ч е й к а с о с т а в л е н а в о с е м ь ю т а к и м и ж е сегментами,

полный объем,

внутри я ч е й к и , будет равен

занимаемый сферами 3

4/Зпа . Таким о б р а з о м ,

Рис. 1.3.10. Строение простой кубической структуры (а) и

ф а к т о р у п а к о в к и для простой кубической решетки

вид элементарной ячейки кристаллической решетки такого

м о ж н о представить с л е д у ю щ и м и с о о т н о ш е н и я м и :

строения

фактор упаковки

=

объему атомов внутри элементарной

ячейки

деленному на объем куба. фактор упаковки

=

4/Зра =

л/6

=

0,54

3

: (2а)

3

Ф а к т о р у п а к о в к и 0,54 указывает на то, что почти 50% пространства является н е з а п о л н е н н ы м . Так как о н о пустое, существует возможность запол­ нения свободного пространства между крупными атома­

КОЦ (фактор упаковки = 0,68)

КГЦ (фактор упаковки = 0,74)

ми, атомами малых размеров. Последние будут занимать свободное пространство, не вызывая серьезных наруше­ ний кристаллической структуры. Мы вернемся к этому позже, когда будем рассматривать сплавы.

Представив

себе большое свободное пространство в этой простей­ шей структуре, возможно не вызовет удивления то, что

Рис. 1 . 3 . 1 1 . Расположение атомов в элементарных ячей­ ках кристаллической решетки к у б и ч е с к о г о объемно центри­ рованного

(КОЦ) и к у б и ч е с к о г о гранецентрированного

(КГЦ) строения

существуют другие виды построения атомов, в которых величина фактора упаковки будет большей. Два таких п о с т р о е н и я о б ы ч н о встречаются у ме­

р и ч н о и связях, включая в а ж н е й ш и е группы мате­ риалов, известных под н а з в а н и е м п о л и м е р ы .

таллов, и н а з ы в а ю т с я кубической о б ъ е м н о ц е н т р и р о -

Существует еще одна в а ж н е й ш а я группа материа­

ванной ( К О Ц ) и г р а н е ц е н т р и р о в а н н о й ( К Г Ц ) конфи­

л о в , о которой еще не б ы л о упомянуто. Это — компо­

гурациями. Эти к о н ф и г у р а ц и и представлены на Рис.

зиты, п р е д с т а в л я ю щ и е собой к о м б и н а ц и ю двух или

1.3.11. Д л я К О Ц ф а к т о р у п а к о в к и составляет 0,68, а

большего числа твердых тел. Существует много при­

для К Г Ц — 0,74. Ч е м в ы ш е ф а к т о р у п а к о в к и , тем труд­

меров к о м п о з и т н ы х материалов,

нее м а л ы м а т о м а м з а н я т ь с в о б о д н о е п р о с т р а н с т в о

так и синтетического происхождения.

между к р у п н ы м и а т о м а м и без п о в р е ж д е н и я структуры

композитов

элементарной я ч е й к и .

Заключение

натурального

как натурального, Примерами

происхождения являются

к о с т н ы е т к а н и и д е н т и н , с о с т о я щ и е из коллагена (по­ л и м е р а ) и апатита ( к е р а м и ч е с к о г о вещества). Приме­ рами к о м п о з и т о в с и н т е т и ч е с к о й природы могут быть п о л и м е р ы , а р м и р о в а н н ы е с т е к л я н н ы м и волокнами, и

Существуют три о с н о в н ы х группы твердых веществ,

п о л и м е р ы , в состав которых входят частицы керами­

строение которых о с н о в а н о на трех типах п е р в и ч н о й

ческого н а п о л н и т е л я . П р и м е н е н и ю композитных ма­

связи:

териалов в стоматологии для реставрации зубов будет

•

п о с в я щ е н а глава 2.2. Другим примером использова­

• •

керамика, с т р о е н и е которой о с н о в а н о на и о н н о й связи; к е р а м и к а м о ж е т существовать в кристалли­

н и я структуры к о м п о з и т о в являются керметы, кото­

ческой и а м о р ф н о й ф о р м а х , к е р а м и ч е с к и е мате­

рые п р и м е н я ю т с я в качестве наполнителя для изго­

риалы в а м о р ф н о й ф о р м е н а з ы в а ю т с я стеклами;

товления

металлы, с т р о е н и е которых о с н о в а н о на металли­

некоторых

стеклоиономерных

цементов

(см. главу 2.3). Н а з в а н и е кермет состоит из двух час­

ческой связи

тей: кер, о з н а ч а ю щ е й керамику, и мет, которая озна­

твердые тела, о с н о в а н н ы е на к о в а л е н т н о й и вто-

чает металл.

Глава 1.4

СТРУКТУРА КЕРАМИКИ

ВВЕДЕНИЕ

м е р н ы х к о м п о з и т о в , для изготовления с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в , ф о р м о в о ч н ы х материалов и стома­ тологических ф а р ф о р о в .

К е р а м и к а представляет собой с о е д и н е н и я металли­ ческих и н е м е т а л л и ч е с к и х э л е м е н т о в , и состоит из та­ ких веществ, как о к с и д ы , н и т р и д ы и с и л и к а т ы . Кера­ мические

материалы

могут

быть

кристаллическими, так и а м о р ф н ы м и ,

как

последняя

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИКИ

группа к е р а м и к и известна под н а з в а н и е м стекол. В

к е р а м и ч е с к и х материалах о т р и ц а т е л ь н о заря­

О к с и д к р е м н и я (Si0 2 ) является о с н о в о й многих кера­

ж е н н ы е и о н ы (анионы) з н а ч и т е л ь н о отличаются раз­

мических материалов. Хотя его х и м и ч е с к а я формула

м е р а м и от п о л о ж и т е л ь н о з а р я ж е н н ы х и о н о в (катио­

д о с т а т о ч н о проста, этот материал о ч е н ь и з м е н ч и в и

нов).

В

качестве

рассмотренный кубическую

примера

ранее

можно

хлорид

привести

натрия,

гранецентрированную

уже

имеющий

структуру.

может существовать в самых разных формах.

Как

к р и с т а л л и ч е с к и й материал, он может б ы т ь в виде

Ионы

кварца, кристобалита и т р и д и м и т а , но он может быть

хлора з а н и м а ю т п о л о ж е н и я в узлах г р а н е ц е н т р и р о -

также в виде стекла, представляющего собой затвер­

ванной р е ш е т к и , в то время к а к и о н ы натрия находят­

д е в ш и й р а с п л а в оксида к р е м н и я . С п о с о б н о с т ь соеди­

ся между и о н а м и хлора, и их место нахождения мож­

нений,

но

разных модификациях,

назвать

внутрипространственным

расположением.

подобных оксиду к р е м н и я , существовать в существенно отличающихся

И о н ы н а т р и я с п о с о б н ы з а н и м а т ь такое п о л о ж е н и е

друг от друга с в о и м и с в о й с т в а м и , известна под назва­

потому, что о н и з н а ч и т е л ь н о м е н ь ш е по размеру, чем

нием

полиморфизма.

и о н ы хлора, и с в о б о д н о п о м е щ а ю т с я в о с т а в ш е м с я

О к с и д к р е м н и я используется в качестве основы

пространстве э л е м е н т а р н о й я ч е й к и . Структура хлори­

для изготовления м н о г и х к е р а м и ч е с к и х материалов

да н а т р и я схематически представлена на Рис.

1.4.1.

с л о ж н о г о состава. В частности, в с о ч е т а н и и с о к с и д о м

Другим п р и м е р о м структуры этого т и п а является ок­

а л ю м и н и я он образует а л ю м о с и л и к а т а ы е стекла, ис­

сид ц и н к а , к о т о р ы й ш и р о к о используется в стомато­

пользуемые для изготовления с т е к л о и о н о м е р н ы х це­

л о г и и . Существует много других видов п р и м е н е н и я

ментов. П о д о б н ы м образом, п о л е в о ш п а т н ы е стекла

н е о р г а н и ч е с к и х к е р а м и ч е с к и х материалов в стомато­

используют для изготовления стоматологической ке­

л о г и и : их используют в качестве н а п о л н и т е л е й поли­

р а м и к и . Эти стекла представляют собой с о е д и н е н и я ,

medwedi.ru

СТРУКТУРА К Е Р А М И К И

Рис.

1.4.1.

27

Кубическая гранецентрированная структура

хлорида натрия

Рис. 1.4.3. Кристаллические ( аллотропические) превра­ щения в твердой структуре оксида к р е м н и я ( S i 0 2 )

кому, с о п р о в о ж д а ю щ и й с я и з м е н е н и е м объема мате­ риала,

известен

под

названием

ческому расплаву.

Для

того,

переход

чтобы

к

кристалли­

обнаружить

такое

п р е в р а щ е н и е твердого вещества, д о с т а т о ч н о проконт­ р о л и р о в а т ь и з м е н е н и е его объема. Простым

способом,

позволяющим

наглядно

представить это п р е в р а щ е н и е , является построение графика зависимости

изменения

удельного объема

материала (т.е. объема е д и н и ц ы массы материала) от температуры. Рис. 1.4.2. График перехода от твердого состояния к ж и д ­ кому, где Т

- температура плавления

К р и в а я на г р а ф и к е будет иметь вид,

п р е д с т а в л е н н ы й на Р и с . 1.4.2, и в точке п л а в л е н и я кристалла (т.е. при строго о п р е д е л е н н о й температуре) д и с к р е т н ы й с к а ч о к в ходе к р и в о й , к о т о р ы й до этого м о м е н т а имел

состоящие из о к с и д о в к р е м н и я и а л ю м и н и я в сочета­ нии с калием, н а т р и е м или кальцием ( п р и м е р о м тако­

п л а в н ы й характер, соответствующий

п о с т е п е н н о м у и з м е н е н и ю удельного объема. Удельный

объем

является

обратной

величиной

го соединения является н а т р и е в ы й п о л е в о й ш п а т -

плотности. Характер зависимости удельного объема от

альбит, и м е ю щ и й формулу NaAlSi 3 0 8 ).

температуры показывает, что единственным эффектом

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ И АМОРФНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Это неудивительно, если подумать, что такой эффект

плавления кристалла является увеличение его объема. заключается в переходе от упорядоченной кристалли­ ческой структуры твердого тела к хаотичной жидкости; плотность упаковки атомов у жидкости будет значитель­ но меньшей, чем у кристаллического твердого тела. На Р и с .

1.4.3 представлена кривая зависимости

удельного объема кристаллического оксида кремния

Переходные состояния кристаллов

(Si0 2 ) от температуры. В д а н н о м примере наблюдается целый ряд п р е в р а щ е н и й в структуре твердого тела, а также р а с с м о т р е н н ы й н а м и ранее переход от твердого

При нагревании твердое вещество м о ж е т подвергаться

к жидкости. При к о м н а т н о й температуре оксид крем­

ряду превращений, с а м ы м л е г к о р а с п о з н а в а е м ы м из

н и я , S i 0 2 существует в виде кварца; при п о в ы ш е н и и

которых является с о с т о я н и е расплава. Переход крис­

температуры до 870°С кварц превращается в тридимит.

таллического вещества от твердого с о с т о я н и я к ж и д -

Д а л ь н е й ш а я т р а н с ф о р м а ц и я кварца происходит уже

28

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 1.4.4. Удельный объем при изменении температуры а м о р ф н о г о материала в твердом состоянии

Рис. 1.4.5. Кривые охлаждения материала, который мо­ жет переходить в твердое состояние с образованием (а) кристаллической структуры или (б) а м о р ф н о й структуры стекла

при температуре 147ГС —

ОБРАЗОВАНИЕ СТЕКЛА

кристобалит.

И,

наконец,

т р и д и м и т превращается в п р и температуре

1713°С

кристобалит начинает плавиться. Таким образом, по и з м е н е н и ю удельного объема мы можем определить не только точку перехода кристаллического S i 0 2 из твер­

Обладая п р а в и л ь н о й ф о р м о й , атомы стремятся к об­

дого с о с т о я н и я в ж и д к о е , но и из твердого — в твердое.

р а з о в а н и ю у п о р я д о ч е н н ы х структур. С более крупны­ ми

молекулам

сложного

строения,

получить

у п о р я д о ч е н н о е р а с п о л о ж е н и е будет н а м н о г о сложнее.

Переходные состояния стекла

Таким о б р а з о м , при т в е р д е н и и крупных беспорядоч­ ной н е п р а в и л ь н о й ф о р м ы молекул вероятность обра­

При нагревании а м о р ф н ы х твердых веществ, подобных

з о в а н и я стекла будет в ы с о к о й .

стеклу, столь резкого перехода от твердого состояния к

Д л я того чтобы началось образование кристаллов,

жидкому, который наблюдается у кристаллических ма­

д о л ж н ы присутствовать центры или ядра кристаллиза­

териалов, не происходит. Вместо этого, в точке перехо­

ции. Ц е н т р а м и к р и с т а л л и з а ц и и о б ы ч н о бывают при­

да произойдет увеличение скорости изменения удель­

меси, н а п р и м е р , ч а с т и ц ы п ы л и , от которой в реаль­

ного объема вещества (см. Рис. 1.4.4). Температура, при

ных условиях избавиться н е в о з м о ж н о . Таким образом,

которой произойдет изменение угла наклона кривой за­

если материал п о т е н ц и а л ь н о способен приобретать

висимости удельного объема от температуры, известна

у п о р я д о ч е н н у ю кристаллическую структуру, то этому

под названием температуры стеклования,

Тс. Это поня­

будут способствовать частицы п р и м е с е й .

тие о б ы ч н о — п р и м е н я е т с я и для высокомолекулярных твердых материалов (хотя и не всегда).

О к с и д к р е м н и я или кремнезем может образовы­

Следовательно, увеличение объема (и, разумеется,

вать к а к стекла, так и к р и с т а л л и ч е с к и е вещества, на

незанятого объема) не будет внезапным. Вместо этого

Рис. 1.4.5 представлены характерные для этого соеди­

объем будет увеличиваться

причем при

н е н и я к р и в ы е з а в и с и м о с т и и з м е н е н и й удельного объ­

температуре выше температуры стеклования скорость

ема от температуры. Если при охлаждении произойдет

постепенно,

увеличения объема возрастет. И, наоборот, жидкость,

кристаллизация

которая охлаждается без образования кристаллической

удельного объема (кривая а)будет иметь острый или

вещества, то

кривая уменьшения

структуры, содержит большее количество незанятого

д и с к р е т н ы й характер. Такое резкое у м е н ь ш е н и е объе­

объема. Твердые тела, образование которых проходит за

ма о б ъ я с н я е т с я « к о н ф и г у р а ц и о н н ы м сжатием», пос­

счет переходов в стекле, а не превращением кристалли­

кольку при переходе вещества от с о с т о я н и я неупоря­

ческих расплавов, будут а м о р ф н ы м и , их о б ы ч н о назы­

д о ч е н н о й ж и д к о с т и к с о с т о я н и ю кристаллического

вают стеклами. Стекла являются важнейшей группой

твердого тела происходит заметное увеличение плот­

материалов и заслуживают отдельного рассмотрения.

ности у п а к о в к и . После того, к а к з а к о н ч и т с я этап рез-

medwedi.ru

СТРУКТУРА К Е Р А М И К И

29

кого к о н ф и г у р а ц и о н н о г о с ж а т и я , объем материала

к о т о р ы й м о ж н о п р е д с т а в и т ь областью перегиба ука­

начнет п о с т е п е н н о у м е н ь ш а т ь с я за счет о б ы ч н о й тер­

занной кривой.

м и ч е с к о й усадки.

П о с к о л ь к у п е р е о х л а ж д е н н а я ж и д к о с т ь была ох­

Если к р и с т а л л и з а ц и я не п р о и з о ш л а , и з м е н е н и е

л а ж д е н а до т е м п е р а т у р ы н и ж е ее температуры стек­

к р и в о й Ь,

л о в а н и я , о н а п е р е ш л а в с о с т о я н и е , которое м о ж н о

объем ж и д к о с т и продолжает с о к р а щ а т ь с я , ч а с т и ч н о за

н а з в а т ь стеклом. И н т е р е с н о отметить, что вязкость,

объема

материала будет соответствовать

счет о б ы ч н о й т е р м и ч е с к о й усадки, а ч а с т и ч н о за счет

при к о т о р о й п р о и с х о д и т т в е р д е н и е расплава, одина­

к о н ф и г у р а ц и о н н о г о сжатия.

к о в а д л я всех стекол и с о с т а в л я е т о к о л о 10

Ж и д к о с т ь приобретает

менее открытую структуру, о д н а к о в э т о м случае отсу­

12

пуаз, хо­

тя т е м п е р а т у р а с т е к л о в а н и я м о ж е т колебаться в ши­

тствует д и с к р е т н ы й с к а ч о к удельного объема. Н и ж е

р о к и х пределах — от -89°С для г л и ц е р и н а до > 1500°С

температуры

д л я ч и с т о г о к в а р ц е в о г о стекла. Р а з л и ч и е между пере­

плавления

(Т

) будет о б р а з о в ы в а т ь с я бу­

о х л а ж д е н н о й ж и д к о с т ь ю и с т е к л о м заключается в

дет п р о д о л ж а т ь с я по мере п а д е н и я температуры до

т о м , что п о с л е д н е е и м е е т в я з к о с т ь , п р е в ы ш а ю щ у ю

д о с т и ж е н и я температуры с т е к л о в а н и я Т с , после чего

10

нестабильная

переохлажденная ж и д к о с т ь .

Сжатие

12

пуаз.

с к о р о с т ь сжатия с у щ е с т в е н н о замедлится. П р и темпе­ ратуре с т е к л о в а н и я к о н ф и г у р а ц и о н н о е сжатие

при­

о с т а н о в и т с я , и будет иметь место т о л ь к о о б ы ч н о е тер­ м и ч е с к о е сжатие. Что же ния?

происходит при температуре

стеклова­

Переохлажденная жидкость становится

нас­

т о л ь к о в я з к о й , что к о н ф и г у р а ц и о н н ы е и з м е н е н и я уже не могут п р о д о л ж а т ь с я , и структура ж и д к о с т и к а к б ы з а м о р а ж и в а е т с я . Э т о п р о и с х о д и т н е п р и од­ ном четко определенном значении температуры, а в н е к о т о р о м д и а п а з о н е т е м п е р а т у р в пределах 50°С,

6

Рис. 1.4.6. Кристаллическая структура кристобалита

Рис. 1.4.7. Схематичное представление структуры оксида к р е м н и я в д в у х м е р н о м пространстве: (а) расположение атомов, (Ь) расположение кислорода в виде треугольников

30

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 1.4.8. Схематичное представление структуры чисто­

Рис. 1.4.9. Схематичное представление структуры стекла

го к р е м н е з е м н о г о стекла в д в у х м е р н о м пространстве: (а)

из с м е с и о к с и д о в в д в у х м е р н о м пространстве: (а) располо­

расположение атомов , (Ь) расположение кислорода в виде

ж е н и е атомов, (Ь) расположение кислорода в виде треу­

треугольников

гольников

Термин

температура перехода отчасти

применяет­

ся н е в е р н о , п о с к о л ь к у на с а м о м деле п р и э т о й темпе­

собствует

образованию

кристаллического

твердого

вещества, п о с к о л ь к у для к р и с т а л л и з а ц и и требуется

ратуре н и к а к о г о п р е в р а щ е н и я м о ж е т не быть. Изме­

з н а ч и т е л ь н о е и б ы с т р о е п р о с т р а н с т в е н н о е перерасп­

н е н и я к о н ф и г у р а ц и й п р о и с х о д я т и п р и температурах

р е д е л е н и е молекул. С л е д о в а т е л ь н о , присутствие лю­

н и ж е Т , т о л ь к о из-за в ы с о к о й в я з к о с т и с к о р о с т ь этих

бого вида ц е н т р а к р и с т а л л и з а ц и и даст о ч е н ь медлен­

и з м е н е н и й к р а й н е мала, и о н и уже ни на что не могут

ный

п о в л и я т ь . Температуру с т е к л о в а н и я , то есть темпера­

к р и с т а л л и ч е с к о г о о к с и д а к р е м н и я , с т р о е н и е которых

рост,

особенно

таких

сложных

структур

туру, остывая до к о т о р о й стекло перестает подвергать­

п о д о б н о алмазу. Т а к и м о б р а з о м , п р и б ы с т р о м охлаж­

с я с у щ е с т в е н н ы м и з м е н е н и я м к о н ф и г у р а ц и й , иногда

д е н и и ж и д к о с т и в е р о я т н е е всего образуется стекло.

называют

фиктивной

температурой

стеклования.

Ни­

же э т о й температуры стекло уже не с м о ж е т с п о н т а н н о

П р о ц е с с о б р а з о в а н и я стекла и з в е с т е н под н а з в а н и е м витрификация.

стать более п л о т н ы м . В о з н и к а е т в о п р о с : «Что же п р о и с х о д и т п р и темпе­ ратуре п л а в л е н и я Т ш , что определяет н а п р а в л е н и е , п о

Стеклообразующие компоненты

к о т о р о м у пойдет п р о ц е с с т в е р д е н и я расплава, п о пути о б р а з о в а н и я стекла и л и п о пути кристаллизации?»

О с н о в н ы м к о м п о н е н т о м , п о з в о л я ю щ и м образовать­

П р и п л а в л е н и и о к с и д а к р е м н и я , образуется пре­

ся стеклу, я в л я е т с я о к с и д к р е м н и я , к о т о р ы й может

д е л ь н о в я з к а я ж и д к о с т ь , это означает, ч т о м о л е к у л ы

существовать к а к в ф о р м е стекла, так и в ф о р м е крис­

могут п е р е м е щ а т ь с я по о т н о ш е н и ю друг к другу о ч е н ь

т а л л и ч е с к о г о твердого тела.

м е д л е н н о . М е д л е н н о е п е р е м е щ е н и е молекул н е с п о -

к р и с т а л л и ч е с к и х ф о р м о к с и д а к р е м н и я , имеет строе-

medwedi.ru

Кристобалит,

о д н а из

СТРУКТУРА К Е Р А М И К И

31

н и е в ф о р м е тетраэдра, с а т о м о м к и с л о р о д а в каждом

Хотя стекла м о ж н о изготавливать из смесей крис­

углу и а т о м о м к р е м н и я в ц е н т р е . С т р о е н и е к р и с т о б а -

таллического о к с и д а к р е м н и я и металлических окси­

л и т а п р е д с т а в л е н о на Рис.1.4.6. Его структура доста­

дов, т а к о й подход к и з г о т о в л е н и ю стекла будет о ч е н ь

т о ч н о с л о ж н а , ее н е у д о б н о и с п о л ь з о в а т ь для объясне­

д о р о г о с т о я щ и м . Н а м н о г о дешевле обойдется исполь­

н и я п р о ц е с с а о б р а з о в а н и я стекла. Д л я н а г л я д н о с т и

з о в а н и е п р и р о д н ы х м и н е р а л о в с требуемой стекло­

можно

в и д н о й структурой, поскольку уже сама природа про­

и с п о л ь з о в а т ь двухмерную

модель

строения

к р и с т о б а л и т а , где все с в я з и р а с п о л о ж е н ы в о д н о й

вела

п л о с к о с т и , и у каждого а т о м а к р е м н и я о д н а с в я з ь от­ сутствует (Рис. 1.4.7).

процесс

Когда-то

витрификации. производители

применяли

только

п р и р о д н ы е п о л е в о ш п а т н ы е м и н е р а л ы , и затем добав­

П р и п л а в л е н и и о к с и д а к р е м н и я и его б ы с т р о м ох­

л я л и в их состав о к с и д ы других металлов для того,

структура н е с п о с о б н а

чтобы изготовить к е р а м и ч е с к и е н а п о л н и т е л и и стома­

образоваться за такое к о р о т к о е время, п о э т о м у о к с и д

тологические фарфоры с заданными свойствами. В

лаждении,

кристаллическая

к р е м н и я п р е в р а щ а е т с я в стекло, к о т о р о е н а з ы в а ю т

н а ш е время м н о г и е стекла изготовляются

п л а в л е н ы м к в а р ц е м (Рис. 1.4.8).

синтеза, что п о з в о л я е т улучшить к о н т р о л ь за составом

В ы с о к а я т е м п е р а т у р а п л а в л е н и я э т о г о материа­

методом

и с в о й с т в а м и материала.

ла, р а в н а я 1713°С, д е л а е т его в е с ь м а д о р о г о с т о я щ и м для м а с с о в о г о и с п о л ь з о в а н и я . Е с л и о к с и д к р е м н и я с м е ш а т ь с н е к о т о р ы м и о к с и д а м и м е т а л л о в , то э т о позволит

существенно

понизить

температуру

Девитрификация

его

плавления. П р и производстве стекол в их составе может появ­ Н а п р и м е р , если взять к о м п о з и ц и ю , состоящую из трех четвертей о к с и д а к р е м н и я и о д н о й ч а с т и ок­

л я т ь с я н е з н а ч и т е л ь н о е число кристаллов, о д н а к о ско­ рость их роста о ч е н ь мала.

сида н а т р и я , то т е м п е р а т у р а ее п л а в л е н и я с о с т а в и т всего

1339°С.

Такие стекла называются

смешанными

Когда стекло н а ч и н а е т кристаллизоваться, т а к о й процесс

называется

девитрификацией.

Девитрифика­

оксидными стеклами, а их структура п р е д с т а в л е н а на

ц и я может начаться, если стекло выдерживают при

Рис.

п о в ы ш е н н о й температуре в течение длительного вре­

1.4.9. А т о м ы м е т а л л а о б р а з у ю т п о л о ж и т е л ь н о

заряженные

порядок

м е н и , что п р и в о д и т к перестройке р а с п о л о ж е н и я мо­

строения к и с л о р о д н ы х т е т р а э д р о в , и в результате не

лекул. Стекло становится п о л у п р о з р а ч н ы м в результа­

все а т о м ы к и с л о р о д а будут д е л и т ь с я с в о и м и элект­

те

ронами с с о с е д н и м и а т о м а м и . В э т о й к о м п о з и ц и и

кристаллов. Этот процесс является о с н о в о й изготов­

оксид к р е м н и я

л е н и я с т е к л о к е р а м и ч е с к и х материалов (см. главу 3.4).

компонента,

ионы,

а

которые

будет

разрушают

и г р а т ь р о л ь стеклообразующего

оксид металла

—

роль

стекломодифи-

катора. Оксиды титана, ц и н к а , с в и н ц а и а л ю м и н и я также могут п р и н и м а т ь участие в о б р а з о в а н и и простран­ ственной сетчатой структуры стекла, и образовывать жесткие сетки. Сода ( N a 2 0 ) и известь ( С а О ) обладают

рассеяния

света

поверхностями

небольших

П р о ц е с с н а г р е в а н и я материала, п о з в о л я ю щ и й мо­ лекулам и л и атомам перераспределяться в простран­ стве, называется обжигом и играет важную роль в тех­ нологиях и з г о т о в л е н и я многих материалов.

Клиническое значение

низкой в я з к о с т ь ю расплава, вследствие чего п р и тем­ пературе с т е к л о в а н и я п р о и с х о д и т и н т е н с и в н о е разру­ шение структуры. Э т о п р и в о д и т к о б р а з о в а н и ю стек­ ла. Борный ангидрид (В 2 0 3 ) также может играть р о л ь стеклообразующего к о м п о н е н т а в ш и р о к о известных боратных стеклах.

Керамика отличается высокой стабильностью в биоло­ гической среде, и, следовательно, ее м о ж н о отнести к материалам, обладающим наибольшей биосовмести­ мостью по сравнению со всеми известными сегодня материалами.

Глава 1.5

СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

МИКРОСТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ

ваемые границами зерен, о б ы ч н о и я в л я ю т с я дефект­ ной областью к р и с т а л л и ч е с к о й структуры металла. На Рис.

1.5.1 схематически изображен

процесс

т в е р д е н и я металла. М а л ы й размер зерен обусловлива­ Металлы

состоят

упорядоченно

из

совокупности

расположенных

в

атомов,

кристаллической

ет п о л о ж и т е л ь н ы е свойства металла, благодаря повы­ ш е н и ю его предела текучести, о д н а к о в д а н н ы й мо­

структуре. Н е с м о т р я н а т о , что м ы р а с с м а т р и в а л и

мент

п р о ц е с с к р и с т а л л и з а ц и и , к а к о б р а з о в а н и е единич­

к о т о р ы м это происходит. О д н и м из с п о с о б о в получе­

мы

не

будем

рассматривать

причины,

по

ных к р и с т а л л о в , м е т а л л ы о б ы ч н о не о б р а з у ю т еди­

н и я м е л к о з е р н и с т ы х структур является быстрое твер­

н о г о к р и с т а л л а п р и т в е р д е н и и (переходе и з состоя­

д е н и е расплава, к о т о р о е используют при литье стома­

ния,

они

тологических золотых сплавов в л и т е й н ы е ф о р м ы ,

о б р а з у ю т структуру, с о с т о я щ у ю из м н о ж е с т в а мел­

разогретые до более н и з к и х температур по с р а в н е н и ю

ких к р и с т а л л о в .

с температурой

называемого

расплавом),

вместо

этого

п л а в л е н и я сплава. Альтернативным

Это происходит потому, что внутри расплавленно­

способом п о л у ч е н и я м е л к о з е р н и с т ы х структур явля­

го металла р а с с е я н о м н о ж е с т в о ядер или центров крис­

ется о б е с п е ч е н и е множества ц е н т р о в к р и с т а л л и з а ц и и .

таллизации. Такие ядра могут образовываться при су­

Это м о ж н о получить д о б а в к о й и р и д и я к стоматологи­

щественной

четырьмя

ч е с к и м л и т е й н ы м сплавам н а основе золота. И р и д и й

а т о м а м и . Благодаря этому четыре атома с п о с о б н ы об­

создает м н о ж е с т в о центров к р и с т а л л и з а ц и и и, тем са­

р а з о в а т ь э л е м е н т а р н у ю ячейку.

м ы м , п о з в о л я е т о г р а н и ч и т ь рост зерен.

потере

тепловой

энергии Эти

элементарные

я ч е й к и растут по мере того, как все большее количе­

Детальное изучение структуры металлов, а именно,

ство атомов достигает н и з к о г о э н е р г е т и ч е с к о г о уров­

размеров кристаллов, их формы и состава, исключитель­

ня и н а ч и н а е т п р и с о е д и н я т ь с я к н и м , в результате че­

но важно для выяснения их свойств и технологии полу­

го и п р о и с х о д и т о б р а з о в а н и е кристалла. Этот п р о ц е с с

чения. Некоторые представления о структуре металлов

известен

может дать изучение металлических поверхностей под

под

названием

гомогенной

кристаллизации.

Д л я того чтобы вырастить е д и н ы й кристалл металла из всего и м е ю щ е г о с я расплава, потребуется с л о ж н о е специальное

оборудование.

электронным микроскопом в отраженном свете. Свет отражается от п о л и р о в а н н о й металлической поверхности, и характер о т р а ж е н и я будет зависеть от

Ч а щ е всего твердение и н и ц и и р у е т с я присутствием п р и м е с е й в расплаве металла. После того, к а к темпе­

н а л и ч и я на н е й н е р о в н о с т е й , п р и в о д я щ и х к его рассе­ янию.

ратура опустится н и ж е т о ч к и п л а в л е н и я , атомы метал­

Х и м и ч е с к о е воздействие на п о л и р о в а н н у ю пове­

ла станут осаждаться на этих примесях, и н а ч н е т с я об­

рхность металла (называемое травлением) также при­

разование

под

ведет к и з м е н е н и ю характера о т р а ж е н и я света. Соот­

Кристаллы

ветствующие х и м и ч е с к и е р е а к т и в ы воздействуют на

(иначе н а з ы в а е м ы е з е р н а м и ) будут продолжать свой

о п р е д е л е н н ы е области, н а х о д я щ и е с я на поверхности

рост до тех п о р , п о к а весь металл не затвердеет. Во вре­

металла в зоне п о в ы ш е н н о г о механического напряже­

названием

кристаллов. гетерогенной

Этот п р о ц е с с известен кристаллизации.

мя своего роста о н и н а ч и н а ю т сталкиваться друг с

н и я , т.е. на г р а н и ц ы зерен, в которых упаковка атомов

другом, образуя г р а н и ц ы между к р и с т а л л а м и , где ато­

не п о л н о с т ь ю упорядочена. Травление приводит к об­

мы р а с п о л о ж е н ы б е с п о р я д о ч н о . Эти г р а н и ц ы , назы­

р а з о в а н и ю к а н а в о к , р а с с е и в а ю щ и х свет, которые выг-

medwedi.ru

СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

33

л а д я т более т е м н ы м и л и н и я м и . Этот э ф ф е к т схемати­ ч е с к и и з о б р а ж е н на Рис. 1.5.2 для металла с выражен­ ной о д н о р о д н о й структурой з е р е н . Все з е р н а обладают приблизительно одинаковыми

размерами и формой;

такая структура зерен называется равноосной.

Приме­

ром металла с т а к о й структурой зерен служит д о э в т е к т о и д н а я г и п о э в т е к т о и д н а я н е р ж а в е ю щ а я сталь, пове­ рхность к о т о р о й

после т р а в л е н и я представлена на

Рис. 1.5.3. В о з м о ж н ы и другие ф о р м ы и р а з м е р ы зе­ р е н , и о ч е н ь часто о н и зависят от вида технологичес­ кой о б р а б о т к и , используемого п р и т в е р д е н и и распла­ ва. Н а п р и м е р , если р а с п л а в л е н н ы й металл заливать в ф о р м у с к в а д р а т н ы м и л и круглым с е ч е н и е м , темпера­ тура к о т о р о й будет н и ж е , чем у расплава, структура

Рис. 1 . 5 . 1 . Процесс твердения металла

затвердевшего металла будет выглядеть так, к а к пока­ зано на Рис. 1.5.4, т.е. кристаллы растут от с т е н о к фор­ мы к центру.

Полированная протравленная поверхность

М н о г и е металлы л е г к о д е ф о р м и р у ю т с я , о с о б е н н о , если о н и находятся в э л е м е н т а р н о м (т.е. чистом) сос­ т о я н и и . Это позволяет придавать им любую желаемую форму ударами молота, путем п р о к а т а , п р е с с о в а н и я или п р о т я ж к и . К р у п н ы е о т л и в к и , и з в е с т н ы е под наз­ ванием с л и т к о в , могут б ы т ь п р е в р а щ е н ы в изделия любой требуемой ф о р м ы , н а п р и м е р , в к р ы л о автомо­ биля, остов л о д к и и л и проволоку. Металл, ф о р м а которого была и з м е н е н а путем де­ ф о р м а ц и и , называется кованым. Если бы стали изучать под о п т и ч е с к и м м и к р о с к о п о м микроструктуру метал­

Рис. 1.5.2. Отражение падающего света от протравленной поверхности металла

лической п р о в о л о к и , то о н а выглядела бы так, к а к по­ казано на рисунке Рис. 1.5.5. З е р н а вытянуты в нап­ равлении п р о т я ж к и

и образуют слоистую структуру.

Таким образом, изучая м и к р о с к о п и ч е с к у ю структуру металла, м о ж н о получить о нем м н о г о и н ф о р м а ц и и .

СПЛАВЫ Элементарные

или чистые

металлы

используются

редко из-за м н о ж е с т в а о г р а н и ч е н и й , с в я з а н н ы х с их свойствами. Б о л ь ш и н с т в о ш и р о к о используемых ме­ таллов представляют с о б о й смесь двух или более ме­ таллических э л е м е н т о в , иногда с д о б а в к о й неметалли­ ческих

компонентов.

Обычно

эти

материалы

получают с п л а в л е н и е м э л е м е н т о в при температурах,

Рис. 1.5.3. Зернистая структура гипоэвтектоидной нер­ жавеющей стали

превышающих их температуру п л а в л е н и я . Такие сме­ си двух или более металлов н а з ы в а ю т сплавами. Спла­ вы, состоящие из двух э л е м е н т о в , н а з ы в а ю т бинарны­

за будет иметь с в о ю собственную, отчетливо выражен­

ми сплавами, а смесь трех э л е м е н т о в — тройными (1гли

ную структуру, и с в я з а н н ы е с ней свойства.

трехкомпонентными)

сплавами.

В обиходе, чаще всего упоминаются такие фазы,

Чаще всего сплав состоит из н е с к о л ь к и х отдель­

к а к газ, жидкость и твердое вещество, поскольку они

ных, четко определенных, твердых ф а з . Ф а з о й назы­

заметно отличаются друг от друга. Вещество может сос­

вают структурно

систе­

тоять из нескольких фаз. Например, воду м о ж н о рас­

мы, которая отделена от других частей с и с т е м ы четко

сматривать как однофазную структуру, в то время, как в

определенными ф и з и ч е с к и м и г р а н и ц а м и . Каждая ф а -

смесь воды и масла будут входить две фазы. Песок мож-

однородную

(гомогенную) часть

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

34

Радиальная структура

Равноосная структура

Рис. 1.5.4. Зернистая структура в зависимости от условий твередения расплава

Рис. 1.5.5. Вытянутые кристаллические зерна в структуре металлической проволоки, полученные в результате про­ тяжки

но рассматривать к а к о д н о ф а з н у ю систему, даже если

Твердые

растворы

замещения

он состоит из множества отдельных частиц, поскольку все частицы песка и д е н т и ч н ы по составу и структуре. В фазе м о ж е т содержаться н е с к о л ь к о к о м п о н е н ­

Е с л и а т о м ы р а с т в о р е н н о г о элемента могут непосред­ с т в е н н о заместить а т о м ы растворителя

в соответству­

тов, н а п р и м е р , с о л е в о й раствор состоит из воды и

ю щ е й ему к р и с т а л л и ч е с к о й решетке, то в таких случа­

р а с т в о р е н н о г о в н е й хлорида н а т р и я . А н а л о г и ч н о это­

ях образуется твердый раствор этих двух элементов.

му, ф а з ы в металле могут представлять с о б о й смеси

О б р а з о в а н и е такого твердого раствора в о з м о ж н о при

металлов. В состав м е д и м о ж е т входить до 4 0 % ц и н к а

следующих условиях:

без р а з р у ш е н и я ее к у б и ч е с к о й г р а н е ц е н т р и р о в а н н о й ( К Г Ц ) р е ш е т к и . Такие структуры н а з ы в а ю т твердыми растворами, и э т и структуры соответствуют ряду спе­ ц и а л ь н ы х условий (см. н и ж е ) .

• •

а т о м ы и м е ю т о д и н а к о в у ю валентность; атомы

образуют

одинаковую

кристаллическую

структуру ( н а п р и м е р , К Г Ц решетку); •

р а з м е р ы атомов отличаются друг от друга не более чем на 15%. П р и м е р т а к о й с и с т е м ы , используемой в стомато­

ТВЕРДЫЕ ФАЗЫ

л о г и и , является сплав золота и меди (Рис. 1.5.6). Д о б а в л е н и е л ю б о г о количества меди в золото во всех случаях приведет к о б р а з о в а н и ю твердого раство­

П р и с м е ш и в а н и и двух р а з н ы х металлических элемен­

ра. Таким образом, твердые растворы з а м е щ е н и я мож­

тов, п о л у ч е н н ы й м а т е р и а л может быть к а к однофаз­

но получить во всем д и а п а з о н е от 100% з о л о т а д о 100%

н ы м , т а к и м н о г о ф а з н ы м с п л а в о м . С п л а в , к о т о р ы й из

меди. Такое в о з м о ж н о потому, что оба этих металла

них образуется, зависит от р а с т в о р и м о с т и одного эле­

отвечают

мента в другом, и это о п р е д е л я е т с я к р и с т а л л и ч е с к о й

(Таблица 1.5.1).

п р и р о д о й э л е м е н т о в , а также их о т н о с и т е л ь н ы м и раз­ мерами.

всем

трем приведенным

Д р у г и м и металлами, с п о с о б н ы м и образовывать с золотом твердые растворы з а м е щ е н и я , я в л я ю т с я пла­

В сплавах могут образовываться ф а з ы трех р а з н ы х

т и н а (размер атомов = 2,775 А ), палладий (2,750 А ), и

видов: ч и с т ы й металл ( м е х а н и ч е с к а я смесь ф а з чистых

серебро (2,888 А ) ,

металлов, в х о д я щ и х в с п л а в ) , твердый раствор и л и ин­

структуру.

терметаллическое с о е д и н е н и е .

в ы ш е условиям

и м е ю щ и е К Г Ц кристаллическую

П о с л е д н и е два вида

ф а з (твердый раствор и и н т е р м е т а л л и ч е с к о е соедине­ н и е ) требуют более п о д р о б н о г о о п и с а н и я .

Твердые растворы

внедрения

Твердые растворы

в н е д р е н и я о б р а з у ю т с я в тех случаях, когда атомы

К а к уже п о н я т н о и з н а з в а н и я , т в е р д ы е растворы растворимого

Твердый раствор — это с м е с ь э л е м е н т о в на а т о м н о м

вещества

способны

проникнуть в

п р о с т р а н с т в о между а т о м а м и р а с т в о р и т е л я . Д л я то­

уровне, а н а л о г и ч н а я с м е с и ж и д к о с т е й , р а с т в о р и м ы х

го ч т о б ы э т о п р о и з о ш л о , а т о м ы р а с т в о р и м о г о эле­

одна в другой. Существует два т и п а твердых раство­

м е н т а д о л ж н ы б ы т ь н а м н о г о м е н ь ш е а т о м о в раство­

ров: твердые р а с т в о р ы з а м е щ е н и я и твердые растворы

р и т е л я . П р а к т и ч е с к и д и а м е т р а т о м а растворимого

внедрения.

э л е м е н т а д о л ж е н с о с т а в л я т ь м е н е е 60%

medwedi.ru

диаметра

СТРУКТУРА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

35

Рис. 1.5.6. Схематичное представление структуры твердо­

Рис. 1.5.7. Схематичное представление структуры твердо­

го раствора замещения

го раствора внедрения

амальгам: в сплаве для амальгамы могут содержаться

Таблица 1 . 5 . 1 Свойства золота и меди

ф а з ы Ag — Sn (Ag 3 Sn), а также, ф а з ы Си — Sn (Cu 6 Sn g ).

Диаметр

Кристал-

Валент-

Эпемент

атома (А)

лическая

ность

Аи

2.882

КГЦ

1 или 3

ф а з , о б р а з о в а н и е которых зависит от его состава и

Си

2.556

КГЦ

1 или 2

температуры п л а в л е н и я . Б ы л разработан г р а ф и ч е с к и й

структура

ФАЗОВЫЕ С п л а в может состоять из б о л ь ш о г о количества разных

способ и з о б р а ж е н и я процесса о б р а з о в а н и я ф а з , изве­ с т н ы й под н а з в а н и е м «фазовая диаграмма состояния». Н а т а к о й д и а г р а м м е о т о б р а ж е н ы все ф а з ы (включая атома р а с т в о р и т е л я .

П р и м е р о м твердого раствора

внедрения м о ж е т с л у ж и т ь с т а л ь ,

с о д е р ж а щ а я не­

ж и д к у ю ) , присутствующие п р и о п р е д е л е н н о й темпе­ ратуре в сплаве д а н н о г о состава.

большое к о л и ч е с т в о углерода, п р о н и к ш е г о в сво­ бодные п р о с т р а н с т в а к р и с т а л л и ч е с к о й р е ш е т к и же­ леза ( Р и с . 1.5.7).

Твердые растворы

Пространство для в н е д р е н и я атомов другого эле­ мента весьма о г р а н и ч е н н о , поэтому в результате вклю­

П р о с т е й ш и м и для н а ш е г о п о н и м а н и я ф а з о в ы м и ди­

чения в структуру д о п о л н и т е л ь н ы х атомов может наб­

аграммами являются бинарные диаграммы состояния.

людаться и с к а ж е н и е ( и с к р и в л е н и е ) р е ш е т к и . Д р у г и м и

П р и м е р о м т а к о й ф а з о в о й д и а г р а м м ы является прос­

элементами, с п о с о б н ы м и легко образовывать твердые

тая система, п р е д с т а в л е н н а я на Р и с . 1.5.8. Эта фазовая

растворы внедрения, я в л я ю т с я водород, азот и бор.

д и а г р а м м а составлена для двух э л е м е н т о в — меди и

Интерметаллические соединения

н и к е л я , по в е р т и к а л ь н о й оси отложена температура, а по г о р и з о н т а л ь н о й — состав смеси. Медь и н и к е л ь схожи по с в о и м свойствам, поэтому о н и могут с лег­

образуется в т о м

костью з а м е щ а т ь друг друга в к р и с т а л л и ч е с к о й решет­

случае, когда два и л и большее ч и с л о металлов п р и

ке, и образовывать т и п и ч н ы е твердые растворы заме­

смешивании образуют с о е д и н е н и е в о п р е д е л е н н о м

щ е н и я . Таким образом, п р и п о с т е п е н н о м переходе

или стехиометрическом с о о т н о ш е н и и . П р и м е р о м ме­

состава от ч и с т о й меди к чистому н и к е л ю , будет обра­

таллов, способных образовывать стехиометрические

зовываться всего одна фаза.

Интерметаллическое с о е д и н е н и е

соединения, являются н е к о т о р ы е ф а з ы в сплавах, ис­ пользуемых

для

изготовления

стоматологических

Хотя н е к о т о р ы е полагают, что температура плавле­ н и я такого сплава будет находится где-то между темпе-

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

36

Рис. 1.5.8. Ф а з о в а я д и а г р а м м а равновесия для системы Cu-Ni, соотношение к о м п о н е н т о в в к о т о р о й

Рис. 1.5.9. Кривая охлаждения расплава чистого металла

50 Си : 50 Ni

при 1300°С дает составы, обогащенные медью в ж и д к о м расплаве и обогащенные никелем - в твердом состоянии

ратурами п л а в л е н и я чистой меди и чистого н и к е л я , на самом деле это не так. Сразу с л о ж н о п о н я т ь , почему на диаграмме появляется область, в которой присутству­ ют о д н о в р е м е н н о ж и д к и й расплав и твердая фаза. Ли­ н и я , которая отделяет область только ж и д к о й ф а з ы от области, с о с т о я щ е й из ж и д к о с т и и твердой ф а з ы , на­ зывается ликвидусом или линией ликвидуса, а л и н и я , от­ д е л я ю щ а я смесь ж и д к о с т и и твердого от области, в ко­ торой присутствует только твердая фаза, известна под названием солидуса или линией солидуса. При твердении чистого металла, переход от жидко­ го в твердое с о с т о я н и е происходит при вполне опреде­ л е н н о й температуре; такой температурой является ха­ рактеризующая ф и з и ч е с к и е свойства д а н н о г о металла температура п л а в л е н и я .

Если д л я чистого металла

Рис. 1 . 5 . 1 0 . Кривая охлаждения сплава

построить кривую в координатах температура — время, она будет иметь вид, п р е д с т а в л е н н ы й на Рис. 1.5.9. П р о т я ж е н н о с т ь плато на к р и в о й соответствует пе­

Следовательно, в области, находящейся между разны­

риоду, в течение которого происходит твердение ме­

ми температурами плавления этих двух металлов, оста­

талла, а л и н и и ликвидус и солидус с о в м е с т и л и с ь в од­

ется ж и д к и й расплав, о б о г а щ е н н ы й медью, имеющий

ной точке. П р и ч и н о й о б р а з о в а н и я плато я в л я е т с я

более низкую точку п л а в л е н и я , и появляется твердая

высвобождение э н е р г и и (в ф о р м е тепла) при тверде­

фаза, о б о г а щ е н н а я никелем с более в ы с о к о й точкой

н и и материала,

плавления. В д а н н о й температурной области эти фазы

которая поддерживает п о с т о я н н у ю

температуру металла при его т в е р д е н и и . Эта э н е р г и я называется

скрытой

теплотой

плавления.

При с м е ш и в а н и и двух металлов для сплава,

кривая охлаждения

представляют собой самые стабильные соединения. Н а п р и м е р , для состава, содержащего 50% меди и

получения

50% н и к е л я , при температуре 1300°С, в твердом нике­

(Рис.

ле может содержаться не более 37 массовых процентов

выглядит иначе

1.5.10), поскольку твердение сплава происходит не при

меди. Следовательно, л ю б ы е л и ш н и е атомы меди, вы­

одной температуре, а в о п р е д е л е н н о м температурном

х о д я щ и е за пределы уровня 37%, переходят в жидкое

интервале. Ликвидус и солидус становятся раздельны­

с о с т о я н и е и с м е ш и в а ю т с я с о с т а в ш и м с я никелем. Та­

ми точками на кривой охлаждения (Рис. 1.5.10).

кая смесь твердого и ж и д к о с т и обладает более низкой

П р и ч и н а р а с ш и р е н и я интервала температур, в ко­

свободной э н е р г и е й , чем о д н о ф а з н о е с о с т о я н и е .

тором происходит переход от твердого с о с т о я н и я к

П о л о ж е н и е л и н и й солидус и ликвидус связано с

жидкому в сплаве меди и н и к е л я , заключается в том,

пределами р а с т в о р и м о с т и , и на этом о с н о в а н о пост­

что атомы этих металлов не являются и д е н т и ч н ы м и .

р о е н и е ф а з о в ы х диаграмм.

medwedi.ru

Вычерчивая для разных

Рис. 1 . 5 . 1 1 . Построение фазовой д и а г р а м м ы

Рис. 1.5.12. Фазовая диаграмма равновесия для системы Ag-Cu При п о н и ж е н и и т е м п е р а т у р ы р а с т в о р и м о с т ь ме­

композиций по эмпирическим данным серию кривых 1.5.11, м о ж н о

ди в серебре т а к ж е з н а ч и т е л ь н о п о н и ж а е т с я , и избы­

построить фазовую диаграмму, схематически предс­

т о к м е д и к а к бы в ы п а д а е т в о с а д о к , образуя вторую,

тавленную на Рис. 1.5.8. По мере с н и ж е н и я темпера­

р-фазу.

охлаждения, п р е д с т а в л е н н ы х на Рис.

туры состава 50 : 50 (50% м е д и и 50% н и к е л я ) , раство­ римость меди в никеле повышается,

А н а л о г и ч н о поведет себя серебро п р и его н и з к о й

и это будет

к о н ц е н т р а ц и и в составе сплава серебро-медь. В этом

продолжаться до температуры ~1220°С. П р и этой тем­

случае о г р а н и ч е н н а я р а с т в о р и м о с т ь серебра в меди

пературе в с я и м е ю щ а я с я медь растворится в н и к е л е с

также приведет к о б р а з о в а н и ю двухфазной структуры.

о б р а з о в а н и е м о д н о ф а з н о г о твердого раствора, обла­ дающего н а и б о л е е с т а б и л ь н о й структурой.

И н т е р е с н о й и важной частью фазовой диаграммы системы Ag — Си является с н и ж е н и е температуры лик­ видуса при получении к о м п о з и ц и и , состоящей из 72

Частичная растворимость в твердом состоянии

частей серебра и 28 частей меди (72Ag:28Cu). При тем­ пературе 780°С сплав будет состоять из трех фаз: жидкой ф а з ы , ос-фазы и Р-фазы. Эта точка называется точкой эвтектики

или

эвтектической

точкой,

а

температура,

при которой существуют все три фазы — температурой или

эвтектической

температурой.

Подоб­

Чаще бывает так, что к о м п о н е н т ы м а т е р и а л о в не об­

эвтектики

ладают д о с т а т о ч н о й р а с т в о р и м о с т ь ю для того, чтобы

н ы е к о м п о з и ц и и называются эвтектическими состава­

образовать а б с о л ю т н ы е твердые р а с т в о р ы . Примера­

ми,

или сплавом эвтектического состава.

ми таких к о м п о н е н т о в я в л я ю т с я медь и серебро, отли­

П р и охлаждении ж и д к о с т и эвтектического соста­

чающиеся р а з м е р а м и атомов, и п о э т о м у с п о с о б н ы е

ва, о н а сразу же п р е в р а щ а е т с я в две твердые фазы, без

только к ч а с т и ч н о м у р а с т в о р е н и ю друг в друге.

о б р а з о в а н и я п р о м е ж у т о ч н о й смеси жидкости с твер­

Ф а з о в а я д и а г р а м м а для э т о й с и с т е м ы представле­

дым — того, что наблюдается у сплавов неэвтектичес­

1.5.12. Д л я б о л ь ш и н с т в а с о о т н о ш е н и й

кого состава. Э т о свойство некоторых систем сплавов

между м е д ь ю и серебром, материал будет состоять из

м о ж н о использовать для о б р а з о в а н и я материалов с

двух фаз, о д н о й — о б о г а щ е н н о й серебром, и другой —

н и з к о й температурой п л а в л е н и я , н а п р и м е р , припоев.

на на Рис.

медью; д л я удобства н а з о в е м их а - ф а з о й и (3-фазой,

А н а л о г и ч н о тому, к а к п р и эвтектической темпера­

соответственно, а - ф а з а состоит, г л а в н ы м о б р а з о м , из

туре из о д н о й ж и д к о й ф а з ы образуются две твердые

серебра с н е б о л ь ш о й д о б а в к о й р а с т в о р е н н о й в н е м

ф а з ы , т а к и е же п р е в р а щ е н и я (образование двух фаз из

меди, в то в р е м я , к а к (5-фаза — из м е д и с н е б о л ь ш и м

о д н о й ) могут наблюдаться и в твердом состоянии.

количеством р а с т в о р е н н о г о в н е й серебра. При н и з к и х к о н ц е н т р а ц и я х меди в к о м п о з и ц и и

П р и м е р о м такого п р е в р а щ е н и я служит система Fe - С, ф а з о в а я д и а г р а м м а к о т о р о й представлена на Рис.

серебро-медь, вся присутствующая медь растворится в

1.5.13. Д л я к о м п о з и ц и и 0,8С : 99,2Fe, п р и температу­

серебре, п р и э т о м образуется только одна фаза. Мак­

ре 723°С твердый раствор, у-фаза, переходит в твердый

симальная р а с т в о р и м о с т ь меди в серебре составляет

раствор углерода в железе, ос-фазу, и карбид железа,

8,8 массовых п р о ц е н т о в п р и температуре 780°С.

F e 3 C . Такой переход называется эвтектической реак-

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

38

выше диаграммах, его необходимо выдержать при за­ д а н н о й температуре в течение длительного времени. На п р а к т и к е же с к о р о с т и твердения и охлаждения сплава

не

п о з в о л я ю т образовываться

равновесным

ф а з о в ы м структурам. Как б ы л о о т м е ч е н о в ы ш е , для состава, содержаще­ го 50% меди и 50% н и к е л я (50Cu:50Ni), при темпера­ туре

1300°С о д н о в р е м е н н о существуют две ф а з ы —

ж и д к а я ф а з а , о б о г а щ е н н а я медью, и твердая, состоя­ щая из 6 3 % н и к е л я и 37% меди (63Ni:37Cu). При б ы с т р о м охлаждении эти ж и д к а я и твердая фаза не смогут б ы с т р о перестроить свой состав, поэтому оста­ нется к а к а я - т о часть твердой ф а з ы , о б о г а щ е н н о й ни­ келем. По мере твердения материала, в первую оче­ редь,

будут

выкристаллизовываться

составы

с

б о л ь ш и м с о д е р ж а н и е м н и к е л я , а за н и м и начнет твер­ деть о с т а в ш а я с я ж и д к о с т ь , и эта часть материала будет богата медью. О б р а з о в а в ш а я с я твердая структура бу­ Рисунок 1.5.13 Ф а з о в а я д и а г р а м м а равновесия для сис­ темы Fe-C

дет состоять из множества кристаллов р а з л и ч н о г о сос­ тава в о ч е н ь ш и р о к о м д и а п а з о н е , но все в той же фазе. О б р а з о в а н и е твердого сплава н е о д н о р о д н о г о состава называется

композиционной

сегрегацией.

В системах с н е с к о л ь к и м и ф а з а м и в первую оче­ редь начнет твердеть та фаза, которая обладает самой в ы с о к о й температурой п л а в л е н и я , а за ней — фазы с более н и з к и м и температурами п л а в л е н и я .

По мере

т в е р д е н и я самой первой ф а з ы о н а будет стремиться образовать решетку с о п р е д е л е н н о й структурой, изве­ с т н о й под н а з в а н и е м дендритной структуры. На Рис. 1.5.14 представлена с н я т а я в растровом э л е к т р о н н о м микроскопе дендритная

структура

Со-Сг (кобальт-

хромового) сплава. От к о м п о з и ц и о н н о й сегрегации м о ж н о избавить­

Рисунок 1.5.14 М и к р о ф о т о г р а ф и я под сканирующим

ся, и, по к р а й н е й мере, ее с н и з и т ь , путем повторного

электронным м и к р о с к о п о м дендритной структуры сплава

нагрева сплава до температуры чуть более н и з к о й , чем

Со-Сг

температура солидуса, и выдержки сплава при этой температуре в течение о п р е д е л е н н о г о времени. П р о ц е с с такой т е р м и ч е с к о й обработки сплава из­ вестен под н а з в а н и е м отжига. Если мы захотим полу­

цией, и отличается от э в т е к т и к и тем, что все три ф а з ы

чить к о м п о з и ц и ю о д н о р о д н о г о (гомогенного) соста­

существуют в твердом виде.

ва,

Ф а з о в ы е п р е в р а щ е н и я или ф а з о в ы е переходы, по­

то

отжиг,

называют

требуемый

для

его

достижения,

гомогенным отжигом.

добные о п и с а н н о м у в ы ш е , играют в а ж н е й ш у ю роль в образовании микроструктуры, которая, в с в о ю оче­ редь, определяет свойства сплава. Следует отметить,

Клиническое значение

что существуют и другие виды фазовых переходов. В стоматологии д о л ж н ы использоваться не чистые металлы, а металлические сплавы, к о т о р ы м м о ж н о придавать наилучшие механические свойства.

НЕРАВНОВЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ Следует подчеркнуть то, что все о п и с а н н ы е выше фа­ зовые диаграммы представляют собой диаграммы фа­ зового равновесия. Для того чтобы материал мог иметь фазовую структуру, представленную на приведенных

medwedi.ru

Глава 1.6

СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

ВВЕДЕНИЕ

И с х о д н ы м материалом для получения полимера является мономер. Такие материалы, к а к п о л и э т и л е н , состоят из м н о г о к р а т н о п о в т о р я ю щ и х с я групп С Н 2 ,

Пластмассы и р е з и н а , к а к их н а з ы в а ю т в повседнев­

соединенных

ном обиходе, о б ъ е д и н е н ы о д н и м о б щ и м свойством —

(Рис. 1.6.1а). М о н о м е р , из которого получен д а н н ы й

вместе

и

о б р а з у ю щ и х д л и н н у ю цепь

они являются полимерами. П о л и м е р ы — это молекулы

п о л и м е р , называется э т и л е н о м (Рис. 1.6.1Ь).

с д л и н н о й ц е п ь ю , с о с т о я щ е й из м н о ж е с т в а повторяю­

П о л и м е р о м , похожим по структуре на полиэти­

щихся э л е м е н т о в , с т р о е н и е которых п о д р о б н о описа­

л е н , является п о л и п р о п и л е н . Он образуется при сое­

но в главе 1.3. П о л и м е р ы не изобретены в двадцатом

д и н е н и и молекул п р о п и л е н а (Рис. 1.6.2а). Пропилен

веке — ф а к т и ч е с к и , по возрасту, о н и старше человече­

отличается от этилена н а л и ч и е м м е т а л ь н о й группы

ства, и в той или и н о й ф о р м е я в л я ю т с я о с н о в н о й сос­

( С Н 3 ) , з а м е щ а ю щ е й один из атомов водорода, и при

тавляющей л ю б о й ж и в о й м а т е р и и , будь то растение

его п о л и м е р и з а ц и и образуется п о л и п р о п и л е н (Рис.

или ж и в о т н о е . П р и м е р а м и п о л и м е р о в натурального

1.6.2Ь).

или п р и р о д н о г о п р о и с х о ж д е н и я являются агар, цел­

С т р о е н и е п о л и п р о п и л е н а н е с к о л ь к о сложнее по

люлоза, Д Н К , п р о т е и н ы , натуральный каучук, колла­

с р а в н е н и ю с п о л и э т и л е н о м , при этом расположение

ген и шелк.

м е т а л ь н ы х групп может быть р а з н ы м , так как:

Однако, л и ш ь н е д а в н о мы стали п о н и м а т ь строе­ ние п о л и м е р о в и разработали методы их производ­

•

используемых в быту, я в л я ю т с я п о л и в и н и л х л о р и д , по­

•

лиэтилен, нейлон и п о л и с т и р о л . з а м е н и т е л я м и таких

они могут р а в н о м е р н о располагаться по разным сторонам цепи ( с и н д и о т а к т и ч е с к и е полимеры);

Сначала считалось, что с и н т е т и ч е с к и е п о л и м е р ы станут и с к у с с т в е н н ы м и

все они могут находиться по одну сторону цепи (изотактические полимеры);

ства. П р и м е р а м и с и н т е т и ч е с к и х п о л и м е р о в , ш и р о к о

нату­

•

их р а с п о л о ж е н и е может быть хаотическим (атактические п о л и м е р ы ) .

ральных п о л и м е р о в , как ш е л к и каучук. В н а с т о я щ е е время может быть в ы п у щ е н о м н о ж е с т в о самых разных видов синтетических п о л и м е р о в , которые смогут най­ ти применение п р а к т и ч е с к и в л ю б о й сфере жизнедея­

Ряд п о л и м е р о в , о с н о в а н н ы х на мономерах группы в и н и л а , представлен в Таблице 1.6.1. Следует отметить, что химические способы полу­

тельности человека, и п о з в о л я т удовлетворить т а к и е

чения

потребности, о которых р а н ь ш е н е в о з м о ж н о б ы л о да­

друг от друга, и переход от одной ф о р м ы вещества к

же предположить. В качестве п р и м е р а м о ж н о привес­

другой не настолько прост, н а с к о л ь к о это кажется на

разных

п о л и м е р о в с у щ е с т в е н н о отличаются

ти материалы м е д и ц и н с к о г о н а з н а ч е н и я , т а к и е к а к

первый взгляд. У каждого полимера имеются свои

мембраны для диализа и о к с и г е н а и и и , стоматологи­

собственные

ческие пломбировочные материалы.

звенья, п о д о б н о отпечаткам пальцев, и эти звенья яв-

характеризующие

его

элементарные

Рис. 1 . 6 . 1 . Полиэтилен (а), полученный из этилена (Ь)

Рис. 1.6.2. Полимеризация пропилена (а) дает полипро­ пилен (Ь)

ляются основой ш и р о к о г о р а з н о о б р а з и я свойств по­

углерода, но п о л и м е р ы могут состоять и из неоргани­

лимеров.

ческих с о е д и н е н и й , о с н о в о й которых является диок­

Самыми распространенными

п о л и м е р а м и явля­

ются те, которые состоят из о р г а н и ч е с к и х с о е д и н е н и й

сид к р е м н и я (Si0 2 ). К р е м н и й , будучи четырехвалентным, как и угле-

medwedi.ru

СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

41

Активация П о л и м е р и з а ц и я в и н и л ь н ы х с о е д и н е н и й происходит в присутствии свободных радикалов (•). Э т и , весьма реакц и о н н о с п о с о б н ы е а т о м ы или

молекулы, и м е ю щ и е

н е с п а р е н н ы й э л е к т р о н . П р о ц е с с получения свобод­ н ы х р а д и к а л о в н а з ы в а е т с я активацией. П р и м е р о м ак­

Рис. 1.6.3. Структурная формула полидиметилсилоксана

т и в а ц и и является р а з л о ж е н и е п е р е к и с н о г о соедине­ ния (пероксида). В стоматологии ч а щ е всего используется пероксид

род, с п о с о б е н о б р а з о в ы в а т ь о с н о в н у ю ц е п ь полимер­

б е н з о и л а . В о п р е д е л е н н ы х условиях молекула перок­

ного с о е д и н е н и я , в которую он входит вместе с кисло­

сида б е н з о и л а распадается на два с в о б о д н ы х радикала:

родом.

Примером кремнийорганического полимера

является п о л и д и м е т и л с и л о к с а н ( Р и с . 1.6.3). Если по­

С 6 Н 5 С О О - О О С Н 5 С 6 -> 2 ( С 6 Н 5 С О О •)

л и м е р образуется из м о н о м е р о в одного вида, то его называют

гомополимером,

а

если

в

состав

полимера

входят м о н о м е р ы р а з н о г о вида, то он н а з ы в а е т с я ге-

П о с л е д н е е с о е д и н е н и е м о ж е т разлагаться с обра­ з о в а н и е м других с в о б о д н ы х радикалов:

терополимером.

с 6 н 5 с о о • -> с 6 н 5 • + С 0 2

МЕХАНИЗМЫ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Такие х и м и ч е с к и е с о е д и н е н и я и з в е с т н ы под наз­ ванием

инициаторов

реакции

полимеризации.

Они

способны инициировать полимеризацию виниловых м о н о м е р о в , к о т о р а я будет о п и с а н а н и ж е , и мы их о б о з н а ч и м , к а к R-. О д н а к о перед и н и ц и и р о в а н и е м п о л и м е р и з а ц и и

Общим д л я всех м о н о м е р о в , п р е д с т а в л е н н ы х в Табли­

пероксид б е н з о и л а н е о б х о д и м о активировать. Акти­

це 1,6.1, является н а л и ч и е д в о й н о й связи, которая

в а ц и я достигается путем р а з л о ж е н и я п е р о к с и д а бен­

раскрывается, п о з в о л я я м о н о м е р у с о е д и н и т ь с я с со­

зоила. Д л я р а з л о ж е н и я этого с о е д и н е н и я используют­

седним м о н о м е р о м . П р о ц е с с п о л у ч е н и я п о л и м е р о в и з

ся активаторы, такие, как:

мономеров

называется

Существует

полимеризацией.

два в о з м о ж н ы х пути п о л и м е р и з а ц и и :

•

аддитивный* и

Тепло. П р и н а г р е в а н и и в ы ш е 65°С происходит раз­ л о ж е н и е п е р о к с и д а б е н з о и л а по р е а к ц и и , предс­

конденсационный.

т а в л е н н о й в ы ш е . Этот метод используется п р и из­ готовлении

акриловых

полимерных

базисов

съемных зубных протезов (см. главу 3.2).

Аддитивная полимеризация

•

Химические

соединения.

Пероксид

бензоила

мож­

но а к т и в и р о в а т ь путем д о б а в л е н и я к нему третич­ Аддитивная полимеризация — это такое я в л е н и е , когда

ного амина, например, п,п-диметил-р-толуидина

в результате р е а к ц и и между двумя молекулами образу­

( Р и с . 1.6.4). Этот метод п р и м е н я ю т при холодном

ется большая молекула без в ы д е л е н и я п о б о ч н о г о низ­

отверждении

комолекулярного продукта ( н а п р и м е р , воды). Если

п р и р е м о н т е б а з и с о в с ъ е м н ы х зубных протезов,

реакция происходит между о д и н а к о в ы м и молекула­

изготовлении временных реставраций, фиксации

ми, то образуется гомополимер; если между р а з н ы м и —

ортодонтических аппаратов,

гетерополимер.

и н д и в и д у а л ь н ы х о т т и с к н ы х л о ж е к (см. главу 3.2).

акриловых пластмасс,

или

например,

изготовлении

Такая р е а к ц и я характерна для в и н и л ь н ы х соедине­

Этот же метод и с п о л ь з у ю т для х и м и ч е с к о г о отве­

ний, которые я в л я ю т с я р е а к ц и о н н о с п о с о б н ы м и не­

р ж д е н и я к о м п о з и т н ы х м а т е р и а л о в для пломбиро­

органическими с о е д и н е н и я м и , с о д е р ж а щ и м и двой­

в а н и я и л и в о с с т а н о в л е н и я ( р е с т а в р а ц и и ) зубов

ные связи углерод — углерод (Таблица 1.6.1). П р о ц е с с

(полимерных композитов). В набор полимерного

аддитивной п о л и м е р и з а ц и и протекает в 4 этапа:

к о м п о з и т а входят о с н о в н а я паста,

• активация;

т р е т и ч н ы й а м и н в качестве активатора, и катали-

• инициирование;

з а т о р н а я паста, с о д е р ж а щ а я п е р о к с и д б е н з о и л а в

• рост цепи;

качестве и н и ц и а т о р а ( С м . главу 2.2).

• обрыв ц е п и . •

В отечественной литературе радикальной полимеризацией

содержащая

Свет. Е щ е о д н и м методом с о з д а н и я свободных ра­ этот

процесс

называется

д и к а л о в является а к т и в а ц и я светом. Этот метод используется п р и изготовлении р е с т а в р а ц и й из

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

42

Р и с . 1.6.4. Активация ( разложение на свободные радикалы) пероксида бензоила третичным а м и н о м

светоотверждаемых

композитов.

Метод

основан

н н I I

на и с п о л ь з о в а н и и ультрафиолетового или видимо­ го света в качестве активатора р е а к ц и и полимери­

R - C - C +С = С

з а ц и и . В таких случаях для и н и ц и и р о в а н и я реак­ ции

полимеризации

применяют

н н I I

другие

и н и ц и а т о р ы , а не п е р о к с и д бензоила.

I

I

Н

Н

I

Н

н н н н I I I

I

- > R - C - C - C - C »

I

I

Н

I Н

Н

I

I

Н

Н

Другими ф о р м а м и получения свободных радика­

П о в т о р е н и е этого п р о ц е с с а снова и снова приво­

лов я в л я ю т с я : и с п о л ь з о в а н и е ультрафиолетового све­

дит к росту п о л и м е р н о й ц е п и . Этот процесс будет

та в с о ч е т а н и и с м е т и л о в ы м э ф и р о м б е н з о й н о й кис­

продолжаться до тех п о р ,

лоты, и с п о л ь з о в а н и е видимого света в сочетании с

столкнуться между собой или пока все свободные ра­

а - д и к е т о н о м и а м и н о м (см. главу 2.2).

д и к а л ы не вступят в химическую р е а к ц и ю .

Инициирование

Обрыв

Свободные радикалы вступают в р е а к ц и ю с мономе­

С в о б о д н ы е радикалы могут вступить в р е а к ц и ю с об­

ром, н а п р и м е р , с э т и л е н о м , и начинается полимери­

разованием стабильной н е й т р а л ь н о й молекулы:

цепи

зация по р е а к ц и и , п р е д с т а в л е н н о й н и ж е :

[Н]

Н

н н I I

I

I

R. + С = С

I I н н

н

н I I

R - С - С^ + R .

I

-> R — С — С •

н

пока растущие ц е п и не

I

[Н]

I -»

R - C - R

[Н]„ Н

I I н

I [H]n+l

Поскольку ч и с л о п может меняться от одной цепи полимера к другой, в результате образуется широкий

Рост цепи

д и а п а з о н молекул с ц е п я м и разной д л и н ы . В больши­ нстве случаев в смеси будет содержаться некоторое

Свободным радикалом становится м о н о м е р , который

количество непрореагировавшего мономера и некото­

в свою очередь, вступает в р е а к ц и ю с другим мономе­

рое количество олигомеров, состоящих всего из нес­

ром:

кольких п о в т о р я ю щ и х с я звеньев.

medwedi.ru

СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

43

Конденсационная полимеризация Конденсационная полимеризация происходит в тех случа­ ях, когда в результате реакции между двумя молекулами (обычно р а з н о р о д н ы м и ) образуется большая молекула с выделением побочного низкомолекулярного продукта (часто, но не всегда, последним бывают молекулы во­ ды). В данном случае присутствие м о н о м е р о в с д в о й н о й связью углерод — углерод не является обязательным. Ниже приведен пример кремнийорганического соеди­ н е н и я , в котором неорганический п о л и ме р образовался по реакции к о н д е н с а ц и и силанолов: R

R

I

I

Н О - Si - О Н + Н О - Si - О Н

I

I

R

R R

R

I

I

Рис. 1.6.5. Пример типичной кривой молекулярно-массового распределения полимера

->

вестной м а с с ы . З н а ч е н и е ч и с л о в о й средней молеку­ л я р н о й массы р а с с ч и т ы в а ю т по формуле: Н20

Н О - Si - О - Si - О Н +

I

I

R

R

М = Z.M./Z.

В э т о м случае R является о р г а н и ч е с к и м радика­

Средняя

взвешенная

молекулярная

масса, Мв

лом, н а п р и м е р , м е т а л ь н о й группой С Н 3 , а п о б о ч н ы м продуктом р е а к ц и и п о л и м е р и з а ц и и — вода.

Д л я о п р е д е л е н и я средней в з в е ш е н н о й молекуляр­ ной массы М в определяют массу каждой молекулы в образце о б щ е й м а с с ы . З н а ч е н и е средней в з в е ш е н н о й

СТРОЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ

м о л е к у л я р н о й м а с с ы рассчитывают по формуле:

Молекулярная масса Молекулярная

масса п о л и м е р а равна числу повторя­

ющихся э л е м е н т а р н ы х звеньев (т.е. степени полимери­

Разница

между

определениями

молекулярных

масс п р и т и п и ч н о м их р а с п р е д е л е н и и в полимере

зации), у м н о ж е н н о м у на молекулярную массу элемен­

представлена на Рис. 1.6.5. На определение молеку­

тарного

л я р н о й массы Мв

звена.

Как

при

аддитивной,

так и

при

к о н д е н с а ц и о н н о й п о л и м е р и з а ц и и , д л и н а ц е п и опре­

влияет присутствие полимеров с

в ы с о к о й молекулярной массой, в то время, как моле­

деляется чисто с л у ч а й н ы м и ф а к т о р а м и , п о э т о м у не

кулярная масса М ч чувствительна к присутствию по­

все цепи будут и м е т ь о д и н а к о в у ю длину, то есть, в ве­

л и м е р о в с н и з к о й м о л е к у л я р н о й м а с с о й . Например,

ществе будут присутствовать ц е п и с р а з н ы м и длина­

если с м е ш а т ь в р а в н ы х количествах два полимера А и

ми. Таким обр а з о м , молекулярная масса может быть

В, с м а с с а м и молекул М а =10000 и М ь =100000, то М в :

представлена т о л ь к о у с р е д н е н н ы м з н а ч е н и е м . Существует ряд с п о с о б о в , можно о п р е д е л и т ь

с п о м о щ ь ю которых

молекулярную

массу п о л и м е р а .

Мв = (wa х Ма + wb х Mb)/(wa + wb),

Два о с н о в н ы х с п о с о б а о п р е д е л е н и я м о л е к у л я р н о й массы п о л и м е р а н а з ы в а ю т с я « средняя числовая моле­ кулярная масса», М ч , и « средняя взвешенная молекуляр­ ная масса», М .

где wa и wb — это масса п о л и м е р о в А и В. В э т о м случае количество (общая масса) полимера А равна количеству (общей массе) полимера В, то есть w a и w b р а в н ы 1/2W. Так как М а = 10000 и М ь = 100000,

Средняя числовая

молекулярная масса,

Мч

то с р е д н ю ю в з в е ш е н н у ю молекулярную массу,

Мв,

рассчитывают следующим образом: Для определения с р е д н е й ч и с л о в о й м о л е к у л я р н о й массы М ч подсчитывают ч и с л о молекул в образце и з -

М в = ( l / 2 W x l 0 0 0 0 + 1/2 W x 1 0 0 0 0 0 ) / W = 55000

44

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 1.6.6. Разветвленный полиэтилен

Рис. 1.6.7. Частично кристаллизованный полимер

С р е д н ю ю ч и с л о в у ю м о л е к у л я р н у ю массу, М ч , со­

в ы ш е будут ж е с т к о с т ь и п р о ч н о с т ь п о л и м е р н о г о мате­ риала.

ответственно, р а с с ч и т ы в а ю т т а к и м о б р а з о м :

У таких п о л и м е р н ы х материалов, как п о л и э т и л е н , обладающих

М„ = ( п . х М . + п ь х М ь ) / ( п . + п ь ),

л и н е й н о й к о н ф и г у р а ц и е й ц е п и , слабая

связь между ц е п я м и может быть легко разорвана при н а г р е в а н и и п о л и м е р а . К а к т о л ь к о н а ч и н а ю т нагревать

где п а и п ь — ч и с л о молекул с м о л е к у л я р н о й массой

материал,

ц е п и будут с к о л ь з и т ь о т н о с и т е л ь н о друг

друга, п о л и м е р н а ч н е т размягчаться и легко деформи­

М а и М ь . В д а н н о м случае, п а = 10, а п ь =1

роваться. При охлаждении связи восстанавливаются, и п о л и м е р снова с т а н о в и т с я твердым. П р и э т о м он

Таким о б р а з о м ,

сохраняет ту форму, которую п р и о б р е л п р и повышен­ Мч = 10 х 10000 + 1 х 100000 / 11

ной температуре. Температура, п р и к о т о р о й происходит пластичес­

= 18200

кое р а з м я г ч е н и е материала за счет п е р е д в и ж е н и я мо­ лекул, н а з ы в а е т с я температурой стеклования матери­

М о л е к у л я р н а я м а с с а п о л и м е р а представляет осо­

ала (Т с ).

Такое п о в е д е н и е п о л и м е р о в н а п о м и н а е т

бую в а ж н о с т ь д л я о б ъ я с н е н и я р а з л и ч и й между физи­

п о в е д е н и е н е о р г а н и ч е с к и х стекол, о д н а к о у первых

ческими свойствами разных полимеров. Например,

температура с т е к л о в а н и я з н а ч и т е л ь н о н и ж е , чем у

п р о ч н о с т ь п р и р а с т я ж е н и и и у д л и н е н и е , требуемые

последних (см. главу 1.4).

для р а з р ы в а п о л и м е р н о г о материала, р е з к о возраста­

П о л и м е р ы , к о т о р ы е могут размягчаться и которым

ют для н е к о т о р ы х п о л и м е р о в , м о л е к у л я р н а я масса ко­

п р и н а г р е в а н и и в ы ш е температуры с т е к л о в а н и я мож­

торых находится в пределах от 50000 до 200000. Одна­

но придать нужную форму,

к о , улучшение ф и з и ч е с к и х свойств материала за счет

тичными

увеличения

п о л и м е р о в я в л я ю т с я п о л и с т и р о л , полиметилметакри-

молекулярной

массы

сопровождается

б ы с т р ы м у в е л и ч е н и е м в я з к о с т и расплава, что ведет к п о в ы ш е н и ю температуры с т е к л о в а н и я , и затрудняет технологическую переработку п о л и м е р о в .

полимерами.

н а з ы в а ю т с я термоплас­

Примерами

термопластичных

лат и п о л и э т и л е н . У м н о г и х п о л и м е р о в ц е п и макромолекул не имеют такого л и н е й н о г о с т р о е н и я , к а к у п о л и э т и л е н а . К то­ му же

и п о л и э т и л е н , ц е п и молекул которого факти­

ч е с к и п о с т р о е н ы из метильных групп, на с а м о м деле

Конфигурации цепи

имеет н е л и н е й н о е строение,

поскольку в процессе

п о л и м е р и з а ц и и могут в о з н и к н у т ь разветвления цепи П о л и м е р н ы е ц е п и удерживаются за счет в т о р и ч н ы х

(Рис. 1.6.6). Эти р а з в е т в л е н и я делают структуру поли­

связей (создаваемых с и л а м и Ван дер Ваальса), а п р и

мера о б ъ е м н о й , что препятствует свободному переме­

д о с т а т о ч н о й д л и н е ц е п е й — за счет п е р е п л е т е н и я . Ч е м

щ е н и ю ц е п е й о т н о с и т е л ь н о друг друга даже при наг­

в ы ш е м о л е к у л я р н а я м а с с а п о л и м е р а , тем сильнее бу­

р е в а н и и материала, следовательно, п о л и э т и л е н может

дут п е р е п л е т е н ы между с о б о й п о л и м е р н ы е ц е п и , тем

сохранять с в о и свойства п р и достаточно высокой тем-

medwedi.ru

СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

пературе, до тех п о р , п о к а не произойдет х и м и ч е с к о е разрушение структуры п о л и м е р а .

45

ц е п и . По мере п о в ы ш е н и я сложности строения моле­ кул п о л и м е р а (либо в результате разветвления, л и б о за

П о л и м е р ы , к о т о р ы е р а з р у ш а ю т с я при н а г р е в а н и и ,

счет боковых групп к р у п н о г о размера, которые огра­

не достигая с о с т о я н и я с т е к л о в а н и я , н а з ы в а ю т с я тер­

н и ч и в а ю т д в и ж е н и е ц е п и ) , образование в нем крис­

мореактивными

таллических областей становится все более затрудни­

полимерами.

тельным.

Кристалличность полимеров В

полимерном

материале

имеют р а з л и ч н ы е

макромолекулы

пространственные

обычно

конфигурации

Сшивание (образование сетчатой структуры)

или к о н ф о р м а ц и и , о н и могут быть скручены спираля­

Когда цепи п о л и м е р а с о е д и н е н ы с п о м о щ ь ю химичес­

ми и п е р е п л е т е н ы б е с п о р я д о ч н ы м о б р а з о м . Иногда,

ких связей, его н а з ы в а ю т сшитым. К а к уже было отме­

о д н а к о , существуют з о н ы ,

ч е н о в ы ш е , с ш и в а н и е оказывает в ы р а ж е н н о е воздей­

где

молекулы с п о с о б н ы

располагаться более пли менее параллельно др\т дру­

ствие

гу (Рис. 1.6.7). В таких случаях п о л и м е р имеет крис­

п о з в о л я е т сделать из т е р м о п л а с т и ч н о г о полимера тер­

на

свойства

полимерного

материала:

оно

таллические участки и п р о я в л я е т в н е к о т о р о й с т е п е н и

м о р е а к т и в н ы й . Еще более в а ж н ы м является то, что

свойства к р и с т а л л и ч н о с т и .

с ш и в а н и е позволяет превратить ж и д к и й п о л и м е р в

Относительное соотношение кристаллических и н е к р и с т а л л и ч е с к и х областей в п о л и м е р е зависит от его х и м и ч е с к о г о состава,

конфигурации

молекул и

технологии изготовления материала. Такие п о л и м е р ы

твердый: этот п р о ц е с с используют для отверждения м н о г и х о т т и с к н ы х материалов. Температура

стеклования

силиконовых

поли­

м е р о в н и ж е к о м н а т н о й т е м п е р а т у р ы , следователь­

не я в л я ю т с я ц е л и к о м к р и с т а л л и ч е с к и м и материала­

н о , п р и т е м п е р а т у р а х в ы ш е к о м н а т н о й э т и матери­

ми, о д н а к о о н и состоят и з б о л ь ш о г о числа небольших

а л ы ведут с е б я п о д о б н о ж и д к о с т и . П р и с ш и в а н и и

кристаллических участков, б л и з к о р а с п о л о ж е н н ы х п о

этих п о л и м е р о в , ц е п и становятся н е с п о с о б н ы м и

о т н о ш е н и ю друг к другу в а м о р ф н о й м а т р и ц е .

п е р е д в и г а т ь с я о т н о с и т е л ь н о друг друга, ч т о приво­

П о л и э т и л е н с п о с о б е н к к р и с т а л л и з а ц и и за счет

д и т к о б р а з о в а н и ю т в е р д о г о м а т е р и а л а . Образова­

регулярного и простого с т р о е н и я своей п о л и м е р н о й

ние частых с ш и в а ю щ и х молекулы связей в полиме-

Рис. 1.6.8. К о н ф и г у р а ц и и полимерных цепей ( надмолекулярная структура полимеров)

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

46

pax ведет к о б р а з о в а н и ю т в е р д ы х и х р у п к и х мате­ риалов. Если п о л и м е р состоит из о с о б е н н о д л и н н ы х и гибких

молекулярных цепей,

быть с ш и т ы м и Эти

молекулы

молекулы

С м е ш и в а н и е — это п р о ц е с с , наиболее часто использу­

могут

е м ы й для изготовления т е р м о п л а с т и ч н ы х п о л и м е р о в .

в н е с к о л ь к и х точках с в о е й д л и н ы .

Он представляет собой с м е ш и в а н и е двух и л и больше­

могут и м е т ь

эти

Смешивание

к о н ф и г у р а ц и ю в виде

го числа п о л и м е р о в перед тем, как придать полимер­

с и л ь н о с к р у ч е н н ы х с п и р а л е й , когда о н и н а х о д я т с я в

ному и з д е л и ю заданную форму. С в о й с т в а с м е ш а н н о г о

свободном состоянии,

и

могут р а с т я г и в а т ь с я н а

п о л и м е р а о б ы ч н о находятся где-то п о с е р е д и н е между

большую д л и н у (за счет р а с п р я м л е н и я с п и р а л и ) под

с в о й с т в а м и с о с т а в л я ю щ и х его к о м п о н е н т о в . Так как

действием о п р е д е л е н н о й н а г р у з к и .

смешиваемые

Когда нагрузку

полимеры

должны

обладать

способ­

снимают, ц е п и с н о в а п р и н и м а ю т с в о ю с п и р а л ь н у ю

ностью к смешиванию (то есть, с в о б о д н о совмещаться

к о н ф и г у р а ц и ю п о д в о з д е й с т в и е м с ш и в а ю щ и х попе­

друг с другом), их х и м и ч е с к и е составы д о л ж н ы быть

речных с в я з е й .

с х о ж и м и . Э т о налагает ряд о г р а н и ч е н и й на и з м е н е н и е

Величина растяжения и нагрузка,

требуемая д л я р а с т я г и в а н и я

полимера,

з а в и с я т от

д л и н ы его ц е п е й , с т е п е н и с ш и в а н и я , и п р о ч н о с т и

свойств, к о т о р о е м о ж н о было бы получить путем про­ ведения процесса с м е ш и в а н и я .

связей. Материалы, с п о с о б н ы е растягиваться на значи­ тельную длину, иногда в н е с к о л ь к о раз п р е в ы ш а ю щ у ю их начальную, н а з ы в а ю т с я эластомерами.

О н и обла­

дают с л е д у ю щ и м и о т л и ч и т е л ь н ы м и о с о б е н н о с т я м и : •

Этот материал м я г к и й и имеет н и з к и й модуль уп­ ругости ( э л а с т и ч н о с т и ) .

•

•

Альтернативой с м е ш и в а н и ю является п р о ц е с с , назы­ ваемый с о п о л и м е р и з а ц и е й .

Сополимеризация — соеди­

н е н и е двух п о л и м е р о в в процессе их совместной по­

П р о я в л я е т о ч е н ь в ы с о к и е д е ф о р м а ц и и при растя­

л и м е р и з а ц и и . Н а п р и м е р , если м о н о м е р А и м о н о м е р В с м е ш а т ь перед п о л и м е р и з а ц и е й , то о н и будут сопо-

ж е н и и (> 100%). •

Сополимеры

Эти д е ф о р м а ц и и о б р а т и м ы .

л и м е р и з о в а т ь с я с о б р а з о в а н и е м п о л и м е р н ы х цепей,

Материал используют в области температур, пре­

с о с т о я щ и х к а к из э л е м е н т а р н ы х звеньев А, так и из

в ы ш а ю щ и х температуру его с т е к л о в а н и я .

звеньев В. Последовательность с о е д и н е н и я исходных

На Р и с . 1.6.8 представлены разные к о н ф и г у р а ц и и

м о н о м е р о в , образующих п о л и м е р , может быть произ­

цепей ( н а д м о л е к у л я р н ы е структуры) п о л и м е р о в .

вольной, и в этом случае будет образовываться неупо­ рядоченный

(атактический)

сополимер,

молекулярная

цепь которого п р и в е д е н а н и ж е : -А-А-А-А-В-В-А-В-А-В-В-В-А-А-В-В-А-В-

КОМПОЗИЦИИ ПОЛИМЕРОВ

Если м о н о м е р ы более с к л о н н ы к самополимери­ з а ц и и , ч е м к с о в м е с т н о й п о л и м е р и з а ц и и , это приве­ дет к о б р а з о в а н и ю блок- сополимера, в макромолеку­ лах

которого

соединены

блоки

каждого

гомополимера: П о л и м е р ы р е д к о используются в чистом виде по тем

-А-А-А-В-В-В-В-А-А-А-В-В-В-

же самым п р и ч и н а м , по к о т о р ы м ч и с т ы е металлы ред­ ко используются по с р а в н е н и ю со с п л а в а м и . Вместо и с п о л ь з о в а н и я п о л и м е р а в чистом виде, проводятся различные м о д и ф и к а ц и и их состава для улучшения свойств п о л и м е р о в . О б о д н о й и з т а к и х м о д и ф и к а ц и й уже у п о м и н а ­ л о с ь , когда р а с с м а т р и в а л о с ь с ш и в а н и е п о л и м е р н ы х ц е п е й для п о л у ч е н и я т е р м о р е а к т и в н ы х п о л и м е р о в из термопластичных. Поскольку термореактивные п о л и м е р ы не могут р а з м я г ч а т ь с я и п р и н и м а т ь нуж­ ную форму, о н а д о л ж н а б ы т ь п р и д а н а м а т е р и а л у д о п р о в е д е н и я с ш и в а н и я , и э т о н а л а г а е т с е р ь е з н ы е ог­ раничения на технологию изготовления изделия. С у щ е с т в у ю т д р у г и е т е х н о л о г и ч е с к и е м е т о д ы изго­ товления полимерных изделий, такие, к а к смеши­ вание, сополимеризация и получение композитов.

Рис. 1.6.9. Классификация к о м п о з и т н ы х материалов ( к о м п о з и т о в ) . ( Упрощенная схема по данным Callister WD (1994) Materials science and engineering an introduction. John Wiley&Sons, New York 1994)

medwedi.ru

СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

Рис. 1.6.10. Кристаллы фторканзита при большом увели­ чении

47

Рис. 1 . 6 . 1 1 . Схематичное представления типов армирую­ щих волокон: (а) непрерывные волокна; (Ь) короткие одно­ направленные волокна; (с) беспорядочно расположенные короткие волокна

В таких системах м о ж н о получать полимеры со свой­

Обычно пластификаторы добавляют в полимеры

ствами, существенно отличающимися от свойств гомо-

для у л у ч ш е н и я их текучести (и, следовательно, техно­

полимеров в отдельности. Например, один исходный

л о г и ч н о с т и ) , а также для с н и ж е н и я хрупкости мате­

полимер может быть совершенно жестким, а другой —

риала. В качестве п р и м е р а м о ж н о привести п о л и в и -

очень гибким. Получение блок-сополимера позволит

нилхлорид,

регулировать степень жесткости конечного материала за

жестким полимером, однако добавка пластификатора

который в чистом виде является очень

счет регулирования длины блоков и относительного ко­

позволяет превратить его в гибкий материал, пригод­

личества каждого полимера в композиции.

н ы й для изготовления шлангов.

П р и м е р о м б л о к - с о п о л и м е р а является А Б С ( а к р и -

О с н о в н ы м т р е б о в а н и е м , которому д о л ж е н отве­

лонитрилбудадиенстирол), п о л у ч е н н ы й из смеси трех

чать п л а с т и ф и к а т о р , я в л я е т с я его с о в м е с т и м о с т ь с

полимеров. А к р и л о н и т р и л и стирол с о п о л и м е р и з у ю т -

полимером, и постоянство действия. Совместимость

ся, образуя с т е к л о в и д н ы й б л о к - с о п о л и м е р , и однов­

означает, что п л а с т и ф и к а т о р д о л ж е н обладать спо­

ременно бутадиен образует с ф е р и ч е с к и е эластомер-

с о б н о с т ь ю к с м е ш и в а н и ю с п о л и м е р о м , и необходи­

ные

полимерной

м ы м условием этого является о д и н а к о в ы й п о р я д о к

имеет более низкую

сил м е ж м о л е к у л я р н о г о в з а и м о д е й с т в и я в п о л и м е р е и

глобулы,

связанные

с

жесткой

матрицей. Хотя этот материал

жесткость и с о п р о т и в л е н и е крипу, чем п о л и с т и р о л , он

пластификаторе.

обладает з н а ч и т е л ь н о б о л ь ш е й п р о ч н о с т ь ю и упру­

Д л я того, чтобы п л а с т и ф и к а т о р действовал посто­

гостью, что позволяет его рассматривать в качестве

я н н о и не мог с легкостью выделяться из материала,

конструкционного материала для производства кор­

он д о л ж е н иметь н и з к о е давление паров и низкую

пусов автомобилей.

с к о р о с т ь д и ф ф у з и и через п о л и м е р .

Пластификаторы

матологии

П р и м е р о м и с п о л ь з о в а н и я п л а с т и ф и к а т о р о в в сто­ является процесс

изготовления

мягких

подкладок под с ъ е м н ы е зубные протезы, при проведе­ Если вещество с н и з к и м м о л е к у л я р н ы м весом доба­

н и и которого дибутилфталат с м е ш и в а ю т с полиме­

вить в п о л и м е р , то это приведет к с н и ж е н и ю темпера­

тил- или п о л и э т и л м е т а к р и л а т о м ( С м . главу 3.2).

туры стеклования и модуля упругости материала. Эти вещества, н а з ы в а е м ы е п л а с т и ф и к а т о р а м и , уменьша­

Композиты

ют силы п р и т я ж е н и я между ц е п я м и п о л и м е р о в , бла­ годаря чему ц е п и с т а н о в я т с я более г и б к и м и , и могут

К о м п о з и т о м называется к о м б и н а ц и я материалов, в

скользить о т н о с и т е л ь н о друг друга при температурах

к о т о р о й каждый к о м п о н е н т сохраняет свои индиви­

более низких, чем температура их с т е к л о в а н и я . Таким

дуальные ф и з и ч е с к и е свойства. И л и , что более важно,

образом, введение п л а с т и ф и к а т о р а с н и ж а е т темпера­

к о м п о з и т — это материал, состоящий из нескольких

туры стеклования материала Тс.

фаз,

При д о б а в л е н и и достаточного количества пласти­ фикатора, хрупкий п о л и м е р может превратиться в мягкий, гибкий и в я з к и й .

и м е ю щ и й улучшенные свойства п о с р а в н е н и ю

со свойствами каждой из ф а з в отдельности. В к о м п о з и т а х , с о с т о я щ и х из двух к о м п о н е н т о в , в ы д е л я ю т две

фазы

— матрицу и

наполнитель,

при

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

48

э т о м , м а т р и ц а я в л я е т с я тем к о м п о н е н т о м , к о т о р ы й с в я з ы в а е т между собой частицы н а п о л н и т е л я . Прек­ расными

п р и м е р а м и п р и р о д н ы х к о м п о з и т о в явля­

ются э м а л ь и д е н т и н : о н и с о с т о я т из о р г а н и ч е с к о й м а т р и ц ы (коллагена, п р о т е и н о в , воды) и неоргани­ ческого н а п о л н и т е л я ( г и д р о к с и л а п а т и т а ) . Можно структуре

создать

великое

композитов,

множество разных

простейшая

по

классификация

которых приведена на схеме, представленной на Рис. 1.6.9. У н а п о л н е н н ы х к о м п о з и т о в (с порошкообраз­ ными частицами н а п о л н и т е л я ) матрица может быть как т е р м о п л а с т и ч н ы м , так и т е р м о р е а к т и в н ы м поли­

Рис. 1.6.12. Структура а р м и р о в а н н ы х слоистых пласти­

мером. Частицы н а п о л н и т е л я могут быть введены в

ков; тонкие листы а р м и р у ю щ и х волокон с р а з н ы м направ­

состав такого к о м п о з и т а л и ш ь для с н и ж е н и я его себес­

л е н и е м , уложенные друг на друга

тоимости, или в ы п о л н я т ь какую-то особую роль, нап­ ример, для п р и д а н и я окраски бесцветному полимеру. Однако чаще, их используют для п о в ы ш е н и я механи­ ческой прочности п о л и м е р н ы х материалов.

аблица 1.6.2 Прочность при растяжении во­ локон и усов

Напри­

мер, включение стекла в состав полимера увеличивает жесткость материала, а в некоторых случаях п о в ы ш а е т

Материал

Тип

Графит

Усы

20 ООО

растяжении (МПа)

его механическую прочность. Текучесть эластомерных оттискных материалов м о ж н о регулировать путем вве­ дения определенных количеств наполнителя. Ф о р м а и р а с п р е д е л е н и е ч а с т и ц н а п о л н и т е л я иг­ рают н е м а л о в а ж н у ю р о л ь в м о д и ф и к а ц и и (измене­

Прочность при

Карбид к р е м н и я

Усы

20 ООО

Оксид а л ю м и н и я

Усы

1 4 0 0 0 - 2 8 000

Е-стекло

Волокна

3 500

м о ж н о в в о д и т ь не т о л ь к о ч а с т и ц ы н а п о л н и т е л я , но и

Углерод

Волокна

1 500 - 5 500

в о л о к н а и л и усы ( м о н о к р и с т а л л и ч е с к и е образова­

А р а м и д (Кевлар 4 9 )

Волокна

3 500

нии) свойств полимерных материалов.

В полимер

н и я ) . Введение в о л о к о н в п о л и м е р н у ю м а т р и ц у мо­ жет о к а з а т ь с е р ь е з н о е в л и я н и е на с в о й с т в а конечно­

н а п р и м е р , текстолиты

го

ют в ы с о к о й п р о ч н о с т ь ю в разных направлениях (Рис.

композита.

Продуманное

армирование

п о л и м е р н о й м а т р и ц ы в о л о к н а м и п р и в о д и т к значи­ тельному у в е л и ч е н и ю п р о ч н о с т и и ж е с т к о с т и мате­ риала, и, в то же с а м о е в р е м я , п о з в о л я е т с о х р а н и т ь его н и з к и й вес. Усы — это о ч е н ь т о н к и е к р и с т а л л ы , обладающие

высоким

соотношением

между своей д л и н о й и д и а м е т р о м .

П р и м е р о м усов

являются

предельно

кристаллы

фторканазита,

изображенные

на Рис. 1.6.10. Т и п и ч н ы е з н а ч е н и я пределов проч­ ности на р а с т я ж е н и е усов и в о л о к о н из р а з н ы х мате­ р и а л о в п р е д с т а в л е н ы в Таблице 1.6.2. В о л о к н а могут быть к о р о т к и м и и л и д л и н н ы м и , их м о ж н о распреде­ лить в п о л и м е р н о й м а т р и ц е с а м ы м и р а з н ы м и спосо­ бами в з а в и с и м о с т и от тех с в о й с т в , к о т о р ы е требует­ ся

1.6.12). В стоматологии чаще всего п р и м е н я ю т с я порош­ к о о б р а з н ы е н а п о л н и т е л и . Двумя с а м ы м и

важными

о б л а с т я м и и с п о л ь з о в а н и я п о р о ш к о о б р а з н ы х напол­ нителей я в л я ю т с я о т т и с к н ы е материалы и композиты на п о л и м е р н о й основе для п л о м б и р о в а н и я или рес­ т а в р а ц и и зубов. Интерес к п р и м е н е н и ю композитов растет, не т о л ь к о в качестве п л о м б и р о в о ч н ы х матери­ алов (см. главу 2.2), но и для изготовления полимер­ ных мостовидных протезов, а р м и р о в а н н ы х стеклово­ л о к н о м , а также, э н д о д о н т и ч е с к и х культевых вкладок (см. главу 2.7).

получить (Рис. 1.6.11). Примерами полимеров, армированных тканными

или

или с т е к л о п л а с т и к и ) , облада­

сетчатыми

материалами,

являются

Клиническое значение

слоистые

пластики, материалы, с о с т а в л е н н ы е из л и с т о в , уло­

Полимеры - группа материалов многоцелевого назна­

женных один на другой, каждый из которых состоит

чения. При к о м н а т н о й температуре они могут быть

из р а с п о л о ж е н н ы х в о п р е д е л е н н о м н а п р а в л е н и и во­

ж и д к и м и и твердыми, х р у п к и м и или эластичными в за­

л о к о н . Такие к о м п о з и т ы , (точнее слоистые п л а с т и к и ,

в и с и м о с т и от своего х и м и ч е с к о г о состава и строения.

medwedi.ru

Глава 1.7

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

НАПРЯЖЕНИЕ И ДЕФОРМАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ При п о п ы т к е с о д и н а к о в ы м усилием растянуть сталь­

Д л я того, чтобы представить себе н а г л я д н о напряже­

м о ж н о заме­

ние и д е ф о р м а ц и ю , следует рассмотреть н а т я ж е н и е

тить, что р е а к ц и я материалов на н а т я ж е н и е будет раз­

с т е р ж н я , и з г о т о в л е н н о г о и з к о н к р е т н о г о материала.

ную п р о в о л о к у или р е з и н о в у ю ленту,

ной. Стальная п р о в о л о к а не удлинится, в то время к а к

П р е д п о л о ж и м , что на с т е р ж е н ь будет действовать си­

длина р е з и н о в о й л е н т ы может удвоиться. Следова­

ла

тельно, на п р и л о ж е н и е о д и н а к о в о й нагрузки р а з н ы е

воздействием

материалы реагируют по-разному.

(Рис. 1.7.1).

растяжения,

или этой

растягивающая нагрузки

нагрузка.

стержень

Под

растянется

М о ж н о изготовить о п р е д е л е н н о й ф о р м ы предмет

П о н я т н о , что если нагрузка будет с л и ш к о м высо­

и определить его р е а к ц и ю на п р и л о ж е н и е в н е ш н е й

к о й , то с т е р ж е н ь может разрушиться (то есть, разор­

нагрузки, о д н а к о с о б р а н н ы е д а н н ы е будут о т н о с и т ь с я

ваться или д е ф о р м и р о в а т ь с я ) . Нагрузка, при которой

только к этому предмету, и на их о с н о в а н и и нельзя

произойдет разрушение

предсказать п о в е д е н и е других предметов, изготовлен­

п р о ч н о с т и с т е р ж н я , о д н а к о не л ю б о г о , а того, кото­

стержня,

является мерой

ных из того же материала, но и м е ю щ и х другую форму.

р ы й и м е е т о п р е д е л е н н ы й р а з м е р и изготовлен из

Как же о ц е н и т ь п о в е д е н и е материалов, используе­

к о н к р е т н о г о материала. Нагрузка, воздействие кото­

мых для разных целей? О ч е в и д н о , что здесь необхо­

рой стержень может выдержать без р а з р у ш е н и я , воз­

дим о б ъ е к т и в н ы й стандарт, к о т о р ы й позволит срав­

растет п р и у в е л и ч е н и и диаметра стержня, и понизит­

нивать разные м а т е р и а л ы , н е з а в и с и м о от их размера и

ся п р и у м е н ь ш е н и и его диаметра.

формы. П р и н а л и ч и и такого стандарта представится возможность

с р а в н и в а т ь свойства р а з н ы х материа­

Д л и н а , на которую в ы т я н е т с я стержень к моменту р а з р у ш е н и я , зависит о т н а ч а л ь н о й д л и н ы стержня:

лов, и предсказывать п о в е д е н и е и з г о т о в л е н н ы х из н и х

чем д л и н н е е с т е р ж е н ь д о

объектов.

б о л ь ш е он в ы т я н е т с я . Таким образом, сила и удлине­

начала и с п ы т а н и я , тем

Основой для таких о б ъ е к т и в н ы х стандартов явля­

ние не я в л я ю т с я и д е а л ь н ы м и с п о с о б а м и о ц е н к и ме­

ются показатели, н а з ы в а е м ы е напряжением и дефор­

х а н и ч е с к и х с в о й с т в материала. Д л я того, чтобы прео­

мацией. С п о м о щ ь ю этих двух показателей могут б ы т ь

долеть

представлены м е х а н и ч е с к и е свойства материалов, по­

р а з м е р о в и с п ы т ы в а е м о г о с т е р ж н я , б ы л и введены та­

этому ниже им дается более п о д р о б н о е о п и с а н и е .

кие х а р а к т е р и с т и ч е с к и е параметры, к а к н а п р я ж е н и е

зависимость

результата

испытания

от

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

50

Рис. 1 . 7 . 1 . Образец материала в виде стержня растягива­ ется в направлении продольной оси

s, и д е ф о р м а ц и я е, и им д а ю т с я с л е д у ю щ и е определе­ ния: Н а п р я ж е н и е — это сила, д е й с т в у ю щ а я на е д и н и ц у площади п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я материала. Д е ф о р м а ц и я — это и з м е н е н и е размера е д и н и ц ы длины, вызванное приложением силы. Таким образом, если мы будем растягивать стер­ ж е н ь , то есть, п р и л о ж и м к нему силу F вдоль его дли­ н ы , то н а п р я ж е н и е а может быть о п и с а н о ф о р м у л о й : о = F/A, где А — п л о щ а д ь п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я стержня. Е д и н и ц а м и и з м е р е н и я н а п р я ж е н и я я в л я ю т с я ньюто­ ны на кв. метр = Н/м2 = П а с к а л ь = Па. В то же самое в р е м я , п р и воздействии на стержень силы F, д л и н а с т е р ж н я и з м е н и т с я от исходной д л и н ы

Рис. 1.7.2. Три основные вида н а п р я ж е н и й : (а) растяже­ ния; (Ь) сжатия; (с) сдвига

до д л и н ы растянутого стержня. В о з н и к ш у ю в резуль­ тате этого д е ф о р м а ц и ю (относительную) м о ж н о опи­ сать ф о р м у л о й :

рузки, действующей вдоль д л и н ы с т е р ж н я ) , однако на п р а к т и к е н а п р а в л е н и е действия нагрузки может быть

е = (L, - L 0 )/L 0 Этот параметр будет б е з р а з м е р н ы м , поскольку при

л ю б ы м , и в б о л ь ш и н с т в е случаев на объект будет воз­ действовать не одна, а н е с к о л ь к о разных по величине

его подсчете д л и н у делят на длину. Существует в о з м о ж н о с т ь п р а к т и ч е с к и для л ю б о г о материала и з м е р и т ь р а с т я ж е н и е стержня под действи­

нагрузок.

Э т и н а г р у з к и в ы з ы в а ю т возникновение

с л о ж н ы х н а п р я ж е н и й в образце.

ем сил р а з н о й в е л и ч и н ы , и п о с т р о и т ь кривую зависи­

Существует три п р и н ц и п и а л ь н о разных типа нап­

мости о т н о с и т е л ь н о й д е ф о р м а ц и и о т н а п р я ж е н и я .

р я ж е н и й : н а п р я ж е н и я р а с т я ж е н и я , сжатия и сдвига.

Имея такую и н ф о р м а ц и ю , м о ж н о

Эти т и п ы н а п р я ж е н и й схематически изображены на

предсказать вели­

чину р а с т я ж е н и я в з а в и с и м о с т и от п р и л о ж е н н о й с и л ы

Р и с . 1.7.2.

(нагрузки) для стержней л ю б о й д л и н ы и с л ю б о й пло­ щадью п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я . Более того, м о ж н о срав­

Клиническое значение

нить р е а к ц и ю разных м а т е р и а л о в на п р и л о ж е н и е оди­ наковых по величине р а с т я г и в а ю щ и х нагрузок.

Нагрузка на восстановленный зуб передается через

Н а п р я ж е н и е и д е ф о р м а ц и я не я в л я ю т с я свойства­

пломбу, что приводит к появлению в восстановитель­

ми материала, но о н и п о з в о л я ю т определить ряд меха­

н о м материале н а п р я ж е н и й и д е ф о р м а ц и й . Если вели­

нических свойств, которые без этих характеристичес­

ч и н ы этих н а п р я ж е н и й и д е ф о р м а ц и й превышают пре­

ких параметров н е в о з м о ж н о б ы л о бы о ц е н и т ь .

дельные значения, которые м о ж е т выдержать данный

выше п р и в е д е н н о м примере

На

напряжение возникло

под воздействием продольной нагрузки (то есть, наг-

материал, то в результате м о ж е т п р о и з о й т и его разру­ шение.

medwedi.ru

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Модуль упругости

(модуль

51

Юнга)

Е с л и материал находится под действием н а п р я ж е н и я , то сначала это н а п р я ж е н и е п р о п о р ц и о н а л ь н о дефор­ м а ц и и , т.е. с о о т н о ш е н и е напряжение — деформация ос­ тается п о с т о я н н ы м . И н ы м и словами, материал де­ ф о р м и р у е т с я л и н е й н о и упруго. Этот процесс может быть представлен у р а в н е н и е м : о/е = Е Данное

уравнение

п о з в о л я е т дать о п р е д е л е н и е

другому свойству материала, о б о з н а ч е н н о м у буквой Е, а и м е н н о , модулю Юнга. Модуль Ю н г а — это посто­ я н н а я в е л и ч и н а , п о к а з ы в а ю щ а я с о о т н о ш е н и е между н а п р я ж е н и е м и д е ф о р м а ц и е й в л и н е й н о й упругой об­ ласти. Модуль Ю н г а я в л я е т с я м е р о й жесткости мате­ риала. О т м е т и м , что жесткость с т е р ж н я зависит от его ф о р м ы и р а з м е р о в , а также от модуля Ю н г а материа­

Рис. 1.7.3. Кривая напряжение-деформация для пластич­ ного (ковкого) металла (о - предел прочности при растя­ жении; о - прочность при разрушении; о т - предел теку­ чести; а - предел пропорциональности)

ла, из которого этот стержень изготовлен. Так к а к модуль Ю н г а получают д е л е н и е м напря­ ж е н и я на д е ф о р м а ц и ю , а о т н о с и т е л ь н а я д е ф о р м а ц и я я в л я е т с я в е л и ч и н о й б е з р а з м е р н о й , т о модуль Юнга и м е е т ту же р а з м е р н о с т ь , что и н а п р я ж е н и е (т.е. мо­ жет б ы т ь в ы р а ж е н в Н/м

2

). З н а ч е н и я модуля Юнга

Определения некоторых механических свойств

часто бывают о ч е н ь в ы с о к и м и д л я р е а л ь н о существу­

Типичная к р и в а я напряжение — деформация для метал­

в е н 1 Н/м , а о д и н г и г а п а с к а л ь — 10 Н/м .

ю щ и х м а т е р и а л о в . Д л я у п р о щ е н и я расчетов, о б ы ч н о п о л ь з у ю т с я г и г а п а с к а л я м и ( Г П а ) . О д и н п а с к а л ь ра­ 2

9

2

ла, п о д о б н о г о л а т у н и (сплаву м е д и с ц и н к о м ) , предс­ тавлена на Р и с . 1.7.3. Эта к р и в а я м о ж е т быть исполь­

Модуль Ю н г а часто н а з ы в а ю т п р о с т о модулем уп­

зована для о ц е н к и н е к о т о р ы х свойств материала.

ругости.

Предел упругости

Прочность

и

пластическая деформация

при

разрушении

Важнейшей о с о б е н н о с т ь ю м е х а н и ч е с к о г о п о в е д е н и я

А т е п е р ь м о ж н о д а т ь о п р е д е л е н и е прочности при раз­

материалов я в л я е т с я с о о т н о ш е н и е между н а п р я ж е н и ­

рушении

ем и д е ф о р м а ц и е й . Из Р и с . 1.7.3 следует, что у латуни

это н а п р я ж е н и е , требуемое д л я р а з р у ш е н и я матери­

прямолинейная з а в и с и м о с т ь между н а п р я ж е н и е м и

ала.

материала,

ор

прочность при разрушении —

деформацией н е с о х р а н я е т с я н а п р о т я ж е н и и всей кривой. Участок к р и в о й , где з а в и с и м о с т ь между напряже­

Предел текучести и условный предел текучести

нием и д е ф о р м а ц и е й я в л я е т с я л и н е й н о й , известна под названием области линейной упругости. ласти наблюдается

упругая

деформация.

В э т о й об­ При

снятии

Н а п р я ж е н и е , п р и к о т о р о м н а ч и н а е т с я пластическая деформация,

называется

пределом

текучести,

ат.

напряжения в э т о й области, м а т е р и а л в о з в р а щ а е т с я к

П р а к т и ч е с к и , эту точку трудно н а й т и , поскольку в

своей п е р в о н а ч а л ь н о й ф о р м е .

д а н н о м случае наблюдается скорее постепенный пе­

Место, где к р и в а я начала о т к л о н я т ь с я от линей­ ной, является т о ч к о й , в к о т о р о й материал п е р е ш е л че­ рез свой предел упругости, и п р и с н я т и и н а п р я ж е н и я

реход, ч е м быстрое и з м е н е н и е н а к л о н а кривой напря­ жение — деформация. В качестве м е р ы н а с т у п л е н и я с о с т о я н и я пласти­

останется д е ф о р м и р о в а н н ы м , то есть не с о х р а н и т

ческой

свою исходную форму. Э т о я в л е н и е н а з ы в а е т с я плас­

предел текучести. Условным пределом текучести на­

деформации

используют

понятие

условный

тической деформацией, а область на г р а ф и к е — об­

зывается н а п р я ж е н и е , которому соответствует оста­

ластью пластической деформации.

т о ч н а я д е ф о р м а ц и я , р а в н а я 0,2%.

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

52

Клиническое значение Если в какой-либо точке металлической реставрации ( н а п р и м е р , м о с т о в и д н о г о з у б н о г о протеза из трех еди­ ниц), напряжение растяжения превысит предел теку­ чести, то произойдет необратимая д е ф о р м а ц и я з у б н о ­ го протеза.

Предел прочности на растяжение Р е а к ц и я материала н а р а с т я ж е н и е представлена н а Р и с . 1.7.3, где п о к а з а н о м а к с и м а л ь н о е н а п р я ж е н и е , которое с п о с о б е н выдержать образец. Э т о ние

напряже­

п р и н я т о н а з ы в а т ь пределом прочности материала

на растяжение, о"пр, и н е р е д к о о н о отличается от проч­ ности при р а з р у ш е н и и , к о т о р а я , к а к уже б ы л о отмече­ но выше, соответствует н а п р я ж е н и ю в м о м е н т разру­ ш е н и я материала.

Пластичность Рис. 1.7.4. Схема испытания образца для определения Величина пластической д е ф о р м а ц и и образца при его разрушении,

п р о ч н о с т и на растяжение

называется пластичностью материала.

П л а с т и ч н о с т ь о п р е д е л я ю т путем

п р о в е д е н и я от Е д и н и ц а м и и з м е р е н и я этого показателя являются

точки р а з р у ш е н и я л и н и и , п а р а л л е л ь н о й п р я м о л и н е й ­ ному

участку д и а г р а м м ы

растяжение-деформация.

З н а ч е н и е по оси д е ф о р м а ц и и от нулевой т о ч к и до точ­

е д и н и ц ы э н е р г и и , д е л е н н ы е н а е д и н и ц ы объема, 3

Д ж / м (1 Джоуль = 1 Н / м ) .

к и , в к о т о р о й эта л и н и я пересечет ось д е ф о р м а ц и и , и

Общее количество э н е р г и и , которое может быть

будет мерой в я з к о с т и материала. Часто ее используют

п о г л о щ е н о материалом до того, к а к он разрушится,

для

обозначения

процентного удлинения

называется жесткостью материала. Ж е с т к о с т ь предс­

материала.

тавлена на г р а ф и к е п л о щ а д ь ю всей области, располо­

Упругость и жесткость материала

женной

под

кривой

напряжение 3

—

деформация.

Она

также выражается в Дж/м .

Если согнуть упругую проволоку, а затем отпустить, то она вернется в исходное с о с т о я н и е , при условии, что п р и л о ж е н н о е н а п р я ж е н и е не п р е в ы ш а е т предел упру­

МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

гости. Возврат п р о в о л о к и в исходное с о с т о я н и е про­ исходит за счет п о г л о щ е н н о й э н е р г и и , которая высво­ бождается

при о т п у с к а н и и п р о в о л о к и .

Количество

Испытание на растяжение

энергии, которое м о ж е т б ы т ь п о г л о щ е н о и затем выс­ вобождено, я в л я е т с я п о к а з а т е л е м с п о с о б н о с т и мате­

Испытание на растяжение — это о т н о с и т е л ь н о прос­

риала к п р о я в л е н и ю п р у ж и н и с т ы х свойств.

той для п о н и м а н и я и о б ъ я с н е н и я метод испытания

Упругость — это к о л и ч е с т в о э н е р г и и , которое мо­

материала, и, в о з м о ж н о , его используют ч а щ е осталь­

жет поглотить материал без перехода в с о с т о я н и е пос­

ных. П р и п р о в е д е н и и этого и с п ы т а н и я , образец мате­

т о я н н о й ( н е о б р а т и м о й ) д е ф о р м а ц и и . Эта э н е р г и я мо­

р и а л а растягивают вдоль п р о д о л ь н о й оси с помощью

жет

—

р а с т я г и в а ю щ е г о п р и с п о с о б л е н и я и с п ы т а т е л ь н о й ма­

под л и н и е й

ш и н ы ( Р и с . 1.7.4). И с п ы т а н и е п р о в о д я т с постоянной

п р о п о р ц и о н а л ь н о г о ( л и н е й н о г о ) и з м е н е н и я упругос­

с к о р о с т ь ю , (т.е. с п о с т о я н н о й с к о р о с т ь ю растяжения

быть

деформация,

определена как

область,

по

кривой

находящаяся

напряжение

о б р а з ц а ) , а нагрузку и з м е р я ю т с п о м о щ ь ю датчика

ти, и рассчитана по формуле:

н а г р у з к и . О д н о в р е м е н н о с э т и м и з м е р я ю т удлинение, 2

соответствующее

R = Р /2Е,

п р и л а г а е м о й нагрузке.

Удлинение

м о ж н о и з м е р и т ь н е с к о л ь к и м и с п о с о б а м и , в том чис­ где R — модуль упругости второго рода, Р — предел п р о п о р ц и о н а л ь н о с т и (иначе н а з ы в а е м ы й текучести), Е - модуль Юнга.

пределом

л е , по пути д в и ж е н и я п о д в и ж н о й траверсы, или пу­ т е м п р и к р е п л е н и я к м а т е р и а л у т е н з о д а т ч и к а при о ч е н ь н и з к и х в е л и ч и н а х д е ф о р м а ц и и . Напряжение и

medwedi.ru

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

53

Рис. 1.7.5. Вид кривых напряжение-деформация для ма­ териалов различного типа. Кривые представлены не в масштабе

Рис. 1.7.6. Образование «шейки» при растяжении плас­ тичного материала

соответствующая ему д е ф о р м а ц и я могут б ы т ь рассчи­

Образование шейки при испытании на растяжение

таны п о п р и в е д е н н ы м в ы ш е ф о р м у л а м . П о э т и м дан­ ным м о ж н о п о с т р о и т ь к р и в у ю напряжение — дефор­ мация,

а по

этой

кривой

можно

определить

ряд

свойств. Т и п и ч н ы е п р и м е р ы к р и в ы х н а п р я ж е н и я - д е ­

П р и упругой д е ф о р м а ц и и

формации для некоторых материалов представлены

увеличение объема материала за счет того, что рассто­

на Рис. 1.7.5.

я н и е между а т о м а м и ,

наблюдается

небольшое

из которых состоит твердое

П р и м е р о м п л а с т и ч н о г о и л и к о в к о г о материала яв­

тело, удлиняется п р и р а с т я ж е н и и . О д н а к о при плас­

ляется м я г к а я сталь, на г р а ф и к е н а п р я ж е н и е - д е ф о р ­

т и ч е с к о й д е ф о р м а ц и и таких и з м е н е н и й объема не

мация для к о т о р о й п о к а з а н ы : область л и н е й н о й упру­

наблюдается. П р и т а к о й д е ф о р м а ц и и увеличение дли­

гости, ч е т к о о п р е д е л я е м а я точка предела текучести и

ны материала может п р и в е с т и к у м е н ь ш е н и ю площа­

высокая степень п л а с т и ч н о с т и материала. И, напро­

ди его п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я . Это в с в о ю очередь при­

тив, на г р а ф и к е такого твердого материала, к а к гипс,

ведет

видна только л и н е й н а я область упругости, а затем

материала, которая представлена на Р и с . 1.7.6. Эта об­

происходит р а з р у ш е н и е без к а к и х - л и б о п р и з н а к о в

ласть у м е н ь ш е н и я п о п е р е ч н о г о сечения образца на­

пластической д е ф о р м а ц и и .

зывается

Многие п л а с т м а с с ы , т а к и е , к а к п о л и м е т и л м е т а к рилат, также я в л я ю т с я ж е с т к и м и м а т е р и а л а м и , о д н а к о

к

возникновению

шейкой.

локализованной

области

Часто такое я в л е н и е наблюдается

п р и р а с т я ж е н и и материалов с п о в ы ш е н н о й вязкостью (пластичных материалов).

они обладают м е н ь ш е й хрупкостью, ч е м гипс. Пове­

Результаты и с п ы т а н и й на р а с т я ж е н и е могут быть

дение эластомера, п р и м е р о м которого я в л я е т с я сили­

очень полезными при создании новых конструкций,

коновый о т т и с к н о й м а т е р и а л , о ч е н ь н е о б ы ч н о по

п о с к о л ь к у д л я того,

сравнению с д р у г и м и м а т е р и а л а м и . О к а з ы в а е т с я на

к о н с т р у к ц и и , н а х о д я щ е й с я п о д нагрузкой, необхо­

графике

д и м о з н а н и е п а р а м е т р о в упругой д е ф о р м а ц и и мате­

напряжение-деформация

у

него

отсутствует

область л и н е й н о й упругости, а область упругого вос­ становления

у э л а с т о м е р а о ч е н ь о б ш и р н а . Относи­

чтобы

предсказать поведение

риала. М а к с и м а л ь н о е н а п р я ж е н и е , которое может безо­

тельное удлинение у него з н а ч и т е л ь н о в ы ш е , чем,

п а с н о выдержать материал,

например, у стали или гипса. Э л а с т о м е р э л а с т и ч е н по

текучести. Следовательно, от предела текучести зави­

своей природе, и, п о д о б н о р е з и н е , он восстанавлива­

сит м а к с и м а л ь н а я нагрузка, которой этот материал

ет свои исходные р а з м е р ы сразу же после с н я т и я нап­

с п о с о б е н противостоять, хотя благоразумнее было бы

ряжения. Кроме того, р е з и н а обладает к р а й н е н и з к о й

включить в расчеты н е к о т о р ы й к о э ф ф и ц и е н т запаса

лрочностью при р а с т я ж е н и и .

п р о ч н о с т и . Ж е с т к о с т ь материала м о ж н о рассчитать

определяется пределом

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

54

1 Бринелль

Викерс

Кнуп

Рис. 1.7.9 Вид отпечатка индентера на поверхности образ­ ца для различных видов твердомеров териал обладает высокой пластичностью, то ему можно придавать

нужную форму, о д н а к о если пластичность

материала невысока, то создание ф о р м ы путем воздей­ ствия нагрузки будет н е в о з м о ж н ы м .

t Рис.

1.7.7.

Распределение н а п р я ж е н и й

растяжения и

сдвига в образце при определении прочности материала на сжатие

Испытание на сжатие И с п ы т а н и я на р а с т я ж е н и е проводить с л о ж н о , особен­ н о , если материал хрупкий — в таких случаях наблюда­ ется б о л ь ш о й разброс результатов. Альтернативным методом о ц е н к и п р о ч н о с т и материала является испы­ т а н и е на сжатие, которое легче провести, если матери­ ал хрупкий, так к а к в этом случае разброс результатов будет м е н ь ш и м . Другой п р и ч и н о й , по которой хруп­ кие о б р а з ц ы следует испытывать на сжатие, является тот факт, что эти материалы используются в условиях, где действуют с ж и м а ю щ и е нагрузки. На Рис. 1.7.7 схематически представлено проведе­ ние и с п ы т а н и я на сжатие. П о с к о л ь к у образец удержи­ вается за счет т р е н и я в точках контакта с опорными п л а с т и н а м и испытательного прибора, здесь наблюда­ ется у в е л и ч е н и е п л о щ а д и п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я в середине образца, и о д н о в р е м е н н о с этим материал приобретает ф о р м у бочонка. Этот э ф ф е к т «приобре­ т е н и я ф о р м ы бочонка» приводит к возникновению очень с л о ж н о й модели распределения напряжений в материале (также представленной на Рис. 1.7.7). Ана­ л и з и р о в а т ь такую модель очень сложно. Это затрудня­

t

ет и н т е р п р е т а ц и ю результатов и с п ы т а н и й на сжатие. К о м п р о м и с с н ы м и с п ы т а н и е м является измерение

Рис. 1.7.8. Схема испытания образца для определения прочности материала на диаметральный разрыв

по модулю упругости. Н а п р и м е р , сочетание этих двух свойств (предела текучести и жесткости) позволит легко определить упругость или пружинистость ме­ таллической п р о в о л о к и . Если в т е х н о л о г и ч е с к и й п р о ц е с с и з г о т о в л е н и я продукции включены такие о п е р а ц и и , к а к прокатка, протяжка проволоки или п р е с с о в а н и е , необходимо знать величину пластической д е ф о р м а ц и и , которую материал сможет выдержать без р а з р у ш е н и я . Если ма-

так н а з ы в а е м о й диаметральной прочности, в который и з г о т о в л е н н ы й из и с п ы т ы в а е м о г о материала диск подвергают воздействию с ж и м а ю щ е й нагрузки. В ре­ зультате п р и л о ж е н и я этой нагрузки к диску, в направ­ л е н и и , п е р п е н д и к у л я р н о м н а п р а в л е н и ю приложения с ж и м а ю щ е й нагрузки, в о з н и к а ю т н а п р я ж е н и я растя­ ж е н и я , что схематически представлено на Рис. 1.7.8. Растягивающее н а п р я ж е н и е , а, рассчитывают по фор­ муле: а = 2P/JT.DT, где Р — нагрузка, D — диаметр диска, Т — толщина диска. О б ы ч н о этот метод используют для испытаний

medwedi.ru

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Рис.

1.7.10.

Расположение

образца при

55

определении

прочности на удар по Шарли. М а я т н и к с у д а р н и к о м , кото­ рый падает с определенной высоты

хрупких с т о м а т о л о г и ч е с к и х материалов, п о с к о л ь к у он прост и п о з в о л я е т получать более в о с п р о и з в о д и м ы е результаты, ч е м в случае и с п ы т а н и й на р а с т я ж е н и е .

Испытание твердости Испытание твердости —

это и з м е р е н и е сопротивле­

Время

ния п о в е р х н о с т и м а т е р и а л а в о з д е й с т в и ю инструмен­ та, в н е д р я е м о г о и л и в д а в л и в а е м о г о в п о в е р х н о с т ь (индентеров), и л и р е ж у щ е г о и н с т р у м е н т а .

Испыта­

Рис. 1.7.12. Кривая крипа, на которой м о ж н о выделить

ние твердости п р о в о д я т д л я о п р е д е л е н и я сопротив­

четыре стадии ползучести

ления м а т е р и а л а ц а р а п а н ь ю и л и с т и р а н и ю . К р о м е

пытаний при в ы с о к о й температуре

в условиях долговременных ис­

того, существует п р и б л и ж е н н а я з а в и с и м о с т ь между твердостью м а т е р и а л а и п р е д е л о м п р о ч н о с т и на рас­ тяжение. Для и с п ы т а н и й и с п о л ь з у ю т и н д е н т е р в ф о р м е ша­

Испытание на ударную прочность

рика (при и с п ы т а н и и твердости по Б р и н е л ю ) , пира­ мидки (при и с п ы т а н и и твердости по В и к к е р с у или по

Испытание на ударную прочность — это о ц е н к а сопро­

Кнуппу) и л и конуса ( п р и и с п ы т а н и и твердости по

т и в л е н и я материала м г н о в е н н о м у п р и л о ж е н и ю

Роквеллу).

рузки. С т а н д а р т н ы й образец в виде балки с насечками

Разумеется, твердость самого и н д е н т е р а

наг­

должна быть в ы ш е твердости и с п ы т ы в а е м о г о матери­

подвергают воздействию и м п у л ь с н о й нагрузки, созда­

ала. Образец вдавливают в п о в е р х н о с т ь материала в

в а е м о й м а я т н и к о в ы м к о п р о м . Схематическое изобра­

течение о п р е д е л е н н о г о периода в р е м е н и , и на поверх­

ж е н и е и с п ы т а н и я на ударную п р о ч н о с т ь представлено

ности материала остается отпечаток ш а р и к а , пира­

на Рис. 1.7.10.

мидки или конуса (Рис. 1.7.9).

М а я т н и к о в ы й к о п е р отпускают с определенной

Размер п о л у ч е н н о г о отпечатка будет зависеть от

в ы с о т ы , он ударяет и разрушает образец, который ус­

твердости испытуемого материала. Р а з м е р ы отпечатка

т а н о в л е н на параллельных опорах. Часть энергии ма­

эмпирическое

я т н и к а используется для р а з б и в а н и я образца. Если бу­

значение числа твердости. Выбор метода и с п ы т а н и я

дут и з в е с т н ы начальная высота, на которой находился

твердости до н е к о т о р о й с т е п е н и зависит от п р и р о д ы

м а я т н и к , и высота, на которую он п о д н я л с я после раз­

материала, к о т о р ы й будет подвергнут и с п ы т а н и ю .

р у ш е н и я образца, то нетрудно будет рассчитать р а з н и -

можно измерить и подсчитать из н и х

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

56

цу э н е р г и й . Эта р а з н и ц а

является мерой количества

в л и я н и е оказывает среда, в к о т о р о й проходит экспе­

э н е р г и и , которая была п о г л о щ е н а о б р а з ц о м , что и

римент. Н а п р и м е р , в к о р р о з и о н н ы х средах усталост­

вызвало его р а з р у ш е н и е . Н е с м о т р я на то, что резуль­

н а я п р о ч н о с т ь материала с н и ж а е т с я .

таты этого и с п ы т а н и я являются э м п и р и ч е с к и м и , его м о ж н о п р и м е н я т ь для о ц е н к и ударной прочности ря­

Клиническое значение

да материалов. Присутствие насечек на образце делает условия проведения и с п ы т а н и я о ч е н ь ж е с т к и м и , а также является показателем чувствительности мате­

В некоторых случаях материал м о ж е т быть достаточно

р и а л а к присутствию надрезов на его поверхности.

п р о ч н ы м , чтобы выдерживать н а г р у з к и в начале его использования в полости рта, но это не означает, что он с м о ж е т противостоять т а к и м же н а г р у з к а м в отда­

Испытание на усталостную прочность

ленные с р о к и к л и н и ч е с к о й с л у ж б ы .

Во многих п р а к т и ч е с к и х ситуациях материалы под­ вергаются

Испытание на крип (ползучесть)

воздействию п е р е м е н н ы х нагрузок ч а щ е ,

чем статических, о которых г о в о р и л о с ь в ы ш е . Посте­

Если материал долгое время находится под нагрузкой,

пенное н а к о п л е н и е н е з н а ч и т е л ь н ы х количеств плас­

то под воздействием п о с т о я н н о г о н а п р я ж е н и я он мо­

тической д е ф о р м а ц и и , в о з н и к а ю щ и х в результате воз­

жет н е п р е р ы в н о д е ф о р м и р о в а т ь с я , даже н е с м о т р я на

действия ц и к л а п е р е м е н н ы х н а п р я ж е н и й , и з в е с т н о

то, что в е л и ч и н ы действующих на него н а п р я ж е н и й

под

з н а ч и т е л ь н о н и ж е предела упругости. Эта деформа­

н а з в а н и е м усталости материала. Усталость может стать п р и ч и н о й р а з р у ш е н и я ма­

ц и я материала, з а в и с я щ а я от в р е м е н и его нахождения

териала при н а п р я ж е н и я х , в е л и ч и н а которых значи­

под нагрузкой, называется крипом, к о т о р ы й , в конеч­

тельно н и ж е предела текучести. Д л я п р о в е д е н и я ис­

н о м итоге, ведет к р а з р у ш е н и ю материала. В частнос­

пытания

образцы

т и , п о н и м а н и е этого я в л е н и я в а ж н о , если материал

материала подвергают в о з д е й с т в и ю ц и к л и ч е с к и х наг­

используют п р и температурах, п р е в ы ш а ю щ и х поло­

на

усталостную

прочность

рузок в н е к о т о р о м их д и а п а з о н е . В каждом случае

вину з н а ч е н и я температуры п л а в л е н и я или темпера­

подсчитывают ч и с л о ц и к л о в , требуемых для разруше­

туры р а з м я г ч е н и я , что, н а п р и м е р , характерно для не­

ния образцов.

которых амальгамных ф а з или многих пластических

Величину н а п р я ж е н и я в ы р а ж а ю т г р а ф и ч е с к и в ви­ де л о г а р и ф м и ч е с к о й з а в и с и м о с т и от соответствующе­ го числа ц и к л о в н а п р я ж е н и й , которое требуется для

материалов. П р и температурах на 40 — 50% меньше а б с о л ю т н о й точки п л а в л е н и я материала, к р и п нич­ т о ж н о мал.

р а з р у ш е н и я образца. К р и в а я з а в и с и м о с т и напряже­ н и я от числа ц и к л о в (кривая Н — Ч) представлена на

На Рис. 1.7.12 представлена т и п и ч н а я кривая кри­ па. На ней м о ж н о выделить 4 стадии д е ф о р м а ц и и :

Рис. 1.7.11. С у щ е с т в у ю т две ф о р м ы

поведения

материалов.

•

Для н е к о т о р ы х м а т е р и а л о в п о мере у в е л и ч е н и я чис­ ла циклов нагрузки происходит с н и ж е н и е напряже­

начальное удлинение,

возникшее

в

результате

п р и л о ж е н и я нагрузки; •

ний, которые способен выдержать материал. Однако

переходный или п е р в и ч н ы й к р и п , который стре­ мится к н е п р е р ы в н о м у увеличению;

для других м а т е р и а л о в существует у р о в е н ь н а п р я ж е ­

•

устойчивое с о с т о я н и е ( в т о р и ч н ы й к р и п ) ;

н и й , н а з ы в а е м ы й пределом выносливости, н и ж е ко­

•

третичный крип.

торого м а т е р и а л м о ж н о п о д в е р г а т ь н е о п р е д е л е н н о ­ му

числу

циклов

нагрузки,

не

вызывая

его

разрушения.

В этой главе механизмы в о з н и к н о в е н и я крипа рас­ сматриваться не будут.

Усталостная п р о ч н о с т ь в з н а ч и т е л ь н о й с т е п е н и определяется х а р а к т е р и с т и к а м и

поверхности

риала. Улучшение качества о б р а б о т к и

Клиническое значение

мате­

поверхности

или с о з д а н и е н а п о в е р х н о с т и н а п р я ж е н и й с ж а т и я механическими,

термическими

или

Механические свойства материалов м о ж н о определять

химическими

методами, п р и в о д и т к п о в ы ш е н и ю усталостной кри­ вой Н - Ч.

в ш и р о к и х пределах. Это позволяет сравнивать между собой разные стоматологические материалы, хотя зна­ чение результатов таких испытаний для к л и н и к и остает­

Кроме того, на характер к р и в о й Н — Ч в ы р а ж е н н о е

ся предметом м н о г о ч и с л е н н ы х дебатов.

medwedi.ru

Глава 1.8

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ВВЕДЕНИЕ

д е н ц и я уделять все большее в н и м а н и е эстетике рес­ т а в р а ц и й . Б о л ь ш и н с т в о п а ц и е н т о в сегодня

требуют

от врача, чтобы в о с с т а н о в л е н н ы е зубы не отличались К а ж д ы й п а ц и е н т и н д и в и д у а л е н и требует специально­

от естественных. Следовательно, все более важным

го подхода, и м а т е р и а л ы , к о т о р ы е и с п о л ь з у ю т с я в вос­

становится

с т а н о в и т е л ь н о й с т о м а т о л о г и и , не о т н о с я т с я к катего­

в ы б р а н н ы х и используемых врачом-стоматологом.

изучение

оптических

свойств материалов,

р и и товаров массового п о т р е б л е н и я . Следовательно, б о л ь ш и н с т в о м а т е р и а л о в , к о т о р ы м и пользуются вра­ ч и - с т о м а т о л о г и и зубные т е х н и к и , требуют соответ­ ствующей т е х н о л о г и ч е с к о й

переработки

перед тем,

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

к а к тот или и н о й материал затвердеет. Ч а с т о в п р о ц е с с и з г о т о в л е н и я р а з л и ч н о г о рода

Реология — это учение о текучести материалов. Теку­

р е с т а в р а ц и й входит этап с м е ш и в а н и я материалов друг

честь ж и д к о с т и и з м е р я е т с я вязкостью, текучесть твер­

с другом для п о л у ч е н и я густой п а с т ы и л и ж и д к о с т и ,

дых веществ — ползучестью ( к р и п о м ) и вязкоэластич-

которую затем м о ж н о внести в п о л о с т ь зуба и л и из ко­

ностью. К р и п уже был о п и с а н в главе 1.7, поэтому в

торой

д а н н о й главе будут р а с с м о т р е н ы только в я з к о с т ь и

моделировать з у б н о й протез, ч т о б ы придать

массе форму, к о т о р а я потребуется д л я к о н к р е т н о г о пациента.

вязкоэластичность.

Следовательно, успешное использование

стоматологических м а т е р и а л о в требует о п р е д е л е н н о г о п о н и м а н и я м е х а н и з м а п о в е д е н и я материалов при их с м е ш и в а н и и , л и т ь е и л и м о д е л и р о в а н и и анатомичес­

Вязкость

к о й ф о р м ы . О д н и м и з в а ж н е й ш и х свойств материала

Когда вещество течет под воздействием прилагаемой

является его текучесть, и з у ч е н и е м к о т о р о й занимает­

к нему нагрузки ( н а п р и м е р , сил г р а в и т а ц и и ) , молеку­

ся реология.

лы и л и а т о м ы н а ч и н а ю т к о н т а к т и р о в а т ь с соседними

Когда п а ц и е н т пьет ч а й и л и ест м о р о ж е н о е , воз­

а т о м а м и и л и молекулами. Таким о б р а з о м , и м е ю щ и е с я

никает р а з н и ц а температур в пределах одного зуба.

с в я з и могут распадаться и образовываться снова, ока­

Если температура

з ы в а я с о п р о т и в л е н и е т е ч е н и ю . Э т о сопротивление те­

вещества,

действующего

на зуб,

резко о т л и ч а е т с я от н о р м а л ь н о й (37°С), то это м о ж е т

ч е н и ю и называется вязкостью.

пульпы

Д л я таких ж и д к о с т е й , к а к вода, с и л ы связи между

зуба, н е з а щ и щ е н н о й от т е м п е р а т у р н о г о в о з д е й с т в и я .

молекулами о ч е н ь м а л ы и л е г к о преодолеваются, по­

При п о с т а н о в к е п л о м б , к о р о н о к , м о с т о в и д н ы х или

этому вода л е г к о течет под воздействием сил, прила­

вызвать б о л е з н е н н у ю р е а к ц и ю с о с т о р о н ы

съемных п р о т е з о в , н е о б х о д и м о уделять максималь­

гаемых и з в н е , и в я з к о с т ь ее н е в ы с о к а . У некоторых

ное в н и м а н и е з а щ и т е пульпы от п е р е п а д о в темпера­

других ж и д к о с т е й с и л ы межмолекулярного взаимо­

туры. С л е д о в а т е л ь н о , врач д о л ж е н и м е т ь представле­

д е й с т в и я будут н а м н о г о в ы ш е . О б ы ч н о такие силы

ние

а с с о ц и и р у ю т с я с к р у п н ы м и молекулами, н а п р и м е р ,

о

термических

свойствах

стоматологических

материалов.

м о л е к у л а м и такого и з в е с т н о г о вещества, к а к патока.

В настоящее время при восстановлении функции

М о л е к у л ы в п о д о б н ы х веществах могут переплетать­

отдельных зубов и о к к л ю з и и н а м е т и л а с ь четкая тен­

ся друг с другом, что делает ж и д к о с т ь о ч е н ь в я з к о й .

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

58

Рис. 1 . 8 . 1 . Сдвиг слоя ж и д к о с т и толщиной d, р а с п о л о ж е н ­ ного м е ж д у д в у м я твердыми пластинами. Для д в и ж е н и я верхней п о д в и ж н о й пластины относительно н е п о д в и ж н о й н и ж н е й со с к о р о с т ь ю V необходимо п р и л о ж и т ь силу F для преодоления сопротивления д а н н о г о слоя ж и д к о с т и Рис. 1.8.2. З а в и с и м о с т ь напряжения сдвига от скорости для ньютоновской ж и д к о с т и Эти я в л е н и я н а б л ю д а ю т с я у п о л и м е р о в с в ы с о к о й молекулярной массой. Когда м ы п е р е м е ш и в а е м ж и д к о с т ь , м ы приклады­ ваем

у с и л и я , к о т о р ы е создают в ж и д к о с т и напряже­

н и я сдвига, чем э н е р г и ч н е е п е р е м е ш и в а е т с я жид­ кость,

тем

выше

скорость

сдвига.

Эта

ситуация

г р а ф и ч е с к и п о к а з а н а на Рис. 1.8.1. Н а п р я ж е н и е и ско­ рость сдвига о п р е д е л я ю т с я с о о т н о ш е н и я м и : Н а п р я ж е н и е сдвига = r\s = F/A С к о р о с т ь сдвига = е = V/d Существует ряд методов и з м е р е н и я н а п р я ж е н и я сдвига путем о ц е н к и ряда с к о р о с т е й сдвига для дан­ ной ж и д к о с т и . По з н а ч е н и я м скоростей сдвига, полу­ ч е н н ы м э к с п е р и м е н т а л ь н ы м путем, строят г р а ф и к в координатах напряжение сдвига — скорость сдвига. За­ в и с и м о с т ь между н а п р я ж е н и е м и с к о р о с т ь ю сдвига для многих ж и д к о с т е й я в л я е т с я л и н е й н о й . На Рис. 1.8.3.

Графическое

1.8.2 представлена т и п и ч н а я к р и в а я для т а к о й жид­

Рис.

кости. Угол н а к л о н а к р и в о й р а в е н в я з к о с т и , т), опре­

свойств ряда ж и д к о с т е й

представление

реологических

деляемой по формуле: Ж и д к о с т и с пластической характеристикой

не бу­

Т| = н а п р я ж е н и е сдвига/скорость сдвига.

дут течь, п о к а п р и л о ж е н н о е начальное напряжение

Единицами измерения вязкости являются Паскаль

сдвига не достигнет о п р е д е л е н н о й в е л и ч и н ы . После этого течение ж и д к о с т и будет соответствовать ньюто­

секунды ( П а х ) . Вещества, для к о т о р ы х с о о т н о ш е н и е между нап­ р я ж е н и е м и скоростью п р и сдвиге н о с и т л и н е й н ы й

новскому поведению. У

дилатантных

(расширяющихся)

жидкостей

при

характер, и м е ю т один п о к а з а т е л ь в я з к о с т и д л я всего

п о в ы ш е н и и с к о р о с т и сдвига будет увеличиваться вяз­

д и а п а з о н а скоростей сдвига, и п р о я в л я ю т «ньютоно­

кость. Это означает, что чем быстрее мы будем пере­

вские» свойства текучести. О д н а к о л и н е й н о е соотно­

м е ш и в а т ь ж и д к о с т ь , тем труднее будет проводить этот

ш е н и е наблюдается далеко не у всех материалов, не­

п р о ц е с с . Текучесть таких ж и д к о с т е й невозможно ха­

которые

рактеризовать о д н и м е д и н с т в е н н ы м показателем вяз­

и м е ю т другие

отличные

представленные на Рис. 1.8.3.

характеристики,

кости.

medwedi.ru

Ф И З И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

59

случаях, когда в результате п е р е м е ш и в а н и я в ней про­ и з о ш л о п е р е р а с п р е д е л е н и е молекул, и при этом моле­ кулам не хватило в р е м е н и снова вернуться к своему н о р м а л ь н о м у п о л о ж е н и ю , и м е в ш е м у место до пере­ м е ш и в а н и я . Т а к и м о б р а з о м , чем дольше перемеши­ вать ж и д к о с т ь с з а д а н н о й с к о р о с т ь ю сдвига, тем ниже будет н а п р я ж е н и е сдвига, тем м е н ь ш е будет вязкость этой ж и д к о с т и . О д н а к о если ж и д к о с т ь после переме­ ш и в а н и я оставить на к а к о е - т о время, молекулы вер­ нутся к своему н о р м а л ь н о м у р а с п р е д е л е н и ю , и тогда весь п р о ц е с с м о ж н о будет п р о в о д и т ь снова. Такой тип п о в е д е н и я ж и д к о с т и называется тиксотропным. При­ мером т и к с о т р о п н о й ж и д к о с т и я в л я ю т с я красители, не с т е к а ю щ и е с к и с т и художника.

Клиническое значение Рис. 1.8.4. Характеристика т и к с о т р о п н о г о поведения жидкостей

Для некоторых жидкостей увеличение скорости

Реологические свойства материалов имеют большое значение потому, что они существенным образом опре­ деляют технологические характеристики материала.

Вязкоэластичность

сдвига не п р и в о д и т к соответствующему п о в ы ш е н и ю н а п р я ж е н и я сдвига. Э т о означает, что увеличение ско­

М н о г и е материалы по ф и з и ч е с к и м свойствам нахо­

рости

д я т с я где-то п о с е р е д и н е между в я з к о й ж и д к о с т ь ю и

с д в и г а о б л е г ч а е т п е р е м е ш и в а н и е т а к и х ве­

ществ, что отличает их от «ньютоновских» и л и д и л а н -

упругим твердым телом.

татных ж и д к о с т е й .

твердого материала с о о т н о ш е н и е между н а п р я ж е н и е м

Подобное поведение жидкости

Считается, что у упругого

п р и в о д и т к расп­

и д е ф о р м а ц и е й не зависит от каких бы то ни было ди­

н а з ы в а е м о м у «разжижением

н а м и ч е с к и х ф а к т о р о в , таких, к а к скорость приложе­

П р и м е р о м п с е в д о п л а с т и ч е с к о г о вещества

н и я нагрузки и л и с к о р о с т ь д е ф о р м а ц и и . О д н а к о если

стоматологического н а з н а ч е н и я я в л я е т с я силиконо­

материал нагружен в течение достаточного в р е м е н и , в

называют псевдопластическим, ространенному явлению, вещества».

оно

вый о т т и с к н о й материал, к о т о р ы й за счет разжижения

н е к о т о р ы х твердых веществах под воздействием наг­

при у в е л и ч е н и и с к о р о с т и сдвига будет з н а ч и т е л ь н о

рузок происходит перераспределение

легче в ы т е к а т ь из ш п р и ц а , чем вещество, не обладаю­

п р и в о д и т к и з м е н е н и ю в е л и ч и н ы д е ф о р м а ц и и мате­

щее п с е в д о п л а с т и ч н о с т ь ю .

риала. П о с л е с н я т и я нагрузки, материал не способен

молекул,

что

сразу же вернуться в исходное с о с т о я н и е . Это означа­ ет, что п о в е д е н и е материала зависит от таких факто­

Тиксотропия

ров, к а к «длительность нагрузки» и «величина прила­ гаемой нагрузки».

До настоящего м о м е н т а полагали, что если и з в е с т н ы

П р о с т ы м и э ф ф е к т и в н ы м с п о с о б о м наглядного

значения н а п р я ж е н и я и с к о р о с т и сдвига в д а н н ы й мо­

п р е д с т а в л е н и я этих свойств является использование

мент в р е м е н и , то м о ж н о определить вязкость. Д л я не­

модели, о с н о в а н н о й на к о м б и н а ц и и п р у ж и н ы и мас­

которых веществ при о п р е д е л е н н о й с к о р о с т и сдвига

л я н о г о амортизатора, п р е д с т а в л я ю щ е й собой устрой­

вязкость будет м е н я т ь с я , и если п о с т р о и т ь г р а ф и к в

ство для п о г л о щ е н и я э н е р г и и удара. Пружина играет

системе к о о р д и н а т « н а п р я ж е н и е сдвига — с к о р о с т ь

р о л ь упругого элемента, а м а с л я н ы й амортизатор —

сдвига», то м о ж н о увидеть картину, представленную

вязкого. И з м е н е н и е д е ф о р м а ц и и этой модели со вре­ менем представлено на Рис.1.8.5. Д л я пружины при­

на Рис. 1.8.4. В этом случае, в я з к о с т ь , н а б л ю д а е м а я при повы­

л о ж е н и е нагрузки приведет к моментальной деформа­

шении с к о р о с т и сдвига, отличается от т а к о в о й , п р и

ции,

снижении этой с к о р о с т и . П о д о б н о е я в л е н и е называ­

в р е м е н и д е й с т в и я нагрузки. Сразу же после снятия

которая

будет

сохраняться

в течение

всего

ется гистерезисом. В таких случаях в я з к о с т ь ж и д к о с т и

нагрузки пружина вернется в исходное состояние за

зависит от п р е д ш е с т в у ю щ и х д е ф о р м а ц и й ,

счет сил упругости. Д л я масляного амортизатора, нап­

которым

эта жидкость ранее подвергалась. Этот тип п о в е д е н и я ж и д к о с т и наблюдается в тех

р о т и в , п р и л о ж е н и е нагрузки приведет к постепенно­ му н а р а с т а н и ю д е ф о р м а ц и и в течение всего времени

60

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

д е й с т в и я нагрузки. После с н я т и я нагрузки деформа­ ц и я не исчезнет, и м а с л я н ы й а м о р т и з а т о р останется в новом положении. П р и п а р а л л е л ь н о м с о е д и н е н и и этих двух элемен­ тов м о ж н о получить простую модель в я з к о э л а с т и ч н о с т и . Р е а к ц и я т а к о й модели на нагрузку представле­ на на Рис. 1.8.6. В этой модели м а с л я н ы й а м о р т и з а т о р препятствует р е з к о й д е ф о р м а ц и и упругой п р у ж и н ы . При э т о м д е ф о р м а ц и я м а с л я н о г о а м о р т и з а т о р а пос­ т е п е н н о п о з в о л я е т пружине п р и б л и ж а т ь с я к желае­ мому с о с т о я н и ю д е ф о р м и р о в а н и я . При с н я т и и наг­ рузки,

масляный

амортизатор

препятствует

в о з в р а щ е н и ю п р у ж и н ы в исходное с о с т о я н и е , кото­ рое, в к о н ц е к о н ц о в , может б ы т ь достигнуто через оп­ ределенное время. Вязкоэластичными

свойствами

обладает группа

э л а с т о м е р н ы х о т т и с к н ы х материалов. Кривая в коор­ динатах «деформация-время» для э л а с т о м е р о в и отве­ ч а ю щ а я ей модель, о с н о в а н н а я на упругом, вязком и вязкоэластичном

элементах,

п р е д с т а в л е н а на Рис.

1.8.7. Д л я того, чтобы избежать и з б ы т о ч н о й п о с т о я н н о й д е ф о р м а ц и и этих материалов, их не следует нагружать д о л ь ш е п о л о ж е н н о г о времени. По этой п р и ч и н е эласт о м е р н ы й о т т и с к н о й материал удаляют из полости рта к о р о т к и м р е з к и м р ы в к о м . Чем быстрее будет прило­ жена и с н я т а нагрузка, тем более упругой будет реак­ ц и я материала. Рис. 1.8.5. Графическая характеристика у п р у г о г о поведе­

Клиническое значение

ния п р у ж и н ы и в я з к о г о масляного амортизатора Некоторые материалы по с в о и м свойствам занимают п р о м е ж у т о ч н о е положение м е ж д у ж и д к о с т ь ю и твер­ д ы м телом, что обуславливает их склонность к

де­

формации.

ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА При с о п р и к о с н о в е н и и с материалом мы можем почу­ вствовать холод или тепло. Э т о — р е а к ц и я материала на и с т о ч н и к тепла (в д а н н о м случае от к о н ч и к о в на­ ших пальцев) зависит от того н а с к о л ь к о легко тепло проходит с к в о з ь материал. Материал, который легко проводит тепло, называется риал,

который

тепловым

проводником тепла; мате­

препятствует п р о х о ж д е н и ю тепла -

изолятором.

Теплопроводность О д н и м из ф а к т о р о в , о п р е д е л я ю щ и х легкость, с кото­ Рис. 1.8.6. Вязкоэластичное поведение п р у ж и н ы и а м о р ­

рой тепло проходит с к в о з ь материал, является теп­

тизатора, соединенных параллельно

л о п р о в о д н о с т ь этого

medwedi.ru

материала.

Теплопроводность

Ф И З И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

61

( К ) — это с к о р о с т ь т е п л о в о г о п о т о к а п р и выравнива­ И

10

н и и т е м п е р а т у р н о г о г р а д и е н т а в о д и н градус; едини­

12

ц а м и и з м е р е н и я т е п л о п р о в о д н о с т и я в л я ю т с я кал-см" 1

1

-с-^С- .

Удельная теплоемкость Д л я н е к о т о р ы х м а т е р и а л о в н а ч а л ь н о е « о щ у щ е н и е хо­ лода» может б ы с т р о исчезнуть, п о с к о л ь к у материал н а ч н е т нагреваться сразу же после п о л у ч е н и я им теп­ л о в о й э н е р г и и от и с т о ч н и к а нагрева. Н а с к о л ь к о быст­ ро н а ч н е т п о д н и м а т ь с я температура материала, зави­ сит

от

его

удельной

теплоемкости.

теплоемкость — это э н е р г и я ,

Удельная

к о т о р а я требуется д л я

п о в ы ш е н и я температуры е д и н и ц ы объема материала на 1 градус Ц е л ь с и я . Таким о б р а з о м , е д и н и ц а м и изме­ 1

р е н и я удельной т е п л о е м к о с т и я в л я ю т с я к а л . г ' - ' С " . Д л я о б о з н а ч е н и я удельной т е п л о е м к о с т и исполь­ Р и с . 1.8.7. Вязкоэластичная модель р е о л о г и ч е с к о г о по­

зуют с и м в о л С р .

ведения полностью отвержденного эластомерного оттискного материала. Нагрузка, приложенная в м о м е н т to п р и ­

Температуропроводность

водит

к

мгновенному

деформация пружины D

растяжению

пружины

А,

а

запаздывает из-за противодей­

Передача тепла от горячего и с т о ч н и к а к холодному за­

ствия амортизатора С. Через некоторое время амортизато­

висит к а к от т е п л о п р о в о д н о с т и материала, так и от его

ры С и В срабатывают и приводят к дальнейшей д е ф о р м а ­

удельной т е п л о е м к о с т и . От первого п о к а з а т е л я зави­

ции.

сит с к о р о с т ь п о с т у п л е н и я тепла в материал и его вы­

м г н о в е н н о возвращается в исходное состояние. А м о р т и з а ­

хода из материала, от второго — с к о р о с т ь подъема тем­

тор С препятствует возвращению п р у ж и н ы D в исходное

пературы материала после п о с т у п л е н и я в него тепла.

состояние. Постепенно к м о м е н т у t 2 п р у ж и н а возвращает­

В

м о м е н т t1

нагрузка снимается,

пружина А

Эти з а в и с и м о с т и могут быть о б ъ е д и н е н ы т а к и м пока­

ся к своей первоначальной'длине. Некоторая величина ос­

зателем, к а к т е м п е р а т у р о п р о в о д н о с т ь ,

таточной д е ф о р м а ц и и сохраняется, так как поршень масля­

h,

который

рассчитывают по формуле: h = К/СрР,

ного амортизатора

В

не

вернулся

в свое

исходное

положение

где р — п л о т н о с т ь материала, К — т е п л о п р о в о д н о с т ь , С г — удельная т е п л о е м к о с т ь . Температуропроводность отражает с к о р о с т ь подъема температуры в о д н о й точ­ ке п р и нагреве в другой точке. Температуропровод­

бом и з м е р е н и я р а с ш и р е н и я материала является опре­

ность м о ж н о рассматривать, к а к о д и н из самых важ­

д е л е н и е н а ч а л ь н о й д л и н ы образца с п о с л е д у ю щ и м его

ных ф и з и ч е с к и х п о к а з а т е л е й , и м е ю щ и х з н а ч е н и е д л я

н а г р е в а н и е м до з а д а н н о й температуры и замером его

стоматологии.

конечной длины. Изменение

е д и н и ц ы д л и н ы при

Некоторые типичные значения вышеупомянутых

н а г р е в а н и и материала н а Г С н а з ы в а ю т к о э ф ф и ц и е н ­

свойств н е к о т о р ы х материалов п р е д с т а в л е н ы в Табли­

том л и н е й н о г о р а с ш и р е н и я а . И н а ч е этот показатель

це 1.8.1. И н т е р е с н о отметить, что о д н и м из веществ с

н а з ы в а е т с я к о э ф ф и ц и е н т о м т е р м и ч е с к о г о расшире­

низкой т е м п е р а т у р о п р о в о д н о с т ь ю я в л я е т с я вода, что

н и я ( К Т Р ) . И з м е н е н и е д л и н ы материала является нас­

делает ее п р е в о с х о д н ы м т е п л о и з о л я т о р о м . По этой

только н е з н а ч и т е л ь н ы м , что о б ы ч н о его измеряют в

причине э с к и м о с ы п р и ж е с т о к и х морозах не замерза­

м и л л и о н н ы х долях на градус Ц е л ь с и я (10" /°С). Неко­

ют в своих «иглу» — ж и л и щ а х из л е д я н ы х плит.

6

торые з н а ч е н и я а для и з в е с т н ы х материалов представ­ л е н ы в Таблице 1.8.2. Н а и л у ч ш и й материал для реставрации зубов имеет

Термическое расширение

к о э ф ф и ц и е н т т е р м и ч е с к о г о р а с ш и р е н и я одинаковый

При н а г р е в а н и и материал поглощает д о п о л н и т е л ь н у ю

лем для твердых т к а н е й зуба. Несовпадение коэффи­

(или м а к с и м а л ь н о п р и б л и ж е н н ы й ) с этим показате­ энергию, благодаря к о т о р о й п о в ы ш а е т с я амплитуда

ц и е н т о в может привести к температурному несоотве­

колебаний атомов и молекул. Следовательно, матери­

тствию, к о т о р о е , в свою очередь, ведет к образованию

ал расширяется. Н а и б о л е е р а с п р о с т р а н е н н ы м с п о с о -

краевых зазоров и р а з р у ш е н и ю адгезионной связи.

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

62

Таблица 1.8.1 Физические свойства стомато­ логических материалов Ср

г 3

(г/см )

1

(кал. г . 1

К

А

(кал. с м ' . с ' .

(сиг .с

'С- )

Т М

п+

+ пе"

никнет, если под воздействием э л е к т р о м а г н и т н о г о из­ лучения

электрон

оторвется

от

атома,

и

атом

превратится в и о н . Э т о приведет к тому, что связь с этим атомом будет р а з о р в а н а и д л и н а п о л и м е р н о й це­ пи сократится. Д р у г и м в о з м о ж н ы м последствием мо­ жет стать о б р а з о в а н и е сетчатой структуры ние):

в

этом

случае

положительным,

э ф ф е к т от

поскольку

(сшива­

излучения

будет

приведет к у л у ч ш е н и ю

механических свойств материала. П р и м е р о м положи­ тельного э ф ф е к т а от и з л у ч е н и я я в л я е т с я воздействие на п о л и э т и л е н g-лучами.

Гамма-лучи

способствуют

образованию п о п е р е ч н о - с ш и т о й структуры, которые п о в ы ш а ю т устойчивость материала к р а з м я г ч е н и ю и текучести при п о в ы ш е н н ы х температурах. Нагревание п о л и м е р н о г о материала может при­ вести к разрыву полимерных цепей. Устойчивость поли­ мера к воздействию п о в ы ш е н н ы х температур зависит от энергии связи между з в е н ь я м и п о л и м е р н о й ц е п и (см. главу 1.3 — э н е р г и я с в я з и ) . Однако в некоторых случаях р а з р ы в цепи полиме­ ра имеет положительное значение — это относится к

Рис. 1.9.2. Образование оксидов на поверхности металла

medwedi.ru

Х И М И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

71

В результате э т о й р е а к ц и и металл с т а н о в и т с я по­

Все металлы могут подвергаться коррозии в усло­

л о ж и т е л ь н о з а р я ж е н н ы м и о н о м . Участок, где проис­

виях а г р е с с и в н о й среды. К о р р о з и я металлов — явле­

ходит о к и с л е н и е , н а з ы в а е т с я анодом. Э л е к т р о н ы бу­

ние весьма нежелательное, поскольку о н а ослабляет

дут

перемещаться

или

станут

частью

другого

материал и может стать п р и ч и н о й разрушения. Более

х и м и ч е с к о г о вещества в результате р е а к ц и и восста­

того, продукты к о р р о з и и могут вызвать неблагоприят­

н о в л е н и я . Н а п р и м е р , если в растворе к и с л о т ы содер­

ную р е а к ц и ю т к а н е й ж и в о г о организма, как правило,

ж и т с я р а с т в о р е н н ы й к и с л о р о д , то р е а к ц и ю восста­

это п р и в о д и т к о г р а н и ч е н и ю и с п о л ь з о в а н и я металлов

новления можно записать следующим образом:

для стоматологических целей.

02 + 4 Н

+

->2Н20

Сухая коррозия

Участок, где происходит в о с с т а н о в л е н и е , называ­ ется

катодом.

В о т л и ч и е от золота и е щ е н е с к о л ь к и х благородных м е т а л л о в , п р и к о н т а к т е с к и с л о р о д о м воздуха на по­ в е р х н о с т и всех других м е т а л л о в образуется поверх­ ностная оксидная пленка (Рис.

1.9.2). И н о г д а эта

т о н к а я п о в е р х н о с т н а я о к с и д н а я п л е н к а х о р о ш о вид­ на, н а п р и м е р , н а п о в е р х н о с т и т и т а н а о н а вызывает и н т е р ф е р е н ц и ю света. Э т о с в о й с т в о о к с и д н о й плен­ к и т и т а н а и с п о л ь з у е т с я п р и и з г о т о в л е н и и ювелир­ ных и з д е л и й . Так к а к о б р а з о в а н и е п о в е р х н о с т н о г о о к с и д н о г о слоя с в я з а н о с п р и с о е д и н е н и е м к п о в е р х н о с т и ме­ талла

дополнительных

атомов

кислорода,

масса

о к и с л я е м о г о м а т е р и а л а у в е л и ч и в а е т с я . Этот п р о ц е с с м о ж н о п р о к о н т р о л и р о в а т ь . На Р и с . 1.9.3 представле­ ны три в о з м о ж н ы х результата этого э к с п е р и м е н т а . В к а к о м н а п р а в л е н и и будет п р о т е к а т ь р е а к ц и я окисле­ н и я , з а в и с и т о т с т а б и л ь н о с т и о б р а з у ю щ е й с я оксид­ ной пленки. Если о к с и д н а я п л е н к а обладает в ы с о к о й стабиль­ Рис. 1.9.3. Изменение массы металлов при о б р а з о в а н и и

ностью, происходит с а м о о г р а н и ч е н и е процесса кор­

оксидной пленки

р о з и и за счет того, что в н е к о т о р о й точке и о н а м ме-

Рис. 1.9.4. Окисление металла в водной среде. Окислитель забирает электроны с металлической поверхности в процессе (а), называемом катодным. В результате металл становится положительно з а р я ж е н н ы м (Ь). Благодаря положительному заталла

i с поверхности металла выделяются металлические и о н ы , этот процесс называется анодным (с)

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

72

Р и с . 1 . 9 . 5 . Схема п р о ц е с с а г а л ь в а н и ч е с к о й к о р р о з и и ц и н к а при его контакте с п л а т и н о й . Б л а г о р о д н ы й металл (платина) легче о к и с л я е т с я , ч е м н е б л а г о р о д н ы й металл ( ц и н к ) , т а к и м о б р а з о м , н а п о в е р х н о с т и ц и н к а возникает а н о д н ы й п р о ц е с с , и и о н ы ц и н к а выделяются в водную среду

талла п р и д е т с я н а с т о л ь к о долго д и ф ф у н д и р о в а т ь к п о в е р х н о с т и с к в о з ь т о л щ у о к с и д н о й п л е н к и , чтобы вступить в х и м и ч е с к у ю р е а к ц и ю с к и с л о р о д о м , что п р о ц е с с п р и о с т а н а в л и в а е т с я . В таких случаях быст­ р ы й поначалу н а б о р м а с с ы п о с т е п е н н о замедляется, а кривая и з м е н е н и я м а с с ы в з а в и с и м о с т и от в р е м е н и о к и с л е н и я будет и м е т ь п а р а б о л и ч е с к и й характер. В других случаях о к с и д н а я п л е н к а не обладает вы­ с о к о й с т а б и л ь н о с т ь ю . О н а р а с т р е с к и в а е т с я на поверх­ н о с т и металла и л и отслаивается, что п р и в о д и т к обна­ жению

чистого

металла

и

образованию

нового

о к с и д н о г о с л о я . В таких случаях к о л и ч е с т в о о к с и д а металла будет п о с т е п е н н о увеличиваться, а к р и в а я бу­ дет н о с и т ь л и н е й н ы й характер. В третьем случае наблюдается потеря массы метал­ ла, что встречается не так часто. Такое явление наблю­ дается при о к и с л е н и и металла при высоких температу­ рах.

Если

температура

нагрева

будет

достаточной

высокой, это приведет к и с п а р е н и ю оксидов металла

Р и с . 1.9.6. На поверхности металла в о к р у г трещины воз­

сразу же после их образования. П р и этом на поверхнос­

никает процесс к о р р о з и о н н о г о окисления (катодный про­

ти металла будет отсутствовать барьер, препятствующий

цесс), а в с а м о й трещине начинают высвобождаться ионы

дальнейшей о к и с л е н и ю . П о с т е п е н н о , по мере испаре­

(анодный процесс)

н и я оксидного слоя, металл будет терять свою массу. Эти ф о р м ы о к и с л е н и я м е т а л л о в н а з ы в а ю т с я су­ хой коррозией. М н о г и е м е т а л л ы

обладают

устой­

ч и в о с т ь ю к сухой к о р р о з и и за счет в о з н и к н о в е н и я н а и х п о в е р х н о с т и з а щ и т н о г о о к с и д н о г о с л о я . Так,

Влажная коррозия

в о е н н ы е б о м б а р д и р о в щ и к и р е з е р в н о й а в и а ц и и хра­ н я т с я в п у с т ы н е , где ж а р к о , н о , ч т о более в а ж н о ,

В л а ж н а я к о р р о з и я м о ж е т н а б л ю д а т ь с я в нейтраль­

о ч е н ь сухо. А в т о м о б и л и в ж а р к о м и сухом к л и м а т е

н о й , к и с л о й и л и щ е л о ч н о й среде. Когда металл поме­

также м е н ь ш е п о д в е р ж е н ы к о р р о з и и . О д н а к о в при­

щ а ю т во в л а ж н у ю среду, и о н ы металла и его электро­

сутствии влаги р е а к ц и я м е т а л л а на к и с л о р о д сущест­

ны выходят в воду ( Р и с . 1.9.4). О к и с л и т е л ь , кислород,

венно меняется.

р а с т в о р е н н ы й в воде, оттягивает э л е к т р о н ы от метал-

medwedi.ru

Х И М И Ч Е С К И Е СВОЙСТВА

ла. Э т о я в л е н и е н а з ы в а е т с я катодным процессом.

73

По­

находится в г а л ь в а н и ч е с к о й паре с п л а т и н о й , как по­

теря металлом э л е к т р о н о в ведет к тому, что металл

к а з а н о на Р и с . 1.9.5, то п л а т и н а начинает быстро реа­

п р и о б р е т а е т п о л о ж и т е л ь н ы й заряд. П о л о ж и т е л ь н ы е

гировать на и о н ы водорода, н а х о д я щ и е с я в кислоте, и

и о н ы н а ч и н а ю т в ы х о д и т ь с п о в е р х н о с т и металла в во­

высвобождать э л е к т р о н ы . В результате присоедине­

ду, что п р и в о д и т к в о з н и к н о в е н и ю анодного тока. Разные металлы имеют разную устойчивость к

н и я э л е к т р о н о в к и о н а м водорода образуется газ во­ д о р о д (этот п р о ц е с с я в л я е т с я к л а с с и ч е с к и м приме­

о к и с л е н и ю во в л а ж н ы х средах. О т н о с и т е л ь н а я реак­

ром катодного процесса).

ц и о н н а я с п о с о б н о с т ь м е т а л л о в н а з ы в а е т с я гальва­

в о з н и к а е т э л е к т р и ч е с к и й д и с б а л а н с . Э л е к т р о н ы на­

н и ч е с к и м р я д о м . В Таблице 1.9.1 п р е д с т а в л е н гальва­

ч и н а ю т переходить от ц и н к а к п л а т и н е . Этот переход

нический

погруженных в морскую

п р и в о д и т к о б р а з о в а н и ю и о н о в ц и н к а (анодный про­

воду. Н а и б о л е е и н е р т н ы е м е т а л л ы н а х о д я т с я в верх­

цесс), и ц и н к , н а х о д я щ и й с я в контакте с п л а т и н о й ,

ней ч а с т и э т о г о ряда. Е с л и выход и о н о в о д и н а к о в п о

н а ч и н а е т б ы с т р о разрушаться в результате к о р р о з и и .

всей п о в е р х н о с т и металла, то п р о ц е с с н а з ы в а ю т рав­

С т е п е н ь , в к о т о р о й р а з н о р о д н ы е металлы подверже­

ряд

металлов,

Между ц и н к о м и платиной

опасность

ны этой форме коррозии, зависит от относительной

(местная) коррозия,

с к о р о с т и их о к и с л е н и я . В ч а с т н о с т и , п л а т и н а являет­

которая п р и о п р е д е л е н н ы х у с л о в и я х р а з в и в а е т с я н а

ся э ф ф е к т и в н ы м о к и с л и т е л е м . У других благородных

номерной

коррозией.

Однако,

представляет л о к а л и з о в а н н а я отдельных Примерами

участках

металлической

локализованной

электрохимическая

большую

(гальваническая)

поверхности.

коррозии и

являются

щелевая

кор­

розии.

металлов этот э ф ф е к т будет менее в ы р а ж е н н ы м , поэ­ тому о н и не будут столь э ф ф е к т и в н ы м и окислителя­ ми, как платина. С о ч е т а н и е двух р а з н о р о д н ы х м е т а л л о в , ведущих с е б я п о д о б н о тому, к а к б ы л о о п и с а н о в ы ш е , называ­ ется

Гальваническая

коррозия

гальванической

ячейкой.

Гальваническая

ячейка

м о ж е т в о з н и к а т ь и в п р е д е л а х о д н о г о с п л а в а , если в его с о с т а в е присутствует ф а з а , с к о р о с т ь о к и с л е н и я

Гальваническая к о р р о з и я в о з н и к а е т при с о е д и н е н и и

к о т о р о й о т л и ч а е т с я о т с к о р о с т и о к и с л е н и я основ­

двух р а з н о р о д н ы х металлов. Это п р и в о д и т к тому, что

ного

коррозия одного из этих металлов з н а ч и т е л ь н о усили­

гальванической

вается. К л а с с и ч е с к и м п р и м е р о м г а л ь в а н и ч е с к о й корро­ зии является к о р р о з и я ц и н к а в к и с л о т е . Если ц и н к

(доминирующего) ячейки

компонента. является

Примером

взаимодействие

между ф а з а м и у, и у 2 в с т о м а т о л о г и ч е с к о й амальга­ м е , где ф а з а у 2 к о р р о д и р у е т з н а ч и т е л ь н о б ы с т р е е , чем ф а з а у,.

Рис. 1.9.7. Распространение или рост трещины в керамике в результате локального гидролиза в острие трещины

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

74

Щелевая

коррозия

б ы с т р о раствориться в воде, и для с н и ж е н и я раство­ р и м о с т и стекла в его состав д о б а в л я ю т С а О . С другой

Если в материале имеется острая т р е щ и н а или углуб­

с т о р о н ы , р а с т в о р я ю щ е е действие н е к о т о р ы х кислот,

л е н и е , з а п о л н е н н о е ж и д к о с т ь ю (Рис. 1.9.6), то в этом

п о д о б н ы х ф т о р и с т о в о д о р о д н о й ( п л а в и к о в о й ) , эффек­

пространстве о б ы ч н о наблюдается недостаток кисло­

т и в н о п р и м е н я ю т для с о з д а н и я м и к р о с к о п и ч е с к о й

рода. И о н ы металла будут растворяться и поступать в

шероховатости поверхности к е р а м и к и и улучшения

это пространство, о д н а к о из-за отсутствия к и с л о р о д а

адгезии к н е й п о л и м е р а . П р и т р а в л е н и и поверхности

э л е к т р о н ы не смогут вступать в р е а к ц и ю . Р е а к ц и я

к е р а м и к и ф т о р и с т о в о д о р о д н о й к и с л о т о й происходит

о к и с л е н и я может п р о и с х о д и т ь там, где и м е е т с я доста­

п р е д п о ч т и т е л ь н о е растворение о п р е д е л е н н ы х фаз в

точное количество кислорода. К и с л о р о д находится на

структуре к е р а м и ч е с к о г о материала.

о с н о в н о й поверхности металла, п о э т о м у э л е к т р о н ы

Химическая коррозия может серьезно влиять на

будут перетекать туда через т о л щ у металла. Таким об­

п р о ч н о с т ь к е р а м и к и . Р а з р у ш е н и е к е р а м и к и обыч­

разом, о с н о в а н и е т р е щ и н ы или углубления становит­

но с в я з ы в а ю т с т р е щ и н а м и , р а з м е р ы к о т о р ы х уве­

ся а н о д о м , а п о в е р х н о с т ь металла — катодом. Матери­

л и ч и в а ю т с я н а с т о л ь к о , ч т о м а т е р и а л п е р е с т а е т соп­

ал

ротивляться

начинает

убывать

из

основания

трещины.

воздействию

прилагаемых

к

нему

О б р а з о в а в ш и е с я продукты к о р р о з и и н а к а п л и в а ю т с я в

нагрузок.

т р е щ и н е , о г р а н и ч и в а я д а л ь н е й ш и й доступ кислорода,

д и т ь в виде в н е з а п н о г о р а с п а д а м а т е р и а л а , такого,

что побуждает п е р е м е щ а т ь с я э л е к т р о н ы к поверхнос­

к а к м г н о в е н н ы й р а с к о л х р у с т а л ь н о г о ф у ж е р а или

Разрушение

керамики

может

происхо­

ти металла. Эту р е а к ц и ю н е в о з м о ж н о о с т а н о в и т ь , и

в е т р о в о г о с т е к л а а в т о м о б и л я . Ч а с т о п р и ч и н о й по­

поэтому т а к о й вид к о р р о з и и считается с а м ы м ковар­

д о б н о г о р а з р у ш е н и я я в л я е т с я м е д л е н н о е и неза­

н ы м . То же самое может п р о и з о й т и при р а з р у ш е н и и

м е т н о е р а з р а с т а н и е т р е щ и н ы д о тех п о р , п о к а она

отдельных участков о к с и д н о й п л е н к и : п о д о б н ы й вид

не достигнет своего критического размера,

к о р р о з и и н а з ы в а е т с я точечной к о р р о з и е й .

к о т о р о г о н а ч н е т п р о г р е с с и р о в а т ь с п о н т а н н о и ка­

Не следует допускать к о н ц е н т р и р о в а н н о г о воздей­ ствия нагрузки на одну из областей металла — это мо­ жет привести к о с л а б л е н и ю металла в результате обра­ з о в а н и я и р а с п р о с т р а н е н и я т р е щ и н . Но еще б о л ь ш и й вред будет н а н е с е н материалу п о с л е д у ю щ и м развити­ ем процесса к о р р о з и и . Таким о б р а з о м , локализован­ ная к о р р о з и я представляет более серьезную угрозу для с о с т о я н и я металлов, чем р а в н о м е р н а я .

после

т а с т р о ф и ч е с к и . Х и м и ч е с к о е в з а и м о д е й с т в и е между к е р а м и к о й и о к р у ж а ю щ е й с р е д о й в о б л а с т и вер­ х у ш к и т р е щ и н ы м о ж е т у с к о р и т ь е е р а з в и т и е . Это у с к о р е н и е п р о и з о й д е т в результате в о з д е й с т в и я во­ ды и л и в о д я н о г о п а р а на с в я з ь части

трещины

Si-O-Si в верхней

кремнеземистого

стекла.

Данная

р е а к ц и я протекает с образованием гидроксидных ( г и д р о о к и с н ы х ) с о е д и н е н и й (Рис. 1.9.7). Этот про­ цесс

часто

называют

статической

усталостью.

П р и с о ч е т а н и и у с л о в и й о к р у ж а ю щ е й с р е д ы с высо­ к и м уровнем внутренних н а п р я ж е н и й в керамике,

Клиническое значение

п р о ц е с с р а з в и т и я т р е щ и н ы м о ж е т з н а ч и т е л ь н о ус­

При соответствующих условиях к о р р о з и я металлов м о ­ жет оказаться б ы с т р ы м и очень разрушительным п р о ­ цессом.

к о р и т ь с я , к а к п о д в л и я н и е м п р и л о ж е н и я нагрузки и з в н е , т а к и и з - з а в ы с о к о г о в н у т р е н н е г о напряже­ н и я . Э т о п р и в е д е т к р а з р у ш е н и ю к е р а м и к и , кото­ рое м о ж е т б ы т ь о п и с а н о , к а к в о з н и к ш е е в результа­ те

процесса

вызванного

образования напряженной

и

развития

трещин,

коррозией.

РАЗРУШЕНИЕ КЕРАМИКИ Клиническое значение В отличие от металлов, к е р а м и к а обладает в ы с о к о й устойчивостью к э л е к т р о х и м и ч е с к о й к о р р о з и и , одна­

Все материалы подвержены воздействию агрессивной

ко в некоторых случаях к е р а м и ч е с к и е материалы под­

среды полости рта, поэтому со временем их свойства

вержены х и м и ч е с к о й к о р р о з и и ( х и м и ч е с к о й раство­

м о г у т ухудшаться, т.е. м о ж е т происходить постепенная

римости).

деградация материала в отдаленные с р о к и его клини­

Например,

изготовленное

двухкомпонентное

из S i 0 2 и N a 2 0 ,

стекло,

может достаточно

ческой с л у ж б ы .

medwedi.ru

Глава 1.10

ПРИНЦИПЫ АДГЕЗИИ

Н о в ы е методы подготовки поверхности зуба, та­

ВВЕДЕНИЕ

к и е , как п р о т р а в л и в а н и е и а п п р е т и р о в а н и е с и л а н о м , д о л ж н ы быть т щ а т е л ь н о изучены для в ы я с н е н и я воз­

С м о м е н т а п о я в л е н и я в стоматологии метода кислот­

м о ж н о с т и их и с п о л ь з о в а н и я со с т е к л о к е р а м и к о й и

ного т р а в л е н и я , и с п о л ь з о в а н и е адгезивов получило

современными стоматологическими сплавами.

столь ш и р о к о е р а с п р о с т р а н е н и е , что в н а с т о я щ е е вре­

Усложнение т е х н и к и адгезии в стоматологии свя­

мя без н и х не обходится ни о д и н п р а к т и ч е с к и й врач.

з а н о с м н о г о ч и с л е н н ы м и н а п р а в л е н и я м и ее исполь­

Многие п р е д с т а в л е н и я , на к о т о р ы е в течение десяти­

з о в а н и я . Д л я того, чтобы п о л н о с т ь ю о ц е н и т ь и п о н я т ь

летий

к л и н и ч е с к о е з н а ч е н и е а д г е з и о н н ы х методов,

опиралась

восстановительная

стоматология,

врач-

потребовали пересмотра после о т к р ы т и я возможнос­

клиницист должен

тей а д г е з и о н н ы х технологий, и м н о ж е с т в о н о в ы х ме­

п р и н ц и п а х адгезии, существующих материалах и сис­

тодов и материалов б ы л и в н е д р е н ы в к л и н и ч е с к у ю

темах стоматологических адгезивов, а также об их ис­

практику.

п о л ь з о в а н и и в к о н к р е т н о й к л и н и ч е с к о й ситуации.

иметь четкое

представление

о

М о ж н о привести два примера новых методик с при­ менением адгезивов, которые могут убедительно свиде­ тельствовать о значимости адгезии материалов для прак­ тической стоматологии — и это

полимерные цементы

ЧТО ТАКОЕ АДГЕЗИЯ?

для ф и к с а ц и и мостовидных протезов и фарфоровых виИспользование этих методов стало возможным

Адгезия — это сила, которая соединяет два разнород­

благодаря новым з н а н и я м и углубленному п о н и м а н и ю

ниров.

ных материала, п р и в е д е н н ы х в б л и з к и й контакт. Адге­

не только свойств эмали и дентина, но и требований, ко­

зия отличается от когезии, которая является притяже­

торым должен отвечать материал,

н и е м между о д и н а к о в ы м и атомами или молекулами в

используемый для

связи реставрации с твердыми тканями зуба. Однако с а м и по себе эти д о с т и ж е н и я не были бы столь з н а ч и м ы м и , если за н и м и не последовало бы соз­ дание новых материалов и технологий, к о т о р ы м и мы пользуемся в н а с т о я щ е е время. Сочетание материалов

пределах одного вещества.

Адгезия между твердыми материалами

и технологий позволяет стоматологу выбрать наиболее

На а т о м н о м уровне все поверхности я в л я ю т с я неров­

оптимальный вариант из множества существующих на

н ы м и ( ш е р о х о в а т ы м и ) . Это означает, что если их при­

рынке. И хотя н о в е й ш и е методы восстановления зуб­

вести в контакт, то о н и будут соприкасаться только

ных рядов п р и м е н я ю т с я о т н о с и т е л ь н о недавно, о н и

в ы с т у п а м и на поверхностях (Рис. 1.10.1). В этих точ­

получили ш и р о к о е р а с п р о с т р а н е н и е .

ках может в о з н и к а т ь о ч е н ь в ы с о к о е давление, в ре­

В н а с т о я щ е е время существует ряд материалов, ко­

зультате которого, при отсутствии з а г р я з н я ю щ и х ве­

торые хотелось бы с о е д и н и т ь с э м а л ь ю , д е н т и н о м и

ществ,

друг с другом. П о э т о м у б ы л и р а з р а б о т а н ы многочис­

локальной адгезией или холодной сваркой. Если мы по­

может

появиться

эффект,

называемый

ленные и м н о г о ц е л е в ы е адгезивы, и в их числе — по­

п ы т а е м с я переместить путем с к о л ь ж е н и я одну пове­

лимерные к о м п о з и т ы , с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы и

рхность по о т н о ш е н и ю к другой, то почувствуем соп­

системы адгезивов к дентину.

р о т и в л е н и е , к о т о р о е называется трением.

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

76

встряхивания,

а

при

попытках

вытереть

стекло

т к а н ь ю , мы у в и д и м , что на его п о в е р х н о с т и сохраня­ ется о ч е н ь т о н к и й слой воды. Е д и н с т в е н н ы м спосо­ бом у д а л е н и я всей в о д ы с п о в е р х н о с т и стекла являет­ ся нагрев пластины. Э т и м п р и м е р о м м о ж н о п р о и л л ю с т р и р о в а т ь хоро­ ш у ю адгезию, в о з н и к ш у ю между ж и д к о с т ь ю и твер­ д ы м веществом. В д а н н о м случае адгезию м о ж н о объ­ я с н и т ь с п о с о б н о с т ь ю ж и д к о с т и образовывать очень б л и з к и й ( м е ж м о л е к у л я р н ы й ) к о н т а к т с твердым ве­ щ е с т в о м на б о л ь ш о й п л о щ а д и поверхности. Этим хо­ р о ш а я адгезия между ж и д к о с т ь ю и твердым вещест­ в о м о т л и ч а е т с я от с л а б о й

адгезии

( к о т о р а я была

о п и с а н а в ы ш е ) , в о з н и к а ю щ е й между твердыми тела­

Рис. 1 . 1 0 . 1 . Точечный контакт двух твердых поверхностей на м и к р о с к о п и ч е с к о м уровне

м и , к о т о р ы е к о н т а к т и р у ю т между с о б о й только в от­ д е л ь н ы х точках. Таким о б р а з о м , о д н и м из главных условий адге­ з и и , к о т о р ы м нельзя пренебрегать, я в л я е т с я плотный

П р и ч и н о й т р е н и я я в л я е т с я н е о б х о д и м о с т ь сдвига

к о н т а к т между двумя в е щ е с т в а м и , поскольку образо­

и л и р а з р ы в а с в я з е й , о б р а з о в а н н ы х л о к а л ь н о й адгезии.

в а н и е п р о ч н о й с в я з и в о з м о ж н о т о л ь к о при близком

О б ы ч н о п р о ч н о с т ь л о к а л ь н о й адгезии настолько вы­

м е ж м о л е к у л я р н о м к о н т а к т е . Д а н н о е требование ка­

сока, что п р о ц е с с р а з р ы в а протекает н е п о г р а н и ц е

жется п р о с т ы м , о д н а к о с его в ы п о л н е н и е м могут воз­

раздела между в ы с т у п а м и п о в е р х н о с т и , а внутри твер­

н и к а т ь п р о б л е м ы , п о с к о л ь к у о ч е н ь с л о ж н о обеспе­

дого вещества. Э т и м м о ж н о о б ъ я с н и т ь такое я в л е н и е ,

чить б л и з к и й к о н т а к т между р а з н о р о д н ы м и твердыми

к а к с т и р а н и е м а т е р и а л а в результате т р е н и я (фрикци­

в е щ е с т в а м и на м и к р о с к о п и ч е с к о м уровне, о чем уже

онный износ).

упоминалось выше.

Н е с м о т р я на то, что с и л ы т р е н и я , в о з н и к ш и е в ре­

Допустим, что для в о з н и к н о в е н и я адгезии рассто­

зультате л о к а л ь н о й адгезии, могут быть д о с т а т о ч н о

я н и е между в з а и м о д е й с т в у ю щ и м и молекулами долж­

в ы с о к и м и , о п р е д е л и т ь а д г е з и о н н у ю силу в направле­

но составлять не более 0,0007 м к м (микрометров, ина­

н и и нормали, т.е. силу, п е р п е н д и к у л я р н у ю к поверх­

че н а з ы в а е м ы х м и к р о н а м и ; в 1 мм содержится 1000

ности материала, о б ы ч н о н е в о з м о ж н о . Это о б ъ я с н я ю т

м к м ) . П о н я т н о , что адгезия между двумя твердыми ве­

возникновением

щ е с т в а м и п р а к т и ч е с к и н е в о з м о ж н а . О д н а к о ее можно

напряжений

упругости

(упругих

н а п р я ж е н и й ) материала, д е й с т в у ю щ и х в н о р м а л ь н о м

создать

н а п р а в л е н и и и и с ч е з а ю щ и х сразу же после с н я т и я

( о б ы ч н о в ж и д к о м и л и полужидком с о с т о я н и и ) , кото­

путем

использования

третьего

вещества

нагрузки на материал.

рое будет действовать, к а к промежуточная среда.

Только о ч е н ь м я г к и е металлы, т а к и е , к а к чистое

Вещество, с о е д и н я ю щ е е два материала называется

золото, могут ослабить упругие н а п р я ж е н и я за счет

адгезивом, а п о в е р х н о с т и взаимодействующих матери­

своей текучести и предотвратить р а з р у ш е н и е в облас­

алов — адгерентами и л и субстратами. Совокупность

ти с о е д и н е н и я ( л о к а л ь н о й адгезии) в результате при­

точек, в которых субстраты контактируют с адгези­

л о ж е н и и н а г р у з к и в н о р м а л ь н о м н а п р а в л е н и и . При­

в о м , н а з ы в а е т с я поверхностью раздела (Рис. 1.10.2).

мером и с п о л ь з о в а н и я этого я в л е н и я в стоматологии является п р и м е н е н и е к о г е з и о н н о г о золота.

С а м о с о б о й разумеется, что каждое явление, про­ исходящее на поверхности раздела, определяет успех и л и неудачу а д г е з и о н н о й связи. Это относится в рав­ н о й мере, к а к к адгезивам технического назначения,

Адгезия между твердым веществом и жидкостью Каждый,

безусловно,

наблюдал,

что

так и к с т о м а т о л о г и ч е с к и м адгезивам, поэтому, в пер­ вую очередь, мы д о л ж н ы рассмотреть о б щ и е требова­ н и я к адгезивам, а затем п р и с т у п и т ь к более внима­

капля воды

тельному и з у ч е н и ю м е х а н и з м о в связи.

удерживается н а н и ж н е й с т о р о н е с т е к л я н н о й плас­ т и н ы и не падает. Э т о я в л е н и е — п р и м е р адгезии во­ ды к стеклу, в о з н и к а ю щ е й за счет с и л м о л е к у л я р н о г о

Клиническое значение

п р и т я ж е н и я между двумя в е щ е с т в а м и . Такое притя­ жение вызвано вторичными связями (силами Вандер-Ваальса). Всю воду н е в о з м о ж н о удалить с пове­ рхности

пластины

даже

путем

усердного

ее

Перед соединением двух поверхностей необходимо убедиться в их идеальной чистоте, в противном случае будет н е в о з м о ж н о образование адгезионной связи.

medwedi.ru

ПРИНЦИПЫ АДГЕЗИИ

77

Рис. 1.10.3. Характер смачивания жидкостью твердой по­ верхности субстратом з а в и с и т от с м а ч и в а н и я адгезивом поверх­

Рис. 1.10.2. Терминология, применяемая для описания адгезионного соединения

ности мость

определенного —

материала.

Хорошая

смачивае­

это с п о с о б н о с т ь адгезива растекаться

по

всей п о в е р х н о с т и субстрата, что п о з в о л я е т макси­ м а л ь н о з а д е й с т в о в а т ь все

возможности

механизма

адгезии.

КРИТЕРИИ АДГЕЗИИ

В быту мы нередко наблюдаем способность или н е с п о с о б н о с т ь ж и д к о с т и смачивать поверхность мате­ риала. П р и м е р о м поверхности, которую очень сложно

Во всех и н с т р у к ц и я х по п р и м е н е н и ю адгезивов, обра­

смочить водой, является т е ф л о н (политетратфторэти-

щается в н и м а н и е на то,

чтобы с о е д и н я е м ы е поверх­

л е н , П Т Ф Э ) . Это свойство позволило использовать

ности были ч и с т ы м и и сухими. И это т р е б о в а н и е яв­

т е ф л о н для изготовления а н т и п р и г а р н ы х п о к р ы т и й

в а ж н ы м по ряду о б ъ е к т и в н ы х

соусниц и сковородок. При попадании воды на пове­

причин. Ч и с т а я и сухая поверхность материала служит

рхность т е ф л о н а , она образует ш а р и к и , которые не

ляется

чрезвычайно

гарантией п р а в и л ь н о г о о б р а з о в а н и я а д г е з и о н н о й свя­

растекаются по поверхности материала. Такое свой­

зи. Присутствие на п о в е р х н о с т и материала загрязня­

ство материала называется плохой смачиваемостью.

ющих

Рис. 1.10.3 представлены в о з м о ж н ы е варианты смачи­

веществ

будет

препятствовать

образованию

прочной с в я з и , п о с к о л ь к у с в я з ь между загрязнителем и поверхностью твердого вещества сама по себе явля­ ется слабой. Более того, з а г р я з н и т е л ь препятствует проникновению адгезивов в субстрат. В число ф а к т о р о в , в л и я ю щ и х на с п о с о б н о с т ь адгезива вступать в б л и з к и й к о н т а к т с субстратом, входят:

На

вания поверхности материала. Взаимодействие

между

субстратом

и

адгезивом

происходит под действием д в и ж у щ е й с и л ы , которая распределяет адгезив по поверхности субстрата. Этой д в и ж у щ е й силе противодействует сила сопротивления р а с т е к а н и ю адгезива по поверхности субстрата, кото­ р а я зависит от вязкости адгезива, степени шерохова­

смачиваемость субстрата адгезивом;

тости поверхности твердого материала и присутствия

вязкость адгезива;

з а г р я з н е н и й . Д в и ж у щ а я сила обеспечивается поверх­

морфология или р е л ь е ф поверхности субстрата.

н о с т н о й э н е р г и е й адгезива и субстрата (см. ниже).

Смачиваемость

Поверхностная энергия

Для того, чтобы адгезив о б р а з о в а л с в я з ь между двумя

В массе твердого вещества или жидкости, молекулы

материалами, он д о л ж е н вступить в н а с т о л ь к о близ­

подвержены д е й с т в и ю сил п р и т я ж е н и я во всех нап­

кий контакт с п о в е р х н о с т ь ю субстрата, ч т о б ы между

равлениях. Таким образом, каждая молекула находит­

адгезивом и этой п о в е р х н о с т ь ю не в о з н и к л и воздуш­

ся в с о с т о я н и и д и н а м и ч е с к о г о равновесия с окружаю­

ные пустоты, п р и с у т с т в и е к о т о р ы х п р и в е д е т к ослаб­

щими

лению связи. С п о с о б н о с т ь адгезива к о н т а к т и р о в а т ь с

вещества этот т о н к и й баланс нарушается, что приво-

ее

молекулами.

Однако

на

поверхности

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

78

Рис. 1.10.4. Контактный угол с м а ч и в а н и я 9 м е ж д у ж и д ­

Рис. 1.10.5. График Zisman.a для определения величины

костью и твердой поверхностью, где y s v - поверхностное на­

к р и т и ч е с к о й поверхностной э н е р г и и твердого тела

тяжение на границе твердой поверхности и пара, у 8| - пове­ рхностное натяжение

на границе твердой поверхности и

ж и д к о с т и и ylv - м е ж д у ж и д к о с т ь ю и п а р о м

дит к п р и т я ж е н и ю молекулы внутрь, в н а п р а в л е н и и

И з м е р е н и е к о н т а к т н о г о угла между твердым телом

о г р о м н о г о числа молекул в массе материала. Д е й с т в и е

и ж и д к о с т ь ю п о з в о л я е т о ц е н и т ь с п о с о б н о с т ь жидкос­

сил п р и т я ж е н и я внутрь материала создает э н е р г и ю на

ти с м а ч и в а т ь поверхность о п р е д е л е н н о г о субстрата.

поверхности

поверхностной

Д л я идеального с м а ч и в а н и я , о б е с п е ч и в а ю щ е г о иде­

энергией. У ж и д к о с т е й п о в е р х н о с т н у ю э н е р г и ю назы­

а л ь н ы е условия для адгезии, угол между твердой пове­

вают

рхностью и ж и д к о с т ь ю д о л ж е н быть р а в н ы м нулю. В

материала,

поверхностным

называемую

натяжением.

П о д д е й с т в и е м п о в е р х н о с т н о г о н а т я ж е н и я жид­ кость стремится п р и н я т ь с ф е р и ч е с к у ю форму.

Это

этом случае ж и д к о с т ь п о л н о с т ь ю покроет твердую по­ верхность, что п о з в о л и т создать м а к с и м а л ь н у ю проч­

п р о и с х о д и т потому, что в отличие от других ф о р м ,

ность связи между адгезивом и субстратом. Движущая

сфера обладает н а и м е н ь ш е й п л о щ а д ь ю п о в е р х н о с т и ,

сила этого процесса, и л и , и н ы м и словами, растекание

и, следовательно, м и н и м а л ь н о й п о в е р х н о с т н о й энер­

ж и д к о с т и по твердой поверхности, зависит от поверх­

гией для д а н н о г о объема ж и д к о с т и , что п о з в о л я е т

н о с т н о г о н а т я ж е н и я ж и д к о с т и и поверхностной энер­

свести к м и н и м у м у с у м м а р н у ю э н е р г и ю ж и д к о с т и . В то время, к а к поверхностное н а т я ж е н и е жидкос­

гии твердого тела. В точке, где ж и д к о с т ь соприкасает­ ся с поверхностью твердого тела, их поверхностные

ти представляет собой реальное н а п р я ж е н и е на ее по­

натяжения (энергии)

верхности, в случае твердого тела поверхностная энер­

Это р а в н о в е с и е м о ж н о в ы р а з и т ь следующим уравне­

гия связана с работой по р а с т я ж е н и ю его поверхности,

нием:

а не с п р и д а н и е м этой поверхности о п р е д е л е н н о й фор­ мы. И з м е р и т ь поверхностную э н е р г и ю твердого веще­ ства н а м н о г о сложнее, чем ж и д к о с т и . О д и н из создате­ лей у ч е н и я о с м а ч и в а е м о с т и м а т е р и а л о в ,

Зисман,

Ysv = Ysi

концепцией

критической энергии

поверхности.

V

c o s e

cos9 = (Y sv -Y sl )/Y, v ,

ко используется для о ц е н к и поверхностной э н е р г и и емую

+

Э т о у р а в н е н и е может быть преобразовано для оп­ ределения к о н т а к т н о г о угла, 9 (полученное уравнение иначе н а з ы в а ю т уравнением Юнга):

предложил подход, к о т о р ы й в н а с т о я щ е е время широ­ твердого вещества. Он разработал к о н ц е п ц и ю , называ­

д о л ж н ы быть уравновешены.

где

Ysi ~~ поверхностная э н е р г и я на поверхности

раздела между твердым телом и ж и д к о с т ь ю , ysv - пове­ рхностная

энергия

на п о в е р х н о с т и раздела между

твердым телом и паром,у 1у — поверхностная энергия на п о в е р х н о с т и раздела между ж и д к о с т ь ю и паром.

Контактный угол П р и контакте ж и д к о с т и с твердым телом, угол, обра­ з о в а н н ы й между твердой и ж и д к о й п о в е р х н о с т я м и , называют контактным углом.

К о н т а к т н ы й угол зави­

Критическая поверхностная энергия

сит от поверхностного н а т я ж е н и я ж и д к о с т и и поверх­

И з м е р и в контактный угол у ряда разных жидкостей на

н о с т н о й э н е р г и и твердого вещества ( Р и с . 1.10.4).

о д н о м и том же твердом субстрате, и построив график

medwedi.ru

i

ПРИНЦИПЫ АДГЕЗИИ

Таблица 1.10.1 Типичные значения поверхно­ стной энергии

79

вещество, с п о с о б н о е растекаться по поверхности это­ го материала. С другой с т о р о н ы , с и л и к о н о в ы е п о л и м е р ы в жид­ к о й ф о р м е х о р о ш о с м а ч и в а ю т б о л ь ш и н с т в о поверх­

Поверхностная

ностей благодаря своей н и з к о й п о в е р х н о с т н о й энер­

энергия,

гии.

хШ3Цж/м2

о т т и с к н ы х материалах.

Эти

полимеры

успешно

используются

в

Перфторлауриловая кислота

6

Метиленхлорид

16

стных э н е р г и й ряда материалов. Д л я удобства поверх­

ПТФЭ (тефлон)

18

н о с т н ы е э н е р г и и в ы р а ж е н ы в дж/м

Политрифторэтилен

22

стная э н е р г и я п е р ф т о р д и л а у р и л о в о й к и с л о т ы такова,

Этиловый спирт

24

ПВХ (поливинилхлорид)

39

В Таблице 1.10.1 представлены з н а ч е н и я поверхно­ 2

( н / м ) . Поверхно­

что по ее поверхности может растекаться только сжи­ ж е н н ы й и н е р т н ы й газ.

Вода

73

Стеклянная пластина

20

Сталь

230

Оксид железа

350

Адгезив д о л ж е н быть с о в м е с т и м с поверхностью, под­

Оксид а л л ю м и н и я

560

лежащей соединению. Н а п р и м е р , г и д р о ф о б н ы е (не

Ртуть

488

смачиваемые водой) п о л и м е р ы не склеиваются с гид­

Клиническое значение

р о ф и л ь н ы м и (смачиваемые водой) п о в е р х н о с т я м и . зависимости к о с и н у с а к о н т а к т н о г о угла от заранее из­ вестных

значений

поверхностного

натяжения

исполь­

Вязкость

зуемых ж и д к о с т е й , м о ж н о получить н а к л о н н у ю пря­ мую, у к а з ы в а ю щ у ю на л и н е й н о е с о о т н о ш е н и е между

Д л я успешного и с п о л ь з о в а н и я адгезива н е о б х о д и м о ,

этими

чтобы он мог не т о л ь к о образовать б л и з к и й контакт с

величинами.

Это

линейное

соотношение

представлено на Рис. 1.10.5. О н о показывает, что нак­

субстратом, но и л е г к о растекаться по его поверхнос­

лонная п р я м а я э к с т р а п о л и р о в а н а до п е р е с е ч е н и я с

ти, но не до т а к о й с т е п е н и , чтобы его текучестью

линией, в к о т о р о й косинус к о н т а к т н о г о угла равен 1.

нельзя было бы управлять. Д в и ж у щ а я сила р а с т е к а н и я

Если cos q = 1, то q = 0. С и т у а ц и я , в к о т о р о й контакт­

ж и д к о с т и зависит от ее с п о с о б н о с т и смачивать твер­

ный угол р а в е н 0, и я в л я е т с я условием идеального

дую поверхность. Д в и ж у щ е й силе противодействует

смачивания.

вязкость жидкости.

Нежелательно, чтобы ж и д к о с т ь

Величина п о в е р х н о с т н о г о н а т я ж е н и я , п р и кото­

имела с л и ш к о м высокую вязкость. Высокая вязкость

рой косинус к о н т а к т н о г о угла равен 1, называется

будет препятствовать легкому р а с т е к а н и ю ж и д к о с т и

критической

по п о в е р х н о с т и твердого субстрата, и ее проникнове­

поверхностной

энергией

твердого

тела.

Критическая п о в е р х н о с т н а я э н е р г и я твердого тела равна п о в е р х н о с т н о м у н а т я ж е н и ю ж и д к о с т и ,

н и ю в узкие т р е щ и н ы и щ е л и .

пол­

В ц е л о м , в е л и ч и н ы к о н т а к т н о г о угла п р я м о про­

ностью р а с т е к ш е й с я по твердой поверхности. Такая

п о р ц и о н а л ь н ы в я з к о с т и адгезива, о д н а к о это утверж­

жидкость м о ж е т б ы т ь р е а л ь н о существующей или ги­

д е н и е будет н е в е р н ы м , если адгезив представляет со­

потетической. Л ю б а я ж и д к о с т ь , п о в е р х н о с т н о е натя­

бой растворитель, с о д е р ж а щ и й д о б а в к и .

жение к о т о р о й п р и б л и ж а е т с я к к р и т и ч е с к о й поверх­

И с п о л ь з о в а н и е растворителей с н и з к и м поверхно­

ностной э н е р г и и твердого тела, будет э ф ф е к т и в н о

с т н ы м н а т я ж е н и е м , в которых растворены вещества,

смачивать его поверхность.

обладающие в ы с о к о й вязкостью, может привадить к

ж и д к о с т ь с н и з к о й пове­

и с к а ж е н н о м у представлению о к о н т а к т н о м угле. В

рхностной э н е р г и е й будет л е г к о р а с т е к а т ь с я по по­

э т о м случае, н е с м о т р я на н и з к и й к о н т а к т н ы й угол,

верхности

с о п р о т и в л е н и е р а с т е к а н и ю , обусловленное высокой

Таким о б р а з о м ,

энергией,

субстрата

с

высокой

поверхностной

п о с к о л ь к у п о в е р х н о с т ь субстрата

будет

замещена п о в е р х н о с т ь ю с б о л е е н и з к о й э н е р г и е й .

в я з к о с т ь ю ж и д к о с т и , будет препятствовать ее даль­ н е й ш е м у р а с п р е д е л е н и ю по поверхности субстрата.

Тефлон обладает о ч е н ь н и з к о й п о в е р х н о с т н о й

А н а л о г и ч н о , в ы с о к о н а п о л н е н н ы е адгезивы, та­

энергией, поэтому с л о ж н о н а й т и ж и д к о с т ь с н и з к и м

к и е , к а к п о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы , будут с трудом расп­

поверхностным н а т я ж е н и е м , к о т о р а я могла бы эф­

ределяться по поверхности твердого вещества, что мо­

фективно смачивать п о в е р х н о с т ь э т о г о м а т е р и а л а .

жет создать впечатление о высоком поверхностном

Другим материалом с н и з к о й п о в е р х н о с т н о й э н е р г и е й

н а т я ж е н и и и плохой смачиваемости. О д н а к о субстрат

является с и л и к о н о в а я р е з и н а , и о ч е н ь с л о ж н о н а й т и

будет к о н т а к т и р о в а т ь только с н и з к о в я з к и м п о л и м е -

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

80

Рис. 1.10.7. Механическое зацепление между адгезивом и субстратом на м и к р о с к о п и ч е с к о м уровне щ е л и , п о э т о м у о д н и м и з т р е б о в а н и й , предъявляемых к адгезиву, является его с п о с о б н о с т ь затекать в углуб­ л е н и я на поверхности субстрата.

Рис. 1.10.6. Значения к о э ф ф и ц и е н т о в пенетрации раст­ воров для полоскания рта (Из работы Perdok J.F. с соавт. (1990) J.Dent. 1 8 : 1 4 7 )

В ы с о к о в я з к и е адгезивы с к л о н н ы захватывать воз­ дух, п о с к о л ь к у из-за своей п л о т н о с т и о н и не могут за­ текать в т р е щ и н ы и щ е л и , а могут только образовы­ вать

над

ними

«мосты».

При

отсутствии

воздуха

адгезив будет п р о н и к а т ь в т р е щ и н ы и щ е л и за счет ром,

к о т о р ы й с готовностью увлажнит его поверх­

д е й с т в и я к а п и л л я р н ы х сил. Д л я легкого проникнове­

ность п р и условии, что будет обладать н и з к и м поверх­

ния в них

ностным натяжением.

Распределению полимерного

н о с т н ы м н а т я ж е н и е м , что указывает на высокое ка­

адгезив д о л ж е н обладать в ы с о к и м поверх­

к о м п о з и т а по п о в е р х н о с т и субстрата будет препят­

п и л л я р н о е п р и т я ж е н и е . Д л я того, чтобы наглядно

ствовать т о л ь к о ж е с т к о с т ь н а п о л н и т е л я , но вовсе не

представить себе это я в л е н и е , м о ж н о погрузить ка­

н е с п о с о б н о с т ь п о л и м е р н о й м а т р и ц ы увлажнить рас­

п и л л я р ы (трубки с о ч е н ь малым диаметром отверстия) в ж и д к о с т и с р а з н ы м п о в е р х н о с т н ы м натяжением, в

п о л о ж е н н у ю под ней п о в е р х н о с т ь субстрата. С п о с о б н о с т ь ж и д к о с т и з а п о л н я т ь все т р е щ и н ы и щели на твердой поверхности м о ж н о о ц е н и т ь количе­ ственно, с п о м о щ ь ю коэффициента пенетрации ( К П ) ,

результате чего обнаружится, что чем выше будет по­ верхностное н а т я ж е н и е ж и д к о с т и , тем выше подни­ мется ж и д к о с т ь в к а п и л л я р е .

к о т о р ы й является ф у н к ц и е й п о в е р х н о с т н о г о натяже­

К а п и л л я р н ы м силам противодействует давление

н и я (у) и в я з к о с т и (т)). К о э ф ф и ц и е н т п е н е т р а ц и и оп­

воздуха, захваченного адгезивом, и с и л ы сопротивле­

ределяют п о у р а в н е н и ю :

н и я , в о з н и к ш и е из-за вязкости адгезива. Однако, по­ верхностное н а т я ж е н и е ж и д к о с т и д о л ж н о быть доста­

КП = yCos9/2ri К о э ф ф и ц и е н т п е н е т р а ц и и является мерой способ­

точно

низким,

для

того,

чтобы

ж и д к о с т ь могла

ности ж и д к о с т и п р о н и к а т ь в к а п и л л я р н о е простран­

э ф ф е к т и в н о смачивать субстрат. Следовательно, по­

ства, т а к и е , к а к и н т е р п р о к с и м а л ь н ы е области, д е с н е -

верхностное н а т я ж е н и е идеального адгезива должно

вые к а р м а н ы и п о р ы . На Р и с . 1.10.6 представлены

б ы т ь чуть н и ж е

значения к о э ф ф и ц и е н т о в пенетрации для разных

субстрата. П р и с о б л ю д е н и и этого условия, шерохова­

поверхностной

э н е р г и и твердого

растворов для п о л о с к а н и я рта.

тость поверхности может иметь положительное значе­ ние для улучшения п р о ч н о с т и адгезии. П л о щ а д ь поверхности шероховатого субстрата вы­

Шероховатость поверхности

ш е , ч е м гладкого, на большей п л о щ а д и поверхности

При и з м е р е н и и к о н т а к т н о г о угла исходят из предпо­

ровности

л о ж е н и я , что субстрат обладает идеально гладкой по­

строение ( м о р ф о л о г и ю ) , н а п р и м е р , на поверхности

верхностью. На с а м о м же деле поверхность субстрата

субстрата

на м и к р о с к о п и ч е с к о м уровне может быть о ч е н ь гру­

п о д н у т р е н и я , то прочность адгезии может усилиться

бой. П р е и м у щ е с т в о м грубой или шероховатой пове­

за

сможет образоваться большее число связей. Если не­

рхности является увеличение

будут

будут

иметь

присутствовать

счет микромеханического

определенное

микроскопические

сцепления.

п л о щ а д и для с о з д а н и я

адгезионного с о е д и н е н и я , о д н а к о есть и недостаток у такой

поверхности

поверхности — в о з м о ж н о с т ь захвата воздуха.

МЕХАНИЗМЫ АДГЕЗИИ

Захват воздуха может з н а ч и т е л ь н о с н и з и т ь эффектив­ ное пространство для с к л е и в а н и я , в результате чего

Во-первых, давайте п р е д п о л о ж и м , что первое усло­

произойдет ослабление связи. С о с т а в н ы м и элемента­

вие д л я адгезии, соблюдать б л и з к и й контакт на моле­

ми неровностей поверхности я в л я ю т с я т р е щ и н ы и

к у л я р н о м уровне между адгезивом и субстратом. А

medwedi.ru

ПРИНЦИПЫ АДГЕЗИИ

81

т е п е р ь п р е д с т а в и м , что будет п р о и с х о д и т ь после то­

П о н я т и е и с т и н н о й адгезии предполагает, что кро­

го, к а к м а т е р и а л ы вступят в контакт, и к а к о н и будут

ме нее существует адгезия л о ж н а я , о д н а к о в действи­

взаимодействовать. Адгезионная связь может быть

тельности адгезия л и б о существует, л и б о ее нет. Физи­

механической,

ческая и х и м и ч е с к а я

физической

или

обычно она представляет собой

химической,

но

к о м б и н а ц и ю этих

видов с в я з и .

отличаются от механической

адгезии тем, что п е р в ы е вовлекают адгезив и субстрат в м о л е к у л я р н о е взаимодействие друг с другом, в то время к а к для м е х а н и ч е с к о й такое взаимодействие на поверхности раздела двух ф а з не требуется.

Механическая адгезия П р о с т е й ш и м видом адгезии является м е х а н и ч е с к о е сцепление

компонентов

адгезива

с

Физическая адгезия

поверхностью

субстрата. Эта адгезия образуется за счет присутствия

П р и б л и з к о м контакте двух п л о с к о с т е й образуются

таких н е р о в н о с т е й поверхности, к а к углубления, тре­

в т о р и ч н ы е с в я з и за счет д и п о л ь - д и п о л ь н о г о взаимо­

щ и н ы , щ е л и , п р и р а з в и т и и которых образуются мик­

действия между п о л я р и з о в а н н ы м и молекулами (см.

роскопические поднутрения. О с н о в н ы м условием

главу

образования механической

1.3).

Величина возникших сил притяжения

о ч е н ь н е в е л и к а , даже если о н и и обладают высоким

адгезии является с п о с о б н о с т ь адгезива л е г к о прони­

з н а ч е н и е м д и п о л ь н о г о момента или п о в ы ш е н н о й по­

кать в углубления на поверхности субстрата, а затем

лярностью.

твердеть. Это условие зависит от с м а ч и в а н и я поверх­

Величина э н е р г и и связи зависит от о т н о с и т е л ь н о й

ности субстрата адгезивом, к о т о р а я , в с в о ю очередь,

о р и е н т а ц и и д и п о л е й в двух плоскостях, о д н а к о обыч­

связана с с о о т н о ш е н и е м п о в е р х н о с т н ы х э н е р г и й ма­

но эта в е л и ч и н а составляет не более 0,2 электрон-

териалов,

вольта. Э т о з н а ч е н и е н а м н о г о м е н ь ш е , чем у первич­

находящихся в контакте, определяющим

величину к о н т а к т н о г о угла с м а ч и в а н и я .

Идеальной

ных с в я з е й , таких, к а к и о н н ы е или к о в а л е н т н ы е , у

ситуацией является п о л н о е с м а ч и в а н и е субстрата ад­

которых э н е р г и я связи о б ы ч н о колеблется в пределах

гезивом. Д л я улучшения к о н т а к т а перед н а н е с е н и е м

от 2,0 до 6,0 электрон-вольт.

адгезива следует избавиться от воздуха или пара, при­

Вторичные с в я з и за счет д и п о л ь - д и п о л ь н о г о взаи­

сутствующих в углублениях. Если адгезив сможет за­

модействия в о з н и к а ю т о ч е н ь быстро (поскольку для

полнить п о д н у т р е н и я и затем затвердеть, то, естест­

их в о з н и к н о в е н и я не нужна э н е р г и я а к т и в а ц и и ) и яв­

венно, он блокируется

п о д н у т р е н и я м и ( Р и с . 1.10.7).

л я ю т с я о б р а т и м ы м и (так к а к молекулы на поверхнос­

Степень п р о н и к н о в е н и я адгезива в поднутрения зави­

ти вещества остаются х и м и ч е с к и незатронутыми). Это

сит как от д а в л е н и я , которое б ы л о п р и л о ж е н о при его

слабое

нанесении, так и от с в о й с т в самого адгезива.

разрушается при п о в ы ш е н и и температуры, и о н о не

адсорбционное

физическое

притяжение

легко

Если попытаться оторвать адгезив от субстрата, то

подходит для тех случаев, когда требуется п о с т о я н н о е

это м о ж н о сделать л и ш ь путем его разрыва, так как ад­

с о е д и н е н и е . Тем не менее, т а к и е связи, к а к водород­

гезив н е в о з м о ж н о извлечь из поднутрений. К о н ц е п ц и я

ная, могут стать в а ж н е й ш е й п р е д п о с ы л к о й к образо­

механической адгезии не противоречит условиям для

в а н и ю х и м и ч е с к о й связи.

крепления или р е т е н ц и и несъемных зубных протезов,

Из этого следует, что с о е д и н е н и е н е п о л я р н ы х жид­

используемой при их ф и к с а ц и и , за и с к л ю ч е н и е м тех

костей с п о л я р н ы м и твердыми веществами затрудне­

явлений, которые происходят на м и к р о с к о п и ч е с к о м

но, и наоборот, поскольку между этими двумя вещест­

уровне. Важное отличие между э т и м и к о н ц е п ц и я м и

вами

заключается в том, что хорошая смачиваемость не яв­

молекулярном уровне, даже п р и их близком контакте.

ляется необходимым условием м а к р о р е т е н ц и и , тогда

Такое поведение наблюдается у ж и д к и х силиконовых

как она играет определяющую роль в создании меха­

п о л и м е р о в , которые являются н е п о л я р н ы м и и поэто­

нического з а ц е п л е н и я на м и к р о с к о п и ч е с к о м уровне.

му не образуют вторичных связей с твердыми поверх­

будет

отсутствовать

взаимодействие

на

В целом, п о д н у т р е н и я часто увеличивают механи­

ностями. С в я з и с н и м и в о з м о ж н ы только при прохож­

ческую п р о ч н о с т ь с о е д и н е н и я , о д н а к о о б ы ч н о этого

д е н и и х и м и ч е с к о й р е а к ц и и с ш и в а н и я , которая создаст

недостаточно, чтобы был задействован м е х а н и з м са­

места с о е д и н е н и й между жидкостью и твердым телом.

мой ( с п е ц и ф и ч е с к о й ) адгезии. Существует ряд допол­ нительных м е х а н и з м о в адгезии, в ы з в а н н ы х физичес­ кими и х и м и ч е с к и м и п р и ч и н а м и . Термин истинная или специфическая

адгезия

обычно

используется

Химическая адгезия

для

того, чтобы о т л и ч и т ь ф и з и ч е с к у ю и х и м и ч е с к у ю адге­

Если после адсорбции на поверхности молекула дис­

зию от механической, о д н а к о от подобных т е р м и н о в

социирует, и затем ее ф у н к ц и о н а л ь н ы е группы, каждая

лучше отказаться, п о с к о л ь к у о н и не совсем т о ч н ы .

в отдельности, смогут соединяться ковалентными или

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

82

Рис. 1.10.8. Образование ковалентной связи между изоцианатом и гидроксильными и а м и н н ы м и группами на поверхнос­ ти субстрата

и о н н ы м и с в я з я м и с поверхностью, то в результате об­

связи. Это накладывает о г р а н и ч е н и я на прочность,

разуется п р о ч н а я а д г е з и о н н а я связь. Такую ф о р м у ад­

которую м о ж н о д о с т и ч ь в с о е д и н е н и и . Если проч­

гезии н а з ы в а ю т хемосорбцией,

и о н а может быть по

своей природе к а к и о н н о й , так и к о в а л е н т н о й .

ность с к л е и в а н и я или адгезионного с о е д и н е н и я ока­ жется в ы ш е п р о ч н о с т и при р а с т я ж е н и и материалов

Х и м и ч е с к а я с в я з ь отличается о т ф и з и ч е с к о й тем,

адгезива или субстрата, тогда р а н ь ш е , чем разрушится

что два с о с е д н и х атома с о в м е с т н о обладают о д н и м и и

а д г е з и о н н о е с о е д и н е н и е , произойдет р а з р у ш е н и и ко-

теми же э л е к т р о н а м и . П о в е р х н о с т ь адгезива д о л ж н а

г е з и о н н о е адгезива и л и субстрата.

быть п р о ч н о с о е д и н е н а с п о в е р х н о с т ь ю субстрата че­ рез х и м и ч е с к и е с в я з и , п о э т о м у н е о б х о д и м о присут­

к о в а л е н т н ы х с в я з е й , что происходит, н а п р и м е р , п р и

Адгезия переплетением молекул (Диффузионный механизм адгезии)

с в я з ы в а н и и р е а к ц и о н н о с п о с о б н ы х и з о ц и а н а т о в с по­

До сих п о р мы и с х о д и л и из п р е д п о л о ж е н и я , что меж­

лимерными поверхностями,

ду адгезивом и субстратом существует четко выра­

ствие р е а к ц и о н н о с п о с о б н ы х групп на обеих поверх­ ностях. В ч а с т н о с т и , это о т н о с и т с я к о б р а з о в а н и ю

содержащими

гидрок-

с и л ь н ы е и а м и н н ы е группы ( Р и с . 1.10.8).

ж е н н а я п о в е р х н о с т ь раздела. О б ы ч н о адгезив адсор­

В отличие от н е м е т а л л и ч е с к и х с о е д и н е н и й , между

бируется

поверхностью

субстрата

и

может

твердым и ж и д к и м м е т а л л а м и л е г к о образуется метал­

р а с с м а т р и в а т ь с я , к а к п о в е р х н о с т н о - а к т и в н о е веще­

л и ч е с к а я с в я з ь — этот м е х а н и з м л е ж и т в основе пая­

ство, к о т о р о е н а к а п л и в а е т с я на поверхности, но не

н и я . М е т а л л и ч е с к а я с в я з ь в о з н и к а е т за счет свобод­

п р о н и к а е т вглубь. В н е к о т о р ы х же случаях адгезив

ных

и л и о д и н и з его к о м п о н е н т о в с п о с о б н ы проникать

электронов

и

не

зависит

от

присутствия

р е а к ц и о н н о с п о с о б н ы х групп. О д н а к о эта связь воз­

внутрь п о в е р х н о с т и субстрата, а не накапливаться на

м о ж н а т о л ь к о в том случае, если металлические пове­

н е й . Следует п о д ч е р к н у т ь , что а б с о р б ц и я молекул

рхности будут и д е а л ь н о ч и с т ы м и . На п р а к т и к е это оз­

в о з н и к а е т в результате х о р о ш е г о с м а ч и в а н и я поверх­

начает,

н о с т и , а не я в л я е т с я его п р и ч и н о й .

что

для

удаления

оксидных

пленок

необходимо и с п о л ь з о в а т ь ф л ю с ы , в п р о т и в н о м случае

Е с л и а б с о р б и р о в а н н ы й к о м п о н е н т представляет

эти п л е н к и будут препятствовать к о н т а к т у между ато­

с о б о й молекулу с д л и н н о й ц е п ь ю , или образует моле­

мами металлов.

кулу с д л и н н о й ц е п ь ю после п о г л о щ е н и я субстратом, от

то в результате может п р о и з о й т и переплетение или

субстрата является м е х а н и ч е с к и й р а з р ы в х и м и ч е с к и х

в з а и м о д и ф ф у з и я молекул адгезива и субстрата, кото­

связей, о д н а к о это не означает, что в первую очередь

рое приведет к о ч е н ь в ы с о к о й адгезионной прочности

будут р а з о р в а н ы и м е н н о эти, а не другие валентные

( Р и с . 1.10.9).

Единственным

путем

отделения

адгезива

medwedi.ru

ПРИНЦИПЫ АДГЕЗИИ

83

Рис. 1 . 1 0 . 9 . Д и ф ф у з и о н н ы й переходный слой, образо ванный в з а и м н ы м переплетением молекулярных ф р а г м е н тов адгезива и субстрата Рис. 1 . 1 0 . 1 0 . Отделение ж и д к о с т и от твердой поверхнос­ ти с о б р а з о в а н и е м двух новых поверхностей Таким о б р а з о м , адгезивы д о л ж н ы с и л ь н о химичес­ ки притягиваться поверхностью субстратов д л я обес­ печения высокой адгезионной прочности.

э н е р г и е й с к л е е н н ы х поверхностей и э н е р г и я м и каж­ дой

из

этих

поверхностей

в

отдельности

(Рис.

1.10.10).

Клиническое значение

Таким о б р а з о м , работа адгезии на е д и н и ц у площа­ ди п о в е р х н о с т и м о ж н о рассчитать по формуле:

Врачу необходимо знать, к а к о й вид с в я з и он стремится получить, а для этого требуется п о н и м а н и е этапов с о з ­ дания а д г е з и о н н о г о соединения. Это п о з в о л и т избе­ жать о ш и б о к в работе.

Э т о равенство называется уравнением Дюпре. О н о означает, что работа адгезии (W ) является суммой с в о б о д н ы х п о в е р х н о с т н ы х э н е р г и й твердого тела (у ) и ж и д к о с т и (y|v) за вычетом э н е р г и и на поверхности

ПРОЧНОСТЬ АДГЕЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ

раздела между ж и д к о с т ь ю и твердым телом (ysl). Из у р а в н е н и я Ю н г а

Ysv - Ysi = Ysi

Требуемая п р о ч н о с т ь адгезии м о ж е т б ы т ь достигнута за счет с о г л а с о в а н н о г о в з а и м о д е й с т в и я н е с к о л ь к и х адгезионных м е х а н и з м о в , таких к а к б о л ь ш а я п л о щ а д ь поверхности б л и з к о г о к о н т а к т а между адгезивом и

следует,

c o s e

Таким образом, работа адгезии может быть записа­ на в виде у р а в н е н и я :

субстратом, о б е с п е ч и в а ю щ а я м н о ж е с т в о участков для образования слабых в т о р и ч н ы х связей, поверхност­ ные поднутрения, с о з д а ю щ и е условия для микромеха­ нического с ц е п л е н и я .

Адгезия будет м а к с и м а л ь н о й при п о л н о м (идеаль­ н о м ) с м а ч и в а н и и , т.е. в случае, когда cosq = 1, следо­ вательно,

Теоретическая прочность П о в е р х н о с т н о е н а т я ж е н и е ж и д к о г о углеводорода 2

Имеется в о з м о ж н о с т ь определить п р и б л и з и т е л ь н о й

составляет п р и б л и з и т е л ь н о 30 мДж/м . Если предпо­

значение теоретической п р о ч н о с т и адгезионного сое­

л о ж и т ь , что с и л ы п р и т я ж е н и я убывают до нуля на

динения между ж и д к о с т ь ю и т в е р д ы м телом.

р а с с т о я н и и 3 х 10~

Предположим

единицу площади

10

метров, то сила, требуемая для то­

поверхности

го, чтобы отделить ж и д к о с т ь от твердой поверхности

твердого тела, н а х о д я щ у ю с я в контакте с ж и д к о с т ь ю .

равна работе адгезии, д е л е н н о й на расстояние, и рав­

Энергия, которая потребуется для разделения этих ма­

на 200 М Па.

териалов, будет представлять с о б о й р а з н и ц у между

Фактически,

эта в е л и ч и н а з н а ч и т е л ь н о

выше

84

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

п р и р а з д е л е н и и . Э т о у р а в н е н и е п о к а з ы в а е т , что си­ л а з а в и с и т о т в я з к о с т и и т о л щ и н ы с л о я адгезива. Ч е м в ы ш е в я з к о с т ь а д г е з и в а , и ч е м м е н ь ш е его тол­ щ и н а , т е м б о л е е в ы с о к и м д о л ж н о б ы т ь у с и л и е , тре­ б у е м о е д л я р а з д е л е н и я двух п л а с т и н . Э т о выраже­ ние также показывает, что требуемое усилие зависит от скорости отделения одной пластины от другой. П р и высоких скоростях разделения п л а с т и н воз­ н и к а ю щ е е с о п р о т и в л е н и е будет н а м н о г о большим, чем п р и н и з к и х . Адгезионная связь не способна соп­ ротивляться д л и т е л ь н о м у воздействию н и з к и х нагру­ зок, п о с к о л ь к у в к о н ц е к о н ц о в о н а разрушится из-за вязкого т е ч е н и я . Следовательно, лучшее сопротивле­ н и е сдвигу может о к а з ы в а т ь ж и д к о с т ь , которая прев­ ращается в твердое вещество, поскольку это сущест­ в е н н о п о в ы ш а е т ее устойчивость к сдвигу.

Рис. 1 . 1 0 . 1 1 . Две пластины удерживаются вместе слоем вязкой ж и д к о с т и между ними

любой, определенной в практических условиях. Н а п р и м е р , две с т е к л я н н ы х п л а с т и н ы , удерживае­ м ы е н а х о д я щ е й с я между н и м и ж и д к о с т ь ю , трудно отделить друг от друга путем о т р ы в а , о д н а к о их лег­ к о р а з д е л и т ь с д в и г а я одну п л а с т и н у п о о т н о ш е н и ю к другой, п о с к о л ь к у с о п р о т и в л е н и е сдвигу определя­ ется т о л ь к о в я з к о с т ь ю н а х о д я щ е й с я между н и м и жидкости. Т а к и м о б р а з о м , д л я ж и д к о г о адгезива недоста­ т о ч н о с м а ч и в а т ь п о в е р х н о с т ь субстрата и обеспечи­ вать х и м и ч е с к у ю с в я з ь между н и м и . О н д о л ж е н так­ же п р о т и в о с т о я т ь д е й с т в и ю р а с т я г и в а ю щ и х и с д в и г а ю щ и х у с и л и й , к о т о р ы е могут в ы з в а т ь разру­ ш е н и е в н у т р и с а м о г о адгезива. П о в ы ш е н и е в я з к о с т и может у в е л и ч и т ь с о п р о т и в л е н и е сдвигу, и на э т о м основан п р и н ц и п действия односторонних клейких лент. Когда две круглые п л а с т и н ы с о е д и н е н ы вместе на­ х о д я щ е й с я между н и м и в я з к о й ж и д к о с т ь ю ( Р и с . 1.10.11), то п р и п о п ы т к е их разделить с о о т н о ш е н и е между силой, к о т о р а я потребуется для их разделения, и вязкостью ж и д к о с т и м о ж н о выразить следующим образом: 4

3

F = 3 / 2 (nr|R /ri )(oiT./5t), где г| — это вязкость, R — радиус п л а с т и н , h — тол­ щ и н а адгезива. Не рассматривая каким образом было выведено это у р а в н е н и е , о т м е т и м , ч т о в о с н о в е его б ы л о принято допущение, заключающееся в добавлении д о п о л н и т е л ь н о г о к о л и ч е с т в а ж и д к о с т и д л я запол­ н е н и я у в е л и ч и в а ю щ е г о с я п р о с т р а н с т в а м е ж д у дву­ м я п л а с т и н а м и п о м е р е и х о т д а л е н и я друг о т друга

Реальная прочность связи Б ы л о установлено, что реальная п р о ч н о с т ь адгезион­ н о г о с о е д и н е н и я , к а к м и н и м у м , н а п о р я д о к меньше, чем полученная путем теоретических расчетов. Кроме того, нередко наблюдают, что разрыв связи происхо­ дит чаще всего не по поверхности раздела между адге­ з и в о м и субстратом, а внутри адгезива, что является не адгезионным, а когезионным разрушением. Там же, где р а з р у ш е н и е действительно носит адге­ з и о н н ы й характер, наиболее в е р о я т н о й причиной его в о з н и к н о в е н и я м о ж н о считать н е с п о с о б н о с т ь адгези­ ва обеспечить б л и з к и й контакт с субстратом, и поэто­ му взаимодействие на м о л е к у л я р н о м уровне оказыва­ ется н е в о з м о ж н ы м . П р е п я т с т в и я м и д л я хорошего к о н т а к т а могут быть з а г р я з н е н и я субстрата, или зах­ ват воздуха и л и и н о г о газа на поверхности раздела. В этом случае разрушение адгезионного контакта может происходить по поверхности раздела, возникающее в результате о б р а з о в а н и я и роста пустот в ослабленных участках вдоль г р а н и ц ы а д г е з и о н н о г о соединения. Здесь следует еще раз подчеркнуть важность чистоты поверхностей для получения п р о ч н о г о адгезионного соединения. В действительности, п р о ч н о с т ь многих адгезион­ н ы х связей зависит в б о л ь ш е й степени от концентра­ ц и й н а п р я ж е н и я в адгезиве и л и на поверхности разде­ ла между адгезивом и субстратом, чем от локальных сил п р и т я ж е н и я , действующих на поверхности разде­ ла. О с о б е н н о это о т н о с и т с я к таким случаям, когда ад­ г е з и о н н о е с о е д и н е н и е подвергается воздействию аг­ р е с с и в н ы х в е щ е с т в , с о д е р ж а щ и х с я в окружающей среде, и л и к о н ц е н т р а ц и и в ы с о к и х напряжений. О б ы ч н о адгезивы обладают более низкими механи- I ч е с к и м и с в о й с т в а м и (т.е. пределами прочности на р а с т я ж е н и е и на сдвиг), чем субстраты, с которыми ;

medwedi.ru

ПРИНЦИПЫ АДГЕЗИИ

85

о н и с в я з а н ы , следовательно, в а ж н е й ш у ю р о л ь могут

д и м о и з м е н и т ь поверхность одного или обоих компо­

играть поверхностные и внутренние дефекты адгезива,

н е н т о в для с о з д а н и я п р о ч н о й связи. Иногда для этих

от которых и будет зависеть п р о ч н о с т ь а д г е з и о н н о г о

целей используются промежуточные вещества, спо­

соединения.

с о б н ы е о б р а з о в ы в а т ь связи с о б о и м и материалами.

Н а п р и м е р , если на поверхности или внутри адге­ зива, с в я з а н н о г о с субстратом, и м е ю т с я многочислен­

Такие

вещества

называются

связывающими

вещества­

ми или аппретами.

н ы е д е ф е к т ы , т о вероятность о б н а р у ж е н и я д е ф е к т а к р и т и ч е с к о г о размера будет возрастать по мере увели­ ч е н и я площади поверхности адгезива. По той же при­ ч и н е следует стремиться к м и н и м а л ь н о й т о л щ и н е на­ н е с е н н о г о слоя адгезива. П л е н к а н а н о с и м о г о адгезива

Связывающие вещества аппреты

д о л ж н а быть о ч е н ь т о н к о й , н о этому мешает введение

Будучи и о н н о й по природе, поверхность стекла легко

в адгезив ч а с т и ц н а п о л н и т е л я для п о в ы ш е н и я его

адсорбирует воду, образуя х о р о ш о с в я з а н н ы й поверх­

прочности.

н о с т н ы й с л о й , т о л щ и н а которого образована множе­

Существует еще одна п р и ч и н а , по которой количе­

ством

молекул.

При промышленном

производстве

ство н а н о с и м о г о адгезива д о л ж н о быть м и н и м а л ь н ы м .

стекла н е в о з м о ж н о избежать о б р а з о в а н и я этого слоя

Это — усадка при твердении адгезива. П р и усадке адге­

воды.

зива в о з н и к а ю т с и л ы сжатия, которые действуют в н а п р а в л е н и и от поверхности субстрата.

В результате, п р и с м е ш и в а н и и стекла с полимер­

Если силы

н ы м с в я з у ю щ и м для п о л у ч е н и я к о м п о з и т а , независи­

сжатия будут достаточно в ы с о к и м и , то это может при­

мо от того, к а к и м будет этот к о м п о з и т — наполнен­

вести к отрыву адгезива от субстрата сразу же после его

ным

отверждения. Но даже, если в н а ч а л ь н ы й п е р и о д после

а р м и р о в а н н ы м в о л о к н а м и , п о л и м е р не будет смачи­

отверждения адгезива, несмотря на действие усадоч­

вать поверхность стекла, и с в я з ь между матрицей и на­

ных сил сжатия, с в я з ь будет сохраняться,

со временем

п о л н и т е л е м окажется слабой. В результате механичес­

н а к о п л е н и е н а п р я ж е н и й может привести к разруше­

к и е свойства полученного к о м п о з и т а будут крайне

порошкообразными

частицами

или

н и ю адгезионного с о е д и н е н и я . Чем т о н ь ш е слой адге­

н и з к и м и , поскольку стекло не сможет противостоять

зива. тем меньше будет его усадка.

д е й с т в и ю нагрузок, а будет просто з а п о л н я т ь простра­ нство. Д л я о б е с п е ч е н и я связи между матрицей и на­

Клиническое значение Нередко в совместимых с субстратами системах адге­ зивов, таких, как протравленная кислотой эмаль - по­ лимер, происходит разрушение связи. Это связано с неправильным выполнением или невыполнением ка­ ких-то процедур, поскольку при тщательном выполне­ нии условий обеспечения адгезии прочность связи между адгезивом и субстратом будет очень высокой.

п о л н и т е л е м д о л ж н ы быть р а з р а б о т а н ы соответствую­ щ и е методы удаления а д с о р б и р о в а н н о й воды. О д н и м из подходов к р е ш е н и ю этой п р о б л е м ы является ис­ пользование специальных аппретов.

Связывающее

вещество и л и аппрет , н а н е с е н н о е на стекло, вытеснит воду с его поверхности, и образует связь со стеклом более

прочную,

чем

существовавшую ранее

связь

между стеклом и водой. Ф у н к ц и е й аппрета является в ы т е с н е н и е адсорби­ р о в а н н о й воды и создание п р о ч н о й химической связи между о к с и д н ы м и группами на поверхности стекла и п о л и м е р н ы м и р а д и к а л а м и связующего. Д л я подобных

ПРОМОТОРЫ АДГЕЗИИ

целей ш и р о к о используется с и л а н , состав которого м о ж н о представить о б щ е й ф о р м у л о й : R-Si-X 3 ,

Нередко в о з н и к а е т необходимость в с о е д и н е н и и двух материалов,

где R — о р г а н и ч е с к а я ф у н к ц и о н а л ь н а я группа, X —

которое невозможно осуществить при

гидролизуемые группы, с в я з а н н ы е с с и л а н о м . Пос­

нормальных условиях, поскольку эти м а т е р и а л ы не

л е д н и е являются п о с р е д н и к а м и , поскольку они гид-

обладают х и м и ч е с к и м сродством и, следовательно, не

ролизуются с о б р а з о в а н и е м с и л а н о л а по реакции:

смачивают друг друга. R-Si-X 3 + З Н 2 0 -> R-Si(OH) 3 + ЗНХ

Примером такого я в л е н и я в стоматологии являют­ ся попытка создать п р о ч н у ю и долговечную с в я з ь между ч а с т и ц а м и стекла, и с п о л ь з у е м ы м и в качестве

Эти

тригидроксилсиланолы

обладают

способ­

наполнителя, и п о л и м е р н о й м а т р и ц е й . Для того, что­

ностью вытеснять воду с поверхности стекла и образо­

бы они образовывали п р о ч н у ю связь (силы физичес­

вывать на ней водородные связи с г и д р о к с и л ь н ы м и

кой адсорбции будут я в н о н е д о с т а т о ч н ы м и ) , необхо-

группами. П р и в ы с у ш и в а н и и стекла, покрытого сила-

86

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

л о м и с и л а н о л о м ; (2) между п о л и м е р о м и органичес­ к о й ф у н к ц и о н а л ь н о й группой. Н а и б о л е е часто в

качестве а п п р е т и р у ю щ и х ве­

ществ используются такие с о е д и н е н и я , к а к у-метакрилоксипропилтриэтоксисилан, и у-меркаптанопропилтриметоксисилан.

Праймеры Праймеры,

п о д о б н о аппретам,

представляют собой

другую группу веществ, разработанных для усиления с п о с о б н о с т и поверхности субстрата к адгезионному в з а и м о д е й с т в и ю . О б ы ч н о п р а й м е р ы используются в с о ч е т а н и и с адгезивами. Т и п и ч н ы м п р и м е р о м и с п о л ь з о в а н и я праймера яв­ ляется г е р м е т и з а ц и я поверхности д е р е в я н н о г о изде­ Рисунок 1.10.12 Образование водородной связи м е ж д у силаном и г и д р о к с и л ь н ы м и г р у п п а м и на поверхности (а), на которой после высушивания образуются ковалентные связи с выделением воды (Ь)

л и я перед п о к р ы т и е м клеем. Если поверхность дерева не будет загерметизирована, адгезив может впитаться в п о р ы на его поверхности, и на склеиваемой поверх­ н о с т и ничего не останется. Существует множество п р и м е р о в использования п р а й м е р о в в стоматологии, в том числе ф о с ф о р н а я кислота,

используемая для т р а в л е н и я

поверхности

ном, вода и с п а р я е т с я и между с и л а н о л о м и поверх­

э м а л и , м н о ж е с т в о к о н д и ц и о н е р о в для д е н т и н а , кото­

ностью стекла п р о и с х о д и т р е а к ц и я к о н д е н с а ц и и . Две

рые используются в с о ч е т а н и и с д е н т и н н ы м и адгези­

1.10.12.

вами. К с о ж а л е н и ю , авторы многих стоматологичес­

После о б р а з о в а н и я к о в а л е н т н о й с в я з и ее уже невоз­

ких п у б л и к а ц и й и у ч е б н и к о в по стоматологии не

стадии этой р е а к ц и и представлены на Р и с .

видят р а з н и ц ы между а п п р е т а м и и п р а й м е р а м и , и час­

можно разрушить гидролизом. Теперь, если с о е д и н и т ь п о л и м е р н у ю матрицу со

то з а м е н я ю т о д и н т е р м и н другим.

стеклом, о б р а б о т а н н ы м с и л а н о м , о р г а н и ч е с к а я функ­ ц и о н а л ь н а я группа, R, вступит в р е а к ц и ю с полимер­ ным связующим с образованием прочной связи. Для успешного прохождения этого п р о ц е с с а в а ж н о , чтобы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

органическая ф у н к ц и о н а л ь н а я группа была совмести­ ма со с в я з у ю щ и м , которое в ы п о л н я е т роль полимер­

Адгезия

ной матрицы в н а п о л н е н н о й системе.

нельзя о б ъ я с н и т ь с п о м о щ ь ю одной единственной мо­

представляет собой

с л о ж н о е явление.

Ее

Такой подход позволяет получить п р о ч н у ю и ус­

дели. О б р а з о в а н и е а д г е з и о н н о й связи зависит от мно­

тойчивую к влаге связь. Без аппрета с в я з ь могла бы

жества ф а к т о р о в , в редких случаях она обеспечивает­

быстро разрушиться по мере п р о н и к н о в е н и я воды в

ся каким-то одним механизмом.

полимер и п о в т о р н о й ее а д с о р б ц и и

на поверхности

стекла, п р и в о д я щ е й к з а м е щ е н и ю полимера. Связь, представленная на Р и с . 1.10.12, была бы

Клиническое значение

очень ж е с т к о й , если радикал с ф у н к ц и о н а л ь н ы м и группами был б ы с л и ш к о м к о р о т к и м . Н а п р я ж е н и я , в о з н и к а ю щ и е в результате усадки при твердении по­

Адгезия стала о д н и м из краеугольных камней стомато­

лимера или возможного температурного сжатия мате­

л о г и и . В терапевтической стоматологии она позволяет

риала, могут оказаться д о с т а т о ч н о в ы с о к и м и для раз­

герметизировать з а з о р ы м е ж д у краями пломб и твер­

рушения такой связи.

д ы м и т к а н я м и зуба. В ортопедической стоматологии

Эту п р о б л е м у м о ж н о л е г к о

преодолеть путем и с п о л ь з о в а н и я о р г а н и ч е с к и х ф у н -

она дает в о з м о ж н о с т ь использовать новые материалы

киональных групп, с о с т о я щ и х из молекул б о л ь ш е й

и технологии. Не существует такой области стоматоло­

д л и н ы . П р и достаточной д л и н е молекул м о ж н о полу­

г и и , в которой в той или иной степени не использова­

чить необходимую

лись бы наши углубленные представления о межмоле­

степень гибкости.

Поверхность,

созданную п р и м е н е н и е м аппретов, разумно рассмат­

к у л я р н о м взаимодействии на границе раздела двух

ривать, как две поверхности раздела: (1) между стек­

материалов.

medwedi.ru

ЧАСТЬ ВТОРАЯ Стоматологические материалы для клиники В настоящее время в стоматологических клиниках используется большое количество разнообразных материалов. Очень важно соблюдение технологии при обращении с этими материалами, а также полное понимание целевого клинического их предназначения. Неправильное использование стоматологических материалов и нарушение технологии их применения являются основными причинами неудачных исходов восстановительного лечения. Наоборот, четкое понимание состава и химической природы стоматологических материалов, адекватная оценка их физических и механических свойств могут свести к минимуму эту проблему.

Глава 2 . 1

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

ВВЕДЕНИЕ

гам в к о н ц е 60-х годов и до н а с т о я щ е г о в р е м е н и , а на­ иболее важные д о с т и ж е н и я о с в е щ е н ы подробнее.

П е р в о н а ч а л ь н о е и с п о л ь з о в а н и е амальгам в начале де­ вятнадцатого века, когда для ее п р и г о т о в л е н и я ис­ п о л ь з о в а л и с ь и с п а н с к и е или м е к с и к а н с к и е серебря­ н ы е м о н е т ы путем с м е ш и в а н и я их с ртутью, и м е л и н е б л а г о п р и я т н ы е последствия. С тех п о р и п о н ы н е к п р и м е н е н и ю амальгам о т н о с и л и с ь не о д н о з н а ч н о , од­ н а к о амальгамы используются и до н а с т о я щ е г о време­

СТРУКТУРА ТРАДИЦИОННЫХ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ АМАЛЬГАМ

ни в е ж е д н е в н о й к л и н и ч е с к о й п р а к т и к е . Разработка и внедрение амальгам в значительной с т е п е н и с в я з а н а с и м е н е м о д н о г о из н а и б о л е е извест­ ных с т о м а т о л о г о в м и р а — Г.В.Блэка (G.V.Black), ко­ торый

осознавал

необходимость

изучения свойств

амальгам с т е м , ч т о б ы улучшать их п р о ч н о с т ь и дру­

Состав Амальгама образуется п р и с м е ш и в а н и и ртути с дру­

гие качества, в а ж н ы е для к л и н и ч е с к о г о п р и м е н е н и я .

гим металлом или металлами. Ртуть при к о м н а т н о й

В н а ч а л е 20 с т о л е т и я б л а г о д а р я его и с с л е д о в а н и я м

температуре н а х о д и т с я в ж и д к о м с о с т о я н и и (затвер­

уже м о ж н о б ы л о п р о и з в о д и т ь а м а л ь г а м ы с достаточ­

девает при 39°С н и ж е нуля) и л е г к о вступает в реак­

но точно заданными рабочими характеристиками. С т е ч е н и е м в р е м е н и н а ш е п р е д с т а в л е н и е о мате­

ц и ю с т а к и м и м е т а л л а м и , как серебро, о л о в о и медь с о б р а з о в а н и е м твердых материалов.

Когда врач-сто­

риалах этого класса з н а ч и т е л ь н о р а с ш и р и л о с ь , одна­

матолог выбирает из с т о м а т о л о г и ч е с к и х амальгам ка­

ко до к о н ц а 60-х годов XX века в

этой о б л а с т и поя­

кую-то о п р е д е л е н н у ю , в к о н е ч н о м счете, он выбира­

состав стоматологической

ет тот с п л а в , с к о т о р ы м будет с м е ш а н а и прореагирует

в и л о с ь мало н о в о г о , и

а м а л ь г а м ы о с т а в а л с я п р а к т и ч е с к и н е и з м е н н ы м в те­ ч е н и е п о с л е д н и х п я т и д е с я т и лет. В с р а в н и т е л ь н о не­

ртуть. Строго говоря,

под т е р м и н о м стоматологическая

д а в н и й п р о м е ж у т о к в р е м е н и создатели а м а л ь г а м час­

амальгама подразумевается материал,

то

ся в результате р е а к ц и и между ртутью и сплавом. Этот

предлагали

новые

варианты

их

состава.

образовавший­

С е р ь е з н у ю к о н к у р е н ц и ю т р а д и ц и о н н о м у примене­

сплав может отличаться л и б о по составу, л и б о по фор­

н и ю амальгам с о с т а в и л о с т р е м и т е л ь н о е п о я в л е н и е

ме, а п р о и з в о д и т е л и стоматологических амальгам ис­

новых п л о м б и р о в о ч н ы х м а т е р и а л о в , т а к и х к а к поли­

пользуют это р а з н о о б р а з и е , для производства широ­

мерные композиты и стеклоиономерные цементы.

к о г о спектра к о н е ч н о й п р о д у к ц и и .

И, хотя э т о п р и в е л о к

н о в ы м и с с л е д о в а н и я м по

а м а л ь г а м а м , работа в р а ч а - с т о м а т о л о г а стала еще бо­ лее т р у д н о й , п о с к о л ь к у в ы б о р л у ч ш е г о из всех дос­ тупных м а т е р и а л о в п о у м е р е н н о й ц е н е с т а н о в и л с я все с л о ж н е е .

Сплав Используемый

В д а н н о м подразделе о т р а ж е н ы разработки амаль­

в т р а д и ц и о н н ы х стоматологических

амальгамах сплав состоит из

medwedi.ru

серебра, олова, меди,

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

90

Таблица 2.1.1 Состав традиционной стомато­ логической амальгамы % от общего

Компонент

состава

Ад

67-74

Sn

25-28

Си

0-6

Zn

0-2

нд

0-3

ц и н к а и иногда ртути. П р и м е р н ы й состав традицион­ н о й а м а л ь г а м ы п р и в е д е н в Таблице 2.1.1. С е р е б р о я в л я е т с я о с н о в н ы м к о м п о н е н т о м , прису­

Рис. 2 . 1 . 1 . Фазовая д и а г р а м м а для системы Ag-Sn

т с т в у ю щ и м в с о е д и н е н и и с о л о в о м в ф о р м е интерме­ таллического

с о е д и н е н и я Ag 3 Sn, о б ы ч н о называемо­

го у-фазой. Ф а з о в а я д и а г р а м м а для с и с т е м ы Ag-Sn п р и в е д е н а на Р и с . 2.1.1. О н а показывает, что

Ag 3 Sn

является третьей ч и с т о й ф а з о й в системе и п о э т о м у ей п р и с в о е н г р е ч е с к и й с и м в о л у. Эта у-фаза л е г к о реагирует с ртутью с образовани­ ем амальгамы. М е д ь д о б а в л я ю т для п о в ы ш е н и я проч­ ности и твердости амальгамы, но более в ы р а ж е н н ы й э ф ф е к т наступает п р и у в е л и ч е н и и к о н ц е н т р а ц и и ме­ ди более 6%, на

этом мы о с т а н о в и м с я п о з ж е . Ц и н к

присутствует к а к п р и м е с ь , с о х р а н и в ш а я с я от

перво­

начального п р о и з в о д с т в а сплава и, к а к считают, он не вносит к а к о г о - л и б о п о л е з н о г о качества в п р о ц е с с е а м а л ь г а м и р о в а н и я . И н о г д а д о б а в л я е т с я ртуть для уве­ л и ч е н и я с к о р о с т и р е а к ц и и т в е р д е н и я амальгамы, та­ кой

прием

называют

предамальгамированием.

С п л а в используют в ф о р м е п о р о ш к а , р а з м е р и ф о р м а ч а с т и ц к о т о р о г о о ч е н ь в а ж н ы для п о л у ч е н и я

Рис. 2.1.2. Схематическое представление неправильной и сферической ф о р м ы частиц сплавов, используемых в амальгамах.

хороших рабочих х а р а к т е р и с т и к и к о н е ч н ы х свойств пломбы. К а к п о к а з а н о н а Р и с . 2.1.2. п о р о ш о к сплава выпускают в двух ф о р м а х —

опилок

и сферических

частиц.

р е а к ц и о н н у ю с п о с о б н о с т ь их поверхности по отноше­ н и ю к ртути. Следствием этого является чрезмерно в ы с о к а я скорость р е а к ц и и затвердевания, если не при­

Частицы в форме опилок

м е н я ю т тепловую обработку ( с н и м а ю щ у ю внутренние н а п р я ж е н и я ) , п о м е щ а я п о р о ш о к в к и п я щ у ю воду.

Частицы н е п р а в и л ь н о й ф о р м ы получают п р и обра­ ботке на т о к а р н о м станке

твердой заготовки сплава.

Полученную стружку размалывают, а затем

Сферические

частицы

просеива­

ют, и только соответствующий размер ч а с т и ц исполь­

Производство

зуется в качестве

порошка для амальгамирования

и н ы м путем. Р а з л и ч н ы е и н г р е д и е н т ы сплава сплавля­

П о р о ш о к сплава для амальгамы бывает трех т и п о в

р о й к а п е л ь к и затвердевают в н е б о л ь ш и е сферические

- грубого, среднего и тонкого и з м е л ь ч е н и я , и каждый

ш а р и к и р а з л и ч н о г о размера. П р е и м у щ е с т в а м и этого

ртутью.

сферических частиц

осуществляется

ют, а затем р а с п ы л я ю т в и н е р т н у ю атмосферу, в кото­

несколько отличные рабочие характерис­

метода производства я в л я ю т с я отсутствие стадии пос­

тики. С а м и частицы п о р о ш к а после механической то­

ледующей м а ш и н н о й о б р а б о т к и и в о з м о ж н о с т ь прос­

карной обработки находятся под действием внутрен­

того и легкого и з м е н е н и я состава сплава. И что важно

них

для п р о и з в о д и т е л я — получение частиц точного раз-

имеет свои

напряжений,

что

придает

повышенную

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

91

мера вполне д о с т и ж и м о , а с т о и м о с т ь производства м и н и м и з и р о в а н а . С л и ш к о м б о л ь ш и е или с л и ш к о м м е л к и е ч а с т и ц ы , к о т о р ы е бракуют на этой стадии, о т п р а в л я ю т на п о в т о р н ы й ц и к л и з г о т о в л е н и я сфери­ ческого п о р о ш к а .

Ртуть Ртуть, п р е д н а з н а ч е н н а я для п р и г о т о в л е н и я амальга­ м ы , д о л ж н а быть о ч е н ь ч и с т о й , в п р о т и в н о м случае образуется п о в е р х н о с т н ы й з а г р я з н е н н ы й с л о й , кото­ р ы й мешает р е а к ц и и затвердевания. П о этой п р и ч и н е ее подвергают т р о й н о й п е р е г о н к е . Чистота ртути оп­ ределяется при простом осмотре. Если обнаруживает­ ся тусклая

поверхность, не о б л а д а ю щ а я

высоким

уровнем о т р а ж е н и я , то такую ртуть считают загряз­ ненной.

Реакция затвердения Р е а к ц и я затвердевания, п р о т е к а ю щ а я между Ag-Snс п л а в о м и ртутью, и н и ц и и р у е т с я э н е р г и ч н ы м переме­ ш и в а н и е м этих двух и н г р е д и е н т о в . С м е ш и в а н и е вы­ зывает р а с т в о р е н и е наружного слоя ч а с т и ц сплава в ртути с о б р а з о в а н и е м двух новых ф а з , которые стано­ вятся т в е р д ы м и п р и к о м н а т н о й температуре. Р е а к ц и я протекает

Рис. 2 . 1 . 3 . Схематическое представление микрострукту­ ры амальгамы на основе сплава с неправильной ф о р м о й частиц

по следующему у р а в н е н и ю : му материалу. Хотя в амальгаме обязательно будет не­ которое количество пор, в х о р о ш о к о н д е н с и р о в а н н о м материале их, как п р а в и л о , бывает мало.

СВОЙСТВА ТРАДИЦИОННОЙ АМАЛЬГАМЫ К а к следует из этой р е а к ц и и , не все частицы спла­ ва р а с т в о р я ю т с я в ртути. Н а п р о т и в ,

з н а ч и т е л ь н о е их

При подготовке этой главы, мы не намеривались рас­

количество остается вне р е а к ц и и , так что окончатель­

смотреть все свойства стоматологических амальгам.

ная

структура

затвердевшего

непрореагировавщих

частиц

материала у-фазы,

из

Здесь будут обсуждаться т о л ь к о те из них, которые

удерживаемых

состоит

в а ж н ы для к л и н и ч е с к о г о и с п о л ь з о в а н и я и разработки

матрицей, с о с т о я щ е й из у,-фазы, в которую вкрапле­ ны участки у 2 -фазы ( Р и с . 2.1.3). М е д ь в п о р о ш к е сплава присутствует в ф о р м е от­

новых сплавов.

Прочность

дельных участков Cu 3 Sn и остается, в о с н о в н о м , в та­ ком же виде в амальгаме в составе н е п р о р е а г и р о в а в -

П р о ч н о с т ь амальгам к р а й н е важна, так как пломба

ших частиц.

д о л ж н а противостоять з н а ч и т е л ь н ы м нагрузкам, воз­

В случае с ф е р и ч е с к и х ч а с т и ц медь распределяется

н и к а ю щ и м п р и ж е в а н и и , и любое ее с н и ж е н и е может

в сплаве р а в н о м е р н о , а с а м и ч а с т и ц ы м о ж н о рассмат­

привести к н а р у ш е н и ю краевого прилегания пломбы

ривать к а к т р е х к о м п о н е н т н ы й сплав серебра, олова и

и даже отколу значительного ее фрагмента.

меди. П о э т о м у в к о н е ч н о й структуре амальгамы из

Хотя н а и б о л ь ш е е в н и м а н и е уделяется конечной

сплава со с ф е р и ч е с к и м и ч а с т и ц а м и медь не находится

п р о ч н о с т и на сжатие затвердевшего материала,

в отдельной ф а з е , а р а в н о м е р н о распределена по все-

не

в е р о я т н о , что

medwedi.ru

впол­

более в а ж н о й характеристикой

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

92

Таблица 2 . 1 . 2 Прочность на разрыв различ­ ных фаз амальгамы

ство сплава будет р а с т в о р е н о в ртути, тем выше в амальгаме присутствие ф а з , с о д е р ж а щ и х ртуть. Поэ­ тому и с п о л ь з о в а н и е ч р е з м е р н о малых размеров

час­

тиц противопоказано. Фаза

Прочность на разрыв

(МПа) у

170

Y,

130

Ъ

ка ртути во время в н е с е н и я п л о м б ы в обработанную полость является и с к л ю ч и т е л ь н о в а ж н ы м этапом вос­ с т а н о в л е н и я зуба.

2 20

Амальгама

Следует всегда и м е т ь в виду, что н е з а в и с и м о от то­ го, какая ф о р м а сплава используется, удаление избыт­

Текучесть и ползучесть

60

В свое время был выдвинут постулат о том, что избыточ­ ная текучесть амальгамы под воздействием повторяю­ щихся о к к л ю з и о н н ы х нагрузок, может вызвать уплоще­ амальгамы, является

п р о ч н о с т ь на р а з р ы в и время

ние контактных точек, нависание краев и сползание материала пломбы с поверхности зуба на

достижения конечной прочности. К а к м о ж н о себе представить, к о н е ч н а я п р о ч н о с т ь

край. Это в

свою очередь могло приводить к разрушениям по краям

амальгамы будет зависеть от свойств, входящих в нее

пломбы. Когда определяют показатель текучести амаль­

ф а з . Н е п р о с т о о п р е д е л и т ь свойства трех о с н о в н ы х ф а з

гамы, то определение о б ы ч н о проводят в короткие сро­

амальгамы, н о и з м е р е н и я микротвердости п о з в о л я ю т

ки через небольшое время после с м е ш и в а н и я .

установить, что у-фаза и у,-фаза и м е ю т сходную вели­

Более подходящим измерением является определе­

чину м и к р о т в е р д о с т и , в то в р е м я , к а к у 2 -фаза значи­

ние показателя ползучести. Это — текучесть амальга­

тельно мягче. К а к б ы л о установлено и с п ы т а н и я м и ,

м ы , вызываемая длительно действующей нагрузкой.

прочность на р а з р ы в у 2 -фазы составляет всего некото­

Ползучесть зависит от предела текучести материала и

рую д о л ю от п р о ч н о с т и исходной у-фазы, в то время,

температуры о к р у ж а ю щ е й среды

как показатель п р о ч н о с т и н а разрыв у - ф а з ы з а н и м а е т

серьезную проблему, когда температура превышает по­

промежуточное п о л о ж е н и е между э т и м и показателя­

л о в и н у з н а ч е н и я температуры плавления материала.

ми ф а з ы

у и у2 (Таблица 2.1.2).

и превращается в

Поскольку ф а з ы амальгамы имеют очень низкие

Это значит, что слабым з в е н о м в структуре амаль­

температуры плавления (около 80°С), а пломбы подвер­

гамы является у 2 -фаза, и для получения более п р о ч н о й

гаются периодическим нагрузкам, есть условия для про­

амальгамы ее д о л ю в к о н е ч н о м составе следует сво­

явления ползучести. Наиболее подвержены ползучести

дить д о м и н и м у м а . К о л и ч е с т в о образующихся у - ф а ­

фазы, содержащие ртуть — у,-фаза и у 2 -фаза. Поэтому

зы и у 2 -фазы с и л ь н о зависит от с о д е р ж а н и я ртути в

при более низком содержании в структуре амальгамы

к о н е ч н о й к о м п о з и ц и и . Чем б о л ь ш е ртути, тем слабее

этих фаз (что достигается при хорошей конденсации)

будет материал, п о с к о л ь к у в результате увеличится ко­

амальгама будет менее подвержена ползучести.

личество более слабых ф а з . Количество ртути в амальгаме степени от с о б л ю д е н и я

зависит в б о л ь ш е й

технологии ее с м е ш и в а н и я ,

Коррозия

чем от чего-либо другого. Д о л ж н ы м образом прове­ денная к о н д е н с а ц и я амальгамы п р и в о д и т к с н и ж е н и ю

К о р р о з и я амальгам в среде полости рта является об­

(менее 50%) с о д е р ж а н и я ртути Ф о р м а ч а с т и ц сплава

щ е п р и з н а н н ы м я в л е н и е м . Нередко, коррозию амаль­

также оказывает в л и я н и е на к о н е ч н о е с одер жа ни е

гамы считают п о л о ж и т е л ь н ы м ф а к т о р о м , поскольку

ртути в п р и г о т о в л е н н о й амальгаме. С о о т н о ш е н и е ко­

продукты к о р р о з и и п о м о г а ю т достичь хорошего (бо­

личества сплава и ртути в амальгаме, п р и г о т о в л е н н о й

лее плотного) краевого п р и л е г а н и я . Тем не менее,

из сплава со с ф е р и ч е с к и м и ч а с т и ц а м и , в ы ш е ,

к о р р о з и я по краям п л о м б ы , вызванная образованием

чем в

амальгаме из сплава в виде о п и л о к , потому что первый

гальванической я ч е й к и в зоне краевой щели, может

материал легче конденсируется. Д л я сплава со сфери­

вызвать быстрое ухудшение свойств амальгамы. Про­

ческими частицами к о н е ч н а я — 4 5 %

цесс к о р р о з и и о с о б е н н о тесно связан с gj-фазой.

концентрация

ртути легко достижима.

Считается, что у 2 -фаза является более электроот­

Размер частиц также важен. Выбор м е н ь ш е г о раз­ мера частиц для определенного

количества сплава,

который необходимо амальгамировать,

приводит к

р и ц а т е л ь н о й , чем у-фаза и у,-фаза. Это означает, что в присутствии раствора электролита у 2 -фаза будет слу­ ж и т ь анодом гальванической я ч е й к и и постепенно

тому, что большая его поверхность подвергается воз­

растворяться.

действию ртути. Это значит, что чем большее количе­

уравнению:

Эта р е а к ц и я

пойдет по следующему

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

93

О б ы ч н о о б р а з о в а н и е о к с и д о в помогает с н и з и т ь скорость процесса к о р р о з и и за счет о б р а з о в а н и я за­ щ и т н о г о п о в е р х н о с т н о г о п о к р ы т и я . Тем не м е н е е , в щ е л и между амальгамой и т к а н я м и зуба о к с и д ы на по­ верхности амальгамы не образуются, так к а к поверх­ ность з а к р ы в а ю т продукты процесса к о р р о з и и , кото­ рые выпадают в осадок. Этот п р о ц е с с весьма к о в а р е н , поскольку выделение с в о б о д н о й ртути позволяет про­ должиться р е а к ц и и с у-фазой и д о п о л н и т е л ь н ы м об­ р а з о в а н и е м большего количества У | - ф а з ы и у 2 -фазы. Этот п р о ц е с с з н а ч и т е л ь н о ослабит структуру амальга­ мы и может п р и в е с т и , к а к часто указывают в литера­ туре, к к р а е в ы м отколам п л о м б ы . Рис. 2 . 1 . 4 . Схематическое представление м и к р о с т р у к т у ­ ры д и с п е р с н о - ф а з о в о й амальгамы. Ореол

Клиническое значение

вокруг сфери­

ческих частиц показывает Cu-Sn-фазу

Н е д о с т а т к о м т р а д и ц и о н н ы х видов а м а л ь г а м ы являет­ ся невысокая

прочность, излишняя ползучесть и

о б ы ч н о г о сплава. Выбор с ф е р и ч е с к о й ф о р м ы ч а с т и ц

коррозия.

был с дел ан с учетом того, что в э к с п е р и м е н т е легче б ы л о м е н я т ь состав с ф е р и ч е с к и х ч а с т и ц ,

нежели

сплава, требующего д о п о л н и т е л ь н о г о и з м е л ь ч е н и я в о п и л к и . О д н о в р е м е н н о б ы л о учтено п р е и м у щ е с т в о , с в я з а н н о е с более л е г к о й к о н д е н с а ц и е й амальгамы

АМАЛЬГАМЫ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ МЕДИ

при и с п о л ь з о в а н и и

сплава со с ф е р и ч е с к и м и части­

цами. К а к о к а з а л о с ь позже, увеличение с о д е р ж а н и я ме­ ди в сплаве п р и в е л о к м о д и ф и к а ц и и р е а к ц и и схваты­

Из п р и в е д е н н о г о в ы ш е обсуждения свойств традици­

в а н и я , что о к а з а л о с ь к р а й н е п о л е з н ы м для увеличе­

онных

н и я п р о ч н о с т и амальгамы.

стоматологических амальгам, м о ж н о сделать

вывод о т о м , что их улучшение может быть достигнуто путем увеличение п р о ч н о с т и за счет с н и ж е н и я коли­

Первая р е а к ц и я была такой же, к а к и для традици­ о н н ы х сплавов, но за н е й следовала вторая р е а к ц и я :

чества У | - ф а з ы и у 2 -фазы. И д е а л ь н ы м вариантом бы­ ло бы п о л н о е удаление слабой и н е с т о й к о й по отно­ ш е н и ю к к о р р о з и и у 2 -фазы из структуры амальгамы. При этом з н а ч и т е л ь н о с н и з и л с я бы и показатель пол­ зучести.

Таким о бразом, к о н е ч н а я амальгама содержала ма­ ло или совсем не содержала у 2 -фазы. Структура амаль­ гамы показана на Р и с . 2.1,4. П е р в о н а ч а л ь н о полагали, что вся у 2 -фаза была

Амальгамы, упрочненные дисперсной фазой

удалена этой р е а к ц и е й , но затем было установлено, что н е з н а ч и т е л ь н а я ее часть все же остается. Эта м о д и ф и к а ц и я р е а к ц и и твердения привела к

В начале 60-х годов б ы л и п о п ы т к и п о в ы с и т ь проч­

целому ряду и н т е р е с н ы х и важных и з м е н е н и й свойств

ность с т о м а т о л о г и ч е с к и х а м а л ь г а м ,

амальгамы, а и м е н н о :

увеличивая

в

сплаве с о д е р ж а н и е меди. И д е я состояла в т о м , чтобы

•

медь д е й с т в о в а л а к а к д и с п е р с н а я д о б а в к а для увели­

•

чения п р о ч н о с т и а м а л ь г а м ы . Д л я этого с п л а в (в ос­

к более в ы с о к о й п р о ч н о с т и на сжатие; к более быстрому затвердеванию до полного завер­ шения;

новном серебро и медь) со с ф е р и ч е с к и м и ч а с т и ц а м и

•

к с н и ж е н и ю ползучести ;

и в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м меди д о б а в и л и к о п и л к а м

•

к п о в ы ш е н и ю к о р р о з и о н н о й стойкости.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

94

Другие составы высокомедных амальгам

П р о и з в о д и т е л ь о п р е д е л я е т т а к и е п а р а м е т р ы амаль­

Улучшение а м а л ь г а м ы по такому пути п р и в е л о к соз­

гам к а к ее состав,

д а н и ю одного из ее видов, с о д е р ж а щ е й п о р о ш о к спла­

сплава.

ва

Роль производителя а также р а з м е р и ф о р м а частиц

целиком из сферических частиц и с высоким содержа­

нием меди.

Такой

подход о б ъ е д и н я е т

преимущества

Состав

л е г к о й к о н д е н с а ц и и а м а л ь г а м ы с д о с т о и н с т в а м и , упо­ м я н у т ы м и в ы ш е , и в н а с т о я щ е е время в ы п у щ е н ряд м а р о к а м а л ь г а м ы такого т и п а . П о р о ш о к в этих амальгамах состоит из сферичес­ ких ч а с т и ц и

Н а и б о л е е в ы р а ж е н н ы е р а з л и ч и я в составе связаны с с о д е р ж а н и е м меди в сплаве. П е р в ы й в о п р о с , кото­

представляет с о б о й т р е х к о м п о н е н т н ы й

сплав серебра, олова и меди. Р е а к ц и я т в е р д е н и я выг­

р ы й может быть задан, звучит так: «Должен ли я ис­ пользовать традиционный

сплав для амальгамы или обо­

гащенный медью ?».

лядит следующим образом: Д а н н ы е , полученные при к о н т р о л и р у е м ы х клини­ Ag-Sn-Cu + Hg —> Ag-Sn-Cu + у] + Cu 6 Sn 5

ческих и с п ы т а н и я х , о д н о з н а ч н о показывают, что ре­ зультаты и с п о л ь з о в а н и я амальгам с в ы с о к и м содержа­

Н е ж е л а н и е м н о г и х врачей-стоматологов отказать­

н и е м меди з н а ч и т е л ь н о лучше, ч е м о б ы ч н ы х . Частота

сплава с п о р о ш к о м в виде опи­

краевых о т к о л о в у них н а м н о г о н и ж е , чем у традици­

л о к и п е р е й т и к сферическому, п р и в е л а к выпуску

о н н ы х с п л а в о в с н и з к и м с о д е р ж а н и е м меди, хотя са­

сплава с высоким содержанием меди и только с части­

мо по себе это не о б я з а т е л ь н о означает, что с р о к служ­

цами в виде опилок. Состав этих с п л а в о в в о с н о в н о м та­

бы

ся от и с п о л ь з о в а н и я

к о й же к а к и для всех с ф е р и ч е с к и х с п л а в о в , за исклю­ чением

большего

содержания

меди,

этих двух видов амальгам будет р а з л и ч н ы м . Следует п о м н и т ь , что т р а д и ц и о н н ы е амальгамы

которое

о т л и ч а л и с ь в ы с о к о й устойчивостью в течение многих

находится в пределах от 12 до 30%. О д н а к о следует за­

лет, а с р о к и с о х р а н е н и я их ф у н к ц и и , превышающие

метить, что до сих п о р н е и з в е с т н а о п т и м а л ь н а я

кон­

ц е н т р а ц и я меди в сплаве.

10 лет, у к а з ы в а ю т на б о л ь ш и е п о т е н ц и а л ь н ы е возмож­ ности амальгам. В к л и н и к е ч а щ е наблюдают преждев­

Д л я тех с т о м а т о л о г о в , к о т о р ы е п р е д п о ч и т а ю т ис­

р е м е н н о е в ы п а д е н и е амальгамовых п л о м б , связанное

п о л ь з о в а н и е д и с п е р с н о - ф а з о в ы й т и п с п л а в а , суще­

с н а р у ш е н и я м и т е х н и к и п л о м б и р о в а н и я . Тем не ме­

ствует ц е л ы й ряд с п л а в о в

из с м е с и о п и л о ч н ы х и

нее, н а б л ю д е н и я показывают, что в руках опытных

с ф е р и ч е с к и х ч а с т и ц , в к о т о р ы х оба вида ч а с т и ц име­

врачей и при с о б л ю д е н и и п р а в и л п р и м е н е н и я амаль­

ют о д и н и тот же с о с т а в т р е х к о м п о н е н т н о г о с п л а в а

гамы с в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м меди результаты лече­

Ag-Sn-Cu.

н и я н а м н о г о лучше. П о ч е м у амальгамы с в ы с о к и м содержанием меди п о к а з ы в а ю т л у ч ш и е результаты в к л и н и к е пока неяс­ н о . У этих т и п о в амальгамы з н а ч и т е л ь н о снижен по­

ВЫБОР И ПРИМЕНЕНИЕ АМАЛЬГАМ

ж е н и я частоты краевых отколов, но не совсем ясно,

В выборе п о д х о д я щ е й а м а л ь г а м ы д о л ж н ы учитывать­

ж е н н у ю ползучесть ц е л и к о м ответственными за улуч­

ся две о с н о в н ы х группы ф а к т о р о в , а и м е н н о :

ш е н и е свойств амальгамы. В е р о я т н о , здесь следует

•

быть п р а г м а т и к а м и и в о с п р и н и м а т ь это как улучше­

казатель ползучести и также п о в ы ш е н а коррозионная стойкость. Оба эти м о м е н т а считались п р и ч и н о й сни­ м о ж н о ли считать м е н ь ш у ю в е л и ч и н у к о р р о з и и и сни­

•

ф а к т о р ы , на к о т о р ы е оказывает в л и я н и е т о л ь к о производитель;

н и е рабочей х а р а к т е р и с т и к и амальгам, какие бы при­

ф а к т о р ы , к о т о р ы е зависят т о л ь к о от условий рабо­

ч и н ы за э т и м бы не стояли.

ты с материалом в к л и н и к е . Каждая группа ф а к т о р о в будет о к а з ы в а т ь большое

Е щ е о д н о й чертой, характерной для амальгам с

в л и я н и е на рабочие х а р а к т е р и с т и к и и к л и н и ч е с к и й

в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м меди, является их более высо­

результат п р и м е н е н и я

кая п р о ч н о с т ь на сжатие по с р а в н е н и ю с традицион­

амальгам.

Качество пломб из амальгамы в к л и н и к е зависит в

н ы м и с п л а в а м и . Уже через о д и н час после постановки

равной степени от п р а в и л ь н о г о в ы б о р а сплава и от

п л о м б ы амальгама с в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м меди име­

соблюдения с т о м а т о л о г и ч е с к и м п е р с о н а л о м правил

ет п р о ч н о с т ь на сжатие в два раза в ы ш е , чем традици­

работы с амальгамой на всех стадиях п л о м б и р о в а н и я

о н н а я амальгама, а это может внести свой вклад в сни­

— от момента д о з и р о в а н и я п о р о ш к а сплава и ртути до

ж е н и е частоты о б р а з о в а н и я б о л ь ш и х дефектов пломб.

окончательного п о л и р о в а н и я .

Тем не м е н е е , следует отметить, что показатели конеч-

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

95

н о й п р о ч н о с т и на сжатие могут не т а к с и л ь н о разли­

н о м с х в а т ы в а н и и . К а ж е т с я , что ч а с т и ц ы среднего или

чаться

т о н к о г о п о м о л а будут более п р и е м л е м ы м компромис­

(Таблица 2.1.3).

В составе амальгамы с в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м меди отсутствует ц и н к . П о с к о л ь к у и з в е с т н о , что ц и н к яв­

сом в д а н н о м случае. О з а б о ч е н н о с т ь п о поводу ф о р м ы ч а с т и ц продик­

л я е т с я п р и ч и н о й п о с т е п е н н о г о р а с ш и р е н и я амальга­

тована

м ы , п р и п о п а д а н и и в нее с л ю н ы , это с т а н о в и т с я до­

с п л а в о в в виде о п и л о к и л и со с ф е р и ч е с к о й ф о р м о й

полнительным

ч а с т и ц и л и , в о з м о ж н о , смесью из этих двух сплавов.

преимуществом

высокомедной

необходимостью

выбора

между п о р о ш к а м и

Это в б о л ь ш е й с т е п е н и в о п р о с л и ч н о г о п р е д п о ч т е н и я ,

амальгамы.

но н е к о т о р ы е утверждают, что с и с т е м ы со сферичес­ О д и н недостаток, о т м е ч е н н ы й у н е к о т о р ы х из вы­

к и м и с п л а в а м и легче к о н д е н с и р у ю т с я , п о с р а в н е н и ю

с о к о м е д н ы х амальгам, заключается в том, что их пове­

с п о р о ш к а м и из сплава с н е п р а в и л ь н о й ф о р м о й час­

рхность более п о д в е р ж е н а п о т у с к н е н и ю .

т и ц . Э т о тот в о п р о с , на к о т о р ы й могут ответить толь­ ко сами врач и-стоматологи, если они готовы испытать в работе р а з л и ч н ы е т и п ы амальгам.

Размер частц и их форма Клиническое значение Вопрос о р о л и размера и ф о р м ы частиц д о л ж е н быть тщательно р а с с м о т р е н , п о с к о л ь к у эти п а р а м е т р ы оп­ ределяют не т о л ь к о рабочие

х а р а к т е р и с т и к и сплава,

но также в л и я ю т и на состав к о н е ч н о й затвердевшей амальгамы.

В настоящее время имеется достаточно клинических данных, свидетельствующих о преимуществах амальгамы с в ы с о к и м содержанием меди по сравнению с д р у г и м и вида­ ми амальгам.

Наблюдается т е н д е н ц и я к п р и м е н е н и ю сплавов с сильно и з м е л ь ч е н н ы м и т о н к о д и с п е р с н ы м и частица­ ми, п о с к о л ь к у их л е г к о ф о р м и р о в а т ь в полости зуба,

Роль стоматологического персонала

чтобы затем добиться хорошего п о л и р о в а н и я поверх­ ности. Тем не м е н е е , м а л ы й р а з м е р ч а с т и ц п о р о ш к а

К факторам,

означает большее к о л и ч е с т в о п р о р е а г и р о в а в ш е й со

о т н о с я т с я следующие: п р а в и л ь н о е с о о т н о ш е н и е спла­

сплавом ртути, что даст более в ы с о к о е к о н е ч н о е со­

ва и ртути;

которые зависят от работы стоматолога,

держание ртути, и поэтому большее с о д е р ж а н и е у, - и

д о з и р о в а н и е и с о б л ю д е н и е с о о т н о ш е н и я порош­

у 2 -фаз. В д о п о л н е н и е к этому п р о ч н о с т ь на сжатие

ка сплава и ртути;

этих амальгам в р а н н и е с р о к и з н а ч и т е л ь н о н и ж е , ч е м

смешивание или растирание ;

амальгам,

конденсирование;

и з г о т о в л е н н ы х из более к р у п н ы х ч а с т и ц

сплава.

придание формы и полирование.

В н е к о т о р ы х и с с л е д о в а н и я х б ы л о п о к а з а н о , что применение о ч е н ь т о н к о г о п о р о ш к а сплава п о в ы ш а е т

Соотношение

и частоту краевого откола п л о м б , что на с а м о м деле, является п р о т и в о п о к а з а н и е м к его и с п о л ь з о в а н и ю . В п р о т и в о п о л о ж н о с т ь этому более грубо помоло­

Оптимальное соотношение порошка сплава и ртути достигается с использованием различного типа мерни­

тые с п л а в ы трудно ф о р м и р о в а т ь в п о л о с т и , поскольку

ков или путем с м е ш и в а н и я амальгамы, предварительно

частицы л е г к о с м е щ а ю т с я с п о в е р х н о с т и при началь­

дозированной и расфасованной в капсулы. Капсулиро-

medwedi.ru

96

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

ванная форма амальгамы имеет те преимущества, что

о б / м и н с м е ш и в а н и е м о ж е т п р о д о л ж а т ь с я 20 секунд и

врачу не нужно беспокоиться о соблюдении правильно­

более. О б щ е й р е к о м е н д а ц и е й я в л я е т с я строгое соб­

го соотношения порошка и ртути (поскольку о н о за­

л ю д е н и е в р е м е н и с м е ш и в а н и я а м а л ь г а м ы . Отрица­

ф и к с и р о в а н о в процессе производства). Кроме того,

тельное в л и я н и е на ее к а ч е с т в о в б о л ь ш е й мере связа­

значительно уменьшается опасность пролива ртути на

но с с о к р а щ е н и е м п р о ц е с с а с м е ш и в а н и я , тогда к а к

подготовительных стадиях перед внесением амальгамы

и з б ы т о ч н о е время с м е ш и в а н и я влияет м е н ь ш е .

в полость зуба. К сожалению, капсулированная амаль­

о б н а р у ж и в а е т с я , что амальгама схватывается слиш­

гама намного дороже ее стоимости в п о р о ш к е .

Если

ком б ы с т р о , то н е о б х о д и м о увеличить, а не умень­

Таким о б р а з о м , о б ъ е м н ы й дозатор я в л я е т с я более

ш и т ь время с м е ш и в а н и я , к а к это часто думают. Более

удобным и д о с т у п н ы м по с т о и м о с т и , о д н а к о выбор

п р о д о л ж и т е л ь н о е время с м е ш и в а н и я дает более плас­

сплава о г р а н и ч и в а е т с я при э т о м т о л ь к о т о н к о и з м е л ь -

тичную смесь с удлиненным рабочим временем.

ч е н н ы м и п о р о ш к а м и , п о с к о л ь к у амальгамы со сред­ не-

или грубоизмельченными частицами

порошка

Время с м е ш и в а н и я также влияет на о б ъ е м н ы е из­ м е н е н и я п л о м б ы , которые происходят при схватыва­

с к л о н н ы давать неустойчивую смесь. С другой сторо­

н и и а м а л ь г а м ы . В идеальном случае материал д о л ж е н

н ы , п р и м е н е н и е о б ъ е м н о г о дозатора или

мерника

давать н е б о л ь ш о е р а с ш и р е н и е после схватывания, это

обеспечивает с в о б о д н ы й выбор с о о т н о ш е н и я поро­

улучшает краевое п р и л е г а н и е п л о м б ы и п о н и ж е т кра­

ш о к : ртуть, что в а ж н о для тех врачей-стоматологов,

евую п р о н и ц а е м о с т ь .

которые предпочитают н а ч и н а т ь п л о м б и р о в а н и е

бо­

До внедрения в практику капсулированной амаль­

лее м я г к о й а м а л ь г а м о й . Увеличенное к о л и ч е с т в о рту­

гамы и амальгамосмесителей, т р а д и ц и о н н ы е амальга­

ти не представляет п р о б л е м ы при в ы с о к о й с т е п е н и

мы содержали довольно крупные частицы сплава, ко­

к о н д е н с и р о в а н и я а м а л ь г а м ы . Важно, чтобы была по­

торые

лучена д о с т а т о ч н о п л а с т и ч н а я смесь, которая обеспе­

амальгамы приводил к наибольшему ее р а с ш и р е н и ю в

чит н о р м а л ь н у ю р е а к ц и ю а м а л ь г а м и р о в а н и я и удоб­

конце твердения. Д и н а м и к а и з м е н е н и й размера во вре­

ство в работе с н е й . Во всех случаях следует избегать

мени показана на Р и с . 2.1.5.

работы с сухой смесью. В ц е л о м ,

соотношение 1 : 1

п о р о ш к а к ртути считается о п т и м а л ь н ы м при исполь­ зовании сплавов с частицами неправильной формы ( о п и л к и ) , но для с п л а в о в из с ф е р и ч е с к и х частиц тре­ буется большее к о л и ч е с т в о сплава по о т н о ш е н и ю к ртути из-за м е н ь ш е й с у м м а р н о й п л о щ а д и поверхнос­ ти с ф е р и ч е с к и х ч а с т и ц .

смешивали вручную. Этот метод приготовления

П р и п р о н и к н о в е н и и ртути в сплав отмечается пер­ воначальное у м е н ь ш е н и е объема амальгамы. По мере образования у,-фазы происходит р а с ш и р е н и е амальга­ мы, что с в я з а н о с тем, что у, кристаллы растут навстре­ чу друг другу и о к а з ы в а ю т давление, которое имеет об­ щее направление наружу и

противодействует усадке

материала. Этот процесс наблюдается только в прису­

М е н ь ш е е количество ртути в д а н н о м случае не оз­ начает, что не потребуется удаления и з б ы т к а ртути.

тствии достаточного количества ртути, которую сме­ шали со сплавом для образования пластичной смеси.

Важно, чтобы к о н е ч н о е с о д е р ж а н и е ртути б ы л о низ­

Введение в ы с о к о с к о р о с т н ы х механических амаль­

к и м , н а с к о л ь к о это в о з м о ж н о , а т е х н и к а конденсиро­

гамосмесителей, материалов с н и з к и м с о о т н о ш е н и е м

вания была бы х о р о ш о в ы п о л н е н а .

ртуть: сплав, сплавов с м а л ы м р а з м е р о м частиц и

Смешивание

амальгамы при затвердевании.

плотной

к о н д е н с а ц и и и с м е с и о б е с п е ч и л о усадку

С м е ш и в а н и е я в л я е т с я о д н и м из наиболее важных эта­ пов п р и г о т о в л е н и я а м а л ь г а м ы , п о л н о с т ь ю з а в и с я щ е е

Конденсирование

от персонала. П р а в и л ь н о е с м е ш и в а н и е обеспечивает полного амальгамирования.

Н а и б о л е е в а ж н ы м и т р е б о в а н и я м и к технике конден­

Длительность с м е ш и в а н и я зависит к а к от т и п а ис­

пластичность смеси и

с и р о в а н и я я в л я ю т с я следующие: избыток ртути дол­

пользуемого сплава, так и от системы д о з и р у ю щ е г о

жен быть удален по в о з м о ж н о с т и полностью; пломба

устройства и смесителя. С ф е р и ч е с к и е с п л а в ы могут

не д о л ж н а иметь пор; о п т и м а л ь н о е краевое прилега­

смешиваться быстро и, в ц е л о м , требуют более корот­

ние д о л ж н о предупреждать п о я в л е н и е чувствитель­

кого времени с м е ш и в а н и я . Это с в я з а н о с тем, что та­

ности после п л о м б и р о в а н и я .

кие частицы легче у в л а ж н я ю т с я по с р а в н е н и ю с час­ т и ц а м и сплава н е п р а в и л ь н о й ф о р м ы .

К о н е ч н о е содержание ртути (45%) в пломбе может быть достигнуто при и с п о л ь з о в а н и и сплава с порош­

Продолжительность смешивания зависит от типа

ком в виде о п и л о к . Следует указать, что с н и ж е н и е со­

скоростью

д е р ж а н и я ртути в пломбе ниже 50% не оказывает суще­

в р а щ е н и я 4000 о б / м и н и ходом о к о л о 50 мм время

ственного в л и я н и я на показатель прочности на сжатие

смесителя.

Для

амальгамосмесителя

со

а м а л ь г а м и р о в а н и я может б ы т ь всего 5 секунд. Д л я

амальгамы (через 24 часа). О д н а к о этим можно дос­

более м е д л е н н ы х систем со с к о р о с т ь ю в р а щ е н и я 2600

тичь у м е н ь ш е н и я показателя ее ползучести. Высокая

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

97

ф о р м и р о в а н и я поверхности п л о м б ы , чем сплавы с н е п р а в и л ь н о й ф о р м о й частиц. Необходимость п о л и р о в а н и я амальгам при пов­ торном

визите

п а ц и е н т а остается д и с к у с с и о н н ы м

в о п р о с о м . Н е к о т о р ы е утверждают, что полирование п л о м б необходимо л и ш ь для улучшения ее эстетики, а другие утверждают, что это важно и для удаления по­ верхностного слоя п л о м б ы , в к о т о р о м содержится на­ и б о л ь ш е е количество ртути. В литературе имеется м н е н и е и том, что весьма т о н к и й п о в е р х н о с т н ы й слой содержит в избытке у,ф а з ы и у 2 -фазы и он довольно с к о р о истирается, и, следовательно, п о л и р о в а н и е не имеет з н а ч е н и я для улучшения качества пломб. Ряд исследователей счита­ л и , что обработку п л о м б необходимо проводить только

Р и с . 2 . 1 . 5 . Д и н а м и к а изменения размера у обычной (тра­ диционной) смешанной вручную амальгамы (а) и совре­ менной, смешанной на амальгамосмесителе (Ь)

с п о м о щ ь ю полиров, тогда к а к другие утверждали, что п о л и р о в а н и е амальгамы способствует образование бо­ гатого ртутью поверхностного слоя, что п о в ы ш а е т ве­ роятность

появления

коррозии

или

разрушения

пломб. Тем не менее, более поздние исследования по­ п р о ч н о с т ь в р а н н и е сроки с н и ж а е т вероятность боль­

казывают, что с у м м а р н ы й э ф ф е к т от п о л и р о в а н и я

ших о т к о л о в амальгамы в течение первых нескольких

пломб п о в ы ш а е т п р о ч н о с т ь их поверхности, снижает

часов после н а л о ж е н и я п л о м б ы . Это п р и м е н и м о в рав­

пористость и вероятность п о я в л е н и я коррозии, кроме

н о й степени и к системам со с ф е р и ч е с к и м и сплавами,

того также улучшается краевое прилегание амальгамы.

за и с к л ю ч е н и е м того, что к о н е ч н о е содержание ртути в таких амальгамах д о л ж н о п р и б л и ж а т ь с я к 40%.

П о с к о л ь к у поверхность с ф о р м и р о в а н н о й амальга­ мы весьма рельефна, требуется ее к о н е ч н а я обработка

В а ж н ы м и п р и е м а м и при к о н д е н с и р о в а н и и явля­

— п о л и р о в а н и е п л о м б ы , которую врач должен провес­

ются: п р и л о ж е н и е м а к с и м а л ь н о г о усилия, использо­

ти л и б о в д е н ь п л о м б и р о в а н и я зуба (с и с п о л ь з о в а н и е м

вание соответствующих по размеру и н с т р у м е н т о в для

полира) и л и н а з н а ч и т ь п а ц и е н т у п о в т о р н ы й прием.

конденсации

амальгамы и в н е с е н и е ее в к а р и о з н у ю

И с п о л ь з о в а н и е п о л и р о в э ф ф е к т и в н о для п л о м б и з

полость н е б о л ь ш и м и п о р ц и я м и . И хотя о б ы ч н о реко­

амальгамы с н е п р а в и л ь н о й ф о р м о й ч а с т и ц сплава, и

мендуемое д а в л е н и е п р и к о н д е н с и р о в а н и и составляет

чем д о л ь ш е

30-40 Н , это не означает, что п р и более слабом давле­

го п р и л е г а н и я м о ж н о достичь.

нии будут плохие результаты,

поскольку н и з к о е дав­

ление может быть к о м п е н с и р о в а н о в н е с е н и е м амаль­ гамы

небольшими

полируется пломба, тем лучшего краево­

порциями.

Внесение

больших

п о р ц и й материала п р и в о д и т не т о л ь к о к у в е л и ч е н и ю количества у - ф а з ы и у 2 -фазы, но также вызывает по­

НЕДОСТАТКИ АМАЛЬГАМОВЫХ ПЛОМБ

вышенную пористость пломбы. К о н д е н с и р о в а н и е амальгам со с ф е р и ч е с к и м спла­

И с п о л ь з о в а н и е амальгам стало предметом глубоких

вом требует другого подхода по с р а в н е н и ю с порошка­

дискуссий непосредственно после разработки и внед­

ми сплавов с н е п р а в и л ь н о й ф о р м о й частиц. Посколь­

р е н и я новых п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в и стеклоионо-

ку п о л у ч а е м а я

в

этом

случае

амальгама

обладает

мерных цементов. Н е к о т о р ы е с п е ц и а л и с т ы предлага­

большей п л а с т и ч н о с т ь ю , требуются м е н ь ш и е усилия

ли

дня к о н д е н с и р о в а н и я п л о м б ы и следует и с п о л ь з о в а т ь

О д н а к о , п р и н и м а я во в н и м а н и е ,

вообще

прекратить

использование

амальгам.

что амальгамы эф­

максимальные р а з м е р ы и н с т р у м е н т о в , учитывая фор­

ф е к т и в н о и с п о л ь з о в а л и с ь в стоматологической прак­

му к а р и о з н о й п о л о с т и . О д н а к о обеспечить идеальное

тике уже более 100 лет, эта точка з р е н и я представляет­

краевое п р и л е г а н и е

ся д о в о л ь н о э к с т р е м а л ь н о й . Тем не менее, у амальгам

пломбы

трудно, что с в я з а н о с

грубым з е р н о м структуры с ф е р и ч е с к и х сплавов.

есть ц е л ы й ряд недостатков.

Формирование

Неудовлетворительная эстетика

и

полирование пломбы

Способность к ф о р м и р о в а н и ю амальгамовой п л о м б ы

Амальгама является металлической пломбой и ее об­

зависит от размера и ф о р м ы ч а с т и ц сплава. В целом,

щ и й вид в полости рта мало привлекателен, хотя, если

сферические

ее

сплавы

требуют м е н ь ш и х усилий для

более регулярно полировать, чем это делается на

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

98

практике, то она может выглядеть совсем неплохо. По­

Не вызывает с о м н е н и й , что

п а ц и е н т ы подверже­

л у ч е н н ы й после п о л и р о в а н и я блеск теряется со време­

ны м е н ь ш е м у риску вдыхания паров ртути по сравне­

нем из-за потускнения поверхности пломбы. Несмотря

нию со стоматологическим персоналом.

на п о в ы ш е н и е требований к эстетичности восстанов­

п р о и с х о д и т н е к о т о р о е п о с т у п л е н и е ртути путем вды­

л е н и я , для п л о м б и р о в а н и я жевательных зубов большее

хания ее паров во время в н е с е н и я з а м е ш а н н о й амаль­

значение имеет прочность п л о м б и р о в о ч н о г о материа­

гамы в полость зуба, н о , к а к полагают, к о н ц е н т р а ц и я

ла, и это является важным обстоятельством для исполь­

паров ртути з н а ч и т е л ь н о н и ж е порога в 50 мкг/м . Од­

Конечно,

3

н а к о , имел место ряд случаев, когда у п а ц и е н т о в наб­

зования амальгамы и в настоящее время.

людалась в ы р а ж е н н а я р е а к ц и я на присутствие амаль­ гамы

Токсичность ртути

полости

рта,

что

можно

объяснить

У н е к о т о р ы х п а ц и е н т о в может наблюдаться выражен­

Вполне п о н я т н о , что ртуть я в л я е т с я в ы с о к о токсич­ н ы м в е щ е с т в о м . Ее п р и м е н е н и е требует н а и б о л ь ш е г о внимания.

в

з а м е д л е н н о й гиперчувствительной р е а к ц и е й к ртути.

Основными источниками загрязнения

ртутью и т о к с и ч е с к о г о воздействия могут б ы т ь следу­ ю щ и е обстоятельства:

ная реакция с типичными

с и м п т о м а м и аллергии, и

врач-стоматолог д о л ж е н знать об этом и быть готов с п р а в и т ь с я с т а к и м с о с т о я н и е м больного. В литерату­ ре также б ы л и с о о б щ е н и я о л и х е н о и д н ы х р е а к ц и я х на с л и з и с т о й о б о л о ч к е полости рта, с в я з а н н ы х с пломби­ р о в а н и е м амальгамой: в таких случаях рекомендуют удаление пломб из амальгамы и, о с о б е н н о п р и нали­

•

с л у ч а й н ы е п р о л и т и я ртути;

•

н е с о б л ю д е н и е г и г и е н ы в работе ;

•

п р я м о й к о н т а к т с ртутью;

ч и и н е п о с р е д с т в е н н о г о контакта между п л о м б о й и очагом п о р а ж е н и я . Н е к о т о р ы м и и с с л е д о в а н и я м и у с т а н о в л е н о , что

•

амальгамосмесители;

•

н а л о ж е н и е н о в ы х и удаление старых п л о м б .

ртутные и с п а р е н и я могут возникать при акте жевания и к о р р о з и и амальгамы. О д н а к о в среднем, суммарное

Н а и б о л ь ш у ю о п а с н о с т ь представляют п а р ы ртути,

поступление ртути из амальгамовых пломб в организм

а их и с т о ч н и к о м я в л я е т с я п р о л и т а я ртуть в рабочем

значительно ниже порогового уровня 30 мкг/сутки, ре­

к а б и н е т е . И с п о л ь з о в а н и е к а п с у л и р о в а н н о й амальга­

к о м е н д о в а н н о г о Всемирной о р г а н и з а ц и е й здравоох­ р а н е н и я . Тем не менее, у некоторых п а ц и е н т о в уро­

мы м и н и м и з и р у е т этот р и с к . Р а б о т н и к и стоматологического кабинета подвер­

вень поступления ртути в организм может значительно

ж е н ы наибольшему риску от загрязнения п о м е щ е н и й

п р е в ы ш а т ь его

ртутью, поскольку этот материал используется в каж­

ф у н к ц и е й ж е в а н и я и бруксизмом. In vitro было показа­

среднее з н а ч е н и е , и связывают это с

додневной работе. Если произойдет пролитие ртути,

н о , что о т б е л и в а ю щ и е средства на основе карбамида

о н а д о л ж н а быть н е м е д л е н н о убрана, так как любое ее

могут увеличивать высвобождение ртути из амальгамо­

количество с п о с о б н о испаряться. Предельно допусти­

вых пломб. Таким образом,

мой к о н ц е н т р а ц и е й ртути в воздухе

на наличие у них с и м п т о м о в ртутной интоксикации

для возникнове­ 3

н и я отрицательного э ф ф е к т а является 50 мкг/м . Из опыта работы на производствах,

использующих ртуть,

к пациентам с жалобами

следует относиться с д о л ж н ы м в н и м а н и е м . К продолжающемуся и с п о л ь з о в а н и ю амальгам от­

например, при производстве ртутных термометров, из­

ношение

вестно, что при п р е в ы ш е н и и указанного в ы ш е порога

М н о г и е полагают, что ртуть из остатков пломб может

появляются п р и з н а к и отравления ртутью. О н и включа­

загрязнять окружающую среду и увеличивать суммар­

Е в р о п е й с к и х стран

весьма неоднозначно.

ют судороги ног, зудящую сыпь, избыточное потоотде­

ную ртутную нагрузку в сообществе. Эти аргументы

ление, п о в ы ш е н и е сердцебиения, п о в ы ш е н и е темпера­

могут способствовать п о л н о м у п р е к р а щ е н и ю исполь­

туры тела,

раздражительность, бессонницу, головные

з о в а н и я амальгамы, п о к а не придет п о н и м а н и е того,

боли, хроническую усталость и нервную д и с ф у н к ц и ю .

что вследствие такого р е ш е н и я стоимость стоматоло­

Для

профилактики

загрязнения

помещений

ртутью рекомендуются следующие м е р о п р и я т и я :

гического л е ч е н и я резко возрастет. Хотя применение ртути в стоматологии составляет по объему всего 3% от общего количества ртути, используемой во всем мире

• • •

и с п о л ь з о в а н и е технологии, и с к л ю ч а ю щ е й п р я м о й

для разных целей, стоматологический персонал дол­

контакт с ртутью;

ж е н строго соблюдать гигиенические правила работы

использование герметичных механических амаль-

с ртутью,

гамосмесителей;

после п л о м б и р о в а н и я и в ы с в е р л и в а н и я старых пломб.

хранение ртути и остатков амальгамы под водой в небьющихся

герметически закрытых контейне­

рах; •

немедленная уборка п р о л и т о й ртути.

включая у т и л и з а ц и ю отходов амальгамы

Н е о б х о д и м о все же подчеркнуть, что вопрос о би­ о с о в м е с т и м о с т и амальгам достаточно серьезен и тре­ бует п о с т о я н н о г о п о и с к а альтернативных сплавов. О д н и м из таких альтернативных з а м е щ а ю щ и х ртуть

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

металлов я в л я е т с я галлий, к о т о р ы й стоит на втором

99

к и й привкус, а также ускорять к о р р о з и о н н о е разруше­

месте п о н а и б о л е е н и з к о й температуре п л а в л е н и я

ние металла, обладающего большим

после ртути. При о б р а з о в а н и и сплава галлия с оловом

т е л ь н ы м п о т е н ц и а л о м . Поэтому, несмотря на редкое

и и н д и е м сплав находится в ж и д к о м с о с т о я н и и

при

к о м н а т н о й температуре. П о р о ш к и сплава, и м е ю щ е г о

электроотрица­

п р о я в л е н и е такого ф е н о м е н а , использование разно­ р о д н ы х металлов в полости рта не рекомендуется.

состав п о х о ж и й на состав с п л а в о в для с о е д и н е н и я со ртутью, с м е ш и в а ю т с я с э т о й ж и д к о с т ь ю и в результате получается смесь, которую м о ж н о к о н д е н с и р о в а т ь в п о л о с т и зуба. Галлиевый сплав обладает с р а в н и т е л ь н о

Отсутствие адгезии

х о р о ш и м и ф и з и ч е с к и м и и м е х а н и ч е с к и м и свойства­

Н е о б х о д и м о с т ь п р е п а р и р о в а н и я я щ и к о о б р а з н о й по­

м и . О д н а к о ч р е з м е р н о е р а с ш и р е н и е при с хв а т ыв а нии

л о с т и в зубе с р е т е н ц и о н н ы м и п у н к т а м и для пломби­

и н и з к и е рабочие

р о в а н и я амальгамой является ее с е р ь е з н ы м недостат­

качества требуют з н а ч и т е л ь н о г о

улучшения этого материала до того, к а к он может

ком.

быть р е к о м е н д о в а н для з а м е н ы амальгамы.

з а к а н ч и в а т ь с я в пределах здоровых т к а н е й зуба, сле­

Существует и другое н а п р а в л е н и е п о и с к а нового

При

этом

препарирование

полости должно

дуя ш и р о к о и з в е с т н о м у п р и н ц и п у — «расширение для

п л о м б и р о в о ч н о г о материала, и с к л ю ч а ю щ е е исполь­

предупреждения».

з о в а н и е ж и д к о г о металла, путем

подвергается с о м н е н и ю , поскольку амальгамой не­

холодной сварки

Этот подход в н а с т о я щ е е время

п р е д в а р и т е л ь н о о б р а б о т а н н ы х и п о к р ы т ы х серебром

в о з м о ж н о возместить здоровые т к а н и зуба. Н о в ы е ме­

частиц. Холодная сварка происходит в тех местах, где

тоды п р е п а р и р о в а н и я п о л о с т и , н а ц е л е н н ы е на макси­

имеется к о н т а к т «серебро-серебро» между ч а с т и ц а м и .

м а л ь н о в о з м о ж н о е с о х р а н е н и е здоровых т к а н е й зуба,

Этому процессу способствует обработка ч а с т и ц сла­

уже р а з р а б о т а н ы , но о н и не могут быть ис пол ь зован ы

бой к и с л о т о й д л я удаления всех з а г р я з н я ю щ и х ве­

для работы с амальгамой, не о б л а д а ю щ е й свойствами

ществ с п о в е р х н о с т и , к о т о р ы е могут м е ш а т ь холодной

а д г е з и о н н ы х восстановительных материалов.

сварке. О д н а к о здесь имеется проблема, с в я з а н н а я с н е о б х о д и м о с т ь ю п р и м е н е н и я б о л ь ш о й с и л ы конден­ сирования,

при к о т о р о й может п р о и з о й т и с л и я н и е

ч а с т и ц серебра. И хотя этот материал имеет б о л ь ш и е п е р с п е к т и в ы для ш и р о к о г о и с п о л ь з о в а н и я , о н все еще находится на стадии р а з р а б о т к и .

Недостаточная прочность и ударная вязкость К а к указывалось в ы ш е , амальгамы о ч е н ь хрупки, и относятся

к группе п л о м б и р о в о ч н ы х материалов с

н и з к о й п р о ч н о с т ь ю на разрыв. Поэтому амальгаму ре­

Высокая термопроводность

комендуется использовать для п л о м б и р о в а н и я боль­ ших к а р и о з н ы х полостей,

Я в л я я с ь м е т а л л и ч е с к и м материалом, амальгамы име­

п е н ь ее

так к а к это снижает сте­

н а к л о н а и и з г и б а , ч т о , в с в о ю очередь,

ю т о ч е н ь в ы с о к у ю т е р м о п р о в о д н о с т ь . К а к известно,

с н и ж а е т величину внутренних р а с т я г и в а ю щ и х напря­

по

жений.

этой

причине

может

чувствительность пульпы

возникать

повышенная

из-за г и д р о д и н а м и ч е с к о г о

П о э т о м у п р и п р е п а р и р о в а н и и необходимо

удалять б о л ь ш и е о б ъ е м ы т к а н е й зуба, чтобы избежать

э ф ф е к т а и п р о н и к н о в е н и я ротовой ж и д к о с т и через

т о н к о г о п о п е р е ч н о г о сечения амальгамовой пломбы в

краевую щель, а также из-за у с к о р е н и я тока ж и д к о с т и

л ю б о м участке. Это означает, что края я щ и к о о б р а з н о й

вверх и в н и з по д е н т и н н ы м к а н а л ь ц а м . В то же время,

полости д о л ж н ы находится

следует заметить, что с этой п р о б л е м о й л е г к о справ­

лости.

ляются

под углом 90° ко дну по­

П о э т о м у и с п о л ь з о в а н и е амальгамы в неболь­

методов

ш и х к а р и о з н ы х полостях п р о т и в о п о к а з а н о , и в этих

п р е п а р и р о в а н и я полости и и с п о л ь з о в а н и я л а к о в и

случаях предпочтительнее будет п р и м е н е н и е альтер­

п р о к л а д о к (см. главу 2.4).

нат ивног о материала типа п о л и м е р н о г о композита.

Гальванические эффекты

Ограниченный срок службы пломб из стоматологических амальгам

путем

применения рациональных

Если две м е т а л л и ч е с к и е п л о м б ы из разных металлов с р а з л и ч н о й в е л и ч и н о й э л е к т р о о т р и ц а т е л ь н о с т и нахо­

Сотни

дятся в н е п о с р е д с т в е н н о й близости друг к другу в

ежегодно. П о л о в и н у из них

э л е к т р о п р о в о д я щ е й среде ( п р и м е н и т е л ь н о к полости

п л о м б . О п р е д е л е н и е срока службы пломб из амальгам

рта этой средой является с л ю н а ) , в о з м о ж н о образова­

я в л я л о с ь задачей целого ряда клинических исследова­

ние г а л ь в а н и ч е с к о й я ч е й к и . Э л е к т р и ч е с к и й т о к мо­

н и й , согласно к о т о р ы м установлено, что в среднем он

жет вызвать д и с к о м ф о р т в полости рта и металличес­

составляет от 4 до 5 лет.

medwedi.ru

тысяч

амальгамовых

пломб

накладываются

составляет замена старых

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

100

З а м е ч е н о также, что с р о к службы п л о м б из амаль­

п р и з м , м о ж н о добиться м и н и м а л ь н о г о удаления здо­

гамы о б р а т н о п р о п о р ц и о н а л е н их размеру. Р е ш е н и е

р о в о й т к а н и зуба. Этот метод позволяет также обеспе­

э т о й п р о б л е м ы усложняет тот факт, что п р и каждой

чивать о п т и м а л ь н ы й угол н а к л о н а ( п р и б л и ж а я с ь к

замене амальгамовой п л о м б ы р а з м е р ы п о л о с т и увели­

90°) с т е н к и п о л о с т и по о т н о ш е н и ю к ее дну. Следует

ч и в а ю т с я , по м е н ь ш е й мере, на 0,5 мм, п р и в о д я к не­

всегда п о м н и т ь , что острые углы (стенка-дно) полости

о б х о д и м о с т и увеличивать и размеры п л о м б . В о б щ е м

способствуют отколу амальгамы по к р а ю п л о м б ы .

м о ж н о утверждать, что чем м е н ь ш е пломба, тем доль­ ш е о н а сохранится.

В н а с т о я щ е е время существуют адгезивы, позволя­ ю щ и е добиться п л о т н о й связи амальгамы с т к а н я м и

Из всех упомянутых выше недостатков наибольшую обеспокоенность вызывают короткий с р о к сохраннос­

зуба. Такая с в я з ь

обеспечит д о п о л н и т е л ь н у ю подде­

ржку, к а к самой пломбе, так и бугров жевательной по­

ти амальгамовых пломб и значительное удаление тка­

верхности, что у п р о ч н я е т в о с с т а н о в л е н н у ю коронку

ней зуба при их наложении. Пути

зуба. О д н а к о , долговечность такого адгезива пока не

продления

срока

службы пломб будут рассмотрены в следующем разделе.

изучена, поэтому к о н ф и г у р а ц и я полости д о л ж н а быть т а к о й , чтобы и с к л ю ч и т ь места, с п о с о б н ы е вызвать пе­

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЛОМБ ИЗ АМАЛЬГАМЫ

реломы п л о м б ы . П р и о ч е н ь о с л а б л е н н ы х буграх луч­ ше использовать такие альтернативные методики вос­ с т а н о в л е н и я , к а к золотые или ф а р ф о р о в ы е вкладки.

Эмаль зуба без опоры на дентин В течение последних трех д е с я т и л е т и й методы плом­ б и р о в а н и я зубов амальгамой н е о д н о к р а т н о подверга­

С о б л ю д е н и е правила с о з д а н и я вертикальных с т е н о к и

л и с ь к р и т и ч е с к о м у анализу. На о с н о в а н и и этого ана­

п л о с к о г о дна при ф о р м и р о в а н и и я щ и к о о б р а з н о й по­

лиза

замены

лости может привести к отколу э м а л и проксимально­

амальгамовых п л о м б , и в о с н о в н о м о н и сводятся к

го участка зуба, как это п о к а з а н о на Р и с . 2.1.6. Лишен­

были

определены

показания

для

следующему:

ная о п о р ы э м а л ь откалывается и в этом месте быстро образуется в т о р и ч н ы й к а р и е с .

•

перелом зуба,

Остаточный

•

вторичный кариес,

•

откол части б о л ь ш о й амальгамовой п л о м б ы ,

•

н а р у ш е н и е краевого п р и л е г а н и я .

кариес

При ф о р м и р о в а н и и полости крайне важно удалить все п о р а ж е н н ы е к а р и е с о м т к а н и . Если этого не сделать,

Н а р у ш е н и е краевого п р и л е г а н и я может в о з н и к а т ь

кариес легко распространится в д е н т и н е , что приведет

из-за откола одного из краев п л о м б ы или края э м а л и .

к отколу н а в и с а ю щ е й эмали, а под в л и я н и е м бактери­

Из п е р е ч и с л е н н ы х ф а к т о р о в наиболее частой причи­

альных т о к с и н о в в о з н и к н е т воспаление пульпы.

ной з а м е н ы п л о м б из амальгамы считается в т о р и ч н ы й кариес, т р е б у ю щ и й о к о л о 70% з а м е н ы п л о м б .

Вторичный кариес

Н е к о т о р ы е из этих неудач н е и з б е ж н ы , будучи свя­ з а н н ы м и , с н е с о в е р ш е н с т в о м свойств амальгам, но

Загрязнение

других можно избежать, если учитывать п о к а з а н и я к ее п р и м е н е н и ю и использовать р а ц и о н а л ь н ы е техни­

З а г р я з н е н и е полости

ческие п р и е м ы п л о м б и р о в а н и я , включая надлежащее

п р и л е г а н и е п л о м б ы к краям полости.

к р о в ь ю или с л ю н о й нарушает

формирование кариозной полости.

Неправильное

Перелом зуба

применение

матрицы

Плохо н а л о ж е н н а я п о л о с к а - м а т р и ц а может быть при­

Ослабленная структура

зуба

чиной образования

проксимального

нависающего

края п л о м б ы или плохих к о н т а к т н ы х пунктов сопри­ Чем больше удаляют т к а н е й зуба, тем слабее он стано­

к а с а ю щ и х с я зубов. Н а в и с а ю щ и е края пломб вызыва­

вится. Амальгама действует к а к э ф ф е к т и в н ы й восста­

ют с к о п л е н и е зубного налета, что приводит к образо­

н о в и т е л ь н ы й материал утраченных т к а н е й зуба, но, не

в а н и ю вторичного кариеса.

обладая адгезивными с в о й с т в а м и , о н а не способству­

локализуется под д е с н о й , то это, к а к п р а в и л о , приво­

ет у к р е п л е н и ю структуры зуба. Поэтому всегда следу­

дит к в о с п а л е н и ю мягких т к а н е й а, в к о н ц е концов,

ет п р и м е н я т ь щ а д я щ и е м е т о д и к и , путем

приводит к потере к о с т н о й т к а н и и о б р а з о в а н и ю дес-

минималь­

ного п р е п а р и р о в а н и я т к а н е й зуба. Препарируя э м а л ь зуба, п а р а л л е л ь н о н а п р а в л е н и ю

невого к а р м а н а .

Если н а в и с а ю щ и й край

Избыточное стягивание полоски-

м а т р и ц ы может вызвать перелом зуба, который был

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

101

о ч е н ь ослаблен удалением б о л ь ш о г о количества тка­

п о р а ж е н и е о г р а н и ч е н о только п р о к с и м а л ь н о й пове­

ней при препарировании полости.

рхностью и этот метод п р е п а р и р о в а н и я обычно назы­ вают краевым п р е п а р и р о в а н и е м .

Нарушение

техники

конденсирования

К а к уже у к а з ы в а л о с ь , н е д о с т а т о ч н о е

Острые внутренние углы

конденсирова­

н и е п р и в о д и т к п о р и с т о с т и а м а л ь г а м ы , и з б ы т к у со­

Н а л и ч и е острых внутренних углов полости концент­

д е р ж а н и я в н е й ртути, а оба э т и ф а к т о р а с н и ж а ю т ее

рирует н а п р я ж е н и е в этих местах, что увеличивает

п р о ч н о с т ь . К р а е в о е п р и л е г а н и е будет т а к ж е неудов­

р и с к перелома, к а к зуба, т а к и п л о м б ы подобно тому,

летворительным,

к а к это п о к а з а н о на Рис. 2.1.7.

увеличивая

риск возникновения

П о э т о м у острые углы

в т о р и ч н о г о к а р и е с а и к о р р о з и и п л о м б ы . Д л я обеспе­

полости следует скруглять, п р и д а в а я им грушеобраз­

чения

ную ф о р м у с учетом глубины к а р и о з н о г о поражения,

соответствующего

конденсирования

очень

важно, чтобы амальгама была хорошо смешана при

а в ц е л о м н е о б х о д и м о избегать п р е п а р и р о в а н и я по­

правильно выбранном времени работы амальгамос-

л о с т е й со с т е н к а м и под острым углом.

м е с и т е л я . О ч е н ь в а ж н о избегать с о к р а щ е н и я време­ ни с м е ш и в а н и я ,

так

как это

п р и в е д е т к сухости

а м а л ь г а м о в о й с м е с и , к о т о р а я будет п л о х о конденси­

Краевые отколы Неправильные углы стенка полости поверхность

роваться.

Большие переломы амальгамы

О с н о в н о й п р и ч и н о й откола края п л о м б ы является

Неглубокое

препарирование

н е п р а в и л ь н о е ф о р м и р о в а н и е угла с т е н к и полости зу­ ба по о т н о ш е н и ю к ее поверхности, п р и в о д я щ е г о

С т о м а т о л о г и ч е с к и е амальгамы и м е ю т о ч е н ь н и з к у ю

к

отколу к р а я э м а л и и л и п л о м б ы . Откол амальгамы ча­

п р о ч н о с т ь на р а з р ы в . Неглубокое п р е п а р и р о в а н и е до­

ще всего происходит п р и н а л и ч и и острого краевого

пускается т о л ь к о п р и о ч е н ь н е б о л ь ш и х к а р и о з н ы х по­

угла. Это происходит потому, что амальгама в в ы с ш е й

лостях, когда п л о щ а д ь поверхности мала по сравне­

степени хрупкий

н и ю с глубиной п о л о с т и .

п р о ч н о с т ь н а разрыв (60-70 М П а ) . Л ю б ы е в н е ш н и е

При больших кариозных

материал

и имеет очень низкую

(мезиально-окклюзионно-дис-

нагрузки, в ы з ы в а ю щ и е изгиб э м а л и п р и в о д я т к отко­

тальные) глубина полости д о л ж н а обеспечить опти­

лу т о н к и х краев п л о м б ы . В п р о т и в о п о л о ж н о с т ь этому

полостях т и п а М О Д м а л ь н ы й объем

п л о м б ы , с тем, ч т о б ы п р о т и в о с т о я т ь

и з г и б а ю щ и м силам.

Это может потребовать значи­

края вкладок из сплава золота не откалываются, пос­ кольку этот материал в я з о к и пластичен. П о э т о м у для предупреждения откола (эмали или пломбы) следует

тельного п р е п а р и р о в а н и я здоровых т к а н е й зуба.

ф о р м и р о в а т ь край полости под углом более 70°, так как это позволяет избежать о б р а з о в а н и я т о н к о г о края

Неретенционные ящикообразные полости на проксимальных поверхностях

амальгамы. П р а к т и к а ф о р м и р о в а н и я п е р п е н д и к у л я р н ы х сте­

Неудачи п л о м б и р о в а н и я

кариозных полостей

ДО или М О Д часто с в я з а н ы с

МО,

о т к о л о м проксималь­

н о к полости п р и в о д и т к о б р а з о в а н и ю на жевательной поверхности острых углов (Рис. 2.1.8а). И з м е н и т ь уг­

ного ее ф р а г м е н т а от о к к л ю з и о н н о г о . До н е к о т о р о й

лы н а п р а в л е н и я с т е н о к по

с т е п е н и это с в я з а н о с тем, что п р о ч н о с т ь п л о м б ы из

в о з м о ж н о , так к а к это может привести к п е р ф о р а ц и и

амальгамы на изгиб н и з к а , а о к к л ю з и о н н а я нагрузка

рога пульпы (Рис. 2.1.86). П р и е м л е м ы м методом ре­

н а п р а в л е н а на в ы д а в л и в а н и е

пломбы

в

наружном

всей глубине полости не­

ш е н и я э т о й п р о б л е м ы является

ф о р м и р о в а н и е ост­

н а п р а в л е н и и . Острые в н у т р е н н и е л и н е й н ы е углы на­

рых углов только в слое э м а л и , к а к это п о к а з а н о на

рушают п р и н ц и п ф о р м и р о в а н и я я щ и к о о б р а з н о й по­

Рис. 2.1.86.

лости, что может п р и в о д и т ь к перелому пломб. Пони­ зить

риск

такого

осложнения

можно

путем

п р е п а р и р о в а н и я р е т е н ц и о н н ы х пунктов на латераль­

П р и н е г л у б о к и х п о л о с т я х ж е в а т е л ь н о й поверх­ ности

нет необходимости создания

угла (полость-

п о в е р х н о с т ь ) в 90°, п о с к о л ь к у и з л и ш н ю ю амальгаму

ных стенках и п р и д е с н е в о м участке д н а п о л о с т и . Эта

м о ж н о удалить п р и з а в е р ш е н и и ф о р м и р о в а н и я е е

м а н и п у л я ц и я обеспечивает у к р е п л е н и е п л о м б ы в по­

к о н т у р о в , и в э т о м случае не будет д о п о л н и т е л ь н о й

лости, о б е с п е ч и в а я ее устойчивость п р о т и в сил, нап­

нагрузки на амальгаму со стороны

р а в л е н н ы х на в ы д а в л и в а н и е и с м е щ е н и е п л о м б ы в

н и с т о в . Угол к р а я а м а л ь г а м ы станет т у п ы м , что при­

п р о к с и м а л ь н о м н а п р а в л е н и и . Т а к и м образом, допол­

даст

нительное п р е п а р и р о в а н и е

ф и с с у р ж е в а т е л ь н о й по­

поддержке

верхности не требуется в том случае, когда п е р в и ч н о е

материала.

medwedi.ru

краю

дополнительную подлежащей

зубов-антаго­

прочность

массы

благодаря

пломбировочного

102

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Пузырьки

газообразного

водорода

образуются

внутри амальгамы. Давление с течением времени увеличивается по мере о б р а з о в а н и я все большего ко­ личества водорода, который остается в ф о р м е пузырь­ ков. П о с т о я н н о е увеличение д а в л е н и я приводит к рас­ ш и р е н и ю пузырьков и всей п л о м б ы . Это происходит на р а н н е й стадии твердения м е д л е н н о схватывающих­ ся амальгам, так к а к о н и не с п о с о б н ы противостоять этому д а в л е н и ю до м о м е н т а п о л н о г о затвердевания. Р а с ш и р е н и е может п о в ы с и т ь давление на пульпу или вызвать в о з в ы ш е н и е п л о м б ы над уровнем поверхности зуба. П о в ы ш е н и е д а в л е н и я на пульпу может быть при­ Рис. 2 . 1 . 6 . Если дно п р о к с и м а л ь н о й я щ и к о о б р а з н о й по­

чиной болезненных ощущений, а возвышение пломбы

лости в области десны з а к о н ч е н о т а к и м о б р а з о м (а), тогда

— краевых отколов. П р и значительных разрушениях

лишенная опоры эмаль откалывается (Ь) и это приведет к

зуба р а с ш и р е н и е п л о м б ы может также приводить

вторичному кариесу. Снятие ф а с к и с эмали (с) предупре­

перелому с отделением бугра жевательной поверхнос­

дит такое развитие с о б ы т и й , но необходимо также сделать

ти. Этот недостаток м о ж н о свести к м и н и м у м у приме­

бороздку в десневом дне дентина, чтобы противодейство­

нением качественной изоляции и использованием

вать смещению п л о м б ы в п р о к с и м а л ь н о м направлении.

амальгамы с быстрым схватыванием.

к

Избыток, недостаток амальгамы в полости и издержки ее завершающего моделирования Заполнение полости с избытком пломбировочного материала, а затем

направильное

формы пломбы для обеспечения

моделирование

п л а в н о г о перехода

от п о в е р х н о с т и зуба к п о в е р х н о с т и п л о м б ы , может п р и в е с т и к тому, что на их г р а н и ц е п о я в и т с я выступ. Р а н о и л и п о з д н о п р о и з о й д е т о т к о л этого выступа, что создаст в и д и м о с т ь краевого п е р е л о м а п л о м б ы . Это побудит с т о м а т о л о г а к з а м е н е п л о м б ы , в то вре­ м я , к а к , в е р о я т н е е всего, с о ш л и ф о в ы в а н и е поверх­ Рис. 2 . 1 . 7 . Острые внутренние линейные углы (а) могут привести к отколу бугра жевательной поверхности (Ь) при большой о к к л ю з и о н н о й нагрузке. Разрывающее напряже­

н о с т и п л о м б ы будет д о с т а т о ч н ы м д л я у с т р а н е н и я та­ кого дефекта. Поэтому правильное моделирование п о в е р х н о с т и п л о м б ы п о с л е в н е с е н и я ее в п о л о с т ь зу-

ние концентрируется в этом л и н е й н о м угле; его м о ж н о зна­ чительно снизить з а к р у г л е н и е м (с).

Б о л ь ш о е в н и м а н и е д о л ж н о быть уделено препари­ р о в а н и ю краев полости с тем, ч т о б ы не у м е н ь ш а т ь слой д е н т и н а под э м а л ь ю . Не рекомендуется также создавать острые углы

Отсроченное

края амальгамы.

расширение

П р и работе с ц и н к с о д е р ж а щ и м и с п л а в а м и , попа­

Рисунок 2 . 1 . 8 Тупой угол полость-поверхность(а) дает

дание с л ю н ы в материал во в р е м я в н е с е н и я их в по­

острый угол у края п л о м б ы , что приведет к перелому края,

лость зуба может п р и в е с т и к феномену, известному

и поэтому он должен быть с к о р р е к т и р о в а н . Ha (Ь) угол по­

как отсроченное р а с ш и р е н и е . Р е а к ц и я воды с ц и н к о м

лость-поверхность более близок к идеальному, но это мо­

может выглядеть следующим образом:

жет привести к п е р ф о р а ц и и пульпы. Приемлемая ситуация приведена на (с), где к о р р е к т и р о в к а ограничена эмалью

Н20 + Zn

ZnO + Н,

без увеличения общего размера полости.

СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ АМАЛЬГАМЫ

ба п о м о ж е т и з б е ж а т ь н е о п р а в д а н н о г о п о в т о р н о г о ле­ ч е н и я . В р а в н о й с т е п е н и это о т н о с и т с я и к недоста­

103

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

т о ч н о м у з а п о л н е н и ю п о л о с т и п л о м б и р о в о ч н ы м ма­ териалом или

нерациональному моделированию,

п р и в о д я щ е м у к о б р а з о в а н и ю острых углов и о т к о л а м к р а е в э м а л и зуба.

Brown D (1984) T h e development of improved amalgams. Br Dent J 157: 427 Brown D (1988) Dental amalgams. Br Dent J 164: 253

Ползучесть и коррозия амальгамы

Cruickshank-Boyd DW, Patel S (1980) High copper con­ tent amalgams. D e n t U p d a t e June: 237 Elderton RJ (1984) N e w approaches to cavity design. Br

П р о б л е м ы , с в я з а н н ы е с и с п о л ь з о в а н и е м амальгамы,

Dent J 157: 421

уже обсуждались в деталях, к а к с учетом недостатков

Elderton RJ (1984) Cavo-surface angles, amalgam margin

ее механических и ф и з и ч е с к и х свойств, так и слож­

angles and occlusal cavity preparation. Br Dent J 156:

ности работы с н е ю в к л и н и к е . Б о л ь ш у ю часть небла­ гополучных исходов п л о м б и р о в а н и я зубов с исполь­ зованием амальгамы

можно

п р е д у п р е д и т ь путем

т щ а т е л ь н о г о п р е п а р и р о в а н и я полости и с о б л ю д е н и я методов п л о м б и р о в а н и я . В долгосрочном аспекте

319 Eley BM, Cox SW (1988) Mercury poisoning from dental amalgam — an evaluation of the evidence. J Dent 16: 90 Grajower R, Novickas D (1988) T h e amalgam margin

амальгамы м о ж н о считать н е н а д е ж н ы м материалом.

angle,

Неудачи п л о м б и р о в а н и я а м а л ь г а м о й , с в я з а н н ы е с

occlusal enamel, a pilot study on extracted teeth. J Oral

о с о б е н н о с т я м и этого материала, — это прежде всего ползучесть и к о р р о з и я , п р и в о д я щ и е о б ы ч н о к отколу края п л о м б ы .

marginal breakdown and adjacent caries in

Rehabil 15: 257 Hamilton CJ et al (1983) Marginal fracture not a predictor of longevity. J Prosthet D e n t 50: 200 Letz H,Vrijhoef MA (1984) Long-term influences on mar­ ginal fracture of amalgam restorations. J Oral Rehabil

Клиническое значение

11: 95 Letzel H et al (1997) T h e influence of the amalgam alloy on

В идеальном случае выбранный сплав амальгамы должен

the survival of amalgam

обладать очень малой ползучестью или совсем не иметь

analysis of multiple controlled clinical trials. J Dent

ее, а также обладать высокой устойчивостью к к о р р о з и и . Лабораторные и клинические данные указывают на то, что из всех амальгам предпочтение следует отдать амаль­ гаме, содержащей цинк и высокий процент меди.

restorations:

a secondary

Res 76:1787 Mahler DB (1997) The high-copper dental amalgam alloy. J D e n t Res 76: 537 Mahler D B , Nelson LW (1994) Sensitivity answers sought in amalgam alloy microleakage study. J Am Dent Assoc 125: 282

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Mjor IA (1985) Frequency of secondary caries at various anatomical locations. Oper Dent 10: 88 Papadogiannis Y, Boyer D B , Lakes RS (1987) Creep of

С т о м а т о л о г и ч е с к и е амальгамы продолжают оставать­ ся п л о м б и р о в о ч н ы м материалом в ы б о р а

во многих

к л и н и ч е с к и х ситуациях. Если уделять б о л ь ш о е вни­ м а н и е выбору материала и технике работы с н и м , пра­ вильно

оценивать

присущие

ему н е д о с т а т к и ,

то

amalgam at low stresses. J Dent Res 66: 1569 Roulet J - F (1997) Benefits and disadvantages of toothcoloured alternatives to amalgam. J Dent 25: 459 Sarkar NK (1978) Creep, corrosion and marginal fracture of amalgam fillings. J Oral Rehabil 5: 413

а м а л ь г а м ы могут еще в течение м н о г и х лет ш и р о к о и

Shaini FJ et al (2001) A comparison of the mechanical

э ф ф е к т и в н о использоваться в к л и н и ч е с к о й п р а к т и к е .

properties of a gallium-based alloy with a spherical high-copper amalgam. Dent Mater 17: 142

Клиническое значение

Staninec M, Hold M (1988) Bonding of amalgam to tooth structure: tensile adhesion and microleakage tests. J

В связи с тем, что все эстетически приемлемые материа­

Prosthet Dent 59: 397

лы альтернативные амальгаме требуют большего времени

Xu H H K et al (1999) Three-body wear of a hand-consoli­

пломбирования зубов и включают более сложные методы

dated alternative to amalgam. I Dent Res 78: 1560

работы с н и м и и учитывая, что амальгамы обладают убе­ дительно

доказанной

клинической э ф ф е к т и в н о с т ь ю ,

этот материал следует считать наиболее удобным для пломбирования жевательной группы зубов .

medwedi.ru

Глава 2 . 2 .

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

ВВЕДЕНИЕ К о м п о з и т ы , к а к и следует из этого н а з в а н и я , состоят из с м е с и двух и л и более материалов. К а ж д ы й из этих материалов в н о с и т свой вклад в о б щ и е свойства ком­ позита и присутствует в виде отдельной ф а з ы в его структуре (см. раздел 1.6.). К о м п о з и т ы , основу кото­ рых составляют п о л и м е р ы , я в л я ю т с я наиболее широ­ ко используемыми м а т е р и а л а м и в стоматологии, пос­ кольку о н и п р и м е н и м ы в р а з л и ч н ы х к л и н и ч е с к и х ситуациях, н а ч и н а я от п л о м б и р о в о ч н о г о материала, ц е м е н т а для ф и к с а ц и и , м а т е р и а л о в д л я н е п р я м ы х вкладок, для ф и к с а ц и и металлических о б л и ц о в о к на эндодонтических ш т и ф т а х и д л я культевых вкладок. Относительно недавно к довольно большому списку стоматологических материалов на п о л и м е р н о й основе д о б а в и л с я е щ е о д и н класс — м о д и ф и ц и р о в а н ­ ные п о л и к и с л о т а м и п о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы и л и для краткости — к о м п о м е р ы . В д а н н о й главе мы рассмот­ рим к о м п о з и т ы на п о л и м е р н о й о с н о в е , а затем озна­ к о м и м читателя с п а р а м е т р а м и , по к о т о р ы м компоме­ ры отличаются от п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в .

СОСТАВ И СТРУКТУРА К о м п о з и т н ы е восстановительные материалы на поли­ мерной основе (в с о к р а щ е н н о й ф о р м е — к о м п о з и т ы ) , которые используются в стоматологии, содержат три основных к о м п о н е н т а , а и м е н н о :

• • •

органическую п о л и м е р н у ю матрицу; неорганический наполнитель; с в я з ы в а ю щ и й агент и л и аппрет. П о л и м е р образует матрицу к о м п о з и т н о г о матери­ ала, с о е д и н я я в единую структуру отдельные частицы н а п о л н и т е л я , с в я з а н н ы е с матрицей с п е ц и а л ь н ы м ве­ щ е с т в о м — а п п р е т о м (Рис. 2.2.1).

Полимерная матрица Полимер является химически активным компонентом композита. П е р в о н а ч а л ь н о это ж и д к и й м о н о м е р , ко­ т о р ы й превращается в ж е с т к и й п о л и м е р за счет реак­ ции п о л и м е р и з а ц и и радикального типа. И м е н н о эта его с п о с о б н о с т ь превращаться из пластической массы в ж е с т к и й твердый материал позволяет применять к о м п о з и т д л я в о с с т а н о в л е н и я зубов. Для п л о м б и р о в а н и я передних и жевательных групп зубов наиболее часто используется мономер Б и с - Г М А , к о т о р ы й получают п р и взаимодействии б и с ф е н о л а - А и глицидилметакрилата. Этот мономер о б ы ч н о называют по и м е н и его открывателя мономе­ р о м Б о у э н а (Bowen). Его молекулярная масса намного больше, чем молекулярная масса метилметакрилата, что п о з в о л я е т с н и з и т ь п о л и м е р и з а ц и о н н у ю усадку ( Р и с . 2.2.2). В е л и ч и н а п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки у метилметакрилата составляет 22 об.%, а у Б и с - Г М А 7,5 об.%. В ряде к о м п о з и т о в вместо Б и с - Г М А исполь­ зуют уретандиметакрилат (УДМА). Бис-ГМА и уретандиметакрилатный мономеры я в л я ю т с я очень в я з к и м и ж и д к о с т я м и из-за их высо-

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ к о м п о з и т ы

105

Рис. 2 . 2 . 1 . Структура к о м п о з и т н ы х восстановительных материалов

Рис. 2.2.2.Полимеризационная усадка материалов на ос­ нове малых и больших м о н о м е р о в

ких м о л е к у л я р н ы х масс. П р и д о б а в л е н и и даже не­

т е м ы п о р о ш о к - ж и д к о с т ь (7 о б . % ) . Введение боль­

б о л ь ш о г о количества н а п о л н и т е л я образуется слиш­

ш о г о количества с т е л я н н ы х н а п о л н и т е л е й значи­

к о м плотная паста к о м п о з и т а , что не позволяет при­

т е л ь н о с н и ж а е т усадку, так к а к

м е н и т ь такой материал в к л и н и к е . Д л я п р е о д о л е н и я

пользуемого

этого недостатка в к о м п о з и ц и ю д о б а в л я ю т м о н о м е р ы

у м е н ь ш а е т с я , а н а п о л н и т е л ь не участвует в про­

с низкой

вязкостью,

связующего

мономерами-разба­

цессе п о л и м е р и з а ц и и . Тем не менее, усадку невоз­

вителями, т а к и е к а к м е т и л м е т а к р и л а т ( М М А ) , этиле-

м о ж н о устранить п о л н о с т ь ю , ее в е л и ч и н а будет за­

нгликольдиметакрилат (ЭДМА) и триэтиленгликоль-

висеть от п р и р о д ы и с п о л ь з у е м о г о м о н о м е р а и

диметакрилат применяется

называемые

количество ис­

мономерного

(ТЭГДМА). последнее

Наиболее

соединение.

часто

Химические

количества введенного н а п о л н и т е л я . 2.

М е т а к р и л а т н ы е п о л и м е р ы и м е ю т б о л ь ш о й коэф­

структуры н е к о т о р ы х из этих м о н о м е р о в представле­

фициент

ны в Таблице 2.2.1.

80 х 10 /°С). Этот к о э ф ф и ц и е н т с н и ж а е т с я при

6

теплового

расширения

(примерно

Д л я того, чтобы о б е с п е ч и т ь необходимую продол­

д о б а в л е н и и н е о р г а н и ч е с к о г о н а п о л н и т е л я , имею­

жительность срока хранения композита, необходимо

щ е г о к о э ф ф и ц и е н т р а с ш и р е н и я , п р и м е р н о рав­

предотвратить его п р е ж д е в р е м е н н у ю п о л и м е р и з а ц и ю .

н ы й т а к о в о м у для т к а н е й зуба (8-10 х 10 /°С).

В качестве

ингибитора, (замедлителя п р о ц е с с а поли­

_6

3.

м е р и з а ц и и ) используется г и д р о х и н о н , о б ы ч н о в коли­ честве 0 , 1 % и л и м е н ь ш е .

4.

П о л и м е р н а я м а т р и ц а содержит также системы ак­ тиватор/инициатор рждения.

И с п о л ь з о в а н и е таких тяжелых металлов, как ба­ р и й и с т р о н ц и й , в к л ю ч е н н ы х в стекло, придает

для о б е с п е ч е н и я процесса отве­

Применение конкретных компонентов в

Н а п о л н и т е л и могут улучшить такие механические свойства, к а к твердость и п р о ч н о с т ь на сжатие.

материалу р е н т г е н о к о н т р а с т н о с т ь . 5.

Н а п о л н и т е л ь представляет с о б о й идеальное сред­

этой системе зависит от т и п а предусмотренной для

ство для д о с т и ж е н и я эстетических параметров —

д а н н о г о материала р е а к ц и и о т в е р ж д е н и я , которая мо­

цвета, п р о з р а ч н о с т и и ф л ю о р е с ц е н ц и и .

жет происходить х и м и ч е с к и м путем

или

активацией

о т в е р ж д е н и я в и д и м ы м светом.

Разработка технологии введения н а п о л н и т е л я яв­ ляется о с н о в н ы м н а п р а в л е н и е м с о в е р ш е н с т в о в а н и я материалов, что и привело к с о з д а н и ю к о м п о з и т о в се­ годняшнего дня.

Наполнитель Д л я улучшения свойств к о м п о з и т о в в их состав вводи­

Аппрет

ли р а з н о о б р а з н ы е н а п о л н и т е л и . В к о н ц е 50-х годов в качестве н а п о л н и т е л я использовали к в а р ц , к о т о р ы й

Для того, чтобы к о м п о з и т имел приемлемые механи­

был введен в к о м п о з и ц и ю п л о м б и р о в о ч н о г о материа­

ческие свойства, к р а й н е в а ж н о , чтобы наполнитель и

ла на основе метилметакрилата. Введение наполните­

п о л и м е р н а я м а т р и ц а б ы л и п р о ч н о связаны друг с дру­

лей дает пять о с н о в н ы х п р е и м у щ е с т в , а и м е н н о :

гом. Если эта связь нарушается, развивающиеся при нагрузке н а п р я ж е н и я не распределяются равномерно

1.

метилметакрилата приводит к

по всему объему материала; поверхность раздела фаз

б о л ь ш о й п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадке (21 об.%) да­

действует к а к п е р в и ч н ы й и с т о ч н и к разрушения, при­

же при и с п о л ь з о в а н и и п о л и м е р - м о н о м е р н о й сис­

водя к р а з р у ш е н и ю всего композита.

Полимеризация

medwedi.ru

106

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

в

о б р а з о в а н и ю т р е щ и н . А поскольку п о л и м е р ы облада­

п о л и м е р связующего вещества. В качестве такого ап­

Надежное

с о е д и н е н и е достигается

введением

ют н е в ы с о к о й т р е щ и н о с т о й к о с т ь ю , это делает компо­

претирующего вещества п р и м е н я ю т к р е м н и й о р г а н и -

зит в ц е л о м в о с п р и и м ч и в ы м к усталостным разруше­

ческие с о е д и н е н и я ( с и л а н ы ) , о д н и м из наиболее час­

н и я м (Рис. 2.2.4).

то используемых в с т е к л о н а п о л н е н н ы х п о л и м е р н ы х композитах

является

Фундаментальная

п р о б л е м а заключается в том,

у-метакрилоксипропилтриме-

что п о л и м е р ы г и д р о ф о б н ы , а к в а р ц е в ы е стекла гидро­

т о к с и л а н и л и у - М П Т С для к р а т к о с т и , х и м и ч е с к а я

ф и л ь н ы благодаря поверхностному слою гидроксиль-

структура которого п о к а з а н а на Рис. 2.2.3 (см.также

ных групп, с в я з а н н ы х со стеклом. П о э т о м у у полиме­

раздел 1.10).

ра

нет

естественного

сродства

с

поверхностью

К р а й н е в а ж н о , ч т о б ы с в я з ь между п о л и м е р о м и

к р е м н и е в о г о стекла, необходимого д л я с о е д и н е н и я с

частицами н а п о л н и т е л я была п р о ч н о й и долговечной.

н и м (Рис. 2.2.5). Р е ш и т ь эту проблему м о ж н о путем

Во-первых, при отсутствии этой с в я з и , н а п р я ж е н и е не

п р и м е н е н и я подходящего с в я з ы в а ю щ е г о реагента. В

будет передаваться от п о л и м е р а к с т е к л я н н о м у напол­

качестве такого реагента был в ы б р а н к р е м н и й о р г а н и -

нителю и, вследствие этого, его б о л ь ш а я часть

ч е с к и й аппрет, потому что у него имеются

будет

концевые

приходиться н е п о с р е д с т в е н н о на п о л и м е р н у ю матри­

г и д р о к с и л ь н ы е группы,

к о т о р ы е притягиваются гид-

цу. Это может приводить к и з л и ш н е й п л а с т и ч е с к о й

р о к с и л ь н ы м и группами поверхности стекла. На дру­

д е ф о р м а ц и и , износу и о т к о л а м п л о м б . Во-вторых, не­

гом к о н ц е молекулы аппрета присутствует метакри-

достаточно п р о ч н а я связь между п о л и м е р о м и части­

латная

цами стеклянного н а п о л н и т е л я

м о н о м е р а м и связующего за счет р а с к р ы т и я углерод-

может п р и в о д и т ь к

группа,

которая

способна

соединяться

с

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

107

Рис. 2.2.4. СЭМ участка с недостаточной связью (показа­ но стрелками) между полимерной матрицей и стеклянным наполнителем м е р и з а ц и и и н г р е д и е н т ы . В о д н о й пасте

Рис. 2.2.3. Структура силанового аппрета до и после ак­ тивации кислотой

д о л ж е н был

содержаться активатор, т а к о й к а к т р е т и ч н ы й а м и н , а в другой — и н и ц и а т о р , о б ы ч н о п е р о к с и д бензоила (см. раздел 1.6., в к о т о р о м подробнее представлена эта система о т в е р ж д е н и я ) .

ной д в о й н о й связи ( Р и с . 2.2.6). Р е а к ц и я к о н д е н с а ц и и

В начале 70-х годов п о я в и л и с ь к о м п о з и т ы , акти­

на г р а н и ц е между стеклом и к р е м н и й о р г а н и ч е с к и м

вируемые ультрафиолетовым (УФ) светом. В этих ма­

а п п р е т о м обеспечивает ковалентную с в я з ь с и л а н а с

териалах УФ свет использовался для с о з д а н и я свобод­

поверхностью стекла ( Р и с . 2.2.7). Улучшение качества

ных радикалов,

связи между п о л и м е р о м и с т е к л я н н ы м н а п о л н и т е л е м

п о л и м е р и з а ц и и . Э н е р г и и УФ света б ы л о достаточно

обеспечило у с п е ш н у ю

разработку устойчивых к из­

для р а з р у ш е н и я центральной связи метилового э ф и р а

носу к о м п о з и т н ы х п л о м б и р о в о ч н ы х материалов, ко­

б е н з о и н а и с о з д а н и я двух п е р в и ч н ы х радикалов. Та­

необходимых для запуска процесса

торые теперь м о ж н о п р и м е н я т ь к а к для передних, так

ким о б р а з о м , д о с т а т о ч н о б ы л о иметь только одну пас­

и для жевательных групп зубов.

ту, которая не отверждается до тех пор, п о к а ее не под­ вергнут д е й с т в и ю УФ света. О д н а к о б ы л о выявлено н е с к о л ь к о серьезных недостатков при и с п о л ь з о в а н и и отверждаемых УФ светом систем. УФ свет мог вызы­

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ КОМПОЗИТОВ

вать ожоги м я г к и х т к а н е й и вреден для з р е н и я . Поэто­ му нужна была защита, и требовалось о с т о р о ж н о е об­ ращение

при

работе

с

аппаратами

для

УФ

отверждения. И с т о ч н и к о м УФ света является дорогая Беглое р а с с м о т р е н и е и з м е н е н и й в к о м п о з и т а х в тече­ ние последних двадцати лет указывает на два важных н а п р а в л е н и я в их разработке, а и м е н н о :

ртутная разрядная л а м п а , при ее с т а р е н и и выход све­ товой э н е р г и и п о с т е п е н н о с н и ж а е т с я , а глубина отве­ р ж д е н и я о г р а н и ч е н а из-за в ы с о к о й степени поглоще­ н и я света п р и прохождении через композит.

•

н о в ы е п о л и м е р н ы е технологии;

•

новые технологии в п р и м е н е н и и н а п о л н и т е л е й .

Тем не менее, идея иметь л и ш ь одну пасту, которая может отверждаться когда это необходимо, была хоро­ шо в о с п р и н я т а стоматологами и открыла путь для

Новые полимерные технологии

внедрения композитов, активируемых видимым светом (ВСА), в которых источником свободных радикалов

Способы

полимеризации

стал к а м ф о р о х и н о н . Энергия возбуждения у него ниже, чем у метилового э ф и р а бензоина, поэтому свет в голу­

Процесс, с п о м о щ ь ю которого паста к о м п о з и т а прев­

бой части спектра с д л и н о й волны -460-480 нм оказал­

ращается в твердый материал, является п р о ц е с с о м по­

ся очень э ф ф е к т и в е н . П р и м е н е н и е такого света для от­

лимеризации м о н о м е р н о й м а т р и ц ы полимера.

верждения имеет преимущество в

В р а н н и х п о к о л е н и я х к о м п о з и т о в этот п р о ц е с с

использовании

более дешевого источника света с кварцевой галогено-

был обеспечен выпуском материала в виде двух паст,

вой л а м п о й , которая оказывает не такое вредное воз­

смешивание которых давало необходимые для п о л и -

действие как УФ облучение. Видимый свет лучше про-

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

108

Рис. 2 . 2 . 5 . Схематическое представление молекул м о н о -

Рис. 2 . 2 . 6 . Схематическое представление силанового ап-

мера ( М А ) , отталкиваемых поверхностью стекла из-за п р и -

прета, обеспечивающего связь м е ж д у метакрилатным по-

сутствия на ней г и д р о к с и л ь н ы х г р у п п (ОН)

л и м е р о м и г и д р о к с и л и р о в а н н о й поверхностью стекла

Рис. 2 . 2 . 7 . Нанесение и конденсация силана на поверхности кварцевого стекла

никает через композит, обеспечивая большую глубину отверждения.

Безопасность

В аппаратах используют с п е ц и а л ь н ы е

фильтры для отсечения УФ и и н ф р а к р а с н о г о участков

Б е с п о к о й с т в а по поводу недостаточной безопасности

спектра света на выходе, что позволяет избежать ожога

использования

мягких тканей и избыточного подъема температуры на

вого света

облучаемой поверхности.

ВСА систем. И с п о л ь з о в а н и е т е р м и н а «видимый свет»

Методы 2.2.2.

отверждения

суммированы

в

Таблице

в ы с о к о и н т е н с и в н о г о ультрафиолето­

удалось избежать при

внедрении новых

вселяет чувство безопасности, так как это тот самый свет, воздействию которого мы подвергаемся постоян-

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

109

н о . Тем не менее, рекомендуется избегать п р я м о г о воз­

это з а щ и щ а т ь глаза, что позволяет легко устранить

д е й с т в и я света от аппаратов светового отверждения,

в о з м о ж н о е вредное воздействие отверждающего света.

которые излучают в и д и м ы й свет весьма в ы с о к о й ин­ т е н с и в н о с т и , так к а к голубой участок его спектра мо­ жет вызвать повреждение глаз. В ы с о к о и н т е н с и в н ы й

Цветовое восприятие

свет сам по себе может оказать вредное действие на сетчатую оболочку глаза, имеется также потенциаль­

Существует еще одна трудность, о к о т о р о й должны

н а я о п а с н о с т ь повредить сетчатку из-за «вредного воз­

быть о с в е д о м л е н ы врачи-стоматологи, это то, к чему

действия синего света». О д н а к о на сегодня еще мало

может п р и в е с т и п р о д о л ж и т е л ь н о е воздействие высо­

известно об этом свете и о том, н а с к о л ь к о серьезной

к о и н т е н с и в н о г о света. Э к с п о з и ц и я света может нару­

эта проблема может стать в будущем. Самое лучшее —

ш и т ь цветовое в о с п р и я т и е врача, а это означает, что

medwedi.ru

110

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 2 . 2 . 8 . Недостаточная п о л и м е р и з а ц и я светоотвержда-

Рис. 2 . 2 . 9 . Спектр света, излучаемый аппаратом для отве­

е м о г о к о м п о з и т н о г о материала у основания п р о к с и м а л ь ­

рждения в и д и м ы м светом

ной я щ и к о о б р а з н о й полости в ы б о р к о м п о з и т а подходящего оттенка м о ж е т стать настоящей проблемой, особенно,

при постановке

множественных пломб или изготовлении виниров п р я м ы м методом п о с л о й н о г о н а н е с е н и я к о м п о з и т а .

Ингибирование отверждения

кислородом

П о л и м е р не отверждается п р и в з а и м о д е й с т в и и с воз­ духом, а его п о в е р х н о с т ь остается л и п к о й . Э т о имеет свои преимущества при выполнении так называемой п о с л о й н о й т е х н и к и н а н е с е н и я , о б е с п е ч и в а ю щ е й хо­ р о ш у ю с в я з ь слоев к о м п о з и т а . О д н а к о п р о б л е м а оста­ ется после н а н е с е н и я последнего с л о я . Е с л и

можно

п р и м е н и т ь п о л о с к и - м а т р и ц ы , то этого о б ы ч н о доста­ т о ч н о для и с к л ю ч е н и я доступа к и с л о р о д а , и п о л и м е р будет п о л н о с т ь ю отвержден во всем объеме, в к л ю ч а я и поверхностный слой. Для большинства

полимер­

ных к о м п о з и ц и й этот и н г и б и р о в а н н ы й к и с л о р о д о м

Рис. 2 . 2 . 1 0 . Отражение, рассеивание и поглощение света при облучении им к о м п о з и т а

воздуха п о в е р х н о с т н ы й с л о й о ч е н ь т о н о к , его глубина составляет не более н е с к о л ь к и х м и к р о н . Его легко стереть в а т н ы м т а м п о н о м , н а п р и м е р , так делают п р и н а н е с е н и и ф и с с у р н о г о герметика. Но есть т а к и е

по­

лимерные композиции, в которых ингибирование к и с л о р о д о м п р о ц е с с а о т в е р ж д е н и я п р о я в л я е т с я в бо­ лее з н а ч и т е л ь н о й с т е п е н и , в э т о м случае потребуется с п е ц и а л ь н ы й гель для того, чтобы предотвратить кон­ такт отверждаемой п о л и м е р н о й п о в е р х н о с т и с кисло­ родом воздуха.

п р и облучении УФ светом глубина отверждения зна­ ч и т е л ь н о м е н ь ш е , ч е м это получается с в и д и м ы м све­ том. П р и и с п о л ь з о в а н и и УФ систем имеется опасность н е п о л н о г о о т в е р ж д е н и я п л о м б и р о в о ч н о г о материала в глубоких полостях, что я в л я е т с я их серьезным не­ достатком

о с о б е н н о п р и п л о м б и р о в а н и и жеватель­

н ы х зубов. Д л я отверждаемых УФ светом композитов м а к с и м а л ь н а я глубина отверждения н е м н о г и м более

Ограниченная

глубина отверждения

2,0 м м , в то в р е м я к а к для ВСА к о м п о з и т о в возможна глубина о т в е р ж д е н и я до 3-4 мм с хорошим источником

Еще о д н а п р и ч и н а , по к о т о р о й В С А к о м п о з и т ы вы­ т е с н и л и УФ с и с т е м ы , состоит в том, что достигаемая

света и при соблюдения правил

работы с материалом.

Тем не м е н е е , глубина о т в е р ж д е н и я п р и исполь-

1

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

111

з о в а н и и обеих с и с т е м о г р а н и ч е н а , и п о э т о м у всегда

Ц е л ы й ряд ф а к т о р о в влияет на глубину отверждения,

существует о п а с н о с т ь , что более глубокие с л о и плом­

а именно:

бы не будут п о л н о с т ь ю о т в е р ж д е н ы . Э т о о с о б е н н о проблематично

при

проксимальных

пломбировании

полостей

композитами

жевательных

•

Тип композита. Свет н а п р а в л е н и падает на ком­

зубов

п о з и т — он отражается, рассеивается и поглощает­

(Рис. 2.2.8). К л и н и ч е с к и п л о м б ы в ы г л я д я т эстетич­

ся (Рис. 2.2.10), и эти п р о ц е с с ы о г р а н и ч и в а ю т глу­

но, однако основание композитной пломбы может

б и н у п р о н и к н о в е н и я света. Это о ч е н ь в а ж н о для

отверждаться н е п о л н о с т ь ю , о с о б е н н о , п р и исполь­

т е м н ы х о т т е н к о в к о м п о з и т а , поэтому особое вни­

зовании

металлической матрицы. Для достижения

м а н и е н е о б х о д и м о уделять глубине отверждения

о п т и м а л ь н ы х м е х а н и ч е с к и х с в о й с т в требуется высо­

к о м п о з и т а , используя м е т о д и к у в н е с е н и я матери­

к а я с т е п е н ь к о н в е р с и и д в о й н о й с в я з и С = С в поли­

ала п о р ц и я м и и у д л и н е н и я в р е м е н и облучения

м е р н о й м а т р и ц е , а это с в я з а н о к а к со в р е м е н е м отве­

светом.

р ж д е н и я , т а к и с м о щ н о с т ь ю и с т о ч н и к а света д л я

•

Качество источника света. Отверждение п о л и м е р а

активации процесса полимеризации. Любая степень

в ВСА композитах наиболее э ф ф е к т и в н о иници­

н е з а в е р ш е н н о с т и п р о ц е с с а о т в е р ж д е н и я я в и т с я при­

ируется светом с д л и н о й в о л н ы в д и а п а з о н е 450-

ч и н о й н е п р о ч н о г о о с н о в а н и я п л о м б ы , и это м о ж е т

500 нм. И с т о ч н и к света д о л ж е н быть сконструиро­

п р и в е с т и к о т к о л а м п л о м б ы . И м е н н о из-за недоста­

ван так,

точной опоры в п р и ш е е ч н о й области, вызываемой

световой м о щ н о с т и в д и а п а з о н е о к о л о 460-480 нм,

р а с т в о р е н и е м н е о т в е р ж д е н н о г о материала,

т.е. там, где находится м а к с и м у м п о г л о щ е н и я кам-

развива­

ется в т о р и ч н ы й к а р и е с .

чтобы

н а выходе

ф а р о х и н о н а (Рис. 2.2.9).

излучать

максимум

П о э т о м у недостаточно

Существует ряд п о з и ц и й , на к о т о р ы е н е о б х о д и м о

иметь высокую м о щ н о с т ь на выходе светового по­

обратить особое в н и м а н и е . И с т о ч н и к света, использу­

тока, он д о л ж е н иметь эту м о щ н о с т ь в нужном ди­

е м ы й для ВСА к о м п о з и т о в , более т о ч н о определяется

апазоне длин волн. М о ж е т также происходить и

к а к источник голубого света, а не видимого света с иск­

ухудшение

лючительно высокой интенсивностью. Д л я

качествен­

в а ж н о , чтобы параметры выходящего света, харак­

ного и с т о ч н и к а в и д и м о г о света выходное излучение

т е р и з у ю щ и е качество его работы, проверялись ре­

работы

самого

источника,

поэтому

д о л ж н о иметь соответствующий спектр , представлен­

гулярно. Сейчас для этой ц е л и предложен ряд не­

н ы й на Рис. 2.2.9.

дорогих измерителей светового потока.

Д л я всех к о м п о з и т о в , отверждаемых светом, прев­

•

Используемый метод.

Наконечник

световода дол­

р а щ е н и е пасты в твердый материал базируется на спо­

ж е н располагаться к а к м о ж н о ближе к поверхнос­

собности света п р о н и к а т ь в толщу материала и ини­

ти п л о м б ы , поскольку э ф ф е к т и в н о с т ь отвержде­

циировать

ния

отверждение

во

всем

объеме

пломбы.

резко

падает

при

отведении

его

от

Степень, до к о т о р о й свет может п р о н и к а т ь в компо­

поверхности. На с а м о м деле и н т е н с и в н о с т ь света

зит, о г р а н и ч е н а , п о э т о м у и глубина, на которую про­

на е д и н и ц у п л о щ а д и поверхности падает обратно

исходит отверждение материала, имеет свои пределы.

п р о п о р ц и о н а л ь н о квадрату расстояния от источ-

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

112

н и к а света до этой поверхности, к а к это п о к а з а н о

2 м м , рекомендуется п о с л о й н о е внесение в нее плом­

на Рис. 2.2.11. Н у ж н о т щ а т е л ь н о избегать загряз­

б и р о в о ч н о г о материала и,

нения

отверждения д о л ж н а быть п о с л о й н о й .

к о н ц а световода к о м п о з и т о м , так к а к это

соответственно,

техника

снизит э ф ф е к т и в н о с т ь отверждения при последу­ ющем

использовании

аппарата.

Следует т а к ж е

строго придерживаться и н с т р у к ц и и производите­

Аппараты для светового отверждения

ля по времени светового о т в е р ж д е н и я , ни в коем случае не с о к р а щ а я его, так к а к при э т о м , матери­

К р о м е о п и с а н н о г о выше аппарата для светового отве­

ал может остаться н е д о о т в е р ж д е н н ы м . Размер све­

р ж д е н и я с к в а р ц е в о й галогеновой л а м п о й , на р ы н к е

товода может оказаться недостаточных р а з м е р о в

имеется

для б о л ь ш и х п л о м б , чтобы сразу охватить поверх­

н и м о т н о с я т с я а п п а р а т ы со светодиодом, излучаю­

ность всей п л о м б ы , и может п о я в и т ь с я соблазн ве­

щ и м голубой свет (голубой L E D ) , аргоновый лазер­

е р н ы м с п о с о б о м обработать поверхность. Этого не

н ы е и п л а з м е н н ы е ( к с е н о н о в ы е ) дуговые л а м п ы .

следует делать, так к а к н е в о з м о ж н о определить, к а к долго о с в е щ а л а с ь каждая к о н к р е т н а я зона по­ верхности. Если обработка в е е р н ы м с п о с о б о м все же проведена,

н е о б х о д и м о п р о д о л ж и т ь световое

облучение п л о м б ы , чтобы п о я в и л а с ь уверенность, что световые п я т н а от аппарата для отверждения н а д е ж н о п е р е к р ы в а ю т друг друга. Ряд производителей рекомендует проводить свето­ вое отверждение за о ч е н ь короткое время, н а п р и м е р , в течение 20 с, т а к к а к в к о н е ч н о м итоге м о ж н о полу­ чить э к о н о м и ю времени для о к о н ч а т е л ь н о г о отверж­ д е н и я материала. Этого времени может быть доста­ точно

там,

где

присутствует

очень

тонкий

слой

к о м п о з и т а , но при п л о м б и р о в а н и и полостей больших размеров этого времени будет я в н о недостаточно . Время облучения светом для п о л н о ц е н н о й полимери­ з а ц и и д о л ж н о составлять, по к р а й н е й мере, 40-60 с. В ситуациях, когда нет хорошего доступа, напри­ мер, к д и с т а л ь н ы м п о в е р х н о с т я м при

М О Д пломбах

из к о м п о з и т о в для жевательных зубов, применять

вспомогательные

необходимо

приспособления

для

ц е л ы й ряд аппаратов с другими л а м п а м и . К

Аппарат L E D со светодиодом голубого света имеет о д н о преимущество, з а к л ю ч а ю щ е е с я в том, что он из­ лучает только о ч е н ь у з к и й участок спектра в диапазо­ не д л и н волн 460-480 нм. П о э т о м у э н е р г е т и ч е с к и он в ы с о к о э ф ф е к т и в е н и может работать от небольшого п е р е з а р я ж а е м о г о аккумулятора, что делает его очень м о б и л ь н ы м . О д н а к о эта ш и р и н а световой полосы мо­ жет оказаться с л и ш к о м узкой

для некоторых компо­

зитов, которые отверждаются в и д и м ы м светом, но в состав которых входит не к а м ф а р о х и н о н , а другое ве­ щество, для которого о п т и м а л ь н ы е условия отвержде­ н и я требуют д л и н ы волны света, выходящей за р а м к и этой полосы спектра. Если это так, то к о м п о з и т не бу­ дет отвержден и л и , что е щ е хуже, будет отвержден только частично, создавая впечатление с о в е р ш е н н о твердого материала. Аргоновый лазер имеет то преимущество, что он излучает очень в ы с о к о и н т е н с и в н ы й свет, который может быть п р и м е н е н для и н и ц и и р о в а н и я полимери­ з а ц и и . Аргоновый лазер дает большую глубину и сте­ п е н ь отверждения за более к о р о т к и й промежуток вре­

улучшения отверждения — такие к а к с в е т о п р о в о д я -

м е н и , чем а п п а р а т ы для отверждения с галогеновой

щие к л и н ь я и п р о з р а ч н ы е м а т р и ц ы . С л и ш к о м про­

л а м п о й . На первый взгляд это может показаться прив­

должительное время о с в е щ е н и я не приводит, о д н а к о ,

л е к а т е л ь н ы м , поскольку п о я в л я е т с я в о з м о ж н о с т ь су­

к у в е л и ч е н и ю глубины отверждения. Т о л щ и н а слоя

щественно

отверждения д л я о п р е д е л е н н о г о вида к о м п о з и т а в со­

путем с н и ж е н и я э к с п о з и ц и и и числа слоев пломбы.

сократить время

светового отверждения

четании с к о н к р е т н ы м и с т о ч н и к о м света достигает

О д н а к о быстрое отверждение может ухудшить целост­

своего м а к и м у м а ,

невозможно превысить

н о с т ь с и с т е м ы — полимер-зуб, поскольку при т а к о м

(Рис. 2.2.12). Таким образом, увеличение времени экс­

процессе п о л и м е р и з а ц и и не происходит релаксации

п о з и ц и и более 60 с не п о в ы ш а е т э ф ф е к т и в н о с т ь отве­

п о л и м е р и з а ц и о н н ы х внутренних н а п р я ж е н и й .

рждения .

м о ж н о , и с п о л ь з о в а н и е импульсного режима, а не ре­

который

И н т е р п р е т а ц и я литературных д а н н ы х о

глубине

отверждения, весьма затруднительна. Тем более, что еще не существует универсального метода определе­ ния глубины отверждения. В этой с в я з и получаемые д а н н ы е р а з н ы м и авторами зависят от методики ее оп­ ределения и, следовательно, с р а в н е н и е д а н н ы х лите­

жима постоянного

излучения лазера,

Воз­

сможет улуч­

ш и т ь ситуацию. О д и н серьезный недостаток всех этих аппаратов состоит в их стоимости, которая на п о р я д о к п р е в ы ш а е т цену о б ы ч н о г о кварцево-галогенового и светодиодного аппаратов. П л а з м е н н ы е дуговые а п п а р а т ы

для светового от­

ратурных и с т о ч н и к о в п р а к т и ч е с к и н е в о з м о ж н о . Об­

верждения могут давать п р и б л и з и т е л ь н о такую же вы­

щее

придерживаться

сокую и н т е н с и в н о с т ь света, к а к аргоновый лазер, но

заключается в том, что отверждаемый слой не должен

при м е н ь ш е й с т о и м о с т и . Тем не менее, к а к и с аргоно­

правило,

превышать

которого

следует

2 мм т о л щ и н ы , время световой экспози­

вым лазером быстрое п р е в р а щ е н и е к о м п о з и ц и и в по­

ции д о л ж н о быть не менее 40 с. Если полость, глубже

л и м е р может вызвать в ы с о к и е усадочные н а п р я ж е -

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И

ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

113

н и я , а узкая полоса излучаемого спектра может озна­ чать, что н е к о т о р ы е к о м п о з и т ы вообще не смогут отверждаться.

Полимеризационная

усадка

К а к уже было отмечено ранее, д а в н о п р и з н а н н ы м и с е р ь е з н ы м недостком к о м п о з и т о в является полимери­ з а ц и о н н а я усадка. По сути, целая область адгезионной т е х н и к и в о с с т а н о в л е н и я зубов возникла из-за этого недостатка к о м п о з и т о в , существующие для

поскольку п р а к т и ч е с к и все

восстановительной стоматологии

к о м п о з и т ы и м е ю т усадку, которая приводит к образо­ в а н и ю краевой щели (Рис. 2.2.13). К о м п о з и т ы сами по себе не обладают м е х а н и з м а м и , противодействующи­ ми в о з н и к н о в е н и ю к а р и е с а ,

Рис. 2 . 2 . 1 3 . СЭМ краевой щели, образовавшейся из-за п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки к о м п о з и т а

в противоположность

с т е к л о и о н о м е р н ы м цементам и амальгамам. П о э т о м у щель, однажды с ф о р м и р о в а в ш и с ь , обуславливает по­ явление

микропроницаемости,

что м о ж е т б ы с т р о

привести к развитию вторичного кариеса. Следует отметить, что при разработке а п п а р а т о в для светового отверждения о с н о в н о е в н и м а н и е б ы л о с ф о к у с и р о в а н о на м а к с и м а л ь н о в о з м о ж н о м увеличе­ н и и с т е п е н и к о н в е р с и и м о н о м е р а , что в свою очередь увеличивало в е л и ч и н у

п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки.

П о л и м е р и з а ц и о н н а я усадка композита зависит от типа применяемых м о н о м е р о в и их количества в исход­ ной неотвержденной пасте композита. В большинстве стоматологических композитов используются полиме­ ры с п р и м е р н о с р а в н и м ы м и величинами полимериза­ ционной усадки. В целом, чем больше в составе стек­ л я н н о г о н а п о л н и т е л я , тем более н и з к а я к о н е ч н а я усадка возникнет при отверждении. Однако стеклонаполненные к о м п о з и т ы не всегда имеют более низкие значения усадки по с р а в н е н и ю с м и к р о н а п о л н е н н ы м и

Рис.

2.2.14.

Сравнение объемной п о л и м е р и з а ц и о н н о й

усадки ряда к о м п о з и т н ы х п л о м б и р о в о ч н ы х материалов. Данные получены из технической литературы, предостав­ ленной Voco G m b H , Cuxhaven, Германия

полимерами. В последних применяются предваритель­ но полимеризованные н а п о л н е н н ы е микронаполните­ лем частицы, которые могут вести себя также, к а к стек­ лянные частицы обычного наполнителя. В и д е а л ь н о м случае

о ц е н к и п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки, на Рис. 2.2.15. п о к а з а н о , к а к другой

производитель п о - и н о м у инте­

рпретирует усадку одних и тех же к о м п о з и т о в . Тем не

п о л и м е р и з а ц и о н н а я усадка

менее, п о н я т н о , что с о в р е м е н н а я технология полиме­

композита д о л ж н а быть к а к м о ж н о н и ж е , поскольку

ров п о н и ж а е т границу п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки до

это улучшает краевое п р и л е г а н и е ,

з н а ч е н и й о к о л о 2,0 о б . % .

с н и ж а е т вероят­

ность разрыва связи с т к а н я м и зуба и у м е н ь ш а е т р и с к развития в т о р и ч н о г о кариеса.

О б ы ч н ы е амальгамы

Н е с м о т р я на б о л ь ш и е д о с т и ж е н и я в области соз­ дания

адгезивных

стоматологических

материалов

почти устраняют эту проблему потому, что дают не­

(см. раздел 2.5.), п о л и м е р и з а ц и о н н а я усадка остается

большое р а с ш и р е н и е при схватывании, а образующа­

о с н о в н ы м и с т о ч н и к о м внутренних разломов пломб,

яся в д а л ь н е й ш е м щель, в свою очередь, з а п о л н я е т с я

п р и в о д я щ и х к п о я в л е н и ю видимых белых л и н и й или

продуктами п р о ц е с с а к о р р о з и и . У амальгам с высо­

н е в и д и м ы х т р е щ и н в эмали и пломбе у их краев. Пос­

ким с о д е р ж а н и е м

отверждения

л е д н и е становятся в и д и м ы м и только п р и клиничес­

имеет п о р я д о к 0,1 о б . % по с р а в н е н и ю с 2-3 о б . % у

ком осмотре п р и и с п о л ь з о в а н и и т р а н с - и л л ю м и н а ц и и

композита. Часто в с т р е ч а ю щ и е с я з н а ч е н и я полиме­

и у в е л и ч е н и и . Во время процесса схватывания усадоч­

меди

усадка п о с л е

ризационной усадки п р и в е д е н ы на Рис. 2.2.14. Одна­

ные н а п р я ж е н и я развиваются из-за того, что материал

ко к этим д а н н ы м следует подходить о с т о р о ж н о , пото­

удерживается в полости с и л о й адгезии к ее стенкам.

му что трудно н а й т и н а д е ж н ы й метод к о л и ч е с т в е н н о й

Эти н а п р я ж е н и я могут оказаться д о с т а т о ч н ы м и для

medwedi.ru

114

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

создаст особую проблему, если к о м п о з и т н а я пломба располагается н и ж е десневого уровня ных

в проксималь­

полостях.

Клиническое значение Рекомендация — применение к о м п о з и т о в целесооб­ разно только в т о м случае, если края пломб находятся в пределах эмали.

Д л я п р е о д о л е н и я этих проблем предлагался ряд р е ш е н и й , к о т о р ы е включали и с п о л ь з о в а н и е химичес­ к и отверждаемых к о м п о з и т о в н а д н е я щ и к о о б р а з н о й Рис. 2.2.15.

Сравнение объемной п о л и м е р и з а ц и о н н о й

усадки ряда к о м п о з и т н ы х п л о м б и р о в о ч н ы х материалов. Данные получены из технической литературы, предостав­ ленной Dentsply Detrey G m b H , Konstanz, Германия

полости, т а к к а к полагали, что усадка проходит в нап­ р а в л е н и и к стенкам полости. И с п о л ь з о в а н и е послой­ н о й т е х н и к и в н е с е н и я материала в к о м б и н а ц и и с от­ верждением через зуб — является другим подходом, к о т о р ы й , к а к полагают, будет способствовать полиме­ р и з а ц и о н н о й усадке в н а п р а в л е н и и к стенкам полос­ т и , а не от них ( Р и с . 2.2.17). Другой п о т е н ц и а л ь н о й п р о б л е м о й является усад­ ка, которая может вызвать сдвиг внутрь жевательных бугорков зуба т а к и м образом, что в них создастся б о л ь ш о е н а п р я ж е н и е . П р е д п о л о ж и т е л ь н о этот эф­ ф е к т считался п р и ч и н о й п о в ы ш е н н о й чувствитель­ н о с т и пульпы зуба после п л о м б и р о в а н и я композитом жевательных зубов. Этот э ф ф е к т может еще усилить­ с я , если во время в н е с е н и я к о м п о з и т н о г о материала в полость жевательных зубов

п р и м е н я л и с л и ш к о м на­

тянутую полоску-матрицу. О ч е в и д н о , что устранение или, по к р а й н е й мере, з н а ч и т е л ь н о е с н и ж е н и е п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки п о л и м е р н о й м а т р и ц ы композита, я в и т с я существен­ н ы м прогрессом. П р е д п р и н я т ы е п о п ы т к и для того, чтобы избежать и л и м и н и м и з и р о в а т ь последствия по­ л и м е р и з а ц и о н н о й усадки, п о л н о г о успеха еще не при­ Р и с . 2 . 2 . 1 6 . Образование щели вследствие п о л и м е р и з а ­

н е с л и . Пути в о з м о ж н о г о улучшения краевой целост­

ц и о н н о й усадки

ности к о м п о з и т н ы х реставраций включают: •

разработку более с о в е р ш е н н ы х адгезивов для ден­ т и н а и методик их п р и м е н е н и я для п о в ы ш е н и я

разрыва с в я з и по г р а н и ц е раздела, и все преимущест­ ва а д г е з и о н н о й с и с т е м ы будут утрачены. В особеннос­

с т о й к о с т и адгезионного шва по о т н о ш е н и ю к по­

ти это характерно для связи с д е н т и н о м , которая ме­

л и м е р и з а ц и о н н о й усадке;

нее

прочна,

чем

та,

которая

достигается

с

•

п р о т р а в л е н н о й э м а л ь ю , и к а к следствие, усадка имеет т е н д е н ц и ю к н а п р а в л е н и ю в сторону поверхности раз­ дела

п р о т р а в л е н н а я эмаль-адгезив в том случае, если

использование

низкомодульного

тель н а п р я ж е н и й ; •

замедление скорости р е а к ц и и п р и м е н е н и е м аппа­

связь с д е н т и н о м разрушается ( Р и с . 2.2.16). Щ е л ь , ко­

ратов для светового отверждения

торая образуется между п л о м б о й и д е н т и н о м , может

м ы м «мягким стартом».

стать

причиной

повышения

прокладочного

материала, к о т о р ы й будет работать к а к поглоти­

с так называе­

послеоперативной

чувствительности из-за г и д р о д и н а м и ч е с к о г о эффек­

Продолжаются

разработки

н о в ы х адгезивов для

та. Если л ю б о й из краев находится в д е н т и н е , тогда

д е н т и н а , но п о - в и д и м о м у усовершенствования адге­

р а з р ы в связи приведет к краевой п р о н и ц а е м о с т и . Это

з и в о в и м е ю т естественные о г р а н и ч е н и я , связанные с

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И М О Д И Ф И Ц И Р О В А Н Н Ы Е ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

115

тем, что а д г е з и о н н а я сила с в я з и сможет к о м п е н с и р о ­ вать н а п р я ж е н и я на г р а н и ц е раздела до какого-то пре­ дела, и в о з м о ж н о этот предел уже достигнут в лучших вариантах с о в р е м е н н ы х адгезивов. И д е я и с п о л ь з о в а т ь подкладку-основу с н и з к и м модулем упругости несет в себе о т р и ц а т е л ь н ы й момент, с о с т о я щ и й в том,

что

н а п р я ж е н и я , в о з н и к а ю щ и е п р и о к к л ю з и о н н ы х наг­ рузках, могут распределяться н е р а в н о м е р н о , посколь­ ку передача н а п р я ж е н и й

через поверхность раздела

между зубом и п л о м б о й затруднена, и функциональ­ н ы е нагрузки на п л о м б у могут вызывать в ы с о к и е нап­ р я ж е н и я в л ю б о м месте структуры зуба. Третий подход о с н о в а н на идее о т о м , что с н и ж е н и е с к о р о с т и реак­ ц и и даст больше в р е м е н и для того, ч т о б ы концентра­ ц и и н а п р я ж е н и й в к о м п о з и т е , в ы з в а н н ы е полимери­ з а ц и о н н о й усадкой, смогли перераспределиться более р а в н о м е р н о за счет с о х р а н е н и я в течение более дли­ тельного в р е м е н и текучести материала

и возможнос­

ти р е л а к с а ц и и н а п р я ж е н и й . Этот подход разработке

привел к

р а з л и ч н ы х в а р и а н т о в светоотверждающих

а п п а р а т о в с «мягким стартом», в к о т о р ы х и з м е н е н и я м о щ н о с т и и з л у ч е н и я отверждающего света

от време­

ни происходят по э к с п о н е н ц и а л ь н о й , ступенчатой и колебательный

(осциллирующей)

Рис. 2 . 2 . 1 7 . В о з м о ж н ы е варианты пломбирования прок­ симальной полости я щ и к о о б р а з н о й ф о р м ы и м и н и м и з а ­ ция влияния п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки. Направления нап­ ряжений,

вызванных

полимеризационной

усадкой,

указаны стрелками

зависимости

(Рис. 2.2.18). К л и н и ч е с к а я э ф ф е к т и в н о с т ь всех этих подходов п о к а остается п р е д м е т о м научных дискус­ сий, о т р а ж е н н ы х в п у б л и к а ц и я х . П о с к о л ь к у введение с т е к л я н н о г о н а п о л н и т е л я к а к средства с н и ж е н и я п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки, веро­ я т н о , уже д о ш л о до своего л о г и ч е с к о г о к о н ц а (см. ни­ же), р е ш е н и е д о л ж н о быть н а й д е н о и л и в разработке н о в ы х п о л и м е р о в , к о т о р ы е будут давать о ч е н ь малую усадку, и л и не будут давать ее совсем по з а в е р ш е н и и п о л и м е р и з а ц и и . Ц е л ы й ряд р а з л и ч н ы х п о л и м е р н ы х систем сейчас исследуются, но ни одна из н и х не дала еще п р а к т и ч е с к и х результатов. О н и включают жид­ кокристаллические мономеры и олигомеры,

с раск­

р ы в а ю щ и м и с я к о л ь ц а м и , такие к а к о к с и р а н ы , с п и р о орто-эфиры,

спиро-орто-карбонаты

и

силораны,

рассмотрение и обсуждение которых выходит за пре­ делы н а ш е г о учебника.

Рис. 2 . 2 . 1 8 . З а в и с и м о с т и интенсивности светового потока от времени для аппаратов светового отверждения с « м я г к и м стартом»

Состав

Новые технологии в применении наполнителей

Н а и б о л е е часто п р и м е н я е м ы м наполнителем до пос­ леднего в р е м е н и был к в а р ц , но сегодня в большинстве

Недостатком р а н н и х п о к о л е н и й к о м п о з и т о в я в л я л а с ь

к о м п о з и т о в используют о д и н из видов стеклянных

шероховатость п о в е р х н о с т и даже после окончатель­

н а п о л н и т е л е й на основе оксида к р е м н и я , включая

ного п о л и р о в а н и я и н и з к а я и з н о с о с т о й к о с т ь . Оба эти

к о л л о и д а л ь н ы й о к с и д к р е м н и я , а также литий-алю­

недостатка п р я м о с в я з а н ы с в ы б о р о м н а п о л н и т е л я в

м и н и й - с и л и к а т н ы е стекла и силикатные стекла, со­

составе к о м п о з и т а . Ф а к т о р ы , к о т о р ы е представляют

д е р ж а щ и е барий или с т р о н ц и й .

интерес п р и выборе щие:

н а п о л н и т е л я , я в л я ю т с я следую­

Состав стекла имеет большое значение, так как от него в первую очередь зависит цвет композита. Пока­

•

состав;

затель п р е л о м л е н и я стекла должен быть очень близок

•

размер частиц.

к показателю п р е л о м л е н и я полимера, чтобы избежать

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

116

сильного р а с с е и в а н и я

света, что в свою очередь мо­

жет привести к плохой эстетике и малой глубине отве­

Традиционные композиты Т р а д и ц и о н н ы е к о м п о з и т ы содержат с т е к л я н н ы й на­

рждения. Включение

бария

или

стронция

обеспечивает

п о л н и т е л ь со с р е д н и м размером частиц 10-20 мкм и

р е н т г е н о к о н т р а с т н о с т ь к о м п о з и т о в , а это помогает

м а к с и м а л ь н ы м размером

д и а г н о с т и к е в т о р и ч н о г о кариеса. К в а р ц я в л я е т с я са­

есть один недостаток, з а к л ю ч а ю щ и й с я в том, что сос­

м ы м твердым м а т е р и а л о м , и с п о л ь з у е м ы м в качестве

т о я н и е о т п о л и р о в а н н о й поверхности оказывается не­

н а п о л н и т е л я , но к о м п о з и т ы с н и м не обладают рент-

удовлетворительным, о н а имеет тусклый вид из-за то­

г е н о к о н т р а с т н о с т ь ю . С и л и к а т н ы е стекла з н а ч и т е л ь н о

го,

мягче, что улучшает в н е к о т о р о й с т е п е н и с п о с о б н о с т ь

поверхностью, поскольку вокруг них п о л и м е р убыва­

композита к полированию.

ет при п о л и р о в а н и и и износе (Рис. 2.2.19).

что

частицы

40 м к м . У этих к о м п о з и т о в

наполнителя

выдаются

над

Микронаполненные полимеры

Средний размер частиц и их распределение

П е р в ы е м и к р о н а п о л н е н н ы е п о л и м е р ы были выпуще­ ны в к о н ц е 70-х годов. О н и содержали к о л л о и д н ы й

С р е д н и й размер ч а с т и ц и характер р а с п р е д е л е н и я час­

о к с и д к р е м н и я со средним размером частиц 0,02 мкм

т и ц по размеру имеют б о л ь ш о е з н а ч е н и е , так как это

и с к о л е б а н и я м и размера от 0,01 до 0,05 м к м . Этот

определяет к о л и ч е с т в о н а п о л н и т е л я , которое м о ж н о

очень м а л е н ь к и й размер частиц н а п о л н и т е л я означа­

д о б а в и т ь к полимеру без потери н е о б х о д и м ы х рабочих

ет, что к о м п о з и т может быть о т п о л и р о в а н до очень

характеристик

гладкого с о с т о я н и я поверхности, и что очень большая

или технологичности материала. Раз­

мер частиц также о к а з ы в а е т з н а ч и т е л ь н о е в л и я н и е на

площадь

качество

композитной

п о л и м е р о м . Эта б о л ь ш а я площадь поверхности (по

п л о м б ы . Х о р о ш о известно, чем более м е л к и е по раз­

с р а в н е н и ю с о б ы ч н о и с п о л ь з о в а в ш и м с я в композитах

полирования

поверхности

поверхности

наполнителя

контактирует с

меру ч а с т и ц ы н а п о л н и т е л я введены в состав, тем бо­

н а п о л н и т е л е м ) означает, что очень трудно получить

лее гладкой будет

высокое с о д е р ж а н и е н а п о л н и т е л я в к о м п о з и т е , так

поверхность самого к о м п о з и т а .

( С о о т н о ш е н и е твердости н а п о л н и т е л я и п о л и м е р н о й

к а к требуется большое количество полимера для сма­

м а т р и ц ы я в л я е т с я еще о д н и м ф а к т о р о м , к о т о р ы й сле­

ч и в а н и я с у м м а р н о й поверхности ч а с т и ц этого напол­

дует учитывать, когда о ц е н и в а ю т качество полирова­

н и т е л я . Если этот м и к р о н а п о л н и т е л ь добавить к по­

ния).

лимеру в т а к о м количестве, чтобы была сохранена С а м ы м п е р в ы м н а п о л н и т е л е м в к о м п о з и т а х был

к в а р ц со средним р а з м е р о м ч а с т и ц до 70 м к м . Переход на более м я г к и е стекла позволил с н и з и т ь размер час­ т и ц н а п о л н и т е л я , а подбор подходящего с о ч е т а н и я их

п р и е м л е м а я текучая к о н с и с т е н ц и я , тогда максималь­ ное его количество, которое удастся ввести, может быть п о р я д к а 20 о б . % (Рис. 2.2.20). Д л я о б е с п е ч е н и я о п т и м а л ь н о г о с о д е р ж а н и я на­

размеров сделал в о з м о ж н ы м существенное увеличе­

полнителя

б ы л а р а з р а б о т а н а д в у х с т а д и й н а я техно­

н и е с т е п е н и н а п о л н е н и я полимера. Высокое содержа­

л о г и я его

в в е д е н и я . Вначале с п о м о щ ь ю о д н о й из

н и е н а п о л н и т е л я до 74 о б . % , используется в компози­

доступных технологий готовится материал с очень

тах для

в ы с о к и м с о д е р ж а н и е м н а п о л н и т е л я . Этот материал

жевательных

зубов,

а для

передних зубов

количество н а п о л н и т е л я в составе материала находит­

затем

ся в д и а п а з о н е 55-60 о б . % . Вполне о ч е в и д н о , что вы­

ч а с т и ц 10-40 м к м , к о т о р ы й в п о с л е д у ю щ е м исполь­

сокое содержание н а п о л н и т е л я не о п р а в д а н о для ком­

зуется к а к н а п о л н и т е л ь в п о л и м е р н о й м а т р и ц е гото­

п о з и т о в , п р е д н а з н а ч е н н ы х для передних зубов, т а к

вого к о м п о з и т а . Таким о б р а з о м , в к о н е ч н о м итоге

к а к в этом случае придется пожертвовать э с т е т и к о й ,

получают

что не столь в а ж н о для к о м п о з и т о в , восстанавливаю­

з и т н о г о н а п о л н и т е л я (Рис. 2.2.21). Хотя н а п о л н е н и е

щих жевательные зубы.

п р е д п о л и м е р и з о в а н н ы м и ч а с т и ц а м и может быть та­

полимеризуется

композит,

и

и з м е л ь ч а е т с я до

содержащий частицы

размера

компо­

к о й же в ы с о к о й с т е п е н и , к а к и т р а д и ц и о н н ы х ком­ п о з и т о в с к р у п н ы м и ч а с т и ц а м и , с у м м а р н о е содер­

КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПОЗИТОВ С т о м а т о л о г и ч е с к и е к о м п о з и т ы м о ж н о разделить на

жание

наполнителя

остается

значительно

ниже

( п р и м е р н о 50 о б . % ) .

Гибридные или смешанные композиты

четыре о с н о в н ы х группы по природе и размеру частиц

Гибридные

наполнителя.

н а п о л н и т е л я со с р е д н и м р а з м е р о м 15-20 м к м , а так-

композиты

содержат к р у п н ы е частицы

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

117

же н е б о л ь ш о е к о л и ч е с т в о к о л л о и д н о г о о к с и д а крем­ н и я с р а з м е р о м ч а с т и ц 0,01-0,05 мкм (Рис. 2.2.22). Следует о т м е т и т ь , что п р а к т и ч е с к и все к о м п о з и т ы сегодня с о д е р ж а т н е б о л ь ш о е к о л и ч е с т в о коллоидно­ го о к с и д а к р е м н и я , но их с в о й с т в а в о ч е н ь значи­ тельной степени определяются основным наполни­ телем с более к р у п н ы м р а з м е р о м ч а с т и ц .

Гибридные композиты с малым размером частиц Улучшенные методы п о з в о л и л и измельчать стекло до частиц р а з м е р о м , з н а ч и т е л ь н о м е н ь ш и м , чем это бы­ ло в о з м о ж н о ранее. Это п р и в е л о к в н е д р е н и ю компо­ зитов со с р е д н и м размером ч а с т и ц н а п о л н и т е л я мень­ ше 1 мкм и т и п и ч н ы м р а с п р е д е л е н и е м р а з м е р о в в диапазоне 0,1-6,0 м к м , к о т о р ы е сочетают с микрона­ полнителем

—

коллоидным

оксидом

Рис. 2 . 2 . 1 9 . Частицы наполнителя выступают над поверх­ ностью из-за преимущественного удаления полимерной матрицы

кремния

(Рис. 2.2.23). М е н ь ш и е р а з м е р ы ч а с т и ц н а п о л н и т е л я позволяют э т и м к о м п о з и т а м лучше п о л и р о в а т ь с я до гладкой б л е с т я щ е й поверхности, чем тем, которые со­ держат более

крупные ч а с т и ц ы .

П о л и р о в а н и е этих

композитов дает х о р о ш и е результаты, блестящую от­ полированную поверхность,

потому что любая неров­

ность поверхности, в о з н и к ш а я из-за присутствия час­ тиц н а п о л н и т е л я ,

будет

меньше

длины волны

видимого света (0,38-0,78 м к м ) . Предложенная в ы ш е к л а с с и ф и к а ц и я п о к р и т е р и ю распределения

частиц

по

их

размеру

схематично

представлена на Рис. 2.2.24. Д л я того, чтобы увели­ чить количество н а п о л н и т е л я до м а к с и м а л ь н о г о , су­ ществует в о з м о ж н о с т ь выбрать н а п о л н и т е л и с двумя или более т и п а м и р а с п р е д е л е н и я р а з м е р о в ч а с т и ц , ко­ торые могут в з а и м н о сочетаться. Н а п о л н и т е л ь с мень­ шей дисперсностью ч а с т и ц з а п о л н и т пространства,

Рис. 2.2.20. Гомогенная структура микронаполненного композита

оставшиеся между к р у п н ы м и ч а с т и ц а м и н а п о л н и т е л я (Рис. 2.2.25). Это означает, что увеличивается плот­

правил. По существу п о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы самос­

ность упаковки н а п о л н и т е л я в к о м п о з и т н о м восста­

тоятельно не приклеиваются к эмали или дентину.

новительном

Чтобы д о с т и ч ь этого требуется протравливание эмали

материале, п р и этом с р е д н и й размер

частиц наполнителя будет у м е н ь ш е н .

ф о с ф о р н о й кислотой

и н а н е с е н и е на д е н т и н специ­

Если нет о п а с е н и й , что эстетическое качество вос­

ального адгезива. П р и п о с л о й н о м внесении материа­

становления пострадает, то к о м п о з и т ы м о ж н о приме­

ла и строгом с о б л ю д е н и и т е х н и к и светового отверж­

нять для п л о м б и р о в а н и я к а к передних, так и жева­

дения

тельных зубов.

п р и м е р н о в три раза больше в р е м е н и , чем пломбиро­

постановка

композитной

пломбы

займет

в а н и е амальгамой полости п р и б л и з и т е л ь н о такого же размера. П р и и с п о л ь з о в а н и и к о м п о з и т н ы х материа­

СВОЙСТВА

л о в требуется с о с о б о й точностью в ы п о л н я т ь все эта­ пы п л о м б и р о в а н и я , а пациенту соблюдать тщатель­ ную гигиену полости рта потому, что в о з н и к н о в е н и е

Рабочие характеристики

вторичного кариеса при т а к о м восстановлении более вероятно,

и в о з н и к ш е е п о р а ж е н и е имеет тенденцию

Несмотря на внедрение отверждения в и д и м ы м све­

прогрессировать быстрее, чем п р и другом виде плом­

том, внесение в к а р и о з н у ю полость к о м п о з и т н ы х по­

б и р о в о ч н о г о материала.

лимеров требует сторогого с о б л ю д е н и я о п р е д е л е н н ы х

М н о г о исследований было проведено по реологии

medwedi.ru

118

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 2 . 2 . 2 1 . Гетерогенная структура м и к р о н а п о л н е н н о г о

Рис. 2 . 2 . 2 2 . Структура г и б р и д н о г о к о м п о з и т а , состояще­

полимерного композита с использованием предполимери-

го из больших частиц наполнителя в п о л и м е р н о й матрице,

зованных частиц, которые добавлены к полимеру, содержа­

содержащей коллоидный оксид к р е м н и я

щему небольшое количество коллоидного оксида

кремния

п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в . В идеале вязкость композита

Пакуемые к о м п о з и т ы п р о и з в о д я т с я при неболь­

должна быть такой, чтобы его м о ж н о было конденси­

шом увеличении с о д е р ж а н и я н а п о л н и т е л я на 1-2 об.%

ровать в больших полостях и, в то же самое время, он

путем

мог затекать бы в трудно доступные пространства. С

Д о с т и ч ь этого д о в о л ь н о трудно, потому что содержа­

изменения реологии

полимерной

матрицы.

одной стороны материал не д о л ж е н течь под действи­

ние н а п о л н и т е л я в б о л ь ш и н с т в е к о м п о з и т о в уже на­

ем собственного веса, чтобы ему м о ж н о было прида­

ходится на предельно высоком уровне, а простое до­

вать форму, а с другой — под действием небольшого

бавление

в н е ш н е г о давления он должен легко течь. По сравне­

к о м п о з и т рыхлым и

н и ю с о стоматологическими амальгамами к о м п о з и т ы

Увеличенная вязкость пасты к о м п о з и т а может быть

п р и л и п а ю т к инструментам, и это может п о м е ш а т ь

достигнута н е с к о л ь к и м и с п о с о б а м и :

большего

количества

н а п о л н и т е л я делает

вызовет о б р а з о в а н и е

трещин.

д о с т и ж е н и ю хорошего краевого п р и л е г а н и я пломбы. Для улучшения технологических свойств к о м п о з и т о в

•

путем у в е л и ч е н и я д и а п а з о н а распределения час­

и тем с а м ы м краевого п р и л е г а н и я , в к о н ц е 90-х годов

т и ц по размеру, что улучшает плотность у п а к о в к и ,

были в ы п у щ е н ы так н а з ы в а е м ы е «текучие» (маловяз­

н а п р и м е р , п р и м е н е н и е н а п о л н и т е л я с тримодаль-

кие) к о м п о з и т ы . И почти о д н о в р е м е н н о на р ы н к е по­ я в и л и с ь «пакуемые» (конденсируемые плотные) ком­ позиты.

Повышая

вязкость

этих

композитов,

н ы м распределением ч а с т и ц по размеру; •

м о д и ф и к а ц и е й ф о р м ы ч а с т и ц н а п о л н и т е л я таким образом, чтобы

исследователи пытались достичь рабочих характерис­

частицы могли сцепляться, зат­

рудняя с к о л ь ж е н и е о д н о й частицы относительно

тик этих материалов, н а п о м и н а ю щ и х амальгаму.

другой и тем т о р м о з я течение пасты;

Д л я того, чтобы получить текучие к о м п о з и т ы , про­

•

м о д и ф и к а ц и е й п о л и м е р н о й матрицы т а к и м обра­

изводителям потребовалось у м е н ь ш и т ь количество на­

зом, чтобы создавалось более прочное межмолеку­

полнителя в их составе, а чтобы избежать чрезмерного

л я р н о е п р и т я ж е н и е ( н а п р и м е р , замещая гидрок-

с н и ж е н и я неорганической ф а з ы , размер частиц стек­

сильные

л я н н о г о н а п о л н и т е л я был увеличен. Текучие компози­

о б р а з о в а н и я водородной с в я з и ) , и за счет этого

ты могут показаться трудными в работе

и м е н н о из-за

их низкой вязкости. Поэтому такие материалы идеаль­

группы

Бис-ГМА

водородом

для

увеличивалась вязкость; •

добавлением диспергаторов (добавка, регулирую­

но подходят для небольших полостей, препарируемых

щая реологические свойства), которые снижают

воздушно-абразивным

вязкость и позволяют ввести больше наполнителя.

методом, для восстановления

края пломбы, а также для п о л и м е р н ы х материалов профилактического н а з н а ч е н и я . О д н а к о не рекомен­ дуется

использовать данные

материалы,

имеющие

Однако увеличение содержания может не

повлиять на друге

наполнителя не

параметры материала.

уменьшенное содержание н а п о л н и т е л я с частицами

К о м п о з и т ы становятся менее п р о з р а ч н ы м и , качество

больших размеров, там, где в о з м о ж н о действие

п о л и р о в а н и я ухудшается и, несмотря на большее со­

кой о к к л ю з и о н н о й нагрузки или и с т и р а н и я .

высо­

д е р ж а н и е н а п о л н и т е л я , по механическим свойствам

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И М О Д И Ф И Ц И Р О В А Н Н Ы Е ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ

119

эта в е л и ч и н а н е п о с т о я н н а я и зависит, в большей сте­ п е н и , от с т е п е н и отверждения. Б ы л о показано, что н е к о т о р ы е из веществ, выделяемые из композитов, я в л я ю т с я ц и т о т о к с и ч н ы м и , и в связи с э т и м в отда­ л е н н ы е с р о к и могла в о з н и к н у т ь

гиперчувствитель­

ность, с в я з а н н а я с п р и м е н е н и е м п о л и м е р н ы х компо­ зитов.

Однако

этих данных недостаточно,

сделать вывод о том, что п р и м е н е н и е

чтобы

материалов

представляет н е п р и е м л е м ы й р и с к для здоровья паци­ ента, п о с к о л ь к у к о л и ч е с т в о высвобождаемых веществ о ч е н ь мало, а случаи гиперчувствительности, связан­ ной с п о л и м е р н ы м и к о м п о з и т а м и достаточно редки. Некоторые опасения высказывались в отношении п р и м е н е н и я бисфенола-А и производных бисфенола-А в составе к о м п о з и т н ы х восстановительных материалов,

Р и с . 2 . 2 . 2 3 . К о м п о з и т с наполнителем из небольших по размеру частиц

так к а к эти материалы, к а к было показано, были спо­ собны вызывать и з м е н е н и я в эстроген-чувствительных органах и клетках. Однако, исследования выщелачива­ ющихся к о м п о н е н т о в показали, что это в большей сте­

о н и н е лучше универсальных к о м п о з и т о в , н а п р и м е р ,

п е н и низкомолекулярные м о н о м е р ы , такие как М М А и

м и к р о г и б р и д н о г о типа. А поскольку ухудшению более

ТЭГМА, а не олигомеры типа Б и с - Г М А и УДМА. В свя­

всего п о д в е р ж е н ы эстетические характеристики, про­

зи с этим д а н н а я проблема не стала предметом широко­

изводители выпускают только ограниченное

число

го обсуждения, как применение амальгам. В настоящее

цветовых оттенков. П о э т о м у д а н н ы е материалы и м е ю т

время признано, что н и к а к о й угрозы п р и м е н е н и я поли­

ограниченное

мерных композитов не существует.

применение

и рекомендуются для

п л о м б и р о в а н и я полостей II класса небольшого и сред­ него размера. В связи с в ы с о к о й в я з к о с т ь ю материала могут

возникать

трудности

краевого

прилегания

Водопоглощение и растворимость

пломб, и, кроме того, существует о п а с н о с т ь присут­

К о м п о з и т ы д о л ж н ы иметь н и з к и й показатель водо­

ствия п у з ы р ь к о в воздуха по краю и в массе п л о м б ы . По

п о г л о щ е н и я . Е с л и к о м п о з и т может абсорбировать во­

этой п р и ч и н е б ы л о предложено вначале н а н о с и т ь тон­

ду, з н а ч и т он с п о с о б е н абсорбировать и другие компо­

к и й с л о й текучего к о м п о з и т а н а д н о п р о к с и м а л ь н о

н е н т ы р о т о в о й ж и д к о с т и , что приведет к и з м е н е н и ю

р а с п о л о ж е н н о й я щ и к о о б р а з н о й полости, а после это­

его цвета.

го завершить п л о м б и р о в а н и е пакуемым к о м п о з и т о м . Следует заметить, что оба к о м п о з и т а , и текучий и пакуемый, были р а з р а б о т а н ы , исходя из п о ж е л а н и й практических врачей-стоматологов,

к о т о р ы м хоте­

В о д о п о г л о щ е н и е с в я з а н о со с п о с о б н о с т ь ю поли­ мерной

м а т р и ц ы а б с о р б и р о в а т ь воду.

н а п о л н и т е л ь с а м не

Стеклянный

абсорбирует воду , но может ад­

сорбировать ее на с в о ю поверхность.

П о э т о м у вели­

лось иметь к о м п о з и т ы со с п е ц и а л ь н ы м и р а б о ч и м и ха­

ч и н а в о д о п о г л о щ е н и я з а в и с и т от с о д е р ж а н и я поли­

р а к т е р и с т и к а м и . Тем не м е н е е , эти к о м п о з и т ы не об­

мера в к о м п о з и т е и качестве с в я з и между п о л и м е р о м

ладают у л у ч ш е н н ы м и ф и з и ч е с к и м и и м е х а н и ч е с к и м и

и н а п о л н и т е л е м . Учитывая это, н а в е р н о е ,

свойствами. На с а м о м деле, текучие к о м п о з и т ы име­

связывать величину водопоглощения

разумнее

с содержанием

ют более н и з к и е м е х а н и ч е с к и е свойства, а пакуемые —

п о л и м е р а в к о м п о з и т е . З н а я п о к а з а т е л ь водопогло­

боле н и з к и е эстетические свойства по с р а в н е н и ю с

щ е н и я одного п о л и м е р а , м о ж н о о ц е н и т ь связана л и

универсальными к о м п о з и т а м и .

в е л и ч и н а в о д о п о г л о щ е н и я к о м п о з и т а только с поли­ м е р н о й м а т р и ц е й , и л и о н а н е о п р а в д а н н о высока.

Биосовместимость

Д а н н ы е , п р и в е д е н н ы е в Таблице 2.2.3, показывают, что если п р и н я т ь во в н и м а н и е содержание наполни­

П о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы и м е ю т с л о ж н у ю структуру, и

теля в в о с с т а н о в и т е л ь н о м материале, то значительные

поэтому н е к о т о р ы е к о м п о н е н т ы состава и продукты

р а з л и ч и я между в е л и ч и н о й с о р б ц и и воды для целого

разрушения могут выделяться из материала. К э т и м

ряда к о м п о з и т о в становятся о ч е в и д н ы м и .

веществам о т н о с я т с я остаточные м о н о м е р ы и о л и г о -

В о д о п о г л о щ е н и е для п о л и м е р а находится в преде­

меры, растворители, т а к и е д о б а в к и , к а к УФ стабили­

лах 40-45 мкг/мм , а для двух к о м п о з и т о в из этой таб­

заторы, п л а с т и ф и к а т о р ы и и н и ц и а т о р ы .

л и ц ы с о р б ц и я воды в 2-3 раза в ы ш е , чем можно было

Имеются

3

данные о т о м , что к о л и ч е с т в о выделяемых из компо­

ожидать. Возникает в о п р о с — «куда идет эта дополни­

зитов веществ могут составлять до 2% по массе, хотя

тельная вода?»

medwedi.ru

120

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 2.2.25. Бимодальное распределение частиц по раз­ меру ся, что приведет к п о в ы ш е н и ю и з н о с а . Таким обра­ з о м , сочетание таких характеристик, к а к высокое со­ д е р ж а н и е н а п о л н и т е л я и в ы с о к и й показатель водо­ поглощения,

должно

вызывать

беспокойство относительно

определенное

качества композита.

Часто предполагают, что в о д о п о г л о щ е н и е может к о м п е н с и р о в а т ь д о н е к о т о р о й степени полимеризац и о н н у ю усадку, но процесс п о г л о щ е н и я воды доста­ точно медленный,

занимающий много месяцев до

своего з а в е р ш е н и я . Это л е г к о м о ж н о показать рассчетным путем, зная к о э ф ф и ц и е н т д и ф ф у з и и воды в к о м п о з и т е D, к о т о р ы й о б ы ч н о имеет п о р я д о к 1,25 х

Рис. 2.2.24. Классификация к о м п о з и т о в по типу напол­ нителя; на горизонтальной оси размер частиц в логариф­ м и ч е с к о м масштабе

9

2

1

\0~ см с" . Д л я образца материала 2 мм т о л щ и н ы дос­ тижение

равновесного

водопоглощения

потребует

166 суток, а в образце т о л щ и н о й 5 мм необходимое время для д о с т и ж е н и я р а в н о в е с и я п р е в ы ш а е т 3 года.

композита,

Таким образом, п о г л о щ е н и е воды не сможет предуп­

(после пересчета, исходя из количества присутствую­

редить н а р у ш е н и е п о г р а н и ч н о й с в я з и , так же, как не

щего в нем н а п о л н и т е л я ) , могут быть с в я з а н ы с нес­

сможет

к о л ь к и м и п р и ч и н а м и . В о з м о ж н о , что материал содер­

п р о и с х о д я щ е й в м о м е н т отверждения. К о н е ч н о , не­

жит ф р а к ц и ю с в ы с о к о й р а с т в о р и м о с т ь ю , которая и

большое набухание приведет к некоторому улучше­

Высокие значения

оставляет пространства,

водопоглощения

з а п о л н я е м ы е водой (это мо­

жет быть с в я з а н о с н е п о л н ы м отверждением полиме­ ра). В д о п о л н е н и е к этому п о л и м е р может содержать

противодействовать

и

мгновенной

усадке,

н и ю краевого п р и л е г а н и я п л о м б ы , но вполне вероят­ н о , что это наступит с л и ш к о м поздно. Учитывая это, очень важно, чтобы при и з м е р е н и и

воздушные пустоты, о б р а з о в а в ш и е с я при замешива­

показателей

н и и или н а л о ж е н и и п л о м б ы . Еще одной п р и ч и н о й

т о н к и е образцы для того, чтобы в р е а л ь н ы й отрезок

высокого в о д о п о г л о щ е н и я мог быть гидролитический

в р е м е н и достичь равновесного с о с т о я н и я в сорбции

водопоглощения

были

приготовлены

распад связи между н а п о л н и т е л е м и п о л и м е р о м , кото­

воды. Кроме того, для с р а в н е н и я д а н н ы х по водопог-

рый приводит к а б с о р б ц и и воды на поверхности час­

л о щ е н и ю в расчет следует п р и н и м а т ь и количество

тиц н а п о л н и т е л я . Это может привести к двум в а ж н ы м

стеклонаполнителя.

последствиям. Во-первых, по мере того, к а к утрачива­ ется связь между ч а с т и ц а м и н а п о л н и т е л я и полиме­ ром, наполнитель будет терять свою э ф ф е к т и в н о с т ь упрочняющего к о м п о н е н т а материала, п р и в о д я в ре­ зультате к р а з р у ш е н и ю п л о м б ы . Во-вторых, поверхно­ стная прочность частицы н а п о л н и т е л я будет снижать­

Коэффициент теплового расширения Д л я того, чтобы н а п р я ж е н и я в композите, возникшие в результате температурных колебаний и связанных с ни­ ми р а с ш и р е н и й и с о к р а щ е н и й к о м п о з и т н о й пломбы,

ПОЛИМЕРНЫЕ К О М П О З И Т Ы И М О Д И Ф И Ц И Р О В А Н Н Ы Е П О Л И К И С Л О Т А М И П О Л И М Е Р Н Ы Е К О М П О З И Т Ы

121

были м и н и м а л ь н ы м и , к о э ф ф и ц и е н т теплового расши­

дят к краевому о к р а ш и в а н и ю . Устранение краевой ще­

рения композита должен быть близок к этому показа­

ли п о л н о с т ь ю предупреждает этот тип окрашивания.

телю твердых т к а н е й зуба. С т е к л я н н ы й наполнитель

Если краем является эмаль, то устранить эту проблему

имеет низкий к о э ф ф и ц и е н т теплового р а с ш и р е н и я , в

м о ж н о путем кислотного протравливания для созда­

то время как у полимера он высок, поэтому, чем боль­

ния связи с эмалью.

ше неорганического н а п о л н и т е л я в композите, тем ни­

эмалью и к о м п о з и т о м достаточно прочная и долговеч­

же будет к о э ф ф и ц и е н т р а с ш и р е н и я . Поскольку в мик-

н а я , она позволяет достичь хорошей герметичности по

ронаполненных

композитах

больше

С в я з ь между протравленной

содержится

краю пломбы и предупредить п р о н и к н о в е н и е органи­

полимера, причем не только в виде матрицы, но и на

ческих веществ. О б ы ч н о рекомендуют использование

предполимеризованных частицах н а п о л н и т е л я , коэф­

н е н а п о л н е н н о г о полимера в качестве адгезива, так как

фициент их теплового р а с ш и р е н и я высок по сравне­

это помогает улучшить краевое прилегание.

нию с таковым у с т е к л о н а п о л н е н н ы х композитов.

И з м е н е н и е цвета всей поверхности композита мо­

Примерные в е л и ч и н ы к о э ф ф и ц и е н т о в теплового

жет быть с в я з а н о с ее шероховатостью и вероятно про­

расширения некоторых, и м е ю щ и х с я в продаже, ком­

исходит с т е м и п о л и м е р н ы м и к о м п о з и т а м и , в кото­

позитов представлены в Таблице 2.2.4, в к о т о р о й также

рых

приведено с р а в н е н и е с к о э ф ф и ц и е н т о м т е п л о в о г о

наполнителя.

расширения эмали в виде их о т н о ш е н и я .

пространствах между в ы с т у п а ю щ и м и частицами на­

использованы

большие

Органические

по

размеру

частицы

вещества застревают в

п о л н и т е л я и трудно удаляются при чистке зубов. По­ л и р о в а н и е п о д х о д я щ и м а б р а з и в о м , т а к и м к а к пасты с

Рентгеноконтрастность

о к с и д о м а л ю м и н и я , д о л ж н о удалить это поверхност­ ное о к р а ш и в а н и е . Важно, чтобы п о л и р о в а н и е было

Когда композиты используют в качестве пломбиро­

проведено в н е с к о л ь к о этапов, н а п р и м е р , вначале ал­

для жевательных зу­

м а з н ы м и н с т р у м е н т о м с размером абразива 20 мкм,

бов, их рентгеноконтрастность представляет особую

затем пастой с ч а с т и ц а м и р а з м е р о м 7 м к м и оконча­

важность. Определение кариеса под р е н т г е н о п р о з р а ч -

тельная ( ф и н и ш н а я ) обработка пастой с частицами

ной композитной п л о м б о й п р а к т и ч е с к и н е в о з м о ж н о ,

р а з м е р о м 1 м к м . Это даст о п т и ч е с к и гладкую полиро­

вочного материала, и о с о б е н н о ,

что позволит к а р и о з н о м у процессу развиваться дли­

ванную поверхность м и к р о н а п о л н е н н ы х к о м п о з и т о в

тельное время до его о б н а р у ж е н и я . У некоторых ком­

без к а к и х - л и б о я м о к и ц а р а п и н , так м о ж н о отполиро­

позитов рентгеноконтрастность н и ж е , чем у д е н т и н а ,

вать и гибридные к о м п о з и т ы с н е б о л ь ш и м и по разме­

что не очень х о р о ш о , потому что не позволяет с по­

ру ч а с т и ц а м и н а п о л н и т е л я . Иногда наблюдают тем­

мощью рентгеновских лучей

ный

обнаружить наличие ка­

риеса. Тем не менее, еще не известно к а к о й оптималь­ ной

рентгеноконтрастностью

должен

обладать

изрытый участок нарушения

цвета,

который

в о з н и к из-за в с к р ы т и я воздушных пузырьков по мере и з н о с а к о м п о з и т а . Такое н а р у ш е н и е цвета не может

композит, поскольку и з б ы т о ч н а я рентгеноконтраст­

быть л е г к о удалено, и лучше заменить

ность может п о т е н ц и а л ь н о м а с к и р о в а т ь кариес, рас­

отверждаемым к о м п о з и т о м , не оставляя в материале

полагающийся под п л о м б о й . Все-таки, к о м п о з и т дол­

«замороженных»

жен

л ю д е н и ю правил н а л о ж е н и я п л о м б ы .

иметь,

по

крайней

мере

такую

же

рентгеноконтрастность, к а к эмаль. Н е к о т о р ы е компо­ зиты, не у д о в л е т в о р я ю щ и е

этому требованию,

не

должны использоваться в качестве п л о м б и р о в о ч н о г о материала для жевательных зубов.

пломбу свето-

пузырьков воздуха,

благодаря соб­

И з м е н е н и е цвета всего объема или бины

п л о м б ы представляет особую

большой глу­

проблему, если

она изготовлена из к о м п о з и т а химического отвержде­ н и я т и п а паста-паста с а м и н н ы м активатором. Изме­ н е н и е цвета т а к о й реставрации происходит медленно в

течение

продолжительного

времени,

придавая

Соответствие по цвету

пломбе отчетливо желтую окраску. Этот вид наруше­

Эстетические качества к о м п о з и т о в хорошо известны.

н и я к о м п о н е н т о в в матрице полимера, так и абсорб­

ния цвета возникает к а к из-за химического разруше­ Самые ранние к о м п о з и т ы страдали и з м е н е н и е м цве­

ции ротовой ж и д к о с т и .

та, которое может проявляться в трех видах:

в и д и м ы м светом, имеют з н а ч и т е л ь н о большую цвето­

К о м п о з и т ы , активируемые

вую стабильность. П о д о б н о в н е д р е н и ю в практику пакуемых и теку­

•

изменение цвета по краю п л о м б ы ;

•

изменение цвета всей поверхности;

чих к о м п о з и т о в , п р о д и к т о в а н н о е клинической необ­

• изменение цвета всего объема п л о м б ы .

ходимостью, производители разработали и выпустили

Изменение цвета по краю о б ы ч н о появляется при

целый ряд новых к о м п о з и т о в с в ы с о к и м и эстетичес­

наличии щели между пломбой и т к а н я м и зуба. Остат­

к и м и качествами. Эти к о м п о з и т ы наполнены части­

ки органических веществ п р о н и к а ю т в щель и приво­

цами с м и н и м а л ь н ы м размером - не более 2 мкм и

medwedi.ru

122

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

прочности на сжатие материала часто цитируется в литературе. К с о ж а л е н и ю , публикуемые д а н н ы е быва­ ет трудно и н т е р п р е т и р о в а т ь из-за н е о д н о з н а ч н о с т и возможных вариантов разрушения

при с ж а т и и , а

именно: П л а с т и ч н ы е материалы могут р а с п л ю щ и т ь с я , на­ поминая пластилин; •

Такие хрупкие материалы, к а к стекло и к а м е н ь , могут разлететься в разные с т о р о н ы ;

•

Д л и н н ы е и т о н к и е о б р а з ц ы могут изогнуться в продольном н а п р а в л е н и и . Нетрудно представить н а с к о л ь к о с л о ж н ы е напря­

ж е н и я могут в о з н и к а т ь в образцах материалов при ис­ п ы т а н и и их на сжатие. И если задать себе вопрос, раз­ рушаются л и п л о м б ы п о к а к о м у - л и б о и з п р и в е д е н н ы х в ы ш е в а р и а н т о в , то ответ, вероятно, будет отрицатель­ н ы м . С к о р е е всего реставрации будут разрушаться от р а с т я ж е н и я (из-за д е й с т в и я и з г и б а ю щ и х сил), так как к о м п о з и т ы и м е ю т о ч е н ь м а л е н ь к и й предел прочности на р а с т я ж е н и е или р а з р ы в . Таким о б р а з о м , прочность на сжатие является плохим показателем сопротивляе­ мости материала р а з р у ш е н и ю , поскольку

не сущест­

вует простой в з а и м о с в я з и между п р о ч н о с т ь ю на сжа­ тие материала и его пределом прочности на разрыв.

* Показатель в о д о п о г л о щ е н и я для п о л и м е р а получен п р и д о п у щ е н и и , что стекло не абсорбирует воду, и вычислен из расчета о б ъ е м н о г о с о ­ д е р ж а н и я п о л и м е р а (%) из последнего столбца.

Прочность при диаметральном разрыве или диаметральная прочность Если п л о м б и р о в о ч н ы е материалы с б о л ь ш е й вероят­

Переработана из д а н н ы х п у б л и к а ц и и Oysaed Н., Ruyter I.E. ( 1 9 8 6 ) .

н о с т ь ю р а з р у ш а ю т с я в р е ж и м е р а с т я ж е н и я , то более р а з у м н о и з м е р я т ь предел их п р о ч н о с т и на разрыв, а не

с р е д н и м о к о л о 0,6 м к м , что делает их в е л и к о л е п н о по­

на сжатие.

л и р у е м ы м и . В н а с т о я щ е е время имеется целая «артис­

свойства

К с о ж а л е н и ю , определять п р о ч н о с т н ы е

тическая» палитра с б о л ь ш и м р а з н о о б р а з и е м матери­

трудно, и такое и с п ы т а н и е дает б о л ь ш о й разброс дан­

ала по цвету и п р о з р а ч н о с т и .

ных. П р и ч и н о й этого является в ы с о к а я чувствитель­

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

д е ф е к т о в и небольших поверхностных т р е щ и н , кото­

на р а з р ы в для хрупких материалов крайне

ность хрупких материалов к присутствию внутренних р ы е н е в о з м о ж н о устранить. Вследствие этого предел прочности на р а з р ы в к о м п о з и т о в зависит от качества п о л и р о в а н и я поверхности.

Прочность на сжатие

Испытание для определения диаметральной прочнос­ ти является альтернативным методом при измерении

Если с р а в н и в а т ь п р о ч н о с т ь на сжатие ряда компози­

предела прочности на разрыв материала. И хотя и при

тов и амальгам с этим показателем для э м а л и и денти­

этом

на, то окажется, что эти материалы о ч е н ь близки (Таб­

сложные

лица

в о с п р о и з в о д и м ы , а изучаемое свойство легко изме­

2.2.5). И н т е р е с н о отметить, что к о м п о з и т ы для передних

испытании

в образцах материала возникают

напряжения,

но

результаты

достаточно

рить. П о этим п р и ч и н а м д а н н ы е п о диаметральной

по п р о ч н о с т и на

прочности стоматологических материалов часто при­

сжатие с к о м п о з и т а м и для жевательных зубов, н о , тем

водят в литературе. И н т е р е с н о отметить, что этот тест

зубов и м е ю т сходные показатели

не менее, р е к о м е н д а ц и и по их и с п о л ь з о в а н и ю различ­

о б ы ч н о п р и м е н я ю т для хрупких материалов. Значит,

н ы . Важно п о н я т ь

если п р и в о д я т д а н н ы е д и а м е т р а л ь н о й п р о ч н о с т и , а не

з н а ч и м о с т ь этой о ц е н к и . Будучи

о т н о с и т е л ь н о п р о с т о й , для

измерения,

величина

т р а д и ц и о н н о г о предела прочности на сжатие, это ука-

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ

123

композиты

Таблица 2 . 2 . 4 Коэффициент теплового расширения ( а ) для некоторых композитов и относительная разница (D) в сравнении с коэффициентом теплового расширения эмали

Материал

(Производитель)

6

Тип

Эмаль

а,хШ .°С

D

11,4

1,00

Z-100 ( З М Dental P r o d u c t s )

Гибрид

22,5

1,97

Adaptic ( J o h n s o n & J o h n s o n )

Обычный

25,7

2,25

Herculite (Kerr)

Гибрид с м а л ы м и ч а с т и ц а м и

32,6

2,86

Silux Plus ( 3 M Dental P r o d u c t s )

Микронаполненный

41,6

3,65

Delton ( J o h n s o n & J o h n s o n )

Без наполнителя

90,3

7,92

Данные из п у б л и к а ц и и Verslius A.,et al. ( 1 9 9 6 ) Dent Mater 1 2 ( 5 ) : 2 9 0 - 2 9 4 (за и с к л ю ч е н и е м Delton).

зывает на то, что и с с л е д о в а н н ы й материал хрупок и поэтому страдает от недостатка п р о ч н о с т и при ударе.

Износ

Т и п и ч н ы е в е л и ч и н ы д и а м е т р а л ь н о й п р о ч н о с т и для

И з н о с — это п р о ц е с с , при котором материал смещает­

ряда к о м п о з и т о в п р и в е д е н ы в Таблице 2.2.6. Из этих

ся или удаляется при д е й с т в и и сил, в о з н и к а ю щ и х при

цифр видно, что т р а д и ц и о н н ы е к о м п о з и т ы для восста­

т р е н и и двух поверхностей одна о другую. В полости

новления передних зубов и м е ю т величины

рта могут иметь место износа, представленные н и ж е .

прочности

при диаметральном разрыве б л и з к и е к п о к а з а т е л я м и прочности с о в р е м е н н ы х к о м п о з и т о в для жевательных групп зубов. Но к л и н и ч е с к и й о п ы т показывает, что традиционные

композиты

имеют

недостатки

Абразивный

износ

при

пломбировании жевательных зубов. Д а н н ы е по диа­

Когда две поверхности трутся одна о другую, более

метральной п р о ч н о с т и , к а к и показатели

твердая из них может вызвать образование углублений

прочности

на сжатие, не я в л я ю т с я п р я м ы м п о к а з а н и е м к приме­

и ж е л о б к о в или срезать часть материала с другой пове­

нению к о н к р е т н о г о к о м п о з и т а , так к а к не позволяют

рхности. Этот п р я м о й к о н т а к т н ы й износ известен под

прогнозировать его свойства в к л и н и ч е с к и х условиях.

названием

В связи с тем, что к о м п о з и т ы все чаще используют

тел,

истирание

при

абразивном

контакте

двух

и происходит он в полости рта при наличии не­

для п л о м б и р о в а н и я жевательных зубов, частота отко­

посредственного контакта зубов. В к л и н и к е это назы­

лов пломб будет, в е р о я т н о , возрастать по

вают

причинам,

которые р а с с м а т р и в а л и с ь в этой главе.

стираемостью зубов.

А б р а з и в н ы й и з н о с м о ж е т также п р о и с х о д и т ь при з а п о л н е н и и п р о с т р а н с т в а между двумя поверхностя­

Твердость

м и а б р а з и в н о й г и д р о с м е с ь ю , даже при отсутствии прямого

контакта

между двумя т в е р д ы м и

поверх­

Твердость поверхности с т о м а т о л о г и ч е с к о г о материала

н о с т я м и . Э т о т т и п и з н о с а н а з ы в а ю т истиранием при

может быть измерена н е п о с р е д с т в е н н о с п р и м е н е н и ­

абразивном контакте трех тел,

ем ряда методик, а полученные результаты использо­

п о л о с т и рта п р и ж е в а н и и , а п и щ а в ы с т у п а е т в каче­

ваны для сравнения р а з л и ч н ы х к о м п о з и т о в .

и п р о и с х о д и т он в

Раньше

стве а б р а з и в н о г о агента. ( З у б н ы е п а с т ы д е й с т в у ю т

полагали, что твердость является н а д е ж н ы м показате­

к а к а б р а з и в н а я г и д р о с м е с ь между з у б н о й щ е т к о й и

лем сопротивляемости износу к о м п о з и т а , и это, от­

зубом.).

части, справедливо. Исходные акриловые п о л и м е р ы б ы л и весьма мяг­ кими материалами, но их твердость и устойчивость к

Усталостное

изнашивание

износу были значительно улучшены д о б а в л е н и е м на­ полнителя. И з м е р е н и я твердости вначале п о з в о л я л и

П о в т о р н ы е нагрузки на зубы вызывают циклические

судить об износостойкости материала, но в н а с т о я щ е е

н а п р я ж е н и я , которые со временем могут привести к

время это с о о т н о ш е н и е н а р у ш и л о с ь , к а к т о л ь к о стали

росту усталостных т р е щ и н . Эти т р е щ и н ы часто обра­

применять новые п о к о л о н е и я к о м п о з и т о в с в ы с о к и м

зуются под поверхностью, а затем, сливаясь выходят

содержанием н а п о л н и т е л е й .

на поверхность материала.

medwedi.ru

124

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Коррозионный

износ

р о м я в л я ю т с я н е о б х о д и м ы м и свойствами композита, предназначаемого

для

пломбирования

жевательной

Х и м и ч е с к о е воздействие на к о м п о з и т может произой­

группы зубов. О д н а к о , следует оговориться, что эти

ти по типу гидролитической деструкции полимера,

п а р а м е т р ы с а м и по себе не гарантируют материалу его

р а з р у ш е н и я м е ж ф а з н о й структуры п о л и м е р - н а п о л н и ­

износостойкость.

тель и л и э р о з и и его п о в е р х н о с т и . Вполне о ч е в и д н о , что к а ж д ы й и з п е р е ч и с л е н н ы х в ы ш е м е х а н и з м о в вовлечен в п р о ц е с с и з н о с а компо­

Д л я изучения и з н о с о с т о й к о с т и материала в каче­ стве альтернативного подход

м о ж н о п р и н я т ь методы

л а б о р а т о р н о г о м о д е л и р о в а н и я к л и н и ч е с к и х условий.

зитов. В месте о к к л ю з и о н н о г о к о н т а к т а о с н о в н ы м и

К с о ж а л е н и ю , о ч е н ь трудно смоделировать все усло­

м е х а н и з м а м и и з н о с а будут а б р а з и в н о е и с т и р а н и и п р и

в и я в п о л о с т и рта, к о т о р ы е могут а к т и в н о влиять

к о н т а к т е двух тел и усталостное, в то в р е м я к а к п р и от­

п р о ц е с с износа. И хотя in vitro был и с п ы т а н ц е л ы й ряд

на

сутствии п р я м о г о к о н т а к т а д о м и н и р у ю щ и м будет ис­

методов для и з м е р е н и я с к о р о с т и и з н о с а , ни один из

тирание незакрепленным абразивом, находящимся в

них, к а к б ы л о н а й д е н о , н е может быть использован

к о н т а к т е с двумя п о в е р х н о с т я м и , т.е. п р и взаимодей­

для д о с т а т о ч н о т о ч н о г о

с т в и и трех тел. К о р р о з и о н н ы й и з н о с может наблю­

т о й к о с т и к о м п о з и т о в при восста новлении и м и жева­

даться в обеих ситуациях, а в с о ч е т а н и и с нагрузками,

тельных зубов в условиях in vivo.

создающими напряжения,

прогнозирования

износос­

может п р и в е с т и к образо­

Другим к а м н е м преткновения является проблема

в а н и ю н а п р я ж е н н о - к о р р о з и о н н о й т р е щ и н ы . Трещи­

разработки надежного лабораторного теста износостой­

на м е д л е н н о увеличивается и п р и в о д и т к р а з р у ш е н и ю

кости, способного давать хорошую корреляцию с кли­

материала.

н и ч е с к и м и д а н н ы м и , которые сами по себе исключи­

П о с к о л ь к у и з н о с я в л я е т с я м н о г о ф а к т о р н ы м про­ ц е с с о м , его н е л ь з я определять с п о м о щ ь ю и з м е р е н и я какого-то одного параметра.

Б ы л а з а м е ч е н а слабая

к о р р е л я ц и я между м е х а н и ч е с к и м и с в о й с т в а м и и из­ н о с о м , а н е к о т о р ы е из ф и з и ч е с к и х свойств, т а к и е к а к н и з к о е в о д о п о г л о щ е н и е , могут быть т о л ь к о показате­ л я м и п о т е н ц и а л ь н о й устойчивости к износу, особен­ но, в отношении коррозионного износа. В целом, в ы с о к а я с т е п е н ь н а п о л н е н и я , гладко по­ лируемая поверхность, устойчивый к гидролизу поли­ мер и п р о ч н а я с в я з ь между н а п о л н и т е л е м и п о л и м е -

тельно трудны для получения и интерпретации.

Из

многих переменных показателей, которые следует при­ нимать во внимание, разная степень износа у разных пациентов является о д н о й из наиболее трудных для по­ н и м а н и я . Тем не менее, было показано, что существует значительное различие в скорости износа между окклюз и о н н ы м и к о н т а к т н ы м и з о н а м и и бесконтактными участками. В этой связи следует отметить, что любые ц и ф р о в ы е д а н н ы е о скорости износа бессмысленны до тех пора, пока они не сопровождаются и н ф о р м а ц и е й о методах, использованных п р и их определении. Размер п л о м б ы может также оказать в л и я н и е на скорость износа, в е р о я т н о , из-за большей площади п р я м о г о к о н т а к т а поверхности зуба и п л о м б ы . Необ­ ходимо учитывать также,

что б о л ь ш и е по размеру

п л о м б ы ставят на жевательные зубы, подвергающиеся н а и б о л ь ш и м о к к л ю з и о н н ы м нагрузкам. Таким образом, даже п о л у ч е н н ы е in vivo данные, я в л я ю т с я л и ш ь о р и е н т и р о в о ч н ы м и в о ц е н к е способ-

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ

ности к о м п о з и т н ы х п л о м б жевательных зубов проти­

композиты

125

состоит в том, что большая часть работы по воссозда­

востоять износу. С и т у а ц и я о с л о ж н я е т с я и тем, что до

нию анатомической формы и межзубного контакта де­

н а с т о я щ е г о в р е м е н и еще н е р а з р а б о т а н о о б щ е п р и н я ­

лается техником в зуботехнической лаборатории.

того метода о п р е д е л е н и я и з н о с а in vivo, и п о э т о м у по­ лученные

результаты

следует

интерпретировать

Д р у г и м п о л о ж и т е л ь н ы м м о м е н т о м является пол­

с

ное о т в е р ж д е н и е на всю глубину, п о с к о л ь к у процесс

Лучшим

и з м е р е н и е м устойчивости к о м п о з и т н ы х

situ. Тем не м е н е е , п р а к т и к а показывает, что пробле­

материалов

большой осторожностью.

о т в е р ж д е н и я ведется в условиях л а б о р а т о р и и , а не in

к износу на жевательных зубах является

ма п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки п о л н о с т ь ю не реша­

оценка их клинического состояния. Несмотря на значи­

ется и с и с п о л ь з о в а н и е м вкладок. Даже т о н к и й слой

тельные улучшения п л о м б и р о в о ч н ы х материалов за

фиксирующего полимера,

последние годы, все же следует избегать п р и м е н е н и я

в ы с о к и е усадочные н а п р я ж е н и я , к о т о р ы е нарушат

м о ж е т вызвать достаточно

композитов в тех участках, где будет п р я м о й о к к л ю з и -

а д г е з и о н н у ю с в я з ь , о с о б е н н о с в я з ь с д е н т и н о м . Ос­

о н н ы й контакт, подвергающийся значительным функ­

т а ю т с я т а к ж е с о м н е н и я в о т н о ш е н и и качества связи

ц и о н а л ь н ы м нагрузкам. Поскольку о к к л ю з и я должна

между п о л и м е р н ы м ц е м е н т о м и с а м о й вкладкой. Ла­

проверяться до начала л е ч е н и я ,

н е о б х о д и м о также

бораторный процесс отверждения для композитных

максимально м и н и м и з и р о в а т ь наличие центральных

в к л а д о к н а с т о л ь к о э ф ф е к т и в е н , что остается совсем

или скользящих контактов, а лучше вообще их избегать.

н е м н о г о н е п р о р е а г и р о в а в ш и х м е т а к р и л а т н ы х групп на их п о в е р х н о с т и для р е а к ц и и с п о л и м е р н ы м це­ м е н т о м (см. раздел 3.6.).

КОМПОЗИТЫ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЗУБОТЕХНИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРИЯХ

М н о г и е к о м п л е к т ы п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в для работы в зуботехнических л а б о р а т о р и я х используют по существу

те же к о м п о з и т ы , к о т о р ы е п р и м е н я ю т

для п р я м о г о п л о м б и р о в а н и я . Вследствие этого они страдают от б о л ь ш и н с т в а тех же самых недостатков, что и к о м п о з и т ы для прямого п л о м б и р о в а н и я , огра­ н и ч и в а ю щ и х сферу их п р и м е н е н и я . Таким образом, созданные в лаборатории

непрямые композитные

р е с т а в р а ц и и следует п р и м е н я т ь только в тех случаях, где и п р я м о е п л о м б и р о в а н и е м о ж н о б ы л о п р и з н а т ь вполне д о п у с т и м ы м .

Непрямые композитные виниры, вкладки и накладки Пломбирование зубов п р я м ы м методом с использова­ нием к о м п о з и т н ы х м а т е р и а л о в с о п р я ж е н о со многи­

Армированные волокном композиты

ми с л о ж н о с т я м и . Прежде всего, в н е с е н и е к о м п о з и т о в

К о м п о з и т н ы е полимеры с д и с п е р с н ы м порошкообраз­

в полость зуба — это д о в о л ь н о трудоемкая работа сама

н ы м наполнителем обладают

по себе. П р и э т о м , требуется т о ч н о е в о с п р о и з в е д е н и е

ностью для изготовления из них к о р о н о к и мостовид-

соответствующих

контактов

недостаточной проч­

зубов-антагонистов.

ных протезов. А р м и р о в а н н ы е в о л о к н о м композиты

Композиты дают п о л и м е р и з а ц и о н н у ю усадку и к р о м е

(АВК) дают возможность получения материалов с вы­

того существует р и с к н е п о л н о г о о т в е р ж д е н и я п л о м б ы

с о к о й прочностью и высокой жесткостью, и вместе с

из-за о г р а н и ч е н н о й глубины о т в е р ж д е н и я . О д н и м из

тем очень малой массой. В течение 90-х годов XX века

способов п р е о д о л е н и я этих с л о ж н о с т е й является ис­

был разработан целый ряд полимерных систем, арми­

пользование н е п р я м ы х к о м п о з и т н ы х р е с т а в р а ц и й —

рованных в о л о к н о м , для п р и м е н е н и я к а к в зуботехни­

вкладок, накладок и в и н и р о в . .

ческих лабораториях, так и в к л и н и ч е с к о й практике.

Вкладки из композита изготавливают в зуботехни-

О н и б ы л и в ы п у щ е н ы в разных формах (Таблица 2.2.7).

ческой лаборатории зубным техником по оттиску, сни­

О д н о н а п р а в л е н н ы е волокна позволяют изготавливать

маемому врачом-стоматологом.

многозвеньевые

Использование вкла­

док особенно э ф ф е к т и в н о , если требуется заменить

конструкции протезов, а сетчатые и

плетенные ф о р м ы способны выдерживать напряжения

несколько пломб на жевательных зубах в одном квад­

в разных направлениях одновременно. АВК имеют зна­

ранте или восстановить н е ф у н к ц и о н и р у ю щ и е жева­

чительно большую прочность на изгиб и сопротивле­

тельные бугорки. Во всех других о т н о ш е н и я х показания

ние удару по с р а в н е н и ю с н а п о л н е н н ы м дисперсными

к использованию к о м п о з и т н ы х вкладок не отличаются

частицами полимером при условии хорошего смачива­

от показаний для прямого п л о м б и р о в а н и я жевательной

н и я в о л о к о н и высокого их содержания.

группы зубов. Преимущество этого типа реставраций

А В К п о к а з а н ы для изготовления ш и н , мостовид-

medwedi.ru

ОСНОВЫ

126

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

ных п р о т е з о в , к о р о н о к и с ъ е м н ы х п р о т е з о в . О д н а к о

условия для м е х а н и ч е с к о г о удержания п л о м б ы или

к л и н и ч е с к и й о п ы т их п р и м е н е н и я еще д о в о л ь н о ог­

создать р е т е н ц и ю д л я ф и к с а ц и и п л о м б ы . П р и этом,

раничен.

чем больше размер реставрации, тем выше степень п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки при п л о м б и р о в а н и и ком­ п о з и т о м и н и ж е ш а н с ы для д о с т и ж е н и я хорошей кра­

КЛИНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ РЕСТАВРАЦИЙ

евой г е р м е т и з а ц и и . Усадка в ходе п о л и м е р и з а ц и и вы­ зывает о т р ы в к о м п о з и т а от с т е н о к полости. Несмотря на то, что п р о т р а в л е н н а я эмаль п р о ч н о связывается с п л о м б и р о в о ч н ы м материалом, х и м и ч е с к о е соедине­ н и е с д е н т и н о м не обеспечивает достаточно п р о ч н о й с в я з и , с п о с о б н о й п р о т и в о с т о я т ь с и л а м , возникаю­ щ и м в результате усадки. Это может привести к усиле­

П о к а з а н и я к п р и м е н е н и ю к о м п о з и т н ы х реставраций

н и ю краевой п р о н и ц а е м о с т и и п о с л е о п е р а ц и о н н о й

прежде всего с в я з а н ы с их в о з м о ж н о с т я м и получения

чувствительности. И даже в том случае, когда большая

хорошего эстетического э ф ф е к т а . Э т и материалы иде­

часть или все края проходят по эмали (где хорошая

а л ь н о подходят для пломб на передних зубах (в том

связь и г е р м е т и з а ц и я в о з м о ж н ы ) , н а р у ш е н и е соеди­

числе и режущего края резцов),

для в о с с т а н о в л е н и я

н е н и я с д е н т и н о м приведет к п р о н и к н о в е н и ю жид­

проксимальных поражений, абразивных и эрозивных

кости в краевую щель и под пломбу. Это может при­

п о р а ж е н и й зубов.

вести

Для жевательных зубов п р и м е н е н и е к о м п о з и т о в ог­ раничено. Это с в я з а н о с проблемой краевой герметиза­ ц и и в тех случаях, когда край не приходится на эмаль,

к

послеоперационной

чувствительности,

в ы з ы в а е м о й т о к о м ж и д к о с т и по д е н т и н н ы м каналь­ цам

в

те

моменты,

когда

пломба

подвергается

д е й с т в и ю нагрузки или при и з м е н е н и и температуры.

как, н а п р и м е р , при глубоких п р о к с и м а л ь н ы х полостях.

О т р и ц а т е л ь н ы м ф а к т о р о м , усугубляющим состоя­

И з н о с и подверженность пломб отколу также являются

н и е краевой герметизации, является несоответствие

недостатками в п р и м е н е н и и к о м п о з и т о в и, о с о б е н н о

к о э ф ф и ц и е н т о в р а с ш и р е н и я п л о м б и р о в о ч н о г о мате­

при их больших размерах. Б о л ь ш и е пломбы д о л ж н ы

риала и т к а н е й зуба. Эта проблема присуща всем ком­

противостоять большим о к к л ю з и о н н ы м нагрузкам и

позитам и, хотя ее ч а с т и ч н о решают путем увеличения

износу при прямом контакте с зубами-антагонистами.

степени н а п о л н е н и я с т е к л я н н ы м и ч а с т и ц а м и с ма­

Поэтому композитные

пломбировочные

л ы м к о э ф ф и ц и е н т о м р а с ш и р е н и я , в целом проблема

являются

м а т е р и а л о м для

идеальным

материалы первичного

п л о м б и р о в а н и я р а н н и х кариозных поражений.

остается н е р а з р е ш е н н о й . К о м п о з и т ы являются хрупкими материалами с низ­

В основе в о с с т а н о в л е н и я зубов к о м п о з и т н ы м и ма­

кой прочностью и по сути их свойства не превосходят

териалами л е ж и т п р и н ц и п адгезии. Ф и к с а ц и я пломб

амальгаму. П р о ч н о с т ь пломбы из композитных матери­

благодаря а д г е з и о н н ы м свойствам к о м п о з и т о в , а не за

алов зависит от их способности образовывать связь с

счет механической р е т е н ц и и , способствует

т к а н я м и зуба. Если эта связь нарушается, вероятность

сохране­

н и ю структуры зуба, усилению прочности его к о р о н к и

разрушения пломб значительно возрастает,

и с о з д а н и ю барьера для краевой п р о н и ц а е м о с т и . Поэ­

при высоких о к к л ю з и о н н ы х нагрузках. Надежность и

особенно

тому важно, чтобы эти материалы использовали толь­

долговечность адгезионной связи значительно снижа­

ко в тех ситуациях, где могут быть достигнуты условия

ются по мере увеличения размера реставрации.

для в ы с о к о к а ч е с т в е н н о й а д г е з и о н н о й связи. Далее о с т а н о в и м с я на

примерах

противопоказа­

н и й к п р и м е н е н и ю к о м п о з и т н ы х материалов.

Не использовать композит для больших пломб

Не рекомендуется глубокое придесневое препарирование зуба П р о к с и м а л ь н ы е реставрации, н е з а в и с и м о о т т о г о рас­ полагаются ли о н и

на передних или жевательных зу­

бах, могут распространяться под десну т а к и м образом,

Ч а щ е всего б о л ь ш и е по размеру п л о м б ы ставятся при

что о с н о в а н и е полости переходит в д е н т и н и цемент

в о с с т а н о в л е н и и жевательных зубов при необходимос­

к о р н я зуба. В таких обстоятельствах очень трудно, а

ти з а м е н ы амальгамовых р е с т а в р а ц и й . П о с к о л ь к у та­

может и совсем н е в о з м о ж н о , обеспечить плотное кра­

кие полости о б ы ч н о з н а ч и т е л ь н о больше, чем при

евое прилегание и получить качественную герметиза­

первичных к а р и о з н ы х п о р а ж е н и я х , к о м п о з и т ы не яв­

ц и ю даже п р и и с п о л ь з о в а н и и с п е ц и а л ь н ы х адгезион­

ляются

ных систем для д е н т и н а .

полноценным

восстановительным

материа­

лом для таких условий. П р и п л о м б и р о в а н и и амальга­ мой

полость

препарируется

так,

чтобы

создать

Следовательно, весьма высока вероятность усиле­ н и я м и к р о п р о н и ц а е м о с т и и с в я з а н н ы х с н е й проблем

ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ И МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТАМИ ПОЛИМЕРНЫЕ

окрашивания, поражения кариесом и повышенной

композиты

127

Недостаточный контроль влаги

чувствительности. И хотя б ы л о п р е д л о ж е н о сначала заполнять д н о к а р и о з н о й п о л о с т и с т е к л о и о н о м е р н ы м цементом,

существует в е р о я т н о с т ь р а з р у ш е н и я це­

Адгезионной с в я з и между т к а н я м и зуба и композита­ ми д о с т и ч ь н е в о з м о ж н о , если поверхность зубных

оставит к р а й

т к а н е й п о к р ы т а влагой. Е с л и по к а к и м - л и б о причи­

к о м п о з и т н о й п л о м б ы без п о д д е р ж к и , что и я в и т с я

н а м полость не удается тщательно высушить следует

причиной выпадения пломбы.

и с п о л ь з о в а т ь другой п л о м б и р о в о ч н ы й материал.

мента через к а к о е - т о в р е м я , которое

Недостаточное количество периферической эмали

Привычный бруксизм/жевание Интенсивное

и з н а ш и в а ю щ е е действие, связанное с

Связь к о м п о з и т а с п р о т р а в л е н н о й э м а л ь ю весьма эф­

б р у к с и з м о м , в ы з ы в а ю т к р а й н е быстрое стирание лю­

фективна, и ее р а з р ы в мало вероятен.

бой к о м п о з и т н о й п л о м б ы , и м е ю щ е й о к к л ю з и о н н ы й

П р и больших р а з р у ш е н и я х к о р о н к и зуба, остается

контакт, и л и если она в контакте с т а к и м и н о р о д н ы м

недостаточное к о л и ч е с т в о э м а л и д л я о б е с п е ч е н и я на­

телом, к а к курительная трубка. П л о м б и р о в а н и е зубов

дежной ф и к с а ц и и п л о м б ы , и в этих случаях приходит­

с и с п о л ь з о в а н и е м к о м п о з и т о в п р о т и в о п о к а з а н о до

ся рассчитывать т о л ь к о на связь с д е н т и н о м . О д н а к о ,

тех п о р , п о к а п а ц и е н т не избавится от этой п р и в ы ч к и .

эта связь очень н е н а д е ж н а , и т а к и м образом повыша­ ется вероятность н а р у ш е н и я краевой герметизации под воздействием н а п р я ж е н и й , в ы з в а н н ы х полимери­

Клиническое значение

зационной усадкой, из-за несоответствия к о э ф ф и ц и ­ ентов термического р а с ш и р е н и я п л о м б ы и т к а н е й зу­

Внедрение полимерных к о м п о з и т н ы х п л о м б и р о в о ч н ы х

ба, а также в результате д е й с т в и я о к к л ю з и о н н ы х

материалов оказало о г р о м н о е влияние на практику

нагрузок.

восстановительной стоматологии. М н о г и е достижения

В идеальном случае п о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы долж­ ны использоваться в пределах краев э м а л и ной

п р и пол­

сохранности. Е д и н с т в е н н ы м и с к л ю ч е н и е м из

этого правила могут быть а б р а з и в н о - э р о з и о н н ы е по­

новой технологии основаны на использовании к о м п о ­ зитных материалов. Их клиническое п р и м е н и е м н о г о г ­ ранно и р а з н о о б р а з н о , оно будет продолжать разви­ ваться по мере дальнейшего улучшения свойств

ражения, к о т о р ы е не подвергаются воздействию вы­

к о м п о з и т н ы х материалов. Однако, есть определенные

соких н а п р я ж е н и й ,

о г р а н и ч е н и я в использовании этой группы материалов

хотя и в этих случаях д о с т и ж е н и е

хорошей адгезии п р о б л е м а т и ч н о .

и очень важно, чтобы они не игнорировались.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

128

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИКИСЛОТОЙ ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИТЫ (КОМПОМЕРЫ)

ченный

полимеризационноспособный

мономер

с

к а р б о к с и л ь н ы м и группами, к о т о р ы й с о п о л и м е р и з у ется с т а к и м д и м е т а к р и л а т н ы м м о н о м е р о м , к а к и м яв­ ляется УДМА (Рис. 2.2.26). В качестве альтернативы можно использовать сополимер метакрилированной п о л и к а р б о н о в о й к и с л о т ы , п р и м е н я в ш е й с я в некото­ рых м о д и ф и ц и р о в а н н ы х п о л и м е р о м стеклоиономер­

О д н о й и з главных о с о б е н н о с т е й с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в я в л я е т с я их с п о с о б н о с т ь обеспечить про­ д о л ж и т е л ь н о е в ы д е л е н и е ф т о р и д о в , к о т о р ы е могут за­

ных цементах (см. раздел 2.3.). Последним

ингредиентом,

необходимым

для

о б е с п е ч е н и я в ы с в о б о ж д е н и я фторида, я в л я е т с я вода.

щ и щ а т ь п р и л е ж а щ и е к п л о м б е т к а н и зуба от кариеса.

О н а не присутствует в исходных материалах, но появ­

Полимерные композитные

м а т е р и а л ы н е обладают

л я е т с я в результате п о г л о щ е н и я материалом из среды

ф т о р и д ы в течение продолжи­

полости рта. С о р б ц и я воды обусловливает к и с л о т н о -

свойством выделять

тельного п е р и о д а в р е м е н и . Д о б а в л е н и е ф т о р и д а оло­

о с н о в н у ю р е а к ц и ю между стеклом и к а р б о к с и л ь н ы м и

ва к п о л и м е р н о м у к о м п о з и т у обеспечивает в ы д е л е н и е

группами

ф т о р и д а л и ш ь в течение н е с к о л ь к о недель, но затем

м е д л е н н о г о , н о п о с т о я н н о г о в ы с в о б о ж д е н и я фтори­

о н о п р е к р а щ а е т с я . П е р в о н а ч а л ь н ы й выход фторида,

да, что до этого б ы л о н е в о з м о ж н о с п о л и м е р н ы м и

происходит н е п о с р е д с т в е н н о и з п о в е р х н о с т н о г о слоя

композитами.

сополимера,

она

обеспечивает м е х а н и з м

п л о м б ы и его и с т о ч н и к быстро и с т о щ а е т с я , так к а к

Ч т о б ы облегчить д и ф ф у з и ю воды в материал через

ф т о р и с т о е с о е д и н е н и е не может д и ф ф у н д и р о в а т ь че­

м а т р и ц у и о д н о в р е м е н н о д и ф ф у з и и и о н о в ф т о р и д а из

рез матрицу п о л и м е р а с д о с т а т о ч н о й с к о р о с т ь ю , что­

матрицы,

бы поддержать необходимую с к о р о с т ь п о с т у п л е н и я

м а т р и ц ы п р и д а ю т более г и д р о ф и л ь н ы е характеристи­

этого вещества.

к и , чем у о б ы ч н о используемых в п о л и м е р н ы х компо­

Модифицированные поликислотами полимерные

некоторым

из

используемых полимеров

зитах ( н а п р и м е р , д о б а в л я я д и м е т а к р и л а т г л и ц е р и н ) .

к о м п о з и т ы , о б ы ч н о н а з ы в а е м ы е к о м п о м е р а м и , явля­

И хотя к о м п о м е р ы и м е ю т обе р е а к ц и и — и ради­

ются ф а к т и ч е с к и п о л и м е р н ы м и к о м п о з и т н ы м и мате­

к а л ь н о й п о л и м е р и з а ц и и и к и с л о т н о - о с н о в н у ю , толь­

р и а л а м и , к о т о р ы е б ы л и м о д и ф и ц и р о в а н ы т а к и м об­

ко первая из н и х запускает п р о ц е с с отверждения этих

разом,

высвобождать

материалов. Н а з н а ч е н и е к и с л о т н о - о с н о в н о й р е а к ц и и

з н а ч и т е л ь н ы е к о л и ч е с т в а ф т о р и д а в течение длитель­

обеспечить в ы с в о б о ж д е н и е и о н о в ф т о р и д а в течение

н о г о п е р и о д а в р е м е н и . Д л я того ч т о б ы д о с т и ч ь этого,

п р о д о л ж и т е л ь н о г о периода.

чтобы

получить

возможность

н е к о т о р ы е технологии и з г о т о в л е н и я стеклоиономер­ ных цементов были использованы при изготовлении модифицированных полимерных композитов.

Состав Состав т и п и ч н о г о к о м п о м е р а приведен в Таблице 2.2.8.

Клиническое значение Следует подчеркнуть, что хотя к о м п о м е р и может рас­ сматриваться как гибрид полимерного композита и стеклоиономерного цемента, он существенно отличает­ ся от м о д и ф и ц и р о в а н н о г о полимером стеклоиономер­ ного цемента.

Материал о с н о в а н н а п о л и м е р н о й к о м п о з и ц и и , отверждаемой по механизму р а д и к а л ь н о й п о л и м е р и з а ц и и ,

И с х о д н ы м материалом для к о м п о м е р а служит по­

активируемым голубым светом в присутствии к а м ф о -

л и м е р н ы й композит, в то в р е м я к а к для модифициро­

рохинона. О д н а к о , есть ц е л ы й ряд важных р а з л и ч и й

в а н н о г о п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н о г о цемента ис­

п р и с р а в н е н и и его с п о л и м е р н ы м к о м п о з и т а м и .

ходным

материалом

служит

стеклоиономерной

Одно из р а з л и ч и й состоит в присутствии стекла,

цемент. Таким образом, существует спектр материалов

которое сходно по составу с ф т о р с о д е р ж а щ и м и стек­

от с т е к л о и о н о м е р н о г о ц е м е н т а до п о л и м е р н ы х ком­

л а м и , и с п о л ь з у е м ы м и в с т е к л о и о н о м е р н ы х цементах.

п о з и т о в , что и п р и в е д е н о в Таблице 2.2.9.

Это а л ю м о ф т о р с и л и к а т н о е стекло подвергается воз­ действию кислотой

и является источником ионов

фтора. О д н а к о этого одного будет недостаточно, т а к к а к необходимы н е к о т о р ы е средства, д л я того, чтобы фторид был выделен из стекла. Д л я этого требуются

Свойства Высвобождение

фторида

и о н ы водорода, с п о с о б н ы е растворять стекло т а к и м же образом, к а к это происходит в процессе отвержде­

К а к было отмечено, материалы, о т н о с я щ и е с я к клас­

н и я с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в . В качестве источ­

су к о м п о м е р о в ,

н и к а и о н о в водорода используется с п е ц и а л ь н о полу­

дать ф т о р и д в течение

обладают с п о с о б н о с т ь ю высвобож­ п р о д о л ж и т е л ь н о г о периода

ПОЛИМЕРНЫЕ К О М П О З И Т Ы И М О Д И Ф И Ц И Р О В А Н Н Ы Е П О Л И К И С Л О Т А М И П О Л И М Е Р Н Ы Е К О М П О З И Т Ы

129

времени. О д н а к о п о с р а в н е н и ю с о с т е к л о и о н о м е р н ы -

долгосрочного противокариозного действия стеклоио­

ми ц е м е н т а м и и м о д и ф и ц и р о в а н н ы м и п о л и м е р о м

н о м е р н ы х цементов, и чего, к а к было показано, невоз­

стеклоиономерными цементами компомеры имеют

м о ж н о достичь с компомерами.

более низкую с п о с о б н о с т ь в ы с в о б о ж д е н и я фторида. Количественно в ы с в о б о ж д е н и е ф т о р и д а п о д в е р ж е н о

Рабочие

характеристики

высокой ва р иа бе ль но ст ь ю от одного продукта к друго­ му; оптимальное в ы с в о б о ж д е н и е ф т о р и д а , необходи­

Ч т о делает материал у д о б н ы м в работе — с л о ж н ы й

мое для с о з д а н и я а н т и к а р и е с о г е н н ы х условий вокруг

в о п р о с , т а к к а к н а рабочие характеристики материала

краев реставрации еще д о л ж н о быть о п р е д е л е н о . Кро­

влияют многие свойства,

ме того, м е с т н ы е условия могут и м е т ь с у щ е с т в е н н о е

( н а п р и м е р , текучесть и с к л о н н о с т ь к ползучести),

влияние на к о л и ч е с т в о в ы с в о б о ж д а е м о г о ф т о р и д а ,

л и п к о с т ь , рабочее в р е м я и в р е м я отверждения. Тем не

включая реологические,

так как н е к о т о р ы е м а т е р и а л ы в к и с л о й о к р у ж а ю щ е й

менее, о б щ е е м н е н и е п р а к т и к у ю щ и х врачей-стомато­

среде будут более п о д в е р ж е н ы р а с т в о р е н и ю , ч е м дру­

логов таково, что к о м п о м е р ы и м е ю т х о р о ш и е рабочие

гие.

х а р а к т е р и с т и к и , и их л е г к о в н о с и т ь в полость зуба без Все высвобождающие фторид п л о м б и р о в о ч н ы е ма­

териалы выдают достаточно высокие количества фто­

п р и л и п а н и я к и н с т р у м е н т а м , им л е г к о придать необ­ ходимую форму, которую о н и держат.

рида в первые несколько недель, но п о с т е п е н н о его ко­ личество становится все меньше и меньше. Неизвестно,

Адгезия

будет ли достаточным для обеспечения з а щ и т ы от кари­ озной атаки убывающее количество высвобождаемого

В отличие от обычных стеклоиономерных цементов и

фторида в течение ряда лет э к с п о з и ц и и п л о м б ы в среде

модифицированных полимером стеклоиономерных

полости рта. Было п о к а з а н о , что стеклоиономерные це­

цементов, к о м п о м е р ы не и м е ю т естественного срод­

менты имеют способность вторично поглощать фторид

ства к эмали и дентину и д о л ж н ы использоваться в со­

из среды полости рта и высвобождать его на более позд­

четании с д е н т и н н ы м адгезивом. Д л я у п р о щ е н и я рабо­

ней стадии. Таким образом реставрация может действо­

ты п р и и с п о л ь з о в а н и и такого адгезива, традиционно

вать как резервуар фторида, к о т о р ы й регулярно воспол­

п р и м е н я е м о г о с к о м п о з и т а м и , рекомендуется не про­

няется при использовании местных фторсодержащих

водить протравливание дентина и эмали. Это может

средств. Это может быть очень в а ж н ы м качеством для

несколько о с л а б и т ь силу связи, и следует иметь в виду,

medwedi.ru

130

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

что такое м о ж н о допустить только в условиях пломб, не испытывающих большие нагрузки. Некоторые компо­

Механические свойства

меры поставляются со своим ф и р м е н н ы м адгезивом,

М е х а н и ч е с к и е свойства к о м п о м е р о в в целом уступают

характеристики которого такие же, как и у самопрот­

п о л и м е р н ы м к о м п о з и т а м в п р о ч н о с т и на сжатие, диа­ метральной п р о ч н о с т и и п р о ч н о с т и на изгиб. Это иск­

равливающих п р а й м е р о в , приведенных в разделе 2.5.

лючает их и с п о л ь з о в а н и е в ситуациях, где в о з м о ж н о

Полимеризационная

усадка

действие в ы с о к и х нагрузок, н а п р и м е р , при восстанов­ л е н и и резцового края передних зубов. Устойчивость к

Усадка по своему з н а ч е н и ю сходна с усадкой компо­

износу у н и х в ы ш е , чем у с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов

зитных

водопоглощение

и модифицированных полимером стеклоиономерных

также не с и л ь н о отличается от такового для полимер­

ц е м е н т о в . О д н а к о , при с р а в н е н и и с п о л и м е р н ы м и

ного композита,

к о м п о з и т а м и о н и имеют п о н и ж е н н у ю износостой­

полимеров

(~2-2,5

об.%),

3

находясь в пределах 40 м к г / м м .

К о м п о м е р ы отличаются о т п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в

кость. Э т о , в о з м о ж н о , с в я з а н о с и с п о л ь з о в а н и е м бо­

п о с к о р о с т и в к л ю ч е н и я воды. К а к указывалось ранее

лее к р у п н ы х ч а с т и ц н а п о л н и т е л я , чем о б ы ч н о приме­

в д а н н о й главе, д и ф ф у з и я воды через п о л и м е р н у ю

нят

матрицу очень м е д л е н н а , и требуется м н о г о лет для

недостаточно

того, чтобы п л о м б а из к о м п о з и т а достигла равновес­

с т е к л я н н ы м н а п о л н и т е л е м и п о л и м е р о м из-за проте­

ного с о д е р ж а н и я воды. В к о м п о м е р е г и д р о ф и л ь н а я

кающей окислительно-восстановительной реакции на

полимерная

этой г р а н и ц е .

матрица

обеспечивает

более

быстрый

в

полимерных

композитах,

прочной

в

пограничной

сочетании связью

с

между

путь для а б с о р б ц и и воды, а р а в н о в е с и е для водопогло­ щ е н и я может быть достигнуто в течение н е с к о л ь к и х д н е й , а не недель, м е с я ц е в и л и даже лет.

Применение Д л я о б е с п е ч е н и я выхода ф т о р и д а из к о м п о м е р а при­

Клиническое значение Быстрое водопоглощение к о м п о м е р о в позволяет к о м ­ пенсировать п о л и м е р и з а ц и о н н у ю усадку п о л и м е р н о й матрицы в течение нескольких дней и помогает снизить р и с к в о з н и к н о в е н и я краевой щели.

ходится соглашаться

с н е к о т о р ы м ухудшением меха­

нических свойств этих материалов по с р а в н е н и ю с по­ лимерными

композитами.

Поэтому

области

п р и м е н е н и я к о м п о м е р о в отличаются от п р и м е н е н и я к о м п о з и т о в . Ф а к т и ч е с к и , п о к а з а н и я для его примене­ н и я не отличаются от п о к а з а н и й для стеклоиономер­ ных цементов и м о д и ф и ц и р о в а н н ы х п о л и м е р о м стек­ л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в . П о с к о л ь к у их механические свойства и и з н о с о с т о й к о с т ь н е с к о л ь к о хуже таковых у

ПОЛИМЕРНЫЕ К О М П О З И Т Ы И М О Д И Ф И Ц И Р О В А Н Н Ы Е П О Л И К И С Л О Т А М И П О Л И М Е Р Н Ы Е К О М П О З И Т Ы

полимерных к о м п о з и т о в , но лучше, чем у стеклоио­ номерных цементов и м о д и ф и ц и р о в а н н ы х полиме­ ром стеклоиономерных ц е м е н т о в , их и с п о л ь з о в а н и е возможно л и ш ь п р и н и з к и х н а п р я ж е н и я х (прокси­ мальные полости, а б р а з и в н о - э р о з и о н н ы е поражени­ ях, кариес

временных зубов и в р е м е н н ы е п л о м б ы

131

Gilbert JA (1987) Posterior composites: an ethical issue. Oper D e n t 12: 79-81 Guggenberger R, W e i n m a n n W (2000) Exploring beyond methacrylates. Am J D e n t 13: 82D H o f m a n n N et al (2000) Comparison between a plasma arc light source and conventional halogen curing units

постоянных зубов). В н а с т о я щ е е в р е м я к о м п о м е р ы

regarding flexural strength, modulus, and hardness of

относятся к группе ш и р о к о п р и м е н я е м ы х пломбиро­

photoactivated resin composites. Clin Oral Invest 4:

вочных материалов. Э т о м у с п о с о б с т в о в а л и их высо­

140

кие эстетические качества, с о п о с т а в и м ы е с полимер­

Lambrechts P, Braem M, Vanherle G (1987) Evaluation of

ными композитами, с п о с о б н о с т ь к в ы с в о б о ж д е н и ю

clinical performance for posterior composite resins and

фторида и простая процедура д л я о б р а з о в а н и я адгези­ онного соединения с т к а н я м и зуба.

dentine adhesives. Oper D e n t 12: 53—78 Leinfelder KF (1995) Posterior composite resins. J Am

Однако в литературе б ы л и с о о б щ е н и я об избыточ­

D e n t Assoc 126: 663

ном гигроскопическом р а с ш и р е н и и к о м п о м е р о в . Это,

Lutz F (1995) T h e postamalgam age. Oper D e n t 20: 218

по-видимому, происходит из-за высокого с о д е р ж а н и я

Lutz F, Phillips RW, Roulet JF, Setcos JC (1984) In vivo

в них гидрофильных п о л и м е р о в . В то время, к а к такое

and in vitro wear of potential posterior composites. J

свойство препятствует о б р а з о в а н и ю краевой щ е л и в

D e n t Res 63: 914-920

полостях V класса, о н о может способствовать разру­

M o r i n D, de Long R, Douglas WH (1984) Cusp reinforce­

шению керамических к о р о н о к , если к о м п о м е р будет

m e n t by the acid-etch technique. J D e n t Res 63: 1075-

использован в качестве ц е м е н т а для их ф и к с а ц и и .

1078 O m e r O E , Wilson N F , Watts DC (1986) Radiopacity of posterior composites. J D e n t 14: 178—179

Клиническое значение

Oysaed H, Ruyter IE (1986) Water sorption and filler char­ acteristics of composites for use in posterior teeth. J

Компомеры предназначенные для ф и к с а ц и и не реко­ мендуется использовать для цельнокерамических рес­ тавраций.

D e n t Res 65: 1315-1318 Peutzfeldt A (1997) Resin composites in dentistry: the m o n o m e r systems. E u r J Oral Sci 105: 97 Pires J A F et al (1993) Effects of curing tip distance on light intensity a n d composite resin microhardness. Quintes­ sence Int 24: 517

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Schmalz G (1998) T h e biocompatibility of non-amalgam

Asmussen ЕА (1983) Factors affecting the color stability of

Silikas N, Eliades G, Watts DC (2000) Light intensity

dental filling materials. Eur J Oral Sci 106: 696 effects on resin-composite degree of conversion and

restorative resins. Acta O d o n t o l Scand 4 1 : 11—18 Asmussen EA (1985) Clinical relevance of physical, chem­ ical and bonding properties of composite resins. Oper Dent 10: 61

shrikage strain. D e n t M a t e r 16: 292 Soderholm KJ, Mariotti A (1999) BIS-GMA-based resins in dentistry: are they safe? J Am D e n t Assoc 130: 201

CDMIE (1986) The effects of blue light on the retina and

Tarle Z, Meniga A, Ristic M et al (1998) T h e effect of p h o -

the use of protective filtering glasses. J Am D e n t Assoc

topolymerization m e t h o d on the quality of composite resin samples. J Oral Rehabil 25: 436

112: 533-535 Choi KK, Condon JR, Ferracane JL (2000) T h e effect of

Vallitu PK (1998) T h e effect of glass fibre reinforcement on

adhesive thickness on polymerization contraction stress

the fracture resistance of a provisional fixed partial den­ ture. J Prosthet D e n t 79: 125

of composite. J Dent Res 79: 812 Davidson CL, de Gee AJ (1984) Relaxation of polymeriza­

Van Dijken JWV (1986) A clinical evaluation of anterior

tion contraction stresses by flow in dental composites. J

conventional, microfiller and hybrid composite resin

Dent Res 63: 1 4 6 - 1 4 8

fillings. Acta Odontol Scand 44: 357-367

Eliades G C , Vougiouklakis G J , C a p u t o AA (1987) Degree of double bond conversion in light-cured composites.

Van N o o r t R (1983) Controversial aspects of composite restorative materials. Br D e n t J 155: 380-384 Watts D C , A m e r O, Combe EC (1984) Characterisation of

Dent Mater 3: 19-25 Freilich MA et al (1999) Composition, architecture and mechanical properties of fibre-reinforced composites.

visible-light-activated composite systems. Br Dent J 156: 209-215

In: Freilich MA et al (eds) Fibre-reinforced composites in clinical dentistry, ch 2. Quintessence, Chicago

medwedi.ru

Глава 2 . 3 .

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ Введение

вали в о с н о в н о м для п л о м б и р о в а н и я э р о з и о н н ы х де­

С т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы ( С И Ц ) , часто также на­

н о к и мостовидных протезов. В настоящее время за

Поначалу с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы использо­ ф е к т о в зубов, а также к а к цемент для ф и к с а ц и и коро­

зываемые

цементами,

счет разработки б о л ь ш о г о ряда м о д и ф и к а ц и й эти ма­

материалы,

териалы п р и м е н я ю т в к л и н и к е гораздо ш и р е , в част­

с о с т о я щ и е из п о р о ш к а и ж и д к о с т и , п р и с м е ш и в а н и и

ности д л я п л о м б и р о в а н и я полостей III класса, для

которых получают п л а с т и ч н у ю массу,

п л о м б и р о в а н и я полостей жевательных зубов в молоч­

представляют

стеклополиалкенатными собой

восстановительные

схватывающу­

юся до о б р а з о в а н и я твердого тела.

н о м прикусе, в качестве о с н о в и прокладок при плом­

С т е к л о и о н о м е р н ы е цементы б ы л и впервые описа­ ны Wilson и Kent в 1971 году, и их считали естествен­ ным продолжением развития и новым поколением

б и р о в а н и и п о с т о я н н ы х зубов, а также для п р я м ы х к о р н е в ы х вкладок. С р а в н и т е л ь н о недавно п о я в и л с я модифицирован­

цинк-поликарбоксилатных цементов, выпускавшихся

н ы й вариант

с к о н ц а 60-х годов. Ц и н к - п о л и к а р б о к с и л а т н ы е це­

д е н и я в него п о л и м е р а , к о т о р ы й позволил отверждать

с т е к л о и о н о м е р н о г о цемента путем вве­

менты п р о и з о ш л и от ц и н к - ф о с ф а т н ы х ц е м е н т о в бла­

материал при облучении светом. Эта группа материа­

годаря о т к р ы т и ю

фосфорной

л о в известна под н а з в а н и е м м о д и ф и ц и р о в а н н ы х по­

кислоты на п о л и а к р и л о в у ю (см. раздел 2.6.). Стекло­

лимерами стеклоиономерных цементов ( М П С И Ц ) ,

и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы вначале были п р е д л о ж е н ы в ка­

хотя иногда их называют г и б р и д н ы м и п о л и м е р н ы м и

честве

материалов, с п о с о б н ы х з а м е н и т ь с и л и к а т н ы е

с т е к л о и о н о м е р а м и , но п р а в и л ь н о е н а з в а н и е все же

цементы, которые уже о к о л о 80 лет п р и м е н я л и с ь в

модифицированные полимерами стеклоиономерные

п р а к т и ч е с к о й стоматологии и п о с т е п е н н о вытесня­

ц е м е н т ы . Эта группа материалов заслуживает специ­

л и с ь к о м п о з и т а м и н а п о л и м е р н о й основе.

ального р а с с м о т р е н и я .

возможности

замены

К двум о с н о в н ы м свойствам с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов, к о т о р ы е обеспечили в о з м о ж н о с т ь их широ­ кого п р и м е н е н и я в к л и н и ч е с к о й п р а к т и к е , относится их с п о с о б н о с т ь о б р а з о в ы в а т ь а д г е з и о н н у ю

связь с

эмалью и д е н т и н о м , а также высвобождать ф т о р и д из

ХИМИЯ СТЕКЛОИОНОМЕРНЫХ ЦЕМЕНТОВ

стекла, входящего в состав цемента. Таким образом, стеклоиономерные

цементы

сочетают

адгезионные

свойства ц и н к - п о л и к а р б о к с и л а т н ы х ц е м е н т о в со спо­ собностью к в ы с в о б о ж д е н и ю ф т о р и д а — свойством

Состав

силикатных ц е м е н т о в . В з а и м о о т н о ш е н и я между эти­

С т е к л о и о н о м е р н ы й ц е м е н т является весьма привле­

ми р а з л и ч н ы м и м а т е р и а л а м и схематично представле­

к а т е л ь н ы м материалом прежде всего потому, что на

ны на Рис. 2.3.1.

его основе имеется в о з м о ж н о с т ь получить огромное

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 133

Рис. 2 . 3 . 1 . Схематическое представление в з а и м о о т н о ш е ний между р а з л и ч н ы м и с т о м а т о л о г и ч е с к и м и цементами на

Р и с . 2 . 3 . 2 . Состав стекла, и с п о л ь з у е м о г о в стеклоиономерных цементах

основе порошков оксида цинка и а л ю м о с и л и к а т н о г о стекла, а также ж и д к о с т е й , состоящих из ф о с ф о р н о й и п о л и а к р и ­ ловой кислот

разнообразие

в а р и а н т о в состава, и э т и м он принци­

пиально отличается

от ц и н к - ф о с ф а т н о г о

цемента.

Стекло

Основными к о м п о н е н т а м и с т е к л о и о н о м е р н о г о це­

Стекла для с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в содержат три

мента являются стекло, п о л и к и с л о т а , вода и в и н н а я

о с н о в н ы х к о м п о н е н т а : о к с и д к р е м н и я (Si0 2 ) и оксид

кислота.

а л ю м и н и я (А1 2 0 3 ), к о т о р ы е п е р е м е ш и в а л и с ф л ю с о м

Состав стекла м о ж н о м е н я т ь в о ч е н ь ш и р о к о м ди­

ф т о р и д а к а л ь ц и я ( C a F 2 ) , к а к п о к а з а н о на Рис. 2.3.2.

придавая ему р а з л и ч н ы е свойства, и допол­

Состав стекла в о с н о в н о м о г р а н и ч е н ц е н т р а л ь н о й об­

нительно к этому, есть в о з м о ж н о с т ь получать путем

ластью ф а з о в о й д и а г р а м м ы потому, что старались по­

сополимеризации б о л ь ш о е ч и с л о к о м б и н а ц и й поли­

лучить п о л у п р о з р а ч н о е стекло.

апазоне,

кислот. В п р о т и в о п о л о ж н о с т ь этому ц и н к - ф о с ф а т н ы е

Смесь, к о т о р а я содержит также ф т о р и д ы н а т р и я и

цементы, о п т и м и з и р о в а н н ы е по с о о т н о ш е н и ю поро­

а л ю м и н и я , ф о с ф а т ы к а л ь ц и я и л и а л ю м и н и я к а к до­

шок - жидкость и к о н ц е н т р а ц и и ф о с ф о р н о й кисло­

п о л н и т е л ь н ы е ф л ю с ы , сплавляется п р и в ы с о к о й тем­

ты, практически не поддаются с о в е р ш е н с т в о в а н и ю .

пературе, и р а с п л а в л е н н а я масса затем резко охлажда­

Вполне очевидно, что ш и р о к и е в о з м о ж н о с т и для соз­

ется

дания м о д и ф и к а ц и й с т е к л о и о н о м е р о в несут в себе

ч а с т и ц п о р о ш к а зависит от ц е л и его последующего

как положительные, т а к и о т р и ц а т е л ь н ы е м о м е н т ы и

п р и м е н е н и я . Д л я п л о м б и р о в о ч н ы х материалов мак­

и измельчается до т о н к о г о п о р о ш к а . Размер

это отразилось в и с т о р и и р а з в и т и я с т е к л о и о н о м е р н ы х

с и м а л ь н ы й р а з м е р ч а с т и ц составляет 50 м к м , в то вре­

цементов, н а ч и н а я с 70 —х годов.

мя к а к для ф и к с а ц и и и п р о к л а д о к — менее 20 мкм.

Поэтому нельзя б ы л о утверждать, что с о з д а н и е стеклоиономерных ц е м е н т о в

с самого начала прохо­

дило гладко. Доказательством этому может служить

С к о р о с т ь в ы с в о б о ж д е н и я и о н о в из стекла, что яв­ ляется в а ж н ы м ф а к т о р о м в

схватывании, раствори­

мости и в ы с в о б о ж д е н и и фторида, является функцией

тот факт, что предлагаемые сегодня на р ы н к е матери­

к о н к р е т н о г о вида стекла (см. н и ж е ) . Стекло также иг­

алы этого класса п р и н ц и п и а л ь н о отличаются от тех,

рает о с н о в н у ю роль в эстетике п л о м б ы , так к а к она за­

которые были п р е д л о ж е н ы в с а м о м начале их клини­

висит от обоих ф а к т о р о в — к о э ф ф и ц и е н т а преломле­

ческого п р и м е н е н и я . Р а н н и е м а т е р и а л ы с о с т о я л и из

н и я стекла и присутствия в н е м пигментов.

порошка стекла, к которому д о б а в л я л и к о н ц е н т р и р о ­ ванный

раствор

полиакриловой

кислоты.

AS РА

Поликислота

(Dentsply De Trey Ltd, Weybridge, В е л и к о б р и т а н и я ) — так назывался первый материал, в ы п у щ е н н ы й в 1976

И м е е т с я б о л ь ш о й ряд аналогов полиакриловой кис­

году.

л о т ы , к о т о р ы й п р и сочетании с вариантами м о л е ^ .

medwedi.ru

134

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

и устойчивость к влаге. О г р а н и ч и в а е т рост этих пока­ зателей к о н с и с т е н ц и я п а с т ы цемента. Вязкость жид­ к о с т и ц е м е н т а зависит о т к о н ц е н т р а ц и и п о л и к и с л о т ы и ее м о л е к у л я р н о й м а с с ы , к о т о р а я может и з м е н я т ь с я от 10 ООО до 30 ООО. В и н н а я к и с л о т а является в а ж н ы м к о м п о н е н т о м с т е к л о и о н о м е р н о г о цемента, так к а к о н а оказывает существенное в л и я н и е на рабочее вре­ мя и в р е м я твердения.

Ф о р м а выпуска Порошок-жидкость М н о г и е с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы состоят из по­ р о ш к а стекла, к к о т о р о м у добавляют

соответствую­

щ у ю ж и д к о с т ь . П р о и з в о д с т в о п о р о ш к а о п и с а н о вы­ ше,

а

жидкость

является

водным

раствором

п о л и а к р и л о в о й к и с л о т ы и л и п о л и м а л е и н о в о й и вин­ н о й кислот. О д н а к о у т а к о й к о м п о з и ц и и в с к о р о м вре­ м е н и был в ы я в л е н ряд недостатков, что потребовало внести в нее н е к о т о р ы е и з м е н е н и я . О д н и м из недостатков была и з б ы т о ч н а я раствори­ мость с т е к л о и о н о м е р н о г о цемента в с л ю н е , сочетаю­ щ а я с я с его з а м е д л е н н о й р е а к ц и е й схватывания. Не я с е н также вопрос о п т и м а л ь н о г о с о о т н о ш е н и я поро­ шок-жидкость.

Н е к о т о р ы е п р о и з в о д и т е л и снижают

с о д е р ж а н и е п о р о ш к а цемента, для того чтобы полу­ чить гладкую к р е м о п о д о б н у ю массу, о д н а к о это при­ водит к з а м е д л е н и ю схватывания и п о л у ч е н и ю более

Рис. 2.3.3. Кислоты , используемые в составах стеклоио­ номерных цементов

о с л а б л е н н о г о цемента, к о т о р ы й в з н а ч и т е л ь н о й сте­ п е н и п о д в е р ж е н р а с т в о р е н и ю ( Р и с . 2.3.4).

Безводные

цементы

л я р н о и м а с с ы и структуры дает в о з м о ж н о с т ь с о з д а н и я о г р о м н о г о числа м о д и ф и к а ц и й . В с о в р е м е н н ы х ком­

Сегодня м н о г и е с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы отверж-

позициях

даются после д о б а в л е н и я в п о р о ш о к необходимого

н а и б о л е е часто используют п о л и к и с л о т ы ,

которые я в л я ю т с я с о п о л и м е р а м и а к р и л о в о й и и т а к о -

количества д и с т и л л и р о в а н н о й воды. С т е к л я н н ы й по­

новой кислот или акриловой и малеиновой кислот

р о ш о к содержит д о б а в к и в ы с у ш е н н о й при заморажи­

( Р и с . 2.3.3).

в а н и и п о л и к и с л о т ы и п о р о ш к а в и н н о й к и с л о т ы . Пер­

Относительно

новой

модификацией

является

вый

продукт,

изготовленный

по

такому

методу,

с т е к л о и о н о м е р н ы й цемент, о с н о в о й которого служит

п о я в и л с я на р ы н к е

с о п о л и м е р в и н и л ф о с ф о н о в о й к и с л о т ы . Эта к и с л о т а

ц е м е н т о в , н а з ы в а е м ы е безводными, содержат п о р о ш о к

на м н о г о сильнее других, используемых в производ­

и ж и д к о с т ь . П о р о ш о к состоит из а л ю м о с и л и к а т н о г о

стве с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в , п о э т о м у состав це­

стекла, к которому добавляют поликислоту и винную

мента на основе этой к и с л о т ы руется

с

целью

получения

т щ а т е л ь н о контроли­ хороших

рабочих

в 1981 году. Н о в ы е к о м п о з и ц и и

кислоту в сухом п о р о ш к о о б р а з н о м виде, а жидкостью я в л я е т с я п р о с т о д и с т и л л и р о в а н н а я вода.

характеристик; предполагается также , что в э т о м слу­ чае м о ж н о получить материал с п р о ч н о с т ь ю , обеспе­

Капсулы

ч и в а ю щ у ю более высокую долговечность, а также по­ в ы ш е н н у ю водостойкость.

О б щ е п р и з н а н н о , что д о с т и ж е н и е точного соотноше­

Д л я с и л и к а т н ы х ц е м е н т о в существует оптималь­

н и я п о р о ш о к - ж и д к о с т ь все еще остается с л о ж н о й за­

ная к о н ц е н т р а ц и я в о д н о г о раствора к и с л о т ы , н о для

дачей. Д л я получения к а ч е с т в е н н о й массы пломбиро­

Ч е м более в ы с о к и е

в о ч н о г о материала требуется э н е р г и ч н о е с м е ш и в а н и е ,

к о н ц е н т р а ц и и п о л и к и с л о т ы п р и м е н я ю т с я в составе

для того, чтобы обеспечить п о л н о е введение п о р о ш к а

с т е к л о и о н о м е р н о г о цемента, тем в ы ш е его п р о ч н о с т ь

в ж и д к о с т ь . О д н и м из путей р а ц и о н а л ь н о г о р е ш е н и я

с т е к л о и о н о м е р о в — это не так.

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 135

этого вопроса является и с п о л ь з о в а н и е предваритель­ но д о з и р о в а н н ы х капсул. Состав п о р о ш к а р а з л и ч н ы х капсул не обязательно одинаков, поэтому их с о д е р ж и м о е не рекомендуется смешивать между собой. Н а п р и м е р , для о б е с п е ч е н и я наиболее

благоприятных

рабочих

и

физических

свойств, п л о м б и р о в о ч н ы е материалы и м е ю т большие по размеру ч а с т и ц ы с т е к л я н н о г о н а п о л н и т е л я , ч е м це­ менты для ф и к с а ц и и протезов. С х о д н ы м образом и ис­ пользуемые ж и д к о с т и могут отличаться по составу для того, чтобы подходить к к о н к р е т н о й составу стекла и придавать цементу нужное рабочее в р е м я и в р е м я его схватывания. С э т и м в о п р о с о м детально о з н а к о м и м с я позже, при р а с с м о т р е н и и п р а к т и ч е с к о г о приготовле­ ния и и с п о л ь з о в а н и я р а з л и ч н ы х составов цемента.

Клиническое значение Трудности д о з и р о в а н и я и смешивания т о ч н о г о количе­ ства порошка и ж и д к о с т и для с т е к л о и о н о м е р н ы х це­

Рис. 2 . 3 . 4 . Влияние и з м е н е н и й соотношения порошокж и д к о с т ь на свойства с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов

ментов м о ж н о преодолеть путем использования д о з и ­ рованных капсул, с п о м о щ ь ю которых м о ж н о добиться высокой

в о с п р о и з в о д и м о с т и результатов работы.

ет с н а р у ж н ы м с л о е м стекла. Этот с л о й обедняется и о н а м и а л ю м и н и я , к а л ь ц и я , н а т р и я и фторида, так что

остается

только

гель

двуоксида

кремния

(Рис. 2.3.6). И о н ы водорода, к о т о р ы е освобождаются из кар­

Реакция отверждения

б о к с и л ь н ы х групп по мере д и ф ф у з и и в стекло поли­ к и с л о т н о й ц е п и , о т в е т с т в е н н ы за потерю стеклом ио­

Отверждение

стеклоиономерных

типу с л е д у ю щ е й

ц е м е н т о в идет по

окислительно-восстановительной

M O S i 0 2 + Н2А

алюминия

и

фторида.

Реакция

кислота

МА + S i 0 2 + Н 2 0

с о с т о я н и я материала. П о л у п р о з р а ч н о с т ь отвержден-

соль

ного цемента вначале не в и д н а и проявляется не ра­

силикагель

Процесс о т в е р ж д е н и я включает три п р о т и к а ю щ и е

нее, чем через 24 часа после п л о м б и р о в а н и я . И хотя материал кажется твердым сразу после зат­

почти о д н о в р е м е н н о стадии: •

кальция,

ется н е к о т о р о е в р е м я для д о с т и ж е н и я стабильного

реакции: стекло

нов

отверждения цемента — м е д л е н н ы й п р о ц е с с и требу­

вердевания ( о б ы ч н о в течение 2-3 м и н в зависимости

растворение;

•

образование геля;

от целевого н а з н а ч е н и я — в качестве его пломбиро­

•

затвердевание и л и отверждение.

в о ч н о г о цемента и л и для ф и к с а ц и и ), он достигнет

Это происходит из-за р а з л и ч н ы х с к о р о с т е й , с ко­

своих к о н е ч н ы х ф и з и ч е с к и х и механических свойств

торыми и о н ы высвобождаются из стекла, и с к о р о с т и

только в течение одного месяца.

образования солевой м а т р и ц ы (Рис. 2.3.5). К а к в и д н о из этого г р а ф и к а и о н ы к а л ь ц и я в ы с в о б о ж д а ю т с я

Образование

геля

быстрее, чем и о н ы а л ю м и н и я . Это происходит пото­ му, что и о н ы к а л ь ц и я о ч е н ь н е п р о ч н о с в я з а н ы со

Первоначальное

структурой стекла, в то в р е м я к а к и о н ы а л ю м и н и я об­

действием и о н о в кальция, которые, будучи двухвалент­

разуют часть р е ш е т к и стекла, которую труднее разру­

н ы м и и в начале в избытке, реагируют активнее с кар­

шить. А солевую м а т р и ц у к а к раз и образуют и о н ы

б о к с и л ь н ы м и группами кислоты, чем трехвалентные

схватывание

связано

с

быстрым

кальция и а л ю м и н и я . И о н ы н а т р и я и ф т о р и д а не при­

ионы а л ю м и н и я (Рис. 2.3.7). Эта фаза желапшнизащи

нимают участия в п р о ц е с с е о т в е р ж д е н и я , но соединя­

или схватывания в процессе р е а к ц и и отверждения.

ются с образованием н е с в я з а н н о г о ф т о р и д а н а т р и я .

Ряд процессов может происходить, если пломба не з а щ и щ е н а от действия внешних факторов во время

Растворение

этой критической фазы. И о н ы а л ю м и н и я могут диф­ фундировать из материала, и цемент может их лишить­

жидкий к о м п о н е н т м а т е р и а л а или воду сме­

ся, таким образом, утрачивается возможность образо­

шивают с п о р о ш к о м , р а с т в о р е н н а я к и с л о т а реагиру-

вания поперечных связей с цепочками полиакриловой

Когда

medwedi.ru

136

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

н о с т ь цемента. В отличие от и о н о в к а л ь ц и я трехвале­ н т н ы е и о н ы а л ю м и н и я обеспечивают высокую сте­ пень сшивания

п о л и м е р н ы х молекул п о п е р е ч н ы м и

с в я з я м и (Рис. 2.3.8). В п е р и о д о б р а з о в а н и я а л ю м и н и е в ы х солевых мос­ т и к о в вода связывается в геле двуоксида к р е м н и я , ко­ торый

окружает

нерастворенное

остаточное

ядро

каждой ч а с т и ц ы стекла. Когда ц е м е н т п о л н о с т ь ю про­ реагирует, п о к а з а т е л ь его растворимости становится м и н и м а л ь н ы м . К о н е ч н а я структура стеклоиономера п о к а з а н а на Рис. 2.3.9. В нее входят ч а с т и ц ы стекла, каждая из которых окружена гелем двуоксида крем­ н и я в матрице из п о п е р е ч н о - с в я з а н н о й полиакрило­ вой к и с л о т ы . В то время к а к в других п л о м б и р о в о ч н ы х матери­ Рис. 2 . 3 . 5 . Различные с к о р о с т и высвобождения ионов

алах

из стекла

и о н о в , в с т е к л о и о н о м е р н ы х цементах

стекло д о л ж н о

противостоять

высвобождению контролируе­

мое высвобождение и о н о в кальция и а л ю м и н и я явля­ ется в а ж н ы м свойством для затвердения. П р а в и л ь н ы й

Рис. 2 . 3 . 7 . Ф а з а г е л е о б р а з о в а н и я в п р о ц е с с е о т в е р ж ­ дения Рис. 2 . 3 . 6 . Начальные стадии реакции отверждения стек­ л о и о н о м е р н о г о цемента кислоты. Если теряется вода, не происходит заверше­ н и я р е а к ц и и отверждения.

В обоих случаях в результа­

те п л о м б и р о в о ч н ы й материал будет ослабленным. До­ полнительная влага может абсорбироваться пломбой, но в ней могут быть остатки крови или с л ю н ы , что при­ ведет к ухудшению эстетических свойств п л о м б ы , ко­ торая будет тусклой с в ы р а ж е н н ы м белым оттенком. Загрязнение влагой может вызвать появление дефектов пломбы. Поэтому, следует избегать п р о н и к н о в е н и я в пломбу к а к з а г р я з н е н н о й влаги, так и ее пересыхания.

Затвердевание После ф а з ы о б р а з о в а н и я геля наступает фаза тверде­ н и я , которая может продолжаться до 7 д н е й . Требует­ ся о к о л о 30 м и н д л я того в з а и м о д е й с т в и я с и о н а м и

Рис. 2 . 3 . 8 . Ф а з а окончательного затвердевания в процес­

алюминия,

се отверждения

к о т о р ы е о б е с п е ч и в а ю т к о н е ч н у ю проч­

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 137

выбор стекла д л я п р о и з в о д с т в а с т е к л о и о н о м е р о в обеспечивает п о л у ч е н и е х о р о ш и х его рабочих харак­ теристик, н и з к о й р а с т в о р и м о с т и , соответствующего в ы с в о б о ж д е н и я ф т о р и д а и э с т е т и ч н о с т и пломб.

Клиническое значение Стеклоиономерные цементы отверждаются медленно, в этот период необходима их изоляция от воздействия среды полости рта, чтобы избежать растворения или загрязнения.

СВОЙСТВА Рабочие характеристики

Рис. 2.3.9. Структура стеклоиономерного цемента

Состав стекла в з н а ч и т е л ь н о й мере влияет на п р о ц е с с отверждения с т е к л о и о н о м е р а и в к о н е ч н о м итоге оп­ ределяет п р и е м л е м о с т ь р а б о ч и х х а р а к т е р и с т и к це­ мента. С о о т н о ш е н и е Al : Si в стекле д л я стеклоионо­ мерных ц е м е н т о в в ы ш е , чем в стекле д л я с и л и к а т н ы х цементов, так к а к п о л и а к р и л о в а я кислота и ее анало­ ги намного слабее ф о с ф о р н о й к и с л о т ы . О д н и м из ре­ зультатов п о в ы ш е н и я этого с о о т н о ш е н и я является уменьшение рабочего в р е м е н и цемента. Однако более р а н н и е составы с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов были с к л о н н ы к п р о л о н г и р о в а н н о м у рабо­ чему времени и в р е м е н и твердения. Эта с е р ь е з н ы й не­ достаток р а н н и х в а р и а н т о в ц е м е н т а был в о с н о в н о м устранен за счет введения в состав с т е к л о и о н о м е р а оптимальной к о н ц е н т р а ц и и в и н н о й к и с л о т ы . К а к по­ лагают, в и н н а я кислота имеет две ф у н к ц и и . Прежде всего, она быстро реагирует с и о н а м и к а л ь ц и я , высво­ бождаемыми из стекла, с о б р а з о в а н и е м тартрата каль­ ция, что обеспечивает э ф ф е к т у д л и н е н и я рабочего времени. За этим следует увеличение с к о р о с т и обра­ зования поперечных связей а л ю м и н и я с п о л и а к р и л а том, что ускоряет отверждение ( Р и с . 2.3.10). Изменяя состав стекла и размер частиц, а также вводя винную кислоту, в п о с л е д н и е годы б ы л и значи­ тельно улучшены рабочие характеристики ц е м е н т о в (Таблица 2.3.1). Вследствие этих и з м е н е н и й состава стеклоиономерные ц е м е н т ы теперь обладают более выраженным «острым» твердением.

Адгезия Одним из достоинств с т е к л о и о н о м е р н о г о ц е м е н т а яв­ ляется возможность в н е с е н и я в п о л о с т ь всей м а с с ы восстановительного материала (нет необходимости в послойном и последовательном в н е с е н и и ) , к о т о р ы й

Рис. 2 . 3 . 1 0 . Влияние винной кислоты на кривую вязкостьвремя при отверждении стеклоиономерного цемента

способен образовать связь с д е н т и н о м и эмалью. Выс­ казывалось п р е д п о л о ж е н и е , что и о н ы полиакрилата л и б о реагируют со структурами апатита (замещая ио­ ны к а л ь ц и я и ф о с ф а т а и создавая промежуточный слой из п о л и а к р и л а т н ы х , кальциевых и фосфатных и о н о в ) , л и б о связываются непосредственно с кальци­ ем апатита ( Р и с . 2.3.11). А д г е з и о н н а я связь с д е н т и н о м может обеспечи­ ваться м е х а н и з м о м в о д о р о д н о й связи с коллагеном в с о ч е т а н и и с и о н н о й связью с апатитом в структуре дентина. Адгезионная прочность этой связи при сдвиге не о с о б е н н о в ы с о к а я (2-7 М П а ) , но клиничес­ к и й о п ы т указывает на ее долговечность, если мате-

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

138

Таблица 2.3.1 Рабочие характеристики старых и новых стеклоиономерных цементов

Р и с . 2 . 3 . 1 1 . Механизмы адгезии стеклоиономерных це­ ментов риал был и с п о л ь з о в а н для в о с с т а н о в л е н и я д е ф е к т а , в ы з в а н н о г о э р о з и е й э м а л и . К а к и м и б ы н е б ы л и осо­ бенности процесса образования связи, она настолько п р о ч н а , что п р и отрыве с т е к о л о и о н о м е р н о г о ц е м е н т а л и н и я р а з р у ш е н и я о б ы ч н о проходит ч е р е з цемент, а не

по границе раздела адгезионного соединения.

Главным

недостатком

в адгезионном

соединении

с т е к л о и о н о м е р н о г о ц е м е н т а о к а з ы в а е т с я его н и з к а я прочность,

которая

имеет

порядок

7

МПа

при

р а с т я ж е н и и , и это с в я з а н о с х р у п к о й п р и р о д о й дан­ ных м а т е р и а л о в . Ч т о б ы д о б и т ь с я х о р о ш е й с в я з и с д е н т и н о м , его поверхность вначале д о л ж н а б ы т ь обработана конди­ ц и о н е р о м . Л у ч ш и м к о н д и ц и о н е р о м я в л я е т с я полиак­ р и л о в а я кислота, хотя т а н и н также о к а з а л с я эффек­ тивным.

Типичные

значения

прочности

связи

с

д е н т и н о м п р и р а с т я ж е н и и п р и в е д е н ы в Таблице 2.3.2. О с н о в н о й целью о б р а б о т к и с т е н о к п о л о с т и явля­ ется с о з д а н и е ч и с т о й и гладкой их п о в е р х н о с т и . Ли­

п л о м б и р о в о ч н о г о материала.

м о н н а я кислота не д о л ж н а использоваться, так как

ных ц е м е н т о в определяется ц в е т о в о й г а м м о й стекла.

о н а открывает д е н т и н н ы е к а н а л ь ц ы , увеличивая про­

Его также

н и ц а е м о с т ь д е н т и н а и вероятность р а з д р а ж е н и я пуль­

п и г м е н т о в , н а п р и м е р , о к с и д а железа или ч е р н о г о уг­

пы зуба. К р о м е того, о н а деминерализует д е н т и н , что

лерода.

может привести

к ухудшению

связи

с

апатитами

можно

В то время,

Цвет стеклоиономер­

изменять добавлением

цветных

к а к цвет не представлял б о л ь ш о й

структуры д е н т и н а .

п р о б л е м ы , п о л у п р о з р а ч н о с т ь с т е к л о и о н о м е р н ы х це­

Эстетика

ходила к дентину, чем к э м а л и . И поэтому с эстети­

ментов в р а н н и х п о к о л е н и я х материала больше под­ ческой точки зрения стеклоиономерные

Главное

требование

к любому

цементы

восстановительному

всегда считались хуже п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в . Це­

материалу, п р е д н а з н а ч а е м о м у д л я п р и м е н е н и я на пе­

м е н т ы выглядели л и ш е н н ы м и блеска и безжизненны­

редних зубах, с о с т о и т в т о м , что он д о л ж е н х о р о ш о

м и , и это о г р а н и ч и в а л о их п р и м е н е н и е к а к пломбиро­

подходить по цвету, ч т о б ы его трудно б ы л о о т л и ч и т ь

вочного материала на видимых поверхностях зубов.

от о к р у ж а ю щ и х т к а н е й зуба. Этого м о ж н о д о б и т ь с я

Существуют две п р и ч и н ы н е п р о з р а ч н о с т и стеклоио­

при

номерных цементов, а именно:

соответствующей

полупрозрачности

и

цвете

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 139

1. Ф а з о в о е р а з д е л е н и е стекла. Эта п р о б л е м а до неко­

С т е к л о и о н о м е р н ы е цементы менее восприимчивы

торой с т е п е н и может быть п р е о д о л е н а с н и ж е н и е м

к о к р а ш и в а н и ю по с р а в н е н и ю с с и л и к а т н ы м и цемен­

с о д е р ж а н и я а л ю м и н и я , к а л ь ц и я и ф т о р и д а в стек­

тами,

ле, но о д н о в р е м е н н о это о т р и ц а т е л ь н о сказывает­

предшествовали и м . П р и с р а в н е н и и с композитами

которые

как восстановительные

материалы

ся на п р о ч н о с т и материала и удлиняет как рабочее

преимущества стеклоиономерных цементов по цве-

время, так и время о т в е р ж д е н и я .

тостойкости о б ъ я с н я л и большей адгезией матрицы к

Н е с о в п а д е н и е к о э ф ф и ц и е н т а п р е л о м л е н и я . Эта

стеклу с т е к л о и о н о м е р н о г о цемента по сравнению со

2.

проблема может р е ш а т ь с я путем с н и ж е н и е м со­

связью между п о л и м е р о м и наполнителем в компози­

держания алюминия и повышением содержания

те. О д н а к о , за последние годы к о м п о з и т ы были значи­

фторида. О д н а к о , последнее приведет к разделе­

тельно улучшены

нию ф а з . В ц е л о м , с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы с

поверхностному о к р а ш и в а н и ю . Было также установ­

хорошими

л е н о , что о к р а ш и в а н и е краев вокруг пломб из стекло­

оптическими

свойствами

обладают

более устойчивы к

и о н о м е р н о г о цемента менее выражено, чем у поли­

плохими х а р а к т е р и с т и к а м и о т в е р ж д е н и я . Прозрачность восстановительного материала мо­ жет быть охарактеризована

и сегодня они

и измерена путем о ц е н к и

мерных

композитов.

Это может быть отражением

более п р о ч н о й связи, между с т е к л о и о н о м е р н ы м це­

непрозрачности. Непрозрач­

м е н т о м и т к а н я м и зуба. Другой ф а к т о р , который вно­

ность равна нулю для прозрачного материала, а значе­

сит свой вклад в п о в ы ш е н н у ю цветостойкость стекло-

обратной ей ние лу.

величины

—

1,0 соответствует белому непрозрачному материа­ Непрозрачность

или

контрастное

отношение

и о н о м е р о в , связан с тем, что усадка при твердении с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов может быть значительно

определяется к а к о т н о ш е н и е и н т е н с и в н о с т и отражен­

м е н ь ш е , чем у п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в . Действитель­

ного света от материала, п о м е щ е н н о г о на темном ф о н е ,

но,

к интенсивности отраженного света от материала, по­

к и с л о т н о - о с н о в н о й р е а к ц и и с ш и в а н и я поликислот­

мещенного на белом ф о н е с известным к о э ф ф и ц и е н ­

ных ц е п е й , т.е. процесса с м е н ь ш е й усадкой, чем поли­

том отражения (70% для стоматологического цемента).

м е р и з а ц и я . Следовательно к о н ц е н т р а ц и и н а п р я ж е н и й

Контрастное о т н о ш е н и е не является а б с о л ю т н ы м свойством материала, так к а к о н о зависит от толщи­ ны материала и с п е к т р а л ь н о г о состава

падающего

света. Этот п о к а з а т е л ь , о б о з н а ч е н н ы й как С 0 70 (см. раздел 1.8.), дает среднее з н а ч е н и е д л я э м а л и 0,39 и

с т е к л о и о н о м е р н ы е материалы твердеют за счет

на границе раздела цемент-зуб будет н и ж е , и адгезион­ ное с о е д и н е н и е будет более устойчивым к и з м е н е н и я м окружающей среды.

Растворимость

среднее з н а ч е н и я для д е н т и н а 0,70. Р а н н и е компози­ ции стеклоиономерных ц е м е н т о в п о к а з ы в а л и значе­

Высокая растворимость в полости рта силикатных це­

ния С 0 70 в интервале 0,7-0,85. Этот п а р а м е т р был

м е н т о в я в л я л а с ь их о с н о в н ы м отрицательным качест­

улучшен, и сейчас его з н а ч е н и я п р и б л и ж а ю т с я к эма­

вом. До н е к о т о р о й степени это м о ж н о отнести к неп­

ли с С„ 70 р а в н ы м 0,4 для н е к о т о р ы х новых составов.

р а в и л ь н о м у п р е п а р и р о в а н и ю к а р и о з н ы х полостей и

На непрозрачность материала влияет п о г л о щ е н и е

неаккуратности в работе с материалом. Хотя в целом

им воды, которая с н и ж а е т с т е п е н ь н е п р о з р а ч н о с т и ,

это относится в той и л и и н о й степени ко всем стома­

делая материал более п р о з р а ч н ы м .

т о л о г и ч е с к и м цементам, и с т е к л о и о н о м е р н ы е цемен­

Таким о б р а з о м ,

клинически, реставрация может выглядеть более тем­

ты не я в л я ю т с я и с к л ю ч е н и е м .

ной после контакта со с л ю н о й .

С о б л ю д е н и е т е х н и к и п л о м б и р о в а н и я является од­

Выбор подходящего цвета и п р о з р а ч н о с т и предс­

н и м и з э ф ф е к т и в н ы х методов с н и ж е н и я растворимос­

тавляет трудную задачу, так к а к на эти свойства влия­

ти материала. П р о ц е с с ы , п р и в о д я щ и е к потере мате­

ют оптические свойства подлежащего материала. В

риала

некоторых случаях лучше отказаться от более проз­

зависят от множества ф а к т о р о в , таких как состав це­

в п о л о с т и рта, д о в о л ь н о с л о ж н ы е , так к а к

рачного материала, а выбрать более н е п р о з р а ч н ы й ,

мента, техника п л о м б и р о в а н и я и характер среды по­

позволяющий м а с к и р о в а т ь п о д л е ж а щ и е с и з м е н н ы м

лости рта. П р и ч и н ы растворения с т е к л о и о н о м е р н о г о

темным цветом ткани зуба. В таких случаях стеклоио­

цемента м о ж н о распределить по трем

номерные цементы я в л я ю т с я н а и б о л е е п о д х о д я щ и м

тегориям:

пломбировочным материалом.

основным

ка­

•

растворение не полностью отвержденного цемента;

соответствие

•

долговременная эрозия;

цвета и прозрачности эмали и с т е к л о и о н о м е р н о г о це­

•

Очень важно,

чтобы

подобранное

мента сохранялось в с п е ц и ф и ч е с к и х условиях среды полости рта в течение длительного времени. Потеря

абразивное действие. Растворение не п о л н о с т ь ю отвержденного

или

незрелого цемента происходит в период протекания

эстетического качества материала может быть обус­

процесса отверждения, к о т о р ы й может длиться в тече­

ловлена его о к р а ш и в а н и е м , что в б о л ь ш и н с т в е случа­

ние 24 часов. Временная защита слоем лака на основе

ев потребует замены пломбы.

н и т р о ц е л л ю л о з ы , полиметилметакрилата или полиа-

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

140

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

мида может оказаться э ф ф е к т и в н о й д л я у м е н ь ш е н и я р а с т в о р е н и я в э т о й стадии. Этот з а щ и т н ы й с л о й дол­ ж е н сохраниться по к р а й н е й мере 1 ч а с , т а к к а к имен­

Высвобождение фторида

но это в р е м я требуется для с т е к л о и о н о м е р н о г о цемен­ та,

чтобы

приобрести

свойства,

характерные для

п о л н о с т ь ю о т в е р ж д е н н о г о материала.

В настоящее

время есть н е к о т о р ы е п р о т и в о р е ч и я , к а к п о вопросу

Р а с т в о р е н и е п л о м б и р о в о ч н ы х материалов в полости рта считается

о т р и ц а т е л ь н ы м свойством, так к а к это

п р и в о д и т к их р а з р у ш е н и ю . О д н а к о в случае стеклои-

качества, т а к и по вопросу п р о д о л ж и т е л ь н о с т и защи­

о н о м е р о в п р и э т о м также высвобождается фторид,

ты р а з л и ч н ы м и л а к а м и . В

что с у щ е с т в е н н о п о в ы ш а е т р е з и с т е н т н о с т ь к возник­

этой ц е л и используется

н е к о т о р ы х к л и н и к а х для

светоотверждаемый п о л и м е р

н о в е н и ю к а р и е с а э м а л и , п р и л е ж а щ е й к пломбе. В ли­

без н а п о л н и т е л я , т а к к а к он изолирует п л о м б у на бо­

тературе продолжается д и с к у с с и я о п р о т и в о к а р и о з -

лее д л и т е л ь н о е время.

н о м д е й с т в и и с т е к л о и о н о м е р о в . В частности, еще не

В ы с о к о е с о о т н о ш е н и е п о р о ш о к - ж и д к о с т ь также

в ы я с н е н о с в я з а н о ли это т о л ь к о с выходом фторидов

поскольку

и л и также с другими ф а к т о р а м и , н а п р и м е р , с высво­

ускоряет п р о ц е с с о т в е р ж д е н и я , в то в р е м я , к а к жид­

б о ж д е н и е м и н ы х и о н о в , а н т и м и к р о б н ы м и свойства­

к и й замес обладает п р я м о п р о т и в о п о л о ж н ы м эффек­

ми и л и с х о р о ш е й адгезией. Тем не м е н е е , п о п ы т к и

том и вдобавок о т р и ц а т е л ь н о с к а з ы в а е т с я на механи­

б ы л и п р е д п р и н я т ы придать свойства, п р и с у щ и е толь­

ческих свойствах п л о м б ы ( Р и с . 2.3.4).

ко с т е к л о и о н о м е р н ы м ц е м е н т а м , амальгамам и ком­

способствует с н и ж е н и ю р а с т в о р и м о с т и ,

По з а в е р ш е н и и отверждения (обычно в течение 23

суток,

что

проявляется

в

резком

п о з и т н ы м материалам.

снижении

Перед врачом-стоматологом сегодня стоит задача

количества водовыщелачиваемых веществ из материа­

сделать п р а в и л ь н ы й в ы б о р между с т е к л о и о н о м е р н ы -

ла), цемент сохраняется в таком с о с т о я н и и , не подвер­

ми ц е м е н т а м и и к о м п о з и т а м и , учитывая, что первые

гаясь растворению. С этого времени материал перехо­

менее п р о ч н ы , но в о п р е д е л е н н о й с т е п е н и обеспечи­

дит в долгосрочную фазу, уровень растворения которой

вают защиту т к а н е й зуба о к р у ж а ю щ и х пломбу,

определяется условиями среды полости рта пациента.

л е д н и е , будучи более с т а б и л ь н ы м и и п р о ч н ы м и , но не

Потеря материала в э т о й фазе м о ж е т усиливаться

а пос­

обладают п р о т и в о к а р и о з н ы м и свойствами.

при воздействии кислот или п о в ы ш е н н о м истирании п л о м б ы . В е р о я т н о с т ь з н а ч и т е л ь н о г о к и с л о т н о г о воз­ д е й с т в и я может быть о ч е н ь с у щ е с т в е н н о й в участках

Клиническое значение

н а к о п л е н и я зубного налета, н а п р и м е р у к р а я д е с н ы . С т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы обладают б о л ь ш е й ус­ тойчивостью

к воздействию кислот

по с р а в н е н и ю с

с и л и к а т н ы м и ц е м е н т а м и , н а что указывает с н и ж е н и е

Стеклоиономерный цемент обладает свойством высво­ бождения фторида, высокой адгезивностью и предназ­ начен для объемного (не послойного) пломбирования

з а г р я з н е н и я их п о в е р х н о с т и . С т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы ш и р о к о применяют­ ся там, где о н и могут подвергаться м е х а н и ч е с к о м у с т и р а н и ю и л и а б р а з и и , н а п р и м е р , а б р а з и в н о м у воз­ д е й с т в и ю зубной щ е т к о й . Эти материалы и м е ю т пло­

КЛИНИЧЕСКОЕ

ПРИМЕНЕНИЕ

хую и з н о с о с т о й к о с т ь , что о г р а н и ч и в а е т область их п р и м е н е н и я , их не р е к о м е н д у ю т п р и м е н я т ь в качест­ ве п о с т о я н н о г о в о с с т а н о в и т е л ь н о г о м а т е р и а л а для

Стеклоиономерные

жевательных зубов.

целью

В тесте in vitro, в к о т о р о м о б р а з ц ы ц е м е н т а закреп­ лялись небольшими держателями,

на к о т о р ы е нап­

равлялась струя ж и д к о с т и и з р а з в е д е н н о й к и с л о т ы ,

цементы

удовлетворения

разрабатывались

потребности

с

клинической

п р а к т и к и в материале с ш и р о к и м с п е к т р о м примене­ н и я , а входящие в этот класс

материалы и м е л и бы

р а з л и ч н ы е свойства.

попытались оценить потерю материала при сочетании

И хотя все э т и м а т е р и а л ы с о з д а н ы на е д и н ы х

абразивного и к и с л о т н о г о в о з д е й с т в и я . По получен­

п р и н ц и п а х , с о с т а в к а ж д о г о и з н и х о п р е д е л я е т каче­

н ы м результатам сделано з а к л ю ч е н и е , что ц е м е н т ы на

ства, н а и б о л е е п о д х о д я щ и е д л я к о н к р е т н о г о приме­

основе п о л и а к р и л о в о й к и с л о т ы более устойчивы к аб­

н е н и я , и о ч е н ь в а ж н о и х ч е т к о п о м н и т ь . Клиничес­

разивно-эрозивному воздействию, чем цементы на

кие п о к а з а н и я для п р и м е н е н и я стеклоиономерных

основе п о л и м а л е и н о в о й к и с л о т ы . О д н а к о , это наблю­

цементов

дение о с н о в ы в а е т с я т о л ь к о на л а б о р а т о р н о м тесте, и

н о м р а з д е л е будут р а с с м о т р е н ы т о л ь к о пломбиро­

для окончательного з а к л ю ч е н и я требуются клиничес­

в о ч н ы е м а т е р и а л ы , о к р а ш е н н ы е в ц в е т а натураль­

кого и с п ы т а н и я .

н ы х зубов.

о т р а ж е н ы в Таблице 2.3.3, о д н а к о в дан­

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ 1/1СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 141

Пломбировочные материалы, окрашенные в цвета натуральных зубов

Таблица 2.3.3 Клиническое применение стек­ лоиономерных цементов Пломбировочные материалы, окрашенные в цвета на­ туральных зубов

Общие данные

• Абразивные и э р о з и в н ы е п о р а ж е н и я В настоящее время существуют три группы материа­ лов: • •

т р а д и ц и о н н ы е с и с т е м ы п о р о ш о к - ж и д к о с т ь с по­

• Кариес жевательной поверхности временных зубов

л и к и с л о т а м и в в о д н о м растворе;

• Временные п л о м б ы на передних и жевательных

безводные с и с т е м ы с в ы с у ш е н н о й к и с л о т о й в сос­ таве п о р о ш к а ;

•

• Полости III класса с вовлечением дентина корня

• Восстановления режущего края передних зубов

и н к а п с у л и р о в а н н ы й материал. И н к а п с у л и р о в а н н ы й материал обеспечивает точ­

ное с о о т н о ш е н и е п о р о ш о к - ж и д к о с т ь , требует актива­ ции капсулы и с м е ш и в а н и я в амальгамосмесителе. Некоторые

свойства

ряда

постоянных зубов

стеклоиономерных

пломбировочных ц е м е н т о в , о к р а ш е н н ы х в цвета нату­

• Основы и п р о к л а д к и для полостей • Цементные основы под к о м п о з и т ы , амальгамы и керамику • Заполнение поднутрений

ральных зубов, п р е д с т а в л е н ы в Таблице 2.3.4. К а к сви­

Цементы для фиксации

детельствуют д а н н ы е э т о й т а б л и ц ы , р а з л и ч и я между

• Цементирование к о р о н о к и мостовидных протезов

ними не столь с у щ е с т в е н н ы , чтобы о п р е д е л и т ь пре­ восходство одного материала над другим. Характерной о с о б е н н о с т ь ю всех этих материалов является н и з к а я величина их диаметральной прочнос­ ти, которая свидетельствует о н и з к о й прочности этих материалов при р а с т я ж е н и и . И поэтому стеклоионо­ мерные цементы не д о л ж н ы использоваться там, где

Таблица 2.3.4 Прочность на сжатие и проч­ ность при диаметральном разрыве некоторых стеклоиономерных цементов для пломбирова­ ния зубов

возможны воздействия в ы с о к и х растягивающих нап­ ряжений, таких как при в о с с т а н о в л е н и и режущих кра­ ев передних зубов, бугорков жевательных поверхнос­ тей и для штифтовых к о р н е в ы х вкладок. случаях,

В тех же

Материал

Прочность

Прочность

(Производитель)

на сжатие,

при диамет-

МПа

ральном

когда пломба поддерживается со всех сторон

тканями зуба, с т е к л о и о н о м е р н ы й ц е м е н т з а щ и щ е н ( в

на

некоторой степени) от б о л ь ш и х силовых нагрузок. Размер частиц п о р о ш к а стекла обеспечивает дос­ тижение высокого с о о т н о ш е н и я п о р о ш о к - ж и д к о с т ь . Это улучшает показатели п р о ч н о с т и на сжатие и диа­ метральную прочность этих м а т е р и а л о в (показатели прочности значительно в ы ш е , чем у ц е м е н т о в для це­ ментирования

коронок и прокладочных цементов,

описываемых ниже). Р а с т в о р и м о с т ь материала также

разрыве,

МПа Chemfill-ll (De Trey) 2 3 0

19

Ketac-Fil (ESPE)

170

10

Legend (SS White)

220

16

Opus-Fil (DSD)

220

18

RGI (Rexodent)

220

16

понижается по мере в о з р а с т а н и я с о о т н о ш е н и я поро­ шок-жидкость. вается еще в б о л ь ш е й с т е п е н и , если поверхность эма­

Выбор оттенка цвета

ли будет в ы с у ш е н а после и з о л и р о в а н и я зуба.

Эстетические качества с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов

л е н и я губной поверхности передних зубов при об­

И с п о л ь з о в а н и е с т е к л о и о н о м е р о в для восстанов­ долгое время считались их н е д о с т а т к о м , но последние

ш и р н ы х к а р и о з н ы х п о р а ж е н и я х не рекомендуется. В

изменения составов п р и в е л и к з н а ч и т е л ь н ы м улучше­

таких случаях следует п р и м е н я т ь к о м п о з и т н ы е мате­

ниям.

р и а л ы . Тем не менее, для п а ц и е н т о в с высоким рис­

Выбор оттенка п л о м б и р о в о ч н о г о материала следу­

к о м в о з н и к н о в е н и я кариеса зубов предпочтительней

ет производить до и з о л и р о в а н и я зубов и препарирова­

будет с т е к л о и о н о м е р н ы й цемент,

ния полости. Цвет к о ф ф е р д а м а , если он используется,

ф т о р и д ы , хотя

изменяет цвет зуба. Это и з м е н е н и е оттенка увеличи-

ческих качеств будет труднее.

medwedi.ru

высвобождающий

при этом добиться желаемых эстети­

ОСНОВЫ

142

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Другой аспект эстетики с т е к л о и о н о м е р н ы х цемен­

Очистку поверхности

поражения

следует проводить

тов заключается в и з м е н е н и и цвета в процессе отверж­

ж и д к о й суспензией пемзы в воде в течение нескольких

д е н и я . В целом, оттенок становится н е м н о г о темнее

секунд мягкой р е з и н о в о й ч а ш е ч к о й или щеткой. С по­

после п о л н о г о окончательного отверждения материа­

верхности д о л ж н ы быть тщательно удалены любые ос­

ла. Это п о т е м н е н и е , к а к полагают, с в я з а н о с усилени­

татки о р г а н и ч е с к о й природы.

ем

рабатывается в течение 30 секунд к о н д и ц и о н е р о м ,

прозрачности материала по мере з а в е р ш е н и я его

Далее поверхность об­

твердения, которое может продолжаться до 24 часов.

п р е д с т а в л я ю щ и м собой в о д н ы й раствор полиакрило­

Препарирование

т а м п о н о м л е г к и м п р о т и р а ю щ и м д в и ж е н и е м . Эта про­

вой к и с л о т ы . К о н д и ц и о н е р н а н о с и т с я м я г к и м ватным

Высокие

полости

адгезионные

цедура обеспечит чистоту поверхности,

свойства

стеклоиономерных

также

и приведет

к о т к р ы т и ю д е н т и н н ы х канальцев. Некоторые

ц е м е н т о в п о з в о л я ю т использовать щ а д я щ и й подход

с п е ц и а л и с т ы утверждают, что открытие д е н т и н н ы х ка­

п р и обработке к а р и о з н о й п о л о с т и для п л о м б и р о в а н и я

нальцев п р о т и в о п о к а з а н о , так к а к увеличивает прони­

зуба. Д л я этой цели требуется л и ш ь м и н и м а л ь н о е уда­

цаемость д е н т и н а и увеличивается вероятность реак­

л е н и е т к а н е й зуба без с о з д а н и я р е т е н ц и о н н ы х пунк­

ц и и пульпы. Это, очевидно, не будет проблемой у

тов внутри полости или «ласточкиного хвоста» на же­

п а ц и е н т о в , у которых в анамнезе не отмечалось повы­

вательной

ш е н н о й чувствительности, так как д е н т и н н ы е каналь­

поверхности.

И

полостях б о л ь ш и х р а з м е р о в

только при

кариозных

ретенционные

пункты

цы с к л е р о з и р о в а н ы и в пульповой камере образовался

могут способствовать лучшей ф и к с а ц и и п л о м б ы . П р и

в т о р и ч н ы й д е н т и н . В то же время у п а ц и е н т о в с жало­

замене п л о м б ы необходимо п о л н о е удаление старой

бами на п о в ы ш е н н у ю чувствительность обработку по­

реставрации,

не препарируя

з д о р о в ы е т к а н и зуба.

верхности д е н т и н а кислотой проводить не следует. Ос­

К р а я п о л о с т и д о л ж н ы быть п е р п е н д и к у л я р н ы м и п о

тается

о т н о ш е н и ю к поверхности зуба, а не с к о ш е н н ы м и .

предварительной а п п л и к а ц и и п о л и а к р и л о в о й кисло­

противоречивым

подход к н е о б х о д и м о с т и

ты на поверхность дентина. В некоторых исследовани­ ях б ы л о п о к а з а н о , что такая процедура улучшит проч­

Изолирование

ность связи с д е н т и н о м , в то время, к а к в других

С т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы я в л я ю т с я гидрофильны­

работах такого э ф ф е к т а не получено.

ми м а т е р и а л а м и , и п о э т о м у рекомендуется тщатель­ ное и з о л и р о в а н и е п о л о с т и во время ее обработки и пломбирования.

Загрязнение остатками крови или

с л ю н ы может н а р у ш и т ь адгезию п л о м б ы , ее проч­ н о с т ь и э с т е т и ч е с к и й вид. Следует подчеркнуть, что соблюдение

Полости III, V класса и другие кариозные поражения

т е х н и к и п л о м б и р о в а н и я зуба с т е к л о и о -

П о з а в е р ш е н и и п р е п а р и р о в а н и я к а р и о з н о й полости,

н о м е р н ы м ц е м е н т о м исключает в ы п а д е н и е п л о м б ы ,

ее с т е н к и п о к р ы т ы т.н. с м а з а н н ы м слоем д е н т и н а , ко­

так к а к с в я з ь ц е м е н т а с д е н т и н о м и эмалью, по своей

т о р ы й д о в о л ь н о п р о ч н о с в я з а н с п о д л е ж а щ и м денти­

п р о ч н о с т и б л и з к а к о г е з и о н н о й п р о ч н о с т и самого це­

ном.

мента.

к а к в н е м содержатся о р г а н и ч е с к и е остатки. Для этой

Этот слой д о л ж е н быть обязательно удален, так

цели используется п о л и а к р и л о в а я кислота, которая

Препарирование

поверхностей

дентина

оказалась э ф ф е к т и в н ы м к о н д и ц и о н е р о м поверхности д е н т и н а . Взамен этой кислоте предлагались

и ряд

Наи­

других к о н д и ц и о н е р о в , н а п р и м е р , л и м о н н а я кислота,

б о л ь ш и е р а з л и ч и я в структуре д е н т и н а отмечаются

ЭДТА и хлорид железа. О д н а к о их н а н е с е н и е после

Структура поверхности д е н т и н а н е о д н о р о д н а . между

участками, п р е п а р и р о в а н н ы м и для удаления

п р е п а р и р о в а н и я д е н т и н а может явиться п р и ч и н о й ос­

кариозных тканей, и склерозированным дентином.

л о ж н е н и й , о которых уже у п о м и н а л о с ь в ы ш е .

Патологическая стираем ость и эрозионные поражения

Защита пульпы Более ш и р о к о е п р и м е н е н и е с т е к л о и о н о м е р н ы х це­

Эти п о р а ж е н и я , р а с п о л а г а ю щ и е с я ,

в при ш е е ч н о м

ментов в последние годы способствовало п р о я в л е н и ю

участке зуба, требуют восстановительного л е ч е н и я для

интереса к н е к о т о р ы м проблемам и с п о л ь з о в а н и я это­

непосредственной з а щ и т ы пульпы и улучшения внеш­

го материала. В их числе — проблема токсического

него вида. Поскольку с т е к л о и о н о м е р н ы е цементы об­

воздействия на пульпу, а также необходимость нало­

ладают в ы с о к о й адгезией, ф о р м и р о в а н и я полости не

ж е н и я п р о к л а д к и п р и п л о м б и р о в а н и и э т и м цемен­

требуется, п р е п а р и р о в а н и е проводится л и ш ь для полу­

том. По н а ш е м у опыту известно, что п р я м о й контакт

ч е н и я гладкой (при эрозиях) и ч и с т о й поверхности.

цемента с пульпой вызывает л о к а л и з о в а н н ы й некроз

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 143

и явится причиной угнетения процесса рекальцифи-

ред началом работы предотвратит его уплотненение.

к а ц и и в э т о м участке. О д н а к о в тех случаях, когда ос­

И з б ы т о к п о р о ш к а на с т е к л я н н о й п л а с т и н к е для заме­

т а т о ч н ы й слой д е н т и н а сохранен, п р о и з о й д е т форми­

ш и в а н и я нельзя ссыпать обратно в ф л а к о н . П о р о ш о к

рование д е н т и н н о г о мостика. Е с л и же полость очень

быстрым д в и ж е н и е м перемещается шпателем в жид­

глубокая и в ней и м е ю т с я

кость и не более, чем двумя п о р ц и я м и . М а к с и м а л ь н о е

м и к р о в с к р ы т и я пульповой

камеры, рекомендуется о с т о р о ж н о удалить вручную

время з а м е ш и в а н и я 20 секунд. Введения большого ко­

к а р и о з н ы е массы и н а л о ж и т ь повязку из гидроокиси

личества п о р о ш к а с самого начала следует избегать,

кальция на зону п р о е к ц и и пульпы. П о с л е этого п р и

так к а к это создаст видимость удовлетворительно гус­

благоприятной с и т у а ц и и м о ж н о з а п о л н и т ь полость

того замеса даже в том случае, если с о о т н о ш е н и е поро­

стеклоиономерным цементом.

ш о к - ж и д к о с т ь может быть с л и ш к о м н и з к и м .

К л и н и ч е с к и е н а б л ю д е н и я показывают, что у от­

П р и и с п о л ь з о в а н и и предварительно дозирован­

дельных п а ц и е н т о в отмечается п о в ы ш е н н а я чувстви­

ной капсулы, ее следует встряхнуть перед а к т и в а ц и е й .

тельность пульпы при п л о м б и р о в а н и и зубов стеклои­

С м е ш и в а н и е д о л ж н о проводиться в высокоскорост­

ономерных

ном

цементами.

До

настоящего

времени

механизм ее в о з н и к н о в е н и я не я с е н . Н е к о т о р ы е ис­

амальгамосмесителе,

обычно

работающем

на

с к о р о с т и в пределах 4000 об./мин в течение 10 секунд.

следователи предполагают, что это может быть связа­

Весь процесс а к т и в а ц и и , с м е ш и в а н и я и внесения ма­

но с т е х н и ч е с к и м и о с о б е н н о с т я м и работы, индивиду­

териала в полость зуба

альной

ких-либо задержек.

чувствительностью

пациента,

микробным

загрязнением или даже м и к р о б н о й и н в а з и е й .

должен выполняться без ка­

Н е о б х о д и м о избегать загрязнения пломбировоч­

Однако м н о г и е исследователи указывают на низ­

ных материалов с л ю н о й во время введения в полость,

уровни присутствия м и к р о б о в при использова­

отверждения и к о н е ч н о й обработки. Полость и окру­

нии с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в , что не наблюдалось

ж а ю щ а я ее зона д о л ж н а быть сухой, но не следует из­

при использовании ц и н к - ф о с ф а т н о г о и л и ц и н к - п о -

л и ш н е в ы с у ш и в а т ь поверхности пломбы.

кие

ликарбоксилатного ц е м е н т о в . Это указывает на выра­ женные а н т и м о к р о б н ы е свойства п р о к л а д о ч н ы х стек­

Шлифование

и

полирование

лоиономерных ц е м е н т о в . Тем не менее, для всех т и п о в стеклоиономерного цемента, если о н и используются у

По и с т е ч е н и и о п р е д е л е н н о г о инструкцией времени

пациентов с п о в ы ш е н н о й чувствительностью или п р и

для п о л н о г о отверждения п л о м б ы , необходимо уда­

очень глубоких к а р и о з н ы х п о р а ж е н и я х , рекомендует­

л и т ь матрицу, если она использовалась, а пломбу, не­

ся применение прокладок.

м е д л е н н о п о к р ы т ь в о д о н е п р о н и ц а е м ы м л а к о м . Нане­

В к л и н и ч е с к о й п р а к т и к е нередки случаи, когда в

с е н и е л а к а з а щ и т и т ее от з а г р я з н е н и я с л ю н о й и

самой глубокой части п о л о с т и не удается п о л н о с т ь ю

дегидратации. Эта стадия идеальна для проведения

удалить р а з м я г ч е н н ы е массы из-за в о з м о ж н о й перфо­

м е х а н и ч е с к о й обработки п л о м б ы ш л и ф о в а н и е м . Од­

рации пульпы. В этих случаях следует также использо­

н а к о удаление

вать гидроокись к а л ь ц и я , которая благодаря стимули­

б о р м а ш и н ы в этот п е р и о д может о к о н ч а т е л ь н о нару­

рующей

ш и т ь структуру поверхности п л о м б ы , что сделает не­

способности

к

образованию

вторичного

избыточного

материала с

помощью

дентина и щ е л о ч н о с т и , хорошее средство в этих обс­

в о з м о ж н ы м добиться хорошего ее п о л и р о в а н и я в бу­

тоятельствах.

дущем.

Гидроокисью к а л ь ц и я

закрывают дно

полости, оставляя достаточно п о в е р х н о с т и д е н т и н а и

Поэтому большой

избыток

быть удален о с т р ы м лезвием.

п л о м б ы может

П о с к о л ь к у материал

эмали на стенках полости для о б е с п е ч е н и я п р о ч н о й

еще достаточно м я г о к и связь с т к а н я м и зуба очень

связи со с т е к л о и о н о м е р н ы м ц е м е н т о м .

т о н к а я , процесс в ы р а в н и в а н и я должен осуществлять­

При н а л и ч и и п л о т н о г о с л о я с к л е р о з и р о в н н о г о дентина на дне к а р и о з н о й полости нет необходимости в использовании г и д р о о к и с и к а л ь ц и я . Но обработки полости л и м о н н о й или ф о с ф о р н о й к и с л о т а м и следует также избегать.

ся в н а п р а в л е н и и от п л о м б ы к зубу, а н и к а к ни наобо­ рот. П р и м е н е н и е ручных и н с т р у м е н т о в

для иссече­

н и я и з л и ш к а материала также чревато опасностью н а р у ш е н и я целостности края п л о м б ы . Предполагалось, что после начального отвержде­ н и я обработка может производиться в р а щ а ю щ и м и с я

Позирование,

смешивание

и

пломбирование

и н с т р у м е н т а м и , т а к и м и к а к белый к а м е н ь или гибки­ ми д и с к а м и , п о к р ы т ы м и т о н к и м слоем вазелина. Ис­

При использовании для п р и г о т о в л е н и я п л о м б ы

по­

п о л ь з о в а н и е водного о р о ш е н и я на этой стадии не ре­

рошка и жидкости необходимо строго придерживать­

комендуется,

ся инструкции производителя, д о б и в а я с ь , чтобы не­

р а с т в о р е н и ю . Заключительную обработку не следует

обходимое

количество

порошка

смешивалось

с

так

как

материал

еще

подвержен

пытаться проводить в д е н ь п л о м б и р о в а н и я . Лучше это оставить до следующего п о с е щ е н и я пациента пред­

жидкостью. Энергичное встряхивание ф л а к о н а с п о р о ш к о м пе­

почтительнее в течение 24 часов.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

144

Р я д о м и с с л е д о в а н и й п о к а з а н о , что если к о н е ч н а я

Использование

вазелина, д л я предохранения по­

обработка в ы п о л н я е т с я всего через 8 минут, с о с т о я н и е

верхностного слоя п л о м б ы не э ф ф е к т и в н о , так как он

поверхности будет очень п л о х и м н е з а в и с и м о от того,

быстро в ы м ы в а е т с я ротовой ж и д к о с т ь ю .

к а к и м и н с т р у м е н т о м она обрабатывалась, в том числе

С т е к л о и о н о м е р н ы й материал очень чувствителен

и с п р и м е н е н и е м вазелина. С и т у а ц и я м о ж е т изме­

также к в ы с у ш и в а н и ю , в результате которого происхо­

ниться в с в я з и с р а з р а б о т к о й в п е р с п е к т и в е быстро от-

дит его дегидратация. И з о л и р о в а н и е зуба с помощью

верждающихся м а т е р и а л о в , но до н а с т о я щ е г о време­

к о ф ф е р д а м а на длительное время, может привести к

ни,

ранняя

конечная

обработка

иономерных

цементов противопоказана.

в ы р а ж е н н о й дегидратации п л о м б ы , с большой после­ дующей усадкой материала, что в свою очередь может

Ч е р е з 24 ч а с а м а т е р и а л о т в е р ж д а е т с я в доста­

явиться п р и ч и н о й дефектов п л о м б ы или ее выпадения.

т о ч н о й с т е п е н и д л я з а в е р ш а ю щ е й о б р а б о т к и , ко­

Таким образом, с т е к л о и о н о м е р н ы е материалы, ис­

т о р у ю в ы п о л н я ю т л и б о т о н к и м а л м а з н ы м и л и 12-

пользуемые для восстановлении зубов (пломбы, вклад­

гранным вольфрам-карбидным бором. Это должно

к и , накладки) д о л ж н ы быть з а щ и щ е н ы слоем лака.

в ы п о л н я т ь с я в присутствии достаточного количе­ ства в о д ы , ч т о б ы и з б е ж а т ь д е г и д р а т а ц и и . К э т о м у

Клинические

качества

м о м е н т у п р и с у т с т в и е в о д ы п р и о б р а б о т к е допусти­ м о , т а к к а к п о в ы ш е н н а я р а с т в о р и м о с т ь в в о д е ха­

С т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы п р е д н а з н а ч е н ы для ле­

р а к т е р н а для р а н н е г о периода т в е р д е н и я . Заклю­

ч е н и я а б р а з и в н ы х и э р о з и в н ы х п о р а ж е н и й зубов, а

чительное

также для ф и к с а ц и и к о р о н о к , мостов и вкладок. С

полирование

может

целым рядом абразивных дисков

осуществляться о п я т ь в присут­

ствии воды.

р а з р а б о т к о й н о в ы х и у с о в е р ш е н с т в о в а н н ы х материа­ л о в д а н н о г о класса с п е к т р их п р и м е н е н и я расширяет­

О д н а к о идеально гладкой поверхности в результа­ те ее п о л и р о в а н и я

у и о н о м е р н о г о ц е м е н т а получить

ся. В н а с т о я щ е е в р е м я с т е к л о и о н о м е р н ы е цементы используют также д л я п л о м б и р о в а н и я полостей III и

н е в о з м о ж н о н е з а в и с и м о от того, к а к о й бы метод не

н е б о л ь ш и х по размеру п о л о с т е й

и с п о л ь з о в а л с я . Это с в я з а н о с б о л ь ш и м р а з м е р о м час­

о н н ы х п о л о с т е й ( о с о б е н н о в м о л о ч н ы х зубах), в каче­

V класса, окклюзи­

т и ц стекла, используемого в составе этих ц е м е н т о в .

стве к о р н е в ы х вкладок и

адгезивных прокладок под

композитные пломбы.

Защита поверхности пломбы

И х о с н о в н ы е д о с т о и н с т в а к а к м а т е р и а л о в для п л о м б и р о в а н и я — легкость в н е с е н и я в полость одной

Д л я з а щ и т ы п о в е р х н о с т и п л о м б ы к р а й н е в а ж н о при­

п о р ц и е й , в ы с о к и е адгезивные свойства, противокари-

м е н е н и е лака. Растворы п р и р о д н ы х и с и н т е т и ч е с к и х

о з н а я з а щ и т а благодаря в ы с в о б о ж д е н и ю фторида, хо­

п о л и м е р о в (ацетат ц е л л ю л о з ы ) о б ы ч н о рекомендуют

рошо известны клиницистам.

п р и г о т о в л и в а т ь в таких о р г а н и ч е с к и х растворителях,

Однако,

полагают, что еще н е д о с т а т о ч н о было

как э ф и р , ацетон или хлороформ. Полиуретановые

опубликовано клинических исследований,

л а к и , к о т о р ы е п о л и м е р и з у ю т с я п р и к о н т а к т е с водой,

н о с т и по о т д а л е н н ы м результатам л е ч е н и я зубов с

и н и т р о ц е л л ю л о з н ы е (лак д л я н о г т е й ) , могут также

к а р и о з н ы м и п о р а ж е н и я м и I I I и V к л а с с о в . Поэтому

в част­

и с п о л ь з о в а т ь с я к а к альтернативное слабо проницае­

о к о н ч а т е л ь н ы е в ы в о д ы о б э ф ф е к т и в н о с т и лечения

мое и менее р а с т в о р и м о е з а щ и т н о е п о к р ы т и е .

делать еще трудно. Н е к о т о р ы е успехи, достигнутые для

при использовании стеклоиономерных цементов в

эмали или дентина, которые поставляют с компози­

п л о м б и р о в а н и и п о л о с т е й V классов, о т р а ж е н ы на

тами, обеспечивают эффективную герметичность и

Р и с . 2.3.12.

Светоотверждаемые

полимерные

д о с т а т о ч н о долгую з а щ и т у цементу.

адгезивы

О д н а к о их суще­

К с о ж а л е н и ю , в б о л ь ш и н с т в е и с с л е д о в а н и й по

с т в е н н ы м н е д о с т а т к о м я в л я е т с я то, что н е б о л ь ш о й

о ц е н к е первых составов ц е м е н т о в не содержится ин­

слой адгезива м о ж е т остаться, о с о б е н н о у к р а я дес­

формации

н ы , и его не удастся убрать на более п о з д н е й стадии.

н и ю с о о т н о ш е н и я п о р о ш о к - ж и д к о с т ь п р и замешива­

К р о м е того, шиться

п о д в л и я н и е м к и с л о р о д а м о ж е т нару­

процесс

полимеризации при

нии

о

цемента

в ы п о л н е н и и т р е б о в а н и й по соблюде­ или

защиты

пломбы

в

период

отверждении

длительного ее отверждения. Таким образом, причи­

адгезива, в результате чего п о в е р х н о с т н ы й с л о й пок­

ны п о я в л я ю щ и х с я д е ф е к т о в п л о м б и их выпадения

р ы т и я не о т в е р д и т с я и о с т а н е т с я л и п к и м . Н о , если

б ы л и с в я з а н ы не только с качеством материала, но и

н а н о с и т ь адгезивы т о л ь к о т о н к и м с л о е м , о н

я в л я л и с ь следствием о ш и б о к в методике работы с эти­

будет удаляться.

легко

П р о б л е м у м о ж н о б ы л о бы разре­

м и о с о б е н н ы м и материалами.

ш и т ь п р и и с п о л ь з о в а н и и п о л о с к и - м а т р и ц ы , но та­

Д л я о б ъ е к т и в н о й о ц е н к и э ф ф е к т и в н о с т и стеклои-

к о й с п о с о б с л и ш к о м г р о м о з д к и й . Д а л ь н е й ш е е шли­

о н о м е р н ы х ц е м е н т о в н у ж н ы д о п о л н и т е л ь н ы е резуль­

ф о в а н и е и п о л и р о в а н и е м о ж н о также п р о в о д и т ь в

таты отдаленных к л и н и ч е с к и х

течение 24 часов.

числе с п р и м е н е н и е м н о в ы х к о м п о з и ц и й .

наблюдений,

в том

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 145

Стеклоиономерные для восстановления зубов.

цементы

полостей

Однако пломбирование

не

рекомендуются

II класса п о с т о я н н ы х временных моляров

оказалось у с п е ш н ы м . Д л я этих ц е м е н т о в достаточно минимальное п р е п а р и р о в а н и е полости, а краевая гер­ метичность за счет адгезионных свойств и способ­ ность выделять ф т о р и д ы могут к о м п е н с и р о в а т ь в не­ которой с т е п е н и о г р а н и ч е н и я в рабочем в р е м е н и . Весьма о б е щ а ю щ и е результаты были получены

при

использовании новых в ы с о к о вязких стеклоиономер­ ных цементов, к о т о р ы е иногда н а з ы в а ю т конденсиру­ емыми с т е к л о и о н о м е р н ы м и ц е м е н т а м и для л е ч е н и я временных зубов. Эти ц е м е н т ы и м е ю т более в ы с о к у ю вязкость за счет д о б а в л е н и я п о л и а к р и л о в о й к и с л о т ы к порошку и у м е н ь ш е н н о г о размера частиц самого по­ рошка (~3 м к м ) . О д н и м из главных д о с т о и н с т в этих цементов является их сходство с амальгамой по м а н и пуляционным х а р а к т е р и с т и к а м .

И хотя их прочност­

ные свойства мало и з м е н и л и с ь по с р а в н е н и ю с обыч­ ными

стеклоиономерными

цементами,

их

из публикаций за период 1977-1983 гг.

устойчивость к износу в ы ш е , что б ы л о достигнуто пу­ тем снижения размера ч а с т и ц стекла. К э т и м материа­ лам относятся следующая п р о д у к ц и я и в ы п у с к а ю щ и е ее фирмы:

д е н т и н о м о д и н а к о в о й п р о ч н о с т и . Перед внесением кермета в полость зуба, поверхность

д е н т и н а реко­

мендуется обрабатывать п о л и а к р и л о в о й

кислотой в

качестве к о н д и ц и о н е р а . Продукция

Производитель

Chemflex Fuji IX Hi-Fi Ketac-Molar

Dentsply, Weybridge, Великобритания GC UK Ltd, Великобритания Shofu, Tonbridge, Великобритания ESPE UK Ltd, Knutsford, Великобритания

Состав и форма выпуска С е р е б р я н ы е керметы выпускаются

в ф о р м е компози­

ц и и п о р о ш о к - ж и д к о с т ь , в двух отдельных флаконах для ручного с м е ш и в а н и я и в предварительно дозиро­ в а н н о й к а п с у л и р о в а н н о й ф о р м е , при которой капсу­ лы для с м е ш и в а н и я п о м е щ а ю т с я в в ы с о к о с к о р о с т н ы е амальгамосмесители. В н е к о т о р ы х к о м п о з и ц и я х по­

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, СОДЕРЖАЩИЕ СЕРЕБРО-СЕРЕБРЯНЫЕ КЕРМЕТЫ

р о ш о к является п р о с т о й смесью стекла и серебра, в то время, к а к в других серебро введено в состав стеклян­ ных частиц п о р о ш к а . П о с л е д н и й в а р и а н т д е л а ю т из с м е с и стекла и се­ ребра

равных объемов

(17,5/82,5

масс.%).

Размер

ч а с т и ц ы серебра п р и м е р н о 3-4 м к м . С м е с ь ф о р м у ю т в ш а р и к и , а затем с п е к а ю т п р и 800°С до тех п о р , по­ ка с т е к л о и с е р е б р о не с п л а в я т с я вместе и образуют п л о т н у ю с м е с ь . С п е к ш е е с я твердое в е щ е с т в о затем

По своей природе стекло крайне хрупкое и способ­

р а з м а л ы в а ю т д о п о л у ч е н и я ч а с т и ц н у ж н о г о размера

но разрушаться относительно легко по с р а в н е н и ю с

д л я с м е ш и в а н и я и м а н и п у л я ц и й . Ч а с т и ц ы округля­

металлами. В этой связи, возникла идея включения се­

ю т с я в п р о ц е с с е и з м е л ь ч е н и я , что помогает смеши­

ребра в стекло для увеличения ударной вязкости созда­

ванию с

ваемого материала. Серебро д о л ж н о

ч а с т и ц а с о д е р ж и т с м е с ь стекла и серебра т е с н о свя­

действовать как

поликислотами.

Таким образом,

каждая

поглотитель н а п р я ж е н и й , а также улучшить характе­

з а н н ы х друг с другом п р о ц е с с о м с п е к а н и я . Допол­

ристики износостойкости.. По другим свойствам мате­

н и т е л ь н о , п р и б л и з и т е л ь н о 5%, вводится T i 0 2

риала, таким к а к п р о ч н о с т ь на сжатие, с о п р о т и в л е н и е

улучшения

эстетики,

этот

оксид является

для

белым

изгибу и растворимость, с е р е б р я н ы е керметы, практи­

п и г м е н т о м . Ж и д к о с т ь с о с т о и т и з водного раствора

чески не отличаются от с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов.

сополимера акриловой и/или малеиновой кислоты

Как и с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы , с е р е б р я н ы е керметы с п о с о б н ы образовывать с в я з ь с э м а л ь ю и

(37%) и в и н н о й к и с л о т ы ( 9 % ) . Устойчивость керметов к износу

medwedi.ru

достаточна для

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

146

того, чтобы п л о м б и р о в а т ь н е б о л ь ш и е полости I клас­

к о м п о з и т о в врачи-стоматологи стали утверждать, что

са. Вместе с тем, и м е ю щ и е с я н е о п у б л и к о в а н н ы е дан­

рабочие х а р а к т е р и с т и к и с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов

ные свидетельствуют о т о м , что к е р м е т ы не могут про­

д а л е к и от идеальных. Тем не менее, этот материал

тивостоять

многоповерхностных

продолжает использоваться из-за того, что он высво­

П о э т о м у их п р и м е н е н и е в з н а ч и т е л ь н о й

бождает ф т о р и д и имеет в ы с о к и е адгезионные свой­

полостях.

износу

в

больших

степени о г р а н и ч е н о л е ч е н и е м р а н н и х к а р и о з н ы х по­

ства.

р а ж е н и й . И з - з а большого с о д е р ж а н и я серебра в час­

рабочие х а р а к т е р и с т и к и ц е м е н т о в введением в их сос­

тицах п о р о ш к а , п л о м б а обладает х о р о ш е й р е н т г е н о -

тав п о л и м е р а , к о т о р ы й полимеризуется под действи­

контрастностью,

ем голубого света от аппарата светового отверждения.

что

очень

важно

для

ранней

д и а г н о с т и к и в т о р и ч н о г о кариеса.

Производители нашли

возможность улучшить

Э т и м а т е р и а л ы стали и з в е с т н ы под н а з в а н и е м моди­

Также к а к у с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в высво­

ф и ц и р о в а н н ы х п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н ы х цемен­

бождение ф т о р и д а происходит и у к е р м е т о в , что обес­

тов. И хотя иногда их также н а з ы в а ю т гибридами или

печивает з а щ и т у от к а р и е с а п р и л е ж а щ е й к пломбе

светоотверждаемыми

э м а л и . О д н а к о , и м е ю т с я д а н н ы е о т о м , что высвобож­

м и , эти т е р м и н ы не следует использовать, так как они

д е н и е ф т о р и д а у керметов не столь в ы с о к о е , к а к у

н е д о с т а т о ч н о т о ч н ы и могут

стеклоиономерных цементов, и

и м е ю т с я в виду к о м п о м е р н ы е материалы.

э т и м а т е р и а л ы не

о б е с п е ч и в а ю т п р о ф и л а к т и ч е с к и й э ф ф е к т в той степе­ н и , к а к это наблюдается у с т е к л о и о н о м е р н ы х цемен­ тов. В ц е л о м , к л и н и ч е с к и е н а б л ю д е н и я показывают, что долговечность

стеклоиономерными

цемента­

внести путаницу, если

Состав

керметовых п л о м б не оправдала

Этот материал выпускают к а к в ф о р м е системы поро­

о ж и д а н и я , что п о р о д и л о с о м н е н и е в целесообразнос­

ш о к - ж и д к о с т ь , с п о р о ш к о м из рентгеноконтрастного

ти и с п о л ь з о в а н и я этого материала и, о с о б е н н о в связи

ф т о р а л ю м о с и л и к а т н о г о стекла и фотоактивируемой

с

ж и д к о с т и в т е м н о м ф л а к о н е (для з а щ и т ы от окружаю­

п р о д о л ж а ю щ и м с я улучшением т р а д и ц и о н н ы х стек­

л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в и с о з д а н и е м стеклоиономер­

щего света), а также в к а п с у л и р о в а н н о й ф о р м е . Сос­

ных цементов, модифицированных полимерами.

тав ж и д к о с т и может м е н я т ь с я от одного продукта к другому, н о , в о б щ е м , представляет собой

водный

раствор г и д р о ф и л ь н ы х м о н о м е р о в , н а п р и м е р , гид-

Клиническое значение

р о к с и э т и л м е т а к р и л а т а ( Н Е М А , Г Э М А ) , полиакрило­

Клиническая э ф ф е к т и в н о с т ь серебряных керметов ока­ залась неудовлетворительной и свидетельствует о т о м , что дальнейшее их применение нецелесообразно.

п а м и , в и н н о й к и с л о т ы и ф о т о и н и ц и а т о р а . Выбор по­

вой к и с л о т ы и л и с о п о л и м е р а п о л и а к р и л о в о й кислоты с н е к о т о р ы м и п р и с о е д и н е н н ы м и метакрилоксигрупл и м е р а о г р а н и ч е н тем ф а к т о м , что стеклоиономерные цементы являются водоосновными

материалами, и

п о э т о м у п о л и м е р должен быть водорастворимым. ГЭ­

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ

МА я в л я е т с я очень э ф ф е к т и в н ы м г и д р о ф и л ь н ы м мо­ н о м е р о м в э т о м о т н о ш е н и и , так к а к он л е г к о раство­ ряется в воде.

Реакция отверждения К и с л о т н о - о с н о в н а я р е а к ц и я отверждения является по существу той же самой, что и для стеклоиономерных ц е м е н т о в , и она и н и ц и и р у е т с я при с м е ш и в а н и и по­

Н е к о т о р ы е из главных недостатков стеклоионо­

р о ш к а и ж и д к о с т и . Этот материал отличается от дру­

мерных цементов м о ж н о суммировать с л е д у ю щ и м об­

гих с т е к л о и о н о м е р н ы х ц е м е н т о в тем, что эта реакция

разом:

идет н а м н о г о медленнее, создавая более длительное рабочее время.

•

Быстрое

к о р о т к о е рабочее время и п р о д о л ж и т е л ь н о е время отверждения;

мом

отверждение

фотоотверждения,

обеспечивается

вызывающим

механиз­

полимериза­

•

н и з к а я п р о ч н о с т ь и н и з к а я ударная вязкость;

ц и ю Г Э М А , и для с о п о л и м е р - с о д е р ж а щ и х материа­

•

растрескивание при высыхании;

лов

•

плохая с о п р о т и в л я е м о с т ь воздействию кислот.

с в я з е й через п о д в е с н ы е метакрштатные группы, как

С п о я в л е н и е м активируемых светом п о л и м е р н ы х

с м е ш и в а н и я , материал может быть отвержден в тече-

—

о б р а з о в а н и е м д о п о л н и т е л ь н ы х поперечных

п о к а з а н о на Р и с . 2.3.13. Таким образом сразу после

СТЕКЛОИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ ТРАДИЦИОННЫЕ И СТЕКЛО-ИОНОМЕРНЫЕ ЦЕМЕНТЫ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРАМИ 147

ние

30 секунд светом. Если на материал не воздей­

ствуют светом, он будет с а м о с т о я т е л ь н о отверждаться в течение 15-20 минут. Следует о ц е н и т ь , что светоактивируемая р е а к ц и я

полимеризации

предшествует

образованию а л ю м и н и е в ы х солевых м о с т и к о в . Поэ­ тому эти материалы п р о д о л ж а ю т отверждаться по ме­ ханизму к и с л о т н о - о с н о в н о й р е а к ц и и в т е ч е н и е неко­ торого времени п о с л е того, к а к з а в е р ш и л с я п р о ц е с с полимеризации. Как известно, некоторые системы отверждаются по механизму редокс-реакции ( реакции холодного отве­ рждения окислительно-восстановительного типа) и со­ держат в комплекте активатор и и н и ц и а т о р , а в одном случае даже с п р и м е н е н и е м технологии микроинкапсу­ лирования. В этом кроется их преимущество, так как в случае невозможности п р о н и к н о в е н и я света от источ­ ника на всю глубину п л о м б ы , редокс-реакция обеспе­ чит полную глубину отверждения полимерного матери­ ала. Это означает, что при использовании таких систем нет необходимости в п о с л о й н о м н а н е с е н и и модифици­ рованных полимером стеклоиономерных цементов. Однако следует п р о я в л я т ь о с т о р о ж н о с т ь и пом­ нить, что такой материал все же может отверждаться не на всю глубину, что требует его п о с л о й н о г о внесе­ ния в полость, и он м о ж е т давать п о л и м е р и з а ц и о н н у ю

Р и с . 2 . 3 . 1 3 . Сочетание а к т и в и р у е м о г о светом процесса п о л и м е р и з а ц и и , создающего м е ж м о л е к у л я р н ы е попереч­ ные с в я з и , и к и с л о т н о - о с н о в н о г о м е х а н и з м а при отверж­ дении м о д и ф и ц и р о в а н н о г о п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р ­ ного цемента

усадку, которая может н а р у ш а т ь с в я з ь с т к а н я м и зуба. также для основ и прокладок под к о м п о з и т ы , амальга­

Свойства

мы и к е р а м и ч е с к и е реставрации. П р и использовании в сочетании с к о м п о з и т а м и эти цементы создают проч­

Добавление п о л и м е р о в к с т е к л о и о н о м е р н ы м цемен­

ную связь с п р о к л а д к о й , и поэтому не возникает необ­

там значительно улучшает м н о г и е их свойства. Поэто­

ходимости в протравливании поверхности модифици­

му такие известные п р е и м у щ е с т в а с т е к л о и о н о м е р н ы х

р о в а н н о г о п о л и м е р о м стеклоиономерного цемента.

цементов, как с п о с о б н о с т ь о б р а з о в ы в а т ь связь с ден­

Эти материалы стали очень п о п у л я р н ы м и , и в

тином и эмалью, а также высвобождать ф т о р и д , ус­

перспективе о н и могут з а м е н и т ь с т е к л о и о н о м е р н ы е

пешно сочетаются

ц е м е н т ы в качестве п л о м б и р о в о ч н о г о материала и

с удлиненным рабочим временем

и быстрым отверждением после о с в е щ е н и я в и д и м ы м

многих видов о с н о в и п р о к л а д о к под пломбы. Моди­

светом.

ф и ц и р о в а н н ы е п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н ы е цемен­

Пломбу также м о ж н о п о л и р о в а т ь непосред­

ственно после ее отверждения.

ты по с в о и м качествам превосходят

Многие полагают, что п р о ч н о с т ь , у с т о й ч и в о с т ь к высушиванию и в о з д е й с т в и ю к и с л о т ы м о д и ф и ц и р о ­

ные

цементы

при

стеклоиономер­

восстановлении

жевательных

п о с т о я н н ы х зубов, в р е м е н н ы х зубов и с о п о с т а в и м ы с

стеклоиономеров значительно

н о в ы м и к о н д е н с и р у е м ы м и с т е к л о и о н о м е р н ы м и це­

улучшены. С в я з ь с э м а л ь ю и д е н т и н о м т а к а я же хо­

м е н т а м и . Н е к о т о р ы е из этих последних пломбировоч­

рошая, если не в ы ш е ,

ных материалов п е р е ч и с л е н ы н и ж е .

ванных п о л и м е р о м

чем с т е к л о и о н о м е р н ы х це­

ментов, так как п о л и м е р н ы й к о м п о н е н т п р и д а е т до­ полнительную п р о ч н о с т ь на р а з р ы в о т в е р ж д е н н о м у цементу. В Таблице 2.3.5 п р и в е д е н ы с р а в н и т е л ь н ы е данные двух видов м а т е р и а л о в о д н о г о и того же про­ изводителя.

Применение Модифицированные п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н ы е цементы внедрены сравнительно н е д а в н о и б ы л и раз­ работаны специально для прямого п л о м б и р о в а н и я , а

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

148

Таблица 2 . 3 . 5 Сравнение свойств стеклоионо­ мерного цемента (СИЦ) и стеклоиономерного цемента, модифицированного полимером (МПСИЦ)

Клиническое значение Современные стеклоиономерные цементы имеют зна­ чительно улучшенные

свойства по сравнению с перво­

начальными цементами ASPA. Они э ф ф е к т и в н о приме­ няются в стоматологической практике. Работа по их совершенствованию продолжается. Внедрение конден­ сируемых с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов и модифициро­ ванных п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов свиде­ тельствует о т о м , что в перспективе могут появиться еще более улучшенные к о м п о з и ц и и этих материалов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА Atkinson AS, Pearson GJ (1985) T h e evolution of glass— ionomer cements. Br Dent J 159:.335 Billington RW, Williams JA, Pearson GJ (1990) Variation in powder/liquid ratio of a restorative glass—ionomer c e m e n t used in dental practice. Br Dent J 169: 164 Ellis J, Anstice M, Wilson AD (1991) T h e glass polyphosph o nat e cement: a novel glass—ionomer cement based on polyvinyl phosphonic acid). Clin Mater 7: 41 Espelid I.Tveit AB, Tomes K H , Alvheim H (1999) Clinical behaviour of glass ionomer restorations in

primary

teeth. J D e n t 27: 437 Имеются

с у щ е с т в е н н ы е р а з л и ч и я в составе и

свойствах этих материалов. М о д и ф и ц и р о в а н н ы е по­ лимером

стеклоиономерные

цементы

отличаются

Frankenbcrger R, Sindel J,

Kramer N (1997) Viscous

glass—ionomer cements: a new alternative to amalgam in the primary dentition? Quintessence Int 28: 667

друг от друга в з а в и с и м о с т и от количества и т и п а вве­

Kilpatrick N M , Murray JJ, M c C a b e JF (1995) The use of

д е н н о г о в их состав п о л и м е р н о г о к о м п о н е н т а и от ис­

a reinforced glass—ionomer cermet for the restoration

п о л ь з о в а н н ы х м е х а н и з м о в о т в е р ж д е н и я . Таким обра­ зом,

к а ж д ы й м а т е р и а л будет и м е т ь т а к и е р а б о ч и е

характеристики,

к о т о р ы е лучше всего удовлетворят

т р е б о в а н и я к о н к р е т н о г о врача-стоматолога.

of primary molars: a clinical trial. Br D e n t J 179: 175 Knibbs PJ (1988) Glass—ionomer cement: 10 years of clin­ ical use. J Oral Rehabil 15: 103 M c K i n n e y J E , Antonucci J M , Rupp NW (1988) Wear and microhardness

of a

silver-sintered

glass—ionomer

cement. J D e n t Res 67: 831

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

McLean JW, Gasser О (1985) Glass—cermet cements. Quintessence Int 16: 333-343 Paterson RC, Watts A (1987) Toxicity to the pulp of a

Стеклоиономерные цементы

в з н а ч и т е л ь н о й мере

способствовали р а з в и т и ю в о с с т а н о в и т е л ь н о й стома­

glass—ionomer cement. Br Dent J 162: 110 QvistV,

Lauerburg

L,

Poulson

A,Teglers

PT

(1997)

тологии. Сегодня врачам д о с т у п н о б о л ь ш о е количест­

Longevity and cariostatic effects of everyday conven­

во к о м п о з и ц и й ц е м е н т о в , п р е д н а з н а ч е н н ы х для мно­

tional glass—ionomer and amalgam restoration in pri­

гочисленных

вариантов

их

применения.

Новые

модифицированные полимером стеклоиономерные ц е м е н т ы ввели в п р а к т и к у материалы с превосходным

mary teeth: three-year results. J Dent Res 76: 1387 Smales RJ (1981) Clinical use of ASPA glass—ionomer cement. Br D e n t J 151: 58

качеством. О д н а к о , эти улучшения еще недостаточны,

Smith DC (1968) A new dental cement. Br Dent J 125: 381

чтобы о н и могли к о н к у р и р о в а т ь с п о л и м е р н ы м и ком­

Walls AWG (1986) Glass polyalkeonate (glass—ionomer)

п о з и т а м и для в о с с т а н о в л е н и я режущего края перед­ них зубов и п л о м б и р о в а н и я п о с т о я н н ы х жевательных зубов.

cements: a review. J Dent 14: 231 Wilson A D , Kent BE (1972) A new translucent cement for dentistry. Br D e n t J 132: 133-135

Глава 2.4

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПЛОМБИРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

м и н и м у м а объем о с н о в н о г о п л о м б и р о в о ч н о г о матери­

ВВЕДЕНИЕ

ала в полости или з а п о л н и т ь и м е ю щ и е с я в ней поднут­

Большое разнообразие п л о м б и р о в о ч н ы х материалов

ж и в о й д е н т и н , они в ы п о л н я ю т профилактическую,

р е н и я . П р и н а н е с е н и и промежуточных материалов на (например, амальгамы, к о м п о з и т н ы е п о л и м е р ы , стек­

паллиативную или терапевтическую ф у н к ц и и . Выбор

лоиономерные ц е м е н т ы и м о д и ф и ц и р о в а н н ы е поли­

лака для полости, о с н о в ы или прокладки должен быть

мером стеклоиономерные ц е м е н т ы ) накладываются

обоснован

на дентин в непосредственной б л и з о с т и от пульпы.

того, требуется четко п о н и м а т ь в о з м о ж н ы й механизм

Поскольку эти тельное влияние на группа

материалов

материалы могут иметь отрица­

необходимостью защиты

пульпы.

Кроме

взаимодействия между с о д е р ж а щ и м и с я в них компо­

пульпу зуба, была разработана

н е н т а м и и п л о м б и р о в о ч н ы м и материалами в конкрет­

под

ной к л и н и ч е с к о й ситуации.

названием

промежуточные

пломбировочные материалы (П П М ) (или материалы для основ и прокладок под пломбы) д л я н а н е с е н и я их на дентин до п л о м б и р о в а н и я полости о с н о в н ы м восста­ новительным материалом. Эти материалы включают

ЗАЩИТА ПУЛЬПЫ

лаки для полостей, о с н о в ы и п р о к л а д к и , а поскольку предполагается, что о н и там останутся п о с т о я н н о , эти материалы не следует путать с в р е м е н н ы м и пломбиро­

Д л я того, чтобы п р а в и л ь н о выбрать, какой из проме­

вочными материалами.

жуточных

Различие между о с н о в а м и для пломбируемых

по­

материалов использовать для конкретной

восстановительной процедуры, важно п о н я т ь природу

лостей и прокладками состоит в том, что п е р в ы е — это

и м е х а н и з м ы в о з м о ж н о г о отрицательного влияния на

густо замешанный материал,

пульпу. И з в е с т н ы три в о з м о ж н ы х источника раздра­

толстый слой которого

вносится в подготовленную п р е п а р и р о в а н и е м кариоз­

ж е н и я пульпы, а и м е н н о :

ную полость, а прокладки — это т о н к и й слой материа­ ла, наносящийся на п р е п а р и р о в а н н ы й д е н т и н . Таким

•

т е р м и ч е с к и е раздражители;

образом термином

полости обозначает­

•

х и м и ч е с к и е раздражители;

ся изолирующий материал, т о н к и м слоем (менее 0,5

•

бактериальные и эндотоксические.

прокладка для

мм) которого покрывается д е н т и н

для сохранения

пульпы в здоровом с о с т о я н и и , благодаря его адгезии с

Роль первых двух ф а к т о р о в давно и неоспоримо

тканями зуба или а н т и м и к р о б н о м у д е й с т в и ю . В отли­

п р и з н а н а , а с р а в н и т е л ь н о недавно было показано, что

чие от этого, основа для полости — э т о материал д л я за­

третий ф а к т о р , в е р о я т н о , наиболее важен в появлении

мещения дентина, который позволяет у м е н ь ш и т ь до

р а з д р а ж е н и я пульпы.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

150

Термические раздражители

т о к с и ч н о с т ь может б ы т ь с в я з а н а с н и з к и м рН некото­ рых м а т е р и а л о в , таких как ц и н к - ф о с ф а т н ы е и цинк-

В и н т а к т н о м зубе и з м е н е н и я температуры передаются

поликарбоксилатные цементы.

пульпе через э м а л ь и д е н т и н . М е х а н и з м р а з д р а ж е н и я заключается в т о м , что болевые а ф ф е р е н т н ы е волок­ на могут п р и н и м а т ь т е р м и ч е с к и е р а з д р а ж и т е л и и вы­

Бактерии и эндотоксины

зывать болевую р е а к ц и ю . Такое п р я м о е т е р м и ч е с к о е раздражение пульпы, о д н а к о , мало в е р о я т н о , за иск­

З н а ч и т е л ь н ы й и н т е р е с и м н о г о д и с к у с с и й вызывает

л ю ч е н и е м с и т у а ц и й п р и п р е п а р и р о в а н и и п о л о с т и или

такое

при п о в ы ш е н и и температуры в результате экзотерми­

н и ю , этот т е р м и н не с о в с е м т о ч н о характеризует про­

явление

как

микропроницаемость.

К

сожале­

ч е с к о й р е а к ц и и о п р е д е л е н н о й части п л о м б и р о в о ч н ы х

н и к н о в е н и е р о т о в о й ж и д к о с т и , м и к р о б о в и их токси­

материалов, н а х о д я щ и х с я в н е п о с р е д с т в е н н о й бли­

ч е с к и х п о б о ч н ы х продуктов

зости от пульпы. П р и о б н а ж е н и и д е н т и н н ы х каналь­

м а т е р и а л о м и с т е н к а м и п о л о с т и . К а к было найдено,

цев может наблюдаться течение ж и д к о с т и п о д е н т и н -

эти ф а к т о р ы и я в л я ю т с я

ным

пульпы.

канальцам,

которое

обычно

называют

г и д р о д и н а м и ч е с к и м э ф ф е к т о м . И м е н н о этот п р о ц е с с обуславливает п о в ы ш е н и е

между пломбировочным и с т о ч н и к о м раздражения

В э к с п е р и м е н т а х на стерильных животных было

чувствительности у ш е й к и

п о к а з а н о , что р е а к ц и я пульпы на н е к о т о р ы е матери­

зуба, которую в о з м о ж н о устранить путем и з о л я ц и и

алы с у щ е с т в е н н о отличалась от той р е а к ц и и , которая

этого места. Н а в е р н я к а г и д р о д и н а м и ч е с к и й э ф ф е к т

наблюдается у ж и в о т н ы х с н о р м а л ь н о й микробной

вызывает к р а т к о в р е м е н н у ю л а т е н т н у ю боль, вызывае­

ф л о р о й . Н а п р и м е р , ц и н к - ф о с ф а т н ы е цементы не

мую т е р м и ч е с к и м р а з д р а ж е н и е м

под а м а л ь г а м о в ы м и

п л о м б а м и даже самых малых размеров.

вызвали в о с п а л е н и я пульпы (и даже сопровождались

Если д е н т и н -

о б р а з о в а н и е м д е н т и н н о г о мостика) при нанесении на

н ы е к а н а л ь ц ы о т к р ы т ы , а под амальгамовой п л о м б о й

вскрытую пульпу в отсутствии м и к р о б о в . В противо­

образовалась н е б о л ь ш а я щ е л ь , в д е н т и н н ы х канальцах

п о л о ж н о с т ь этому у к о н т р о л ь н ы х ж и в о т н ы х отмеча­

н а ч и н а е т с я отток ж и д к о с т и в н и з п о к а н а л ь ц а м при

лось р е з к о е в о с п а л е н и е пульпы и образование абсцес­

з а к р ы т и и и о т к р ы т и и э т о й щ е л и под д е й с т в и е м нагру­

сов. Другие м а т е р и а л ы п р и в о д и л и к воспалительной

з о к на пломбу. Это м о ж е т происходить вследствие рас­

р е а к ц и и пульпы и у стерильных животных, что демо­

ш и р е н и я и с ж а т и я амальгамы при воздействии край­

нстрирует важную роль х и м и ч е с к о й т о к с и ч н о с т и .

них температур или при о к к л ю з и о н н о й нагрузке. П о э т о м у н а н е с е н и е л а к а или т о н к о й п р о к л а д к и н а д н о п о л о с т и делается для

приостановки движения

ж и д к о с т и по д е н т и н н ы м к а н а л ь ц а м , а не для теплои­ з о л я ц и и , к а к это думали р а н ь ш е .

Более глубокое п о н и м а н и е механизма токсическо­ го воздействия на пульпу не исключает того, что изо­ л я ц и я н е к о т о р ы х материалов от подлежащего дентина соответствующей

прокладкой

необходима,

чтобы

п о л н о с т ь ю з а щ и т и т ь ее от п о в р е ж д е н и й . Тем не ме­ нее, если в п р о ш л о м думали, что первостепенной

Химические раздражители

ролью промежуточных материалов была защита пуль­

Многие с т о м а т о л о г и ч е с к и е материалы, которые име­

риалов, то в н а с т о я щ е е время больше в н и м а н и я уде­

пы от т о к с и ч е с к о г о действия п л о м б и р о в о ч н ы х мате­

ют к о н т а к т с д е н т и н о м , могут выделять т о к с и ч е с к и е по о т н о ш е н и ю к пульпе вещества. Их т о к с и ч н о с т ь мо­ жет определяться их о р г а н и ч е с к о й структурой, л и б о

ляется

п р е д у п р е ж д е н и ю воздействия

микробных

т о к с и н о в . В этой связи, п р и м е н е н и е промежуточных материалов имеет целью:

уровнем р Н . О д н о время полагали, что а к р и л о в ы е п о л и м е р ы

•

устранение в о з м о ж н о с т и для п р о н и к н о в е н и я мик­

в ы з ы в а ю т р а з д р а ж е н и е пульпы при п л о м б и р о в а н и и

робов в пульпу зуба с и с п о л ь з о в а н и е м

без п р о к л а д к и . О д н а к о тесты на т о к с и ч н о с т ь позволя­

н о й т е х н и к и т а к и м образом, чтобы не существова­

ют сделать вывод, что эти материалы х о р о ш о перено­

ло м и к р о п р о с т р а н с т в а

сятся м я г к и м и т к а н я м и пульпы.

материалом и т к а н я м и зуба;

ры

широко

использовали

в

А к р и л о в ы е полиме­ качестве

костных

ц е м е н т о в п р и к о с т н о й п л а с т и к е в области бедра без

•

адгезион­

между пломбировочным

создание п р о т и в о м и к р о б н о г о барьера для защиты пульпы от их бактериальных т о к с и н о в .

к а к и х - л и б о п о б о ч н ы х в о с п а л и т е л ь н ы х р е а к ц и й . Это говорит о том, что т о к с и ч е с к о е воздействие на пульпу с в я з а н о с д р у г и м и к о м п о н е н т а м и этих материалов. Д о н е д а в н е г о в р е м е н и б о л ь ш и н с т в о исследовате­

Ф а к т о р адгезии настолько важен, что этому вопро­ су с п е ц и а л ь н о п о с в я щ е н а глава 2.5. В д а н н о й главе мы рассмотрим только использование лаков, основ и

лей не учитывали в л и я н и е м и к р о б н о й и н в а з и и , кото­

прокладок.

р а я , к а к с е й ч а с полагают, играет о с н о в н у ю р о л ь в воз­

этих материалов, а затем р а с с м о т р и м , вопросы их кли­

никновении

нического применения.

воспаления

пульпы.

Однако

Сначала

обсудим

химические

свойства

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПЛОМБИРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

151

Кальции-гидроксидные цементы

Клиническое значение Первостепенная роль прокладочного материала состоит в защите пульпы путем создания барьера для м и к р о б ­ ного проникновения и предупреждения движения ж и д ­ кости вниз по дентинным канальцам.

Состав и компоненты материала Этот материал существует в виде двух паст белого или слегка желтоватого цвета. О д н а паста содержит смесь гидроксида к а л ь ц и я (50%),

о к с и д а ц и н к а (10%) и

сульфонамида (40%). Вторая состоит из д и с а л и ц и л а т а

ЛАКИ, ОСНОВЫ И ПРОКЛАДКИ ДЛЯ ПОЛОСТЕЙ

бутиленгликоля (40%) с р а з л и ч н ы м к о л и ч е с т в о м дву­ о к и с и титана и сульфата к а л ь ц и я .

Механизм

твердения

Категорию о с н о в и прокладок для полостей представ­

Р а в н ы е объемы двух паст с м е ш и в а ю т вместе в течение

ляют следующие группы материалов:

30 секунд, после чего материал схватывается и тверде­

• лаки;

д е н и я для этих м а т е р и а л о в еще

• цементы с г и д р о к с и д о м к а л ь ц и я ;

ностью,

• цементы на основе оксида ц и н к а ;

о б р а з о в а н и я хелатных связей между оксидом ц и н к а и

• стеклоиономерные ц е м е н т ы ;

д и с а л и ц и л а т о м бутиленгликоля.

ет п р и б л и з и т е л ь н о в течение 2 минут. Механизм твер­

• модифицированные

но

полагают,

что

он

не р а с к р ы т пол­ включает

реакцию

п о л и м е р о м стеклоиономер­

ные цементы;

Свойства

• светоотверждаемые п о л и м е р ы .

Эти материалы имеют н и з к у ю п р о ч н о с т ь на сжатие,

Лаки для полостей

о к о л о 20 М П а . О д н а к о этого достаточно для того, что­ бы противостоять д а в л е н и ю , которое возникает при конденсации

Представление о материале и составе

Цемент ственно

амальгамовых пломб.

имеет

после

высокую

его

щелочность

замешивания

со

непосред­ значением

Лаки для полостей п р е д с т а в л я ю т с о б о й п р о з р а ч н у ю

рН 11-12. Полагают, что и м е н н о это свойство цемента

и л и слегка желтоватую ж и д к о с т ь , с о д е р ж а щ у ю при­

стимулирует с п о с о б н о с т ь пульпы зуба к отложению

родные п о л и м е р ы , т а к и е к а к к о п а л , к а н и ф о л ь и сан­

вторичного д е н т и н а . При наложении пасты

дарак, или с и н т е т и ч е с к и е п о л и м е р ы , т а к и е к а к по­

м и к р о в с к р ы т и я пульпы, в ней наблюдается трехслой­

на очаг

листирол. П о л и м е р ы р а с т в о р я ю т в с п и р т е , э ф и р е

н ы й н е к р о з т к а н е й т о л щ и н о й о к о л о 1,5 мм, который в

и л и ацетоне, и н а н о с я т н а д н о п о л о с т и к и с т о ч к о й

д а л ь н е й ш е м минерализуется, п р е в р а щ а я с ь в кальци­

и л и ватным т а м п о н о м . П о с л е и с п а р е н и я раствори­

н и р о в а н н у ю ткань.

теля на поверхности о с т а е т с я т о н к а я п л е н к а поли­

По мере о б р а з о в а н и я д е н т и н о п о д о б н о г о слоя и

мера. Этот процесс м о ж н о п о в т о р я т ь т р и ж д ы для

с н и ж е н и я раздражающего воздействия на пульпу лю­

обеспечения о д и н а к о в о г о по т о л щ и н е п о к р ы т и я по­

бого т и п а раздражителя, ф о р м и р о в а н и е вторичного

лимером.

дентина

Применение

Цементы на основе оксида цинка

Лаки имеют следующие о с н о в н ы е н а з н а ч е н и я :

прекращается.

Используемые в стоматологии ц е м е н т ы на основе ок­ сида ц и н к а приготавливаются путем с м е ш и в а н и я по­

• создание барьера для п р о н и к н о в е н и я химических • предупреждение п р о н и к н о в е н и я поверхностного слоя

рошка и жидкости. П о р о ш к и являются основаниями, а ж и д к о с т и — кислотами. П р и их с м е ш и в а н и и идет

веществ; компонентов

к и с л о т н о - о с н о в н а я р е а к ц и я по общей формуле :

п л о м б и р о в о ч н о г о материа­

ла, когда он еще находится в н е о т в е р ж д е н н о м сос­ тоянии.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

152

Рис. 2 . 4 . 1 . Реакция образования хелатной связи между оксидом цинка и эвгенолом с образованием эвгенолята цинка

В п р о п о р ц и о н а л ь н о м о т н о ш е н и и , в этих цементах

ц и и необходимы малые количества воды, которая за­

преобладает п о р о ш о к , и поэтому в к о н е ч н о м матери­

тем с т а н о в и т с я п о б о ч н ы м продуктом р е а к ц и и отверж­

але содержатся н е п р о р е а г и р о в а в ш и е ч а с т и ц ы порош­

д е н и я . О т в е р ж д е н н ы й материал содержит непрореа-

ка, удерживаемые в солевой матрице.

г и р о в а в ш и й о к с и д ц и н к а и эвгенол. Материал выпускают

Цинк-оксид-эвгенольные

цементы

быстро твердеющие

двух т и п о в — медленно и

ц е м е н т ы . М е д л е н н о твердеющий

цемент отверждается о к о л о 24 часов, а для быстрого требуется всего 5 минут. Время твердения зависит от

Группа ц и н к - о к с и д - э в г е н о л ь н ы х ц е м е н т о в представ­ лена большим

р а з н о о б р а з и е м составов для примене­

н и я п о соответствующим п о к а з а н и я м .

Немодифицированный цинк-оксид-эвгенольный

природы п о р о ш к а , размера его ч а с т и ц и добавления таких ускорителей, к а к ацетат ц и н к а или уксусная кислота.

Свойства

цемент

О т в е р ж д е н н ы й ц е м е н т имеет рН в интервале от 6,6 до 8,0, и

Его в ы п у с к а ю т в виде белого п о р о ш к а , с о с т о я щ е г о из

он мало или совсем не влияет на пульпу при

п о к р ы т и и им д н а полости. Присутствие свободного

оксида ц и н к а и до 10% оксида м а г н и я , к о т о р ы й сме­

эвгенола обеспечивает а н т и м и к р о б н ы й

шивают с

т к а н е й пульпы и за счет этого

собой

прозрачной жидкостью, представляющей

эвгенол с о л и в к о в ы м или х л о п к о в ы м маслом.

Последние добавляют, чтобы с м я г ч и т ь вкус эвгенола и и з м е н и т ь вязкость ж и д к о с т и .

о щ у щ е н и я . Тем не менее, цемент не для

э ф ф е к т для

с н и м а ю т с я болевые рекомендуется

и с п о л ь з о в а н и я при вскрытой пульповой камере,

так как п р я м о й контакт с ней может вызывать опреде­ ленное

раздражение.

О д н и м из о с н о в н ы х недостатков цинк-оксид-эв­

Процесс отверждения

генольных ц е м е н т о в является их высокая раствори­

Ц е м е н т замешивают, добавляя п о р о ш о к к жидкости

бождается, и так к а к он растворяет материал, цемент

н е б о л ь ш и м и п о р ц и я м и до получения п л о т н о й кон­

п о с т е п е н н о разрушается. У него также слабые меха­

мость в ротовой жидкости. Эвгенол п о с т о я н н о высво­

с и с т е н ц и и . Это д о л ж н о з а н и м а т ь о к о л о одной минуты

н и ч е с к и е свойства — п р о ч н о с т ь на сжатие составляет

п р и с о о т н о ш е н и и п о р о ш о к - ж и д к о с т ь п р и м е р н о 3:1.

всего только 15 М П а . Это в сочетании с в ы с о к о й раст­

П е р в о н а ч а л ь н о о к с и д ц и н к а абсорбирует некото­

воримостью делает его н е п р и г о д н ы м для применения

рое количество эвгенола, к о т о р ы й остается в поверх­

в качестве основы и прокладки в полости. Известно,

н о с т н о м слое ч а с т и ц п о р о ш к а и реагирует с образова­

что эвгенол также замедляет отверждение полимеров,

н и е м а м о р ф н о г о эвгенолята ц и н к а ( Р и с . 2.4.1). О н

поэтому эвгенол-содержащие цементы не могут быть

связывает ч а с т и ц ы , н е п р о р е а г и р о в а в ш е й п о р ц и и по­

и с п о л ь з о в а н ы при п л о м б и р о в а н и и зубов с восстано­

р о ш к а между с о б о й . Д л я и н и ц и и р о в а н и я этой реак­

в и т е л ь н ы м и материалами на основе полимеров.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПЛОМБИРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Применение Медленно о т в е р ж д а ю щ и й с я ц е м е н т о б ы ч н о исполь­ зуется для з а п о л н е н и я к о р н е в о г о канала. Его различ­ ные модификации будут п о д р о б н о представлены

в

главе 2.6. Быстро о т в е р ж д а ю щ и й с я ц е м е н т в основ­ ном используют для п е р и о д о н т а л ь н ы х повязок.

Стеклоиономерные и модифицированные полимером стеклоионо­ мерные прокладочные цементы В последние годы к о н ц е п ц и я и с п о л ь з о в а н и я стеклои­ о н о м е р н ы х цементов в качестве прокладок для компо­ зитных реставраций приобрела ш и р о к о е п р и з н а н и е . Стеклоиономерная

Модифицированный цинк-оксид-эвгенольный Для устранения

некоторых

153

прокладка

способна

образовать

связь с д е н т и н о м , а к о м п о з и т может быть связан со стеклоиономерным

цемент недостатков

цинк-оксид-эвгенольного цемента были

цементом

и

протравленной

эмалью. Полагают, что способность этих цементов к обычного созданы и

в ы д е л е н и ю фторида обеспечивает дополнительную за­ щиту эмали и дентина, которые прилежат к пломбе.

внедрены м о д и ф и ц и р о в а н н ы е составы этого материа­

В настоящее время имеется ш и р о к и й выбор стек­

ла, имеющие п о в ы ш е н н у ю п р о ч н о с т ь на сжатие и по­

л о и о н о м е р н ы х прокладочных цементов. Их химичес­

ниженную растворимость. М о д и ф и к а ц и и состояли в

к и е свойства подробно обсуждаются в главе 2.3. Все

добавлении полимеров к п о р о ш к у и/или к жидкости:

эти материалы я в л я ю т с я р е н т г е н о к о н т р а с т н ы м и , что о с о б е н н о важно, когда их используют для пломбиро­

•

10% гидрогенизированной с м о л ы или к а н и ф о л и

в а н и я жевательных зубов. П р е д п р и н и м а ю т с я попыт­ к и , с о к р а т и т ь их рабочее время и время твердения для

добавляют к порошку; • полистирол иди метилметакрилат, р а с т в о р е н н ы е в

того , чтобы у м е н ь ш и т ь время о ж и д а н и я до внесения в полость п л о м б и р о в о ч н о г о материала.

жидкости цемента.

Медленное

твердение м о ж н о считать о т р и ц а т е л ь н ы м свойством

Свойства и п р и м е н е н и е

прокладочных

Добавленный полимер п о в ы ш а е т предел п р о ч н о с т и

м е н н ы х затрат.

материалов,

особенно

при

работе с

к о м п о з и т а м и , т р е б у ю щ и м и и без того больших вре­

на сжатие до 40 М П а . Это достаточно в ы с о к и й уро­

Большое значение имеет качество связи между стек­

вень для материала, к о т о р ы й используют в качестве

л о и о н о м е р н ы м и цементами и композитами. Для прок­

основы или прокладки. Его м о ж н о также использо­

ладок, которые требуют протравливания стеклоионо­

вать как временный п л о м б и р о в о ч н ы й материал, так

мерного

как он менее растворим в полости рта, чем о б ы ч н ы й

получить прочную связь с композитным полимером,

цинк-оксид-эвгенольный цемент.

материала

фосфорной

кислотой,

чтобы

процесс протравливания должен продолжаться не более 20 сукунд. Лучшие условия для протравливания созда­

ЭБК цемент

ются п р и м е н е н и е м более вязкого травящего геля в шприце. Его нужно осторожно нанести на 20 секунд на

Другой модификацией ц и н к - о к с и д - э в г е н о л ь н о г о це­

поверхность эмали, после чего всю поверхность (вклю­

мента является

Э Б К цемент, к о т о р ы й представляет

чая и стеклоиономерный цемент) подвергают дополни­

собой комплект из белого п о р о ш к а и розоватой жид­

тельному травлению гелем в течение 20 секунд. Следует

кости. Порошок состоит их оксида ц и н к а (60 -75%),

иметь в виду, что чрезмерное травление стеклоиономер­

спеченного кварца или глинозема (20-35%) и гидроге­

ного цемента может вызвать образование микроскопи­

низированной смолы или к а н и ф о л и (6%). В жидкости

ческих трещин поверхности и проникновение в него

— 37% эвгенола и 6 3 % э т о к с и б е н з о й н о й к и с л о т ы

кислоты, которую невозможно удалить при промывании

(ЭБК). Компонент Э Б К стимулирует о б р а з о в а н и е

полости. Это может приводить к повышению чувстви­

кристаллической структуры в цементе, которая прида­

тельности пульпы и разрушению пломбы. Предпочти­

ет большую прочность уже отвержденному материалу.

тельней использовать полимер с низкой вязкостью для того, чтобы получить прочную связь между композитом

Свойства и п р и м е н е н и е

и стеклоиономерным цементом.

При использовании указанных в ы ш е д о б а в о к и моди­

ем, м о ж н о п о л н о с т ь ю избежать, используя модифи­

фикаций удается достичь значительного улучшения

ц и р о в а н н ы е п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н ы е цемент­

П р о б л е м ы , с в я з а н н ы е с избирательным травлени­

предела прочности на сжатие (60 М П а ) и с н и ж е н и я

н ы е п р о к л а д к и , которые не требуют протравливания

растворимости. Это делает Э Б К ц е м е н т ы п р и г о д н ы м и

для д о с т и ж е н и я п р о ч н о й с в я з и с п о л и м е р н ы м и ком­

для прокладок и в качестве в р е м е н н ы х пломбировоч­

п о з и т а м и . Т и п и ч н ы е п р и м е р ы такой продукции, вы­

ных материалов.

пускаемой в настоящее время, показаны ниже.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

154

Продукция

Производитель

Полости

минимальной

глубины

Vitrebond Photak-bond Baseline VLC Fujibond LC

ЗМ Dental, L o u g h b o r o u g h , Великобритания ESPE UK Ltd, Knutsford, Великобритания Dentsply, Weybridge, Великобритания GC UK Ltd, Newport Padnell, Великобритания

Д л я к а р и о з н ы х п о р а ж е н и й такого типа полость долж­ на быть о т п р е п а р и р о в а н а только на глубину, достаточ­ ную для з а п о л н е н и я соответствующей массой амаль­ гамы. Не рекомендуется без достаточных показаний удалять здоровый д е н т и н , в том числе и для создания места для п о м е щ е н и я прокладочного материала, так

в

как благодаря слою сохранившегося дентина нет угро­

том, что о н и о б е с п е ч и в а ю т прочную адгезию между

зы т е р м и ч е с к о г о р а з д р а ж е н и я пульпы. Не следует так­

Преимущество

этих

материалов

заключается

зубом и к о м п о з и т н ы м п о л и м е р о м благодаря большей

же вносить в полость и з л и ш н е е количество прокла­

к о г е з и о н н о й п р о ч н о с т и по с р а в н е н и ю с ранее приме­

д о ч н о г о материала, так это приведет к уменьшению

н я в ш и м и с я с т е к л о и о н о м е р н ы м и ц е м е н т н ы м и прок­

массы амальгамы, вследствие чего в пломбе могут по­

ладками.

я в и т ь с я р а з л и ч н о г о рода д е ф е к т ы . П р и мелких к а р и о з н ы х полостях защита пульпы

Полимеры, отверждаемые видимым светом За последнее время на р ы н к е п о я в и л с я ц е л ы й ряд по­

н е о б х о д и м а для п р е д о т в р а щ е н и я тока жидкости в д е н т и н н ы х канальцах, в о з н и к а ю щ е г о в результате окк л ю з и о н н о г о д а в л е н и я , теплового р а с ш и р е н и я метал­ ла и п р о н и к н о в е н и я м и к р о б о в в н и з по дентинным ка­ нальцам.

л и м е р н ы х материалов для о с н о в и прокладок, место

Д л я этой цели на всю поверхность дентина полос­

которых среди материалов д а н н о г о н а з н а ч е н и я еще не

ти н а н о с и т с я т о н к и м слоем лак, который эффектив­

я с н о . Предполагают, что по своим свойствам о н и бу­

но герметизирует д е н т и н н ы е к а н а л ь ц ы , предупреждая

дут похожи на светоотверждаемые материалы, с неко­

д в и ж е н и е ж и д к о с т и и с н и ж а я в о з м о ж н о с т ь появления

торым

терапевтическим

воздействием

в

результате

в ы с в о б о ж д е н и я к а л ь ц и я и фторида.

м и к р о п р о н и ц а е м о с т и . И хотя л а к будет постепенно растворяться (будучи т о л щ и н о й всего несколько мик­

В к л ю ч е н н ы е в эту группу материалы — п о л и м е р ы

р о н о в ) , п о с т е п е н н о е отложение продуктов коррозии

Б и с - Г М А , с о д е р ж а щ и е гидроксид к а л ь ц и я , ф о с ф и н о -

амальгамы п о м о ж е т герметизировать края и обеспе­

вые п о л и м е р ы , с о д е р ж а щ и е с т е л я н н ы й н а п о л н и т е л ь с

чить п р о т и в о м и к р о б н ы й барьер.

высвобождающимся

фторидом,

а также

полимеры

Б и с - Г М А с гидроксидом кальция и высвобождающее

Кариозные полости в дентине средней глубины

ф т о р и д стекло. Ч е м эти материалы отличаются от светоотверждаемых к о м п о з и т о в (другим, чем п р и р о д о й

При р а с п р о с т р а н е н и и

н а п о л н и т е л я ) еще не в ы я с н е н о .

того уровня, который относят к минимальному, появ­

Поскольку наполнители

покрыты

полимерной

ляется

угроза

к а р и о з н о г о процесса глубже

непосредственного

температурного

о б о л о ч к о й , их в л и я н и е на о к р у ж а ю щ и е т к а н и остает­

раздражения пульпы. Это о с о б е н н о относится к вос­

ся д и с к у с с и о н н ы м в о п р о с о м , хотя п о л и м е р ы могут

п а л е н н о й пульпе, порог температурного раздражения

быть достаточно

которой с н и ж е н .

проницаемыми,

чтобы

материал

смог высвобождать некоторое количество ф т о р и д а и

П р и н а л и ч и и к а р и о з н о й полости нет необходи­

гидроксида к а л ь ц и я . Тем не менее, у этих материалов

мости с т и м у л и р о в а н и я роста репаративного дентина,

не были в ы я в л е н ы особые преимущества перед мно­

так к а к этот процесс уже происходил в ответ на кари­

гими другими о с н о в а м и и п р о к л а д к а м и .

озную атаку и даже при устранении п р я м о г о раздра­ жителя пульпы. Х о р о ш и м выбором в такой ситуации явится

ВЫБОР ПРОМЕЖУТОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

модифицированный цинк-оксид-эвгеноль-

н ы й цемент, так как эвгенол обладает

успокаиваю­

щ и м действием на в о с п а л е н н у ю пульпу и уничтожает л ю б ы е остаточные бактерии в полости. Этот материал также обладает в ы с о к и м и т е п л о и з о л я ц и о н н ы м и свой­ ствами. Далее н а н о с и т с я лак, так к а к прокладка не покрывает весь о б р а б о т а н н ы й д е н т и н .

Амальгамы

Глубокий

кариес

Выбор материала для п р о к л а д к и до в н е с е н и я амальга­ мовой п л о м б ы зависит от глубины к а р и о з н о й полости

При о п а с н о с т и в с к р ы т и я пульпы целесообразно не

— малой, средней или б о л ь ш о й .

удалять р а з м я г ч е н н ы й слой д е н т и н а с п о с о б н ы й к ре-

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПЛОМБИРОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

155

генерации. К а к п р а в и л о , этот с л о й д о в о л ь н о трудно

при и с п о л ь з о в а н и и с т е к л о и о н о м е р н о г о

удалить ручным и н с т р у м е н т о м .

м о д и ф и ц и р о в а н н о г о п о л и м е р о м стеклоиономерного

В этих случаях реко­

цемента или

мендуется п р и м е н я т ь ц е м е н т из гидроксида к а л ь ц и я ,

цемента м е т о д о м «сэндвич-техники» или применени­

которым покрывают с а м ы е глубокие участки полос­

ем адгезивов для д е н т и н а .

ти. Этот цемент стимулирует о б р а з о в а н и е в т о р и ч н о г о дентина и р е м и н е р а л и з а ц и ю и н ф и ц и р о в а н н о г о , но живого дентина. Затем

полость заполняют цинк-ок-

сид-эвгенольным ц е м е н т о м в качестве о с н о в ы и пок­

Восстановление режущего края резцов и фиссурные герметики

рывают и з о л я ц и о н н ы м л а к о м . Несмотря на все и з л о ж е н н о е в ы ш е , п р и м е н е н и е

П р и необходимости восстановить небольшие дефек­

прокладок под амальгаму стало предметом существен­

ты э м а л и , н а п р и м е р , при отколах угла режущего края

ных разногласий. Е щ е в 1980 году Osborn высказался о

передних зубов или при н а н е с е н и и фиссурных герме-

том, что в основах и прокладках под амальгамовые

т и к о в , и с п о л ь з о в а н и е о с н о в и п р о к л а д о к не требует­

пломбы

нет необходимости. Кроме того, во многих

ся. Обработка полости в этом случае ограничивается

исследованиях было отмечено, что в т о р и ч н ы й кариес

т е х н и к о й к и с л о т н о г о п р о т р а в л и в а н и я эмали, которая

является основной п р и ч и н о й в ы п а д е н и я амальгамо­

п о л н о с т ь ю предупреждает

вых пломб. За последние годы р а с п р о с т р а н е н н о с т ь ка­

м и к р о п р о н и ц а е м о с т и и о п и с а н а в начале этого разде­

риеса зубов и характер его развития и з м е н и л и с ь в зна­

ла учебника.

чительной с т е п е н и .

Это

прежде

всего

связано

в о з н и к н о в е н и е краевой

с

широким использованием ф т о р и д о в в различных фор­ мах, и улучшением гигиены полости рта. Вторичный кариес в настоящее время по убеждению многих авто­ ров практически не встречается у п а ц и е н т о в после пломбирования зубов с и с п о л ь з о в а н и е м высокомед­ ных амальгам. Вполне вероятно, что п р и м е н е н и е этой амальгамы также способствовало с н и ж е н и ю уровня распространенности кариеса зубов среди н а с е л е н и я .

Профилактическая

полимерная

пломба

При начальных к а р и о з н ы х поражениях, разрушаю­ щих э м а л ь зубов

и

затрагивающих поверхностный

с л о й д е н т и н а , края пломбы находятся полностью в пределах э м а л и . П о э т о м у травление э м а л и обеспечит надежную краевую герметичность.

В таких случаях

нет необходимости з а щ и щ а т ь поверхность дентина от воздействия т о к с и ч е с к и х веществ. А в связи с тем, что

Композиты

к о м п о з и т является х о р о ш и м т е п л о и з о л я т о р о м , не воз­ никает и п р о б л е м а т е р м и ч е с к о г о раздражения пуль­

Полностью отвержденный к о м п о з и т п р а к т и ч е с к и не

пы. В о т л и ч и е от э м а л и , д е н т и н не рекомендуется об­

обладает цитотоксичностью, а в о с п а л е н и е пульпы под

рабатывать

пломбами из этих материалов, как п р а в и л о , в о з н и к а е т

т р а в я щ е г о раствора, так как при этом будет удален за­

из-за проникновения м и к р о о р г а н и з м о в и эндотокси­

щ и т н ы й с м а з а н н ы й слой, к о т о р ы й образовался во

фосфорной

кислотой

в

качестве

нов. Для преодоления п р о б л е м ы м и к р о п р о н и ц а е м о с ­

время п р е п а р и р о в а н и я зуба, что снова приведет к отк­

ти было разработано н е с к о л ь к о р а з н о в и д н о с т е й адге­

р ы т и ю д е н т и н н ы х к а н а л ь ц е в . Следствием этого явит­

зионной техники, три из которых п р и м е н я ю т с я в

ся з н а ч и т е л ь н о е увеличение п р о н и ц а е м о с т и дентина. П о э т о м у р а з у м н о з а щ и т и т ь поверхность дентина от

настоящее время:

воздействия к и с л о т ы . Для д о с т и ж е н и я этого сущест­ вует н е с к о л ь к о путей.

• кислотное протравливание э м а л и ; • основа из С И Ц / М П С И Ц ;

Л а к и из п р и р о д н ы х смол и ц и н к - о к с и д - э в г е н о л ь н ы й цемент не могут использоваться, так как они ме­

• адгезивы для дентина.

шают отверждению к о м п о з и т н о г о полимера. Для этой Кислотное п р о т р а в л и в а н и е э м а л и о б е с п е ч и в а е т

цели рекомендуются

синтетические лаки

(например,

хорошую краевую герметизацию, и сегодня о н о явля­

полистирольный лак).

ется рутинной процедурой при и с п о л ь з о в а н и и компо­

ния полости

зитного полимерного п л о м б и р о в о ч н о г о материала.

ности зуба вокруг п о к р ы в а ю т с я т о н к и м слоем лака.

Для

Затем по к р а ю полости создается скос и только эта по­

того

чтобы

избежать

послеоперационной

П о з а в е р ш е н и и препарирова­

вся ее поверхность и эмаль на поверх­

чувствительности, очень важно не только получить

верхность скоса остается открытой для травления кис­

хорошую краевую герметизацию, но и о б е с п е ч и т ь хи­

л о т о й . О д н а к о , этот способ оставляет основную массу

мическую связь пломбы со с т е н к а м и и д н о м полости.

п л о м б ы н е с в я з а н н о й с д е н т и н о м . Поэтому существу­

Патологических и з м е н е н и й в пульпе, к а к п р а в и л о , не

ет другой вариант, предусматривающий использова­

отмечается при обеспечении н а д е ж н о й с в я з и поли­

ние с т е к л о и о н о м е р н ы х цементов или модифициро­

мерного композита с д е н т и н о м . Это м о ж н о достичь

ванных

medwedi.ru

полимером

стеклоиономерных

цементных

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

156

прокладок, причем п о с л е д н и й является более эффек­

быть связан с д е н т и н о м посредством адгезива

т и в н ы м материалом, поскольку с п о с о б е н отверждать­

с т е к л о и о н о м е р н о й ц е м е н т н о й прокладки. При абра­

ся «по команде»

или

(светом). С улучшением адгезивов

з и в н ы х п о р а ж е н и я х д е н т и н остается обнаженным в

д л я д е н т и н а все большее ч и с л о стоматологов приме­

течение п р о д о л ж и т е л ь н о г о периода и это вызывает

н я ю т и м е н н о эти м а т е р и а л ы . П о д о б н о л а к а м о н и за­

о б р а з о в а н и е в т о р и ч н о г о д е н т и н а , который защищает

щ и щ а ю т д е н т и н о т воздействия к и с л о т ы , о д н а к о при

пульпу от в н е ш н и х раздражителей. В этой ситуации

этом обеспечивается с в я з ь п л о м б ы с д е н т и н о м . Таким

используется метод с э н д в и ч а , когда стеклоимономер-

образом

н ы й цемент н а н о с и т с я н е п о с р е д с т в е н н о на дентин и

п о л н о с т ь ю предупреждается в о з н и к н о в е н и е

микропроницаемости

за счет

связи

материала с

затем п о к р ы в а е т с я п о л и м е р н ы м к о м п о з и т о м . До не­

э м а л ь ю путем к и с л о т н о г о ее т р а в л е н и я и связи с ден­

давнего в р е м е н и это б ы л о более э ф ф е к т и в н ы м сред­

т и н о м с п о м о щ ь ю д е н т и н о в ы х адгезивов. Другие т и п ы

ством связи п о л и м е р н о г о к о м п о з и т а с дентином, чем

адгезивов для д е н т и н а и механизм их действия будут

и с п о л ь з о в а н и е д е н т и н о в ы х адгезивов. О д н а к о следует

подробно рассмотрены

отметить, что б ы с т р ы й прогресс отмечен и в соверше­

в разделе 2.5.

н с т в о в а н и и этих адгезивов для

д е н т и н а , так что сле­

дует регулярно а н а л и з и р о в а т ь новые д а н н ы е по этой проблеме.

Кариес проксимальных и жевательных поверхностей Б о л ь ш и е р а з м е р ы к а р и о з н ы х полостей и вероятность того, что не все края п л о м б ы будут располагаться в пределах э м а л и , создают о п а с н о с т ь

возникновения

м и к р о п р о н и ц а е м о с т и т о к с и ч е с к и х агентов и воспале­

Стеклоиономерные цементы и модифицированные полимером стеклоиономерные цементы

н и я пульпы. О б е с п е ч е н и е краевой герметичности ста­ н о в и т с я еще

более трудным, если край уходит под

десну и р а с п р о с т р а н я е т с я на д е н т и н к о р н я . И если т е х н и к а к и с л о т н о г о т р а в л е н и я для с в я з и

П р и в е д е н н ы е в ы ш е д а н н ы е о прокладочных материа­ лах, п р и м е н и м ы и ко всему классу этих пломбировоч­ ных материалов. П р о к л а д к и для них вообще не требу­

к о м п о з и т о в с э м а л ь ю о ч е н ь э ф ф е к т и в н а , то с денти­

ется

ном п о д о б н о г о с о е д и н е н и я не получается. Поэтому

угрозой м и к р о в с к р ы т и я пульпы, а в этом случае мо­

за

исключением

очень

глубоких полостей с

будет н е п р а в и л ь н ы м полагаться л и ш ь на а д г е з и о н н у ю

жет потребоваться ц е м е н т на основе гидроксида каль­

связь, о б е с п е ч е н н у ю п р е п а р а т а м и для д е н т и н а , чтобы

ц и я (см. раздел 2.6.).

гарантировать г е р м е т и ч н о с т ь всех краев п л о м б ы . Од­ н а к о следует и м е т ь в виду,

что м и к р о п р о н и ц а е м о с т ь

все же будет происходить. Э т о н е и з б е ж н о . В таких си­ туациях г и д р о к с и д к а л ь ц и я явится н а и л у ч ш и м прок­ л а д о ч н ы м м а т е р и а л о м . Его следует н а н о с и т ь л и ш ь на

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

ЛИТЕРАТУРА

н е б о л ь ш у ю часть д е н т и н а , оставляя о т к р ы т о й основ­ ную его п о в е р х н о с т ь для а д г е з и о н н о й с в я з и . С т е к л о и о н о м е р н ы е прокладочные материалы мо­

Fisher FJ,

M c C a b e JF (1978) Calcium hydroxide base

гут вызвать у м е р е н н о е воспаление пульпы в результате

materials:

н а н е с е н и я их н е п о с р е д с т в е н н о после п р е п а р и р о в а н и я

between chemical structure and antibacterial proper­

д е н т и н а . И хотя адгезионная связь с д е н т и н о м ограни­ чивает м и к р о п р о н и ц а е м о с т ь , м и к р о б ы были обнару­ ж е н ы в порах под п л о м б и р о в о ч н ы м материалом, так как он не обладает

а н т и б а к т е р и а л ь н ы м свойством.

Поэтому разумно з а щ и т и т ь л ю б ы е участки, располо­ ж е н н ы е б л и з к о к пульпе, цементом с гидроксидом к а л ь ц и я до н а н е с е н и я с т е к л о и о н о м е р н о й прокладки и

an

investigation

into

the

relationship

ties. Br Dent J 144: 341 HiltonTJ (1996) Cavity sealers, liners and bases: current philosophies and indications for use. Oper Dent 21:4 Mahler D B , Marantz RL (1980) Clinical assessments of dental amalgam restorations. Int Dent J 30: 327 Oilo G (1984) Early erosion of dental cements. Scand J Dent Res 92: 539

к о м п о з и т н о г о восстановительного материала.

Osborne JW (1980) Dental amalgam: clinical behaviour up

Абразивные

Smith DC (1971) Dental cements. D e n t Clin North Am

to eight years. Oper Dent 5: 9

и

эрозионные

поражения

IS: 3 П о с к о л ь к у этот тип п о р а ж е н и я включает протяжен­ н ы е участки д е н т и н а , п о л и м е р н ы й к о м п о з и т д о л ж е н

Wilson AD (1978) The chemistry of dental cements. Chem Soc Rev 7: 265

Глава 2.5

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЗМАЛИ И ДЕНТИНА

х а н и ч е с к о й связи п о л и м е р о в с эмалью, которые

ВВЕДЕНИЕ

ш и р о к о используются сегодня при пломбирова­ нии полимерными композитами и компомерами

Создание класса адгезивов и адгезионных технологий

передних и жевательных зубов, ф и к с а ц и и поли­

в восстановительной стоматологии дало м н о г о преи­

мерными

муществ клинической п р а к т и к е , к к о т о р ы м м о ж н о от­

в и н и р о в и ортодонтических брекетов ( с к о б ) . •

нести такие как:

материалами

мостовидных

протезов,

Стеклоиономерные цементы и модифицирован­ н ы е п о л и м е р о м с т е к л о и о н о м е р н ы е ц е м е н т ы с их

• улучшение э с т е т и к и в о с с т а н о в л е н и я

способностью

• сохранение натуральных т к а н е й зуба

д е н т и н о м и с п о л ь з у ю т с я в качестве п р я м ы х адге­

• упрочнение о с л а б л е н н о й структуры зуба

з и в н ы х р е с т а в р а ц и й , а также в качестве связан­

• снижение краевой п р о н и ц а е м о с т и

н ы х с д е н т и н о м о с н о в под к о м п о з и т н ы е пломби­

• снижение в е р о я т н о с т и в о з н и к н о в е н и я чувстви­

образовывать связь с

ровочные материалы и

эмалью и

ф и к с и р у ю щ и х цементов

для н е п р я м о г о в о с с т а н о в л е н и я .

тельности пульпы • расширение в о з м о ж н о с т е й в в о с с т а н о в и т е л ь н о й

П р е п а р а т ы для о б р а з о в а н и я адгезионной связи с

стоматологии.

д е н т и н о м имеют непростую и с т о р и ю . Многие из них

В последние годы б ы л и разработаны и в ы п у щ е н ы

р а з в и т и я их с в о й с т в а с о в е р ш е н с т в о в а л и с ь .

п о я в л я л и с ь и исчезали, но на каждой стадии своего

многочисленные и р а з н о о б р а з н ы е адгезивы и адгези­ онные системы, многие из которых не смогли выдер­ жать проверку временем. Такие адгезивы были не спо­

Можно

считать, что некоторые из с о в р е м е н н ы х адгезивов для д е н т и н а , к о т о р ы е представлены на р ы н к е , действи­ тельно выдержали и с п ы т а н и е временем.

собны удовлетворить весьма серьезные требования,

Вопрос о том, почему н е к о т о р ы е материалы и ме­

которые предъявлялись к н и м к а к к адгезивам для сто­

тоды долго используются в к л и н и ч е с к о й практике, а

матологии. Согласно э т и м т р е б о в а н и я м стоматологи­

другие п о я в л я ю т с я , чтобы

ческие адгезивы д о л ж н ы :

в а н и е , связан с к о н к р е т н ы м и т р е б о в а н и я м и , которым

з а к о н ч и т ь свое существо­

д о л ж н ы отвечать адгезивы, а и м е н н о — образовывать • образовывать

прочную

адгезионную

связь

с

связь с р а з л и ч н ы м и материалами ( н а п р и м е р , компо­ зитами, металлами, к е р а м и к о й ) , а также

эмалью и дентином; • образовывать надежную адгезионную с в я з ь в ко­

с эмалью и

дентином.

роткие сроки и на продолжительное время; • препятствовать п р о н и к н о в е н и ю б а к т е р и й ;

П р и н ц и п ы адгезии обсуждались в разделе 1.10., ас

• быть безопасными п р и и с п о л ь з о в а н и и ;

а д г е з и о н н ы м и свойствами стеклоиономерных цемен­

• быть простыми в п р и м е н е н и и . К адгезионным с и с т е м а м ,

которые

тов мы имели дело в разделе 2.3. Поэтому в данной выдержали

• Адгезионные системы для

главе будут р а с с м о т р е н ы только методы образования с в я з и к о м п о з и т о в и п о л и м е р о в с эмалью и дентином

проверку временем, относятся: эмали,

включающие

технику кислотного п р о т р а в л и в а н и я для микроме­

с п р и м е н е н и е м препаратов, обеспечивающих адгезию к дентину.

medwedi.ru

158

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

гексагональную структуру ( Р и с . 2.5.2), затрудняющую с о в е р ш е н н о п л о т н у ю без пустот их упаковку. Прост­ ранства, о с т а ю щ и е с я между кристаллами, заняты во­ д о й и о р г а н и ч е с к и м материалом. Б о л ь ш а я часть воды п р о ч н о с в я з а н а в структуре э м а л и и не легко удаляет­ с я п р и в ы с у ш и в а н и и . П о в е р х н о с т н ы й слой эмали имеет т е н д е н ц и ю содержать больше неорганического материала, ч е м более глубокие слои, и з а щ и щ е н слоем пелликулы толщиной около 1 мкм.

Техника кислотного травления П о в е р х н о с т ь э м а л и имеет н е о д н о р о д н у ю структуру, которую м о ж н о в и д о и з м е н и т ь п р и н а н е с е н и и на нее к и с л о т н ы х агентов.

Э т о было впервые обнаружено

Buonocore в 1955 году. Он п р и ш е л к выводу, что

при

н а н е с е н и и раствора ф о с ф о р н о й к и с л о т ы на поверх­ н о с т ь э м а л и о н а с т а н о в и т с я более с п о с о б н а к адгези­ о н н о м у с о е д и н е н и ю с другими материалами. Именно

СВЯЗЬ С ЭМАЛЬЮ Структура эмали Эмаль является наиболее минерализованной тканью в ч е л о в е ч е с к о м о р г а н и з м е и о н а у н и к а л ь н а в том смыс­ ле, что имеет в н е к л е т о ч н о е п р о и с х о ж д е н и е . Зрелая э м а л ь зуба человека содержит 96% м и н е р а л о в , 1% ор­ ганических веществ и

3%

воды

по массе

(Таблица

2.5.1). М и н е р а л ь н а я ф а з а состоит из м и л л и о н о в мел­ ких

кристаллов

гидроксилапатита

с

формулой

Саш(Р04)6(ОН)2, плотно упакованных в форме призм, с о е д и н е н н ы х в единую структуру

о р г а н и ч е с к о й мат­

рицей. Благодаря ионному замещению (например, ф о с ф а т а ) апатит э м а л и по с о о т н о ш е н и ю С а : Р (1,6 : 1) не соответствует чистому апатиту (2:1). П р и з м ы гидроксилапатита удлиненные в форме стержней д и а м е т р о м в пределах 5 м к м . В п о п е р е ч н о м сечении они напоминают форму замочной скважины, с г о л о в к о й и хвостом. Р а с п о л а г а ю т с я п р и з м ы перпен­ д и к у л я р н о п о в е р х н о с т и зуба ( Р и с . 2.5.1). Кристаллы гидроксилапатита имеют уплощенную

Рис. 2 . 5 . 2 . Структура и упаковка кристаллов а п а ш а эмали

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

159

в это время и была разработана техника к и с л о т н о г о

н и й с ее поверхности. Это обеспечивает

травления для о б е с п е ч е н и я с в я з и к о м п о з и т н ы х плом­

смачиваемость эмали адгезивом (см. раздел 1.10.).

лучшую

бировочных материалов с э м а л ь ю . Результатом кис­

Типичная величина поверхностного

лотного травления я в л я е т с я увеличение шероховатос­

п о л и м е р н о г о адгезива составляет 34-38 мДж/м .

натяжения 2

ти поверхности э м а л и на м и к р о с к о п и ч е с к о м уровне

Н е о б р а б о т а н н а я э м а л ь имеет более низкую энер­

(Рис. 2.5.3) и п о в ы ш е н и е п о в е р х н о с т н о й э н е р г и и ,

гию по с р а в н е н и ю с э т и м и з н а ч е н и я м и , и, таким

улучшающей ее с м а ч и в а е м о с т ь (см. н и ж е ) .

образом, не создаются условия для хорошего сма­ ч и в а н и я . О б ы ч н о поверхность эмали покрыта сло­

Основной недостаток к о м п о з и т о в заключается в свой­

ем пелликулы, которая имеет к р а й н е низкое зна­

ствами по о т н о ш е н и ю к т к а н я м зуба, п о с к о л ь к у поли­

ч е н и е п о в е р х н о с т н о й э н е р г и и (28 мДж/м ). Этот

меры неполярны. М о д и ф и к а ц и я поверхности эмали

слой удаляют к и с л о т о й , и в результате, открывает­

кислотным п р о т р а в л и в а н и е м позволяет образоваться

ся п о д л е ж а щ а я поверхность э м а л и с ее высокой

настолько тесной м и к р о м е х а н и ч е с к о й с в я з и между

э н е р г и е й поверхности (42 мДж/м ). П о к а эта пове­

том, что сами о н и не обладают а д г е з и о н н ы м и

2

2

эмалью и полимерным к о м п о н е н т о м к о м п о з и т а , нас­

рхность, о б л а д а ю щ а я в ы с о к о й э н е р г и е й , будет ос­

колько удается достичь м е ж м о л е к у л я р н о г о взаимо­

таваться сухой,

действия между н и м и .

няться с

э м а л ь ю . Таким образом, по своей сути адгезия по­

стоматологических технологий, в ч и с л е которых —

л и м е р а к э м а л и , после ее к и с л о т н о г о травления,

герметизация фиссур, н е п о с р е д с т в е н н о е приклеива­

н о с и т м е х а н и ч е с к и й характер.

ние ортодонтических брекетов, ф и к с а ц и я м о с т о в и д исследований было п о с в я щ е н о и з у ч е н и ю взаимодей­

Микромеханическое взаимное

с ц е п л е н и е обеспечит п р о ч н у ю с в я з ь полимера с

Это открытие п о з в о л и л о создать ш и р о к у ю гамму

ных протезов и тонких о б л и ц о в о к — в и н и р о в . М н о г о

п о л и м е р сможет хорошо соеди­

ней.

Клинические аспекты

ствия между протравленной э м а л ь ю и п о л и м е р а м и , благодаря которым

в н а с т о я щ е е в р е м я т е х н и к а кис­

С о ч е т а н и е п о в ы ш е н н о й шероховатости поверхности

лотного травления является с о с т а в н о й частью восста­

и у в е л и ч е н н о й с п о с о б н о с т и к с м а ч и в а н и ю ее полиме­

новления зубов с и с п о л ь з о в а н и е м к о м п о з и т о в .

р о м , в ы з в а н н ы е к и с л о т н ы м п р о т р а в л и в а н и е м эмали,

Как уже упоминалось, н а н е с е н и е достаточно силь­

обеспечивают п р о ч н у ю ее связь с к о м п о з и т о м . Одна­

ного кислотного раствора (такого, к а к ф о с ф о р н а я

к о , к а к и п р и л ю б о й к а ж у щ е й с я на п е р в ы й взгляд

кислота) на эмаль зубов и з м е н я е т свойства ее поверх­

простой технологии, могут допускаться о ш и б к и при

ности. Это происходит двумя путями, а и м е н н о :

ее в ы п о л н е н и и до тех п о р , п о к а врач не станет строго

I.

в ы п о л н я т ь все правила для о б е с п е ч е н и я надежной

Процесс травления у в е л и ч и в а е т ш е р о х о в а т о с т ь поверхности э м а л и . П р и н а н е с е н и и на нее фос­

связи. Р а з л и ч а ю т н е с к о л ь к о стадий

форной кислоты и н и ц и и р у е т с я к и с л о т н о - о с н о в ­

к и с л о т н о г о п р о т р а в л и в а н и я , к о т о р ы е м о ж н о обозна­

ная реакция, при к о т о р о й г и д р о к с и л а п а т и т пере­

чить с л е д у ю щ и м образом:

ходит в раствор и, п р и э т о м могут р а з в и в а т ь с я

•

выбор п а ц и е н т а ;

различные и з м е н е н и я л о к а л ь н о г о характера.

В

•

очистка э м а л и ;

частности, отмечается р а с т в о р е н и е п р и з м по пе­

•

н а н е с е н и е т р а в я щ е г о состава.

для проведения

риферии (Рис. 2.5.3) и в их ц е н т р а л ь н о й части. Кроме того, образуются у ч а с т к и б е с п р и з м е н н о й структуры эмали. С х е м а т и ч е с к и

м о д е л ь травле­

Выбор

пациента

ния показана на Р и с . 2.5.4. С у м м а р н ы й э ф ф е к т

Первое п р а в и л о в д о с т и ж е н и и х о р о ш е й адгезивной

указанных изменений п о в е р х н о с т и э м а л и приве­

с в я з и состоит в том, что соответствующие поверхнос­

дет к увеличению ее ш е р о х о в а т о с т и и,

соответ­

ти д о л ж н ы быть с в о б о д н ы м и от з а г р я з н е н и й . П р и на­

ственно, к увеличению п л о щ а д и а д г е з и о н н о г о со­

л и ч и и на н и х м и к р о с к о п и ч е с к и х остатков воды или

единения. В этом случае п о я в л я е т с я в о з м о ж н о с т ь

с л ю н ы , д о б и т ь с я п о л у ч е н и я п р о ч н о й с в я з и будет не­

образования

возможно.

связи с и з м е н и в ш е й с я структурой

В ы с о к о п о л я р н а я природа поверхностных

поверхности на основе м и к р о м е х а н и ч е с к о г о вза­

з а г р я з н е н и й не п о з в о л и т н е п о л я р н о м у полимеру тес­

имного сцепления. Ш е р о х о в а т о с т ь п о в е р х н о с т и

но с о п р и к а с а т ь с я с поверхностью э м а л и .

обеспечивает

дополнительное

преимущество,

состоящее в том, что у в е л и ч и в а е т с я п л о щ а д ь для возможного соединения за счет м е х а н и з м о в хи­ мической адгезии, даже если т о л ь к о за счет вто­ ричных химических связей. 2. Кислота обладает э ф ф е к т о м п о в ы ш е н и я поверх­ ностной энергии эмали путем удаления загрязне­

Лучшим методом

предупреждения загрязнения

п о в е р х н о с т и э м а л и я в л я е т с я п р и м е н е н и е коффер­ д а м а , а в тех случаях, к о г д а к о ф ф е р д а м использо­ вать н е в о з м о ж н о , п р и м е н е н и е а д г е з и в н ы х техноло­ гий

для

восстановления

зубов

вообще

не

рекомендуется. Техника к и с л о т н о г о т р а в л е н и я не рекомендуется

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

160

и будут препятствовать смачиваемости поверхности эмали полимером. З а в е р ш а е т с я п р о ц е с с о ч и с т к и тщательным промы­ в а н и е м водой и

в ы с у ш и в а н и е м участка травления

эмали.

Нанесение травящего состава Б о л ь ш о е к о л и ч е с т в о и с с л е д о в а н и й было посвящено поиску

и о ц е н к е н а и б о л е е э ф ф е к т и в н о г о метода

п р о т р а в л и в а н и я поверхности э м а л и . Рис. 2 . 5 . 3 . СЭМ поверхности эмали после протравлива­ ния 3 5 % р а с т в о р о м ф о с ф о р н о й кислоты в течение 40 с

После в ы с у ш и в а н и я поверхности эмали и надле­ ж а щ е г о и з о л и р о в а н и я зуба от с л ю н ы , водный раствор ф о с ф о р н о й к и с л о т ы в качестве т р а в я щ е г о состава на­ н о с и т с я на э м а л ь в а т н ы м т а м п о н о м . Следует заме­ тить, что между э ф ф е к т и в н о с т ь ю протравливания и к о н ц е н т р а ц и е й ф о с ф о р н о й к и с л о т ы существует об­ ратная з а в и с и м о с т ь . В ы с о к и е ее к о н ц е н т р а ц и и менее э ф ф е к т и в н ы для

получения

требуемого

характера

т р а в л е н и я . О п т и м а л ь н ы м и оказались концентрации в пределах 30-40%. И з б ы т о ч н о в ы с о к и е концентрации ф о с ф о р н о й к и с л о т ы в ы з ы в а ю т слабые изменения по­ верхности э м а л и , в е р о я т н о , потому, что

недостаточ­

ное присутствие воды и быстрая ее р е а к ц и я с побоч­ н ы м и продуктами, замедляют скорость растворения Рис. 2 . 5 . 4 . Влияние ф о с ф о р н о й кислоты на эмаль с уда­ лением п е р и ф е р и ч е с к о й и центральной частей п р и з м

м и н е р а л о в э м а л и . Поэтому, раствор ф о с ф о р н о й кис­ л о т ы , п о с т а в л я е м ы й в наборе ц и н к - ф о с ф а т н о г о це­ мента, не рекомендуется к и с п о л ь з о в а н и ю , так как он имеет ч р е з м е р н о

также к и с п о л ь з о в а н и ю у п о ж и л ы х и тяжело больных п а ц и е н т о в и у детей с п о в ы ш е н н о й э м о ц и о н а л ь н о й чувствительностью.

высокую к о н ц е н т р а ц и ю кислоты

( п р и б л и з и т е л ь н о 65%). Важно, чтобы поверхность э м а л и не протиралась во в р е м я т р а в л е н и я , так к а к э м а л е в ы е п р и з м ы , кото­ р ы е н а ч и н а ю т выступать над поверхностью, очень хрупкие и могут л о м а т ь с я п р и м а л е й ш е й нагрузке. П р о т и р а ю щ е е д в и ж е н и е приведут к разлому призм, а

Технику к и с л о т н о г о протравливания не следует пытать­

бороздки и т р е щ и н ы для о б р а з о в а н и я полимерных тя­

ся проводить у пациентов, для которых эта процедура

ж е й будут з а к р ы т ы их о б л о м к а м и .

м о ж е т занимать с л и ш к о м м н о г о в р е м е н и .

Важно также чтобы остатки ф о с ф о р н о й кислоты и все продукты р е а к ц и и , о б р а з о в а в ш и е с я во время про­ цесса т р а в л е н и я , б ы л и тщательно удалены. К сожале­

Очистка эмали

н и ю , часто эта процедура в ы п о л н я е т с я небрежно, тог­ да к а к д л я п о л н о г о в ы м ы в а н и я к и с л о т ы требуется

К а к и с л ю б ы м и другими адгезионными соединени­

и н т е н с и в н о е о р о ш е н и е участка т р а в л е н и я большим

я м и очень важно, чтобы поверхность эмали, покры­

к о л и ч е с т в о м воды. П о с л е этого необходимо высуши­

тая с л о е м п е л л и к у л ы и , в о з м о ж н о , з у б н ы м н а л е т о м

вание

б ы л а т щ а т е л ь н о о ч и щ е н а д о н а ч а л а п р о ц е с с а трав­

сухой поверхности. Если для и з о л я ц и и зуба использу­

ления.

ются ватные т а м п о н ы , их следует з а м е н и т ь для обес­

Если этого не сделать, то п о л и м е р э ф ф е к т и в н о

(не менее 20 секунд) до получения абсолютно

п е ч е н и я сухого п о л я .

вступает в с в я з ь с з а г р я з н е н и я м и , а не с эмалью. Очистку э м а л и лучше всего проводить взвесью п е м з ы и воды со щ е т к о й п р и м е р н о в течение 30 секунд. Сле­ дует избегать и с п о л ь з о в а н и я рекомендованных

п р о ф и л а к т и ч е с к и х паст,

различными

производителями,

Поскольку вода является в ы с о к о п о л я р н ы м веществом,

поскольку о н и могут содержать в своем составе масла,

то неполярный п о л и м е р не соединится с влажной по­

которые остаются на поверхности э м а л и после ч и с т к и

верхностью эмали.

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

Удаление влаги

при в ы с у ш и в а н и и участка прот­

равленной эмали увеличит с м а ч и в а е м о с т ь поверхнос­ ти полимером

и п о з в о л и т ему л е г к о з а п о л н я т ь мик­

ропространства,

образовавшиеся

в

процессе

травления. Важно, чтобы в о з д у ш н а я струя пистолета, используемого для в ы с у ш и в а н и я , не содержала масла и воды. Протравленная и в ы с у ш е н н а я э м а л ь д о л ж н а

161

Клиническое значение Если нарушение связи произошло вдоль адгезионной границы между эмалью и п о л и м е р о м , то это указывает на загрязнение поверхности эмали до внесения поли­ мера.

иметь тускло-белый цвет, н а п о м и н а ю щ и й и н е й .

Нанесение ненаполненных полимеров Когда полимер н а н о с я т на сухую и х о р о ш о протрав­

АДГЕЗИОННОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ДЕНТИНОМ

ленную поверхность э м а л и , он л е г к о з а п о л н я е т все неровности поверхности и образует п о л и м е р н ы е тя­ жи, которые п р о н и к а ю т в э м а л ь на глубину до 30 м к м . Это дает очень э ф ф е к т и в н у ю с в я з ь микромеханичес­ кого взаимосцепления.

Д е н т и н включает в себя п р и м е р н о 70% неорганичес­

Большинство с п е ц и а л и с т о в р е к о м е н д у ю т нано­ сить

Структура дентина

на поверхность э м а л и п о л и м е р с н и з к о й вяз­

ких веществ, 20% — о р г а н и ч е с к о г о материала и 10% воды (Таблица 2.5.1). Н е о р г а н и ч е с к и й материал в ос­

костью (т.е. либо н е н а п о л н е н н ы й Б и с - Г М А , л и б о

н о в н о м представлен г и д р о к с и л а п а т и т о м , органичес­

один из многих п о л и м е р н ы х адгезивов для д е н т и н а )

кий — преимущественно коллагеном. Характерной

до внесения композита. С м ы с л п р и м е н е н и я такого

о с о б е н н о с т ь ю д е н т и н а является н а л и ч и е в н е м ден­

промежуточного полимера-адгезива в т о м , что н и з к а я

т и н н ы х к а н а л ь ц е в , п р о х о д я щ и х по всей его т о л щ е .

вязкость адгезионного агента о б е с п е ч и в а е т лучшее

Н а л и ч и е этих канальцев делает д е н т и н п р о н и ц а е м ы м

проникновение в м и к р о с к о п и ч е с к и е п р о с т р а н с т в а

для м е д и к а м е н т о в , х и м и ч е с к и х веществ и т о к с и н о в ,

протравленной эмали, чем это может б ы т ь достигнуто

которые могут достигать

при прямом нанесении к о м п о з и т а .

повреждения.

Смачиваемость эмали п о л и м е р н ы м к о м п о з и т о м и ненаполненным п о л и м е р о м н и з к о й в я з к о с т и одина­ ково хорошая, но в ы с о к а я в я з к о с т ь к о м п о з и т о в пре­ пятствует равномерному р а с т е к а н и ю его по поверх­ ности эмали. К р о м е т о г о ,

его в ы с о к а я

вязкость

мешает образованию т я ж е й за счет з а т е к а н и я в мик­ ропространства эмали и вызывает

о б р а з о в а н и е воз­

душных включений. Это имеет д в о я к о е последствие: создаются зоны и н г и б и р о в а н и я п р о ц е с с а отвержде­ ния полимера и формируется п о г р а н и ч н ы й дефект, который может быть п р и ч и н о й последующего разру­ шения связи.

пульпы зуба и вызывать ее

Н е о д н о р о д н ы й состав д е н т и н а делает его особен­ но трудным субстратом для о б р а з о в а н и я адгезионной с в я з и . Второй п р о б л е м о й является р а з л и ч н ы й уровень д а в л е н и я между пульпой и д е н т и н о м на дне кариоз­ н о й п о л о с т и , в ы з ы в а ю щ и й истечение ж и д к о с т и и з д е н т и н н ы х к а н а л ь ц е в . Это обстоятельство делает не­ в о з м о ж н ы м добиться полного в ы с у ш и в а н и я полости. С другой с т о р о н ы , на м о ж е т

избыточное в ы с у ш и в а н и е денти­

привести

к

необратимому повреждению

пульпы. При эрозивных поражениях,

поверхностный

слой дентина обычно склерозируется,

нередко он

п о к р ы т з у б н ы м н а л е т о м , и, в о з м о ж н о , к а м н е м . Важ­ н о , ч т о б ы эти о т л о ж е н и я

Прочность связи или адгезионная прочность

б ы л и удалены д о с о з д а н и я

адгезионного соединения с дентином с помощью п е м з ы и воды. К р о м е того, п о в е р х н о с т ь д е н т и н а мо­ жет б ы т ь также п о к р ы т а с л о е м р а з р у ш е н н о г о денти­

При четком соблюдении техники т р а в л е н и я э м а л и ,

на,

обеспечивается прочная связь между э м а л ь ю и компо­

( Р и с . 2.5.5).

зитом.

известного

под

названием

смазанного

слоя

С м а з а н н ы й слой состоит в о с н о в н о м из ж е л а т и н о -

Она настолько э ф ф е к т и в н а , что отделить п о л и м е р

подобного коагулированного белка т о л щ и н о й 0,5-5

от эмали практически н е в о з м о ж н о . О д н а к о это не оз­

м к м , к а к правило, з а г р я з н е н н о г о м и к р о о р г а н и з м а м и ,

начает, что неудач, связанных п р о б л е м о й связи э м а л и

участвовавшими в кариозном процессе.

с пломбировочным материалом не бывает. П р и э т о м

о б р а з о в а н и я с в я з и с д е н т и н о м м о ж н о суммировать

очень важно установить п р и ч и н ы ее н а р у ш е н и я и та­

следующим о б р а з о м :

ким образом определить наиболее слабое з в е н о в адге­

•

зионном соединении.

Проблемы

д е н т и н является г и д р о ф и л ь н ы м , в то время как б о л ь ш и н с т в о адгезивов — г и д р о ф о б н ы ;

medwedi.ru

162

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

лее не о с л о ж н я т ь эту проблему,

в дальнейшем, при

о б с у ж д е н и и этих п р е п а р а т о в мы будем использовать т е р м и н о л о г и ю , к о т о р а я н а и б о л е е часто используется в с т о м а т о л о г и ч е с к о й литературе — д е н т и н н ы е конди­ 1

ц и о н е р ы , п р а й м е р ы и герметики . Позже мы обсу­ дим, возможные

к о м б и н а ц и и этих разных компо­

н е н т о в , о б л е г ч а ю щ и х их и с п о л ь з о в а н и е в клинике.

Роль кондиционера, праймера и герметика для дентина Рис. 2.5.5. СЭМ смазанного слоя дентина

Кондиционер

дентина

О с н о в н о е н а з н а ч е н и е д е н т и н н ы х кондиционеров сос­ • • •

дентин является живой тканью;

тоит в м о д и ф и к а ц и и с м а з а н н о г о слоя, образующегося

д е н т и н содержит к а к н е о р г а н и ч е с к и е , т а к и орга­

на д е н т и н е в процессе п р е п а р и р о в а н и я полости или в

н и ч е с к и е вещества;

результате и с п о л ь з о в а н и я а б р а з и в н ы х паст. Одной из главных отличительных черт адгезионных систем для

д е н т и н п о к р ы т с м а з а н н ы м слоем.

д е н т и н а является большое разнообразие кондиционе­

Компоненты адгезивов для дентина

ров, которые и с п о л ь з о в а л и в течение многих лет. Они включали

малеиновую

кислоту,

ЭДТА,

щавелевую,

с дентином

ф о с ф о р н у ю и азотную к и с л о т ы . Все эти препараты яв­

предполагает и с п о л ь з о в а н и е п р а й м е р о в и связываю­

л я ю т с я к и с л о т а м и , и о н и в р а з л и ч н о й степени, моди­

Образование адгезионного соединения

щих веществ, к а к э т о обсуждалось в главе 1.10. Адге­

ф и ц и р о в а л и с м а з а н н ы й слой д е н т и н а . Нанесение кис­

з и о н н ы е с и с т е м ы д л я д е н т и н а содержат т р и

лоты

важных

праймер;

•

с в я з ы в а ю щ е е вещество;

•

герметик.

дентина

вызывает

р ы в а ю т с я д е н т и н н ы е к а н а л ь ц ы , и образуется демине­ р а л и з о в а н н ы й п о в е р х н о с т н ы й слой дентина обычно

О д н а к о в с т о м а т о л о г и ч е с к о й литературе встреча­ ется н а з в а н и е п р а й м е р ы , к о т о р ы м о б о з н а ч а ю т конди­ ционеры для дентина, которых

свойства дентина.

с о с т о я щ и е из н а б о р а кислот, с модифицируют Связывающие

поверхность

вещества

—

и

это

и м е н н о т е к о м п о н е н т ы , к о т о р ы е о б е с п е ч и в а ю т прик­ л е и в а н и е и л и адгезию к дентину, и о н и и з в е с т н ы в с т о м а т о л о г и ч е с к о й литературе и в п р о и з в о д с т в е под названием

поверхность

Это приводит к его р а с т в о р е н и ю , в результате чего отк­

•

помощью

на

к и с л о т н о - о с н о в н у ю р е а к ц и ю с гидроксилапатитом.

компонента:

ЭДТА, к о т о р ы й обладает м я г к и м к и с л о т н ы м действи­ ем, характерно т о л ь к о частичное раскрытие канальцев (Рис. 2.5.7), в то время к а к при воздействии азотной кислоты,

наблюдается

их и н т е н с и в н о е раскрытие

(Рис. 2.5.8). Этот э ф ф е к т схематически представлен на п о п е р е ч н о м срезе д е н т и н а на Рис. 2.5.9.

герметика — запол­

Н е к о т о р ы е из д е н т и н н ы х к о н д и ц и о н е р о в могут

н я т ь д е н т и н н ы е к а н а л ь ц ы и г е р м е т и з и р о в а т ь поверх­

содержать в своем составе глутаровый альдегид, также

ность д е н т и н а , с о з д а в а я п о в е р х н о с т н ы й с л о й , содер­

п р е д н а з н а ч е н н ы й д л я м о д и ф и к а ц и и д е н т и н а . Он хо­

ж а щ и й метакрилатные группы,

который обеспечит

р о ш о известен к а к с ш и в а ю щ и й агент для коллагена и

с в я з ь с п о л и м е р о м к о м п о з и т а . Этот к о м п о н е н т назы­

ш и р о к о используется д л я дубления ш к у р в производ­

вают п о - р а з н о м у :

к л е й , п о л и м е р и л и адгезив. Пос­

стве к о ж и . П р о ц е с с п о п е р е ч н о й с ш и в к и создает более

л е д н и й т е р м и н о с о б е н н о вводит в заблуждение, т а к

п р о ч н ы й д е н т и н н ы й субстрат, улучшая прочность и

к а к н а с а м о м деле адгезию о б е с п е ч и в а е т связываю­

стабильность

щ е е . П у т а н и ц а в т е р м и н о л о г и и д л я р а з л и ч н ы х ком­

н е к о т о р ы е о п а с е н и я п р и и с п о л ь з о в а н и и глутарового

п о н е н т о в а д г е з и о н н ы х систем д л я д е н т и н а в н о с и т до­

альдегида, о с н о в а н н ы е на ряде наблюдений в другш

праймеры.

полнительные

Функция

глубиной 4 м к м (Рис. 2.5.6). Чем сильнее была кисло­ та, тем более в ы р а ж е н получаемый эффект. Так, для

трудности

для

понимания

других,

ч а с т о и с п о л ь з у ю щ и х с я т е р м и н о в . Поэтому, ч т о б ы бо­

коллагеновой

о б л а с т я х его п р и м е н е н и я ,

структуры.

Существуют

свидетельствовавших о

тканевом некрозе.

' В отечественной литературе термин герметик применяется для обозначения материалов для изолирующих покрытий углубленийi фиссур поверхности жевательных зубов с целью профилактики кариеса. В адгезионных системах или наборах для дентина этот ж териал обычно называют адгезив.

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

163

Праймеры Роль праймера состоит в его д е й с т в и и к а к адгезива в составе препаратов для с о е д и н е н и я с д е н т и н о м , так как он представляет средство, о б е с п е ч и в а ю щ е е соеди­ нение гидрофобных к о м п о з и т о в и к о м п о м е р о в с гид­ рофильным д е н т и н о м . Т а к и м о б р а з о м ,

праймеры

действуют как п о с р е д н и к и и состоят из б и ф у н к ц и о ­ нальных м о н о м е р о в , р а с т в о р е н н ы х в соответствую­ щем растворителе. Б и ф у н к ц и о н а л ь н ы й м о н о м е р фак­ тически является м о д и ф и к а т о р о м , к о т о р ы й с п о с о б е н соединяться с двумя р а з л и ч н ы м и м а т е р и а л а м и . Эта ситуация аналогична п р и м е н е н и ю а п п р е т о в для обра­ ботки стеклянных н а п о л н и т е л е й в композитах, где в качестве а п п р е т о в

используется

силан

(см.

главу

ПО.). Общая формула м о д и ф и к а т о р а в д е н т и н н ы х праймерах приведена н и ж е : Метакрилатная группа ( М ) — Разделительная группа (S) — Р е а к ц и о н н а я группа (R) M-S-R Метакрилатная группа ( М ) с п о с о б н а взаимодей­ ствовать со с в я з у ю щ и м в п о л и м е р н ы х к о м п о з и т а х и образовывать п р о ч н у ю ковалентную связь. Д р у г и м и словами, метакрилатная группа д о л ж н а служить на­ дежным средством для с о п о л и м е р и з а ц и и с мономе­ рами композита. Разделительная группа (S) д о л ж н а обеспечивать необходимую гибкость молекулам аппрета, создавая условия для п р о я в л е н и я х и м и ч е с к о й а к т и в н о с т и реак­ ционных групп. Если эта молекула с л и ш к о м жесткая (из-за ограничений ее п р о с т р а н с т в е н н о г о с т р о е н и я ) , у нее может отсутствовать с п о с о б н о с т ь р е а к ц и о н н о й группы найти наиболее выгодную к о н ф о р м а ц и ю для взаимодействия, что приведет в л у ч ш е м случае к нару­ шениям механизма с в я з и , а в худшем к тому, что для связи будет доступно т о л ь к о о г р а н и ч е н н о е число мест. Реакционные группы (R) я в л я ю т с я п о д в е с н ы м и или концевыми п о л я р н ы м и г р у п п а м и . Ряд поляр­ ных ф у н к ц и о н а л ь н ы х

групп

приведен

в

Таблице

2.5.2. Полярность с в я з и я в л я е т с я с л е д с т в и е м асим­ метричного р а с п р е д е л е н и я в н е й э л е к т р о н о в . Реак­ ции между п о л я р н ы м и м о л е к у л а м и п р о и с х о д я т в ре­ зультате

действия

положительными и

сил

притяжения

отрицательными

между

их з а р я д а м и

жет о б р а з о в ы в а т ь с я с в я з ь — с а п а т и т о м д е н т и н а или

(см. раздел 1.З.). Т а к и м о б р а з о м , п о д в е с н ы е и конце­

с к о л л а г е н о м . В н е к о т о р ы х случаях могут б ы т ь вов­

вые полярные группы в а п п р е т е могут взаимодей­

л е ч е н ы обе с в я з и .

ствовать с п о д о б н ы м и

полярными молекулами в

И хотя все а п п р е т ы , используемые в составе ден-

дентине, такими к а к г и д р о к с и л ь н ы е группы а п а т и т а

т и н н ы х п р а й м е р о в , содержат п о л я р н ы е р е а к ц и о н н ы е

и аминогруппы к о л л а г е н а . П р и т я ж е н и е м о ж е т но­

группы, о н и могут меняться от одного препарата к

сить

другому.

чисто ф и з и ч е с к и й х а р а к т е р , но

иногда оно

Все о н и

п р е д н а з н а ч е н ы для образования

приводит к о б р а з о в а н и ю х и м и ч е с к о й с в я з и . Приро­

п р о ч н о й с в я з и с д е н т и н о м , но производители и иссле­

да такой р е а к ц и о н н о й группы о п р е д е л я е т с ч е м м о -

дователи еще не н а ш л и н а и л у ч ш и й состав праймера.

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

164

В Таблице 2.5.3 п р и в е д е н ы п р и м е р ы а п п р е т о в на осно­ ве г и д р о к с и э т и л м е т а к р и л а т а ( Г Э М А ) , н а и б о л е е часто п р и м е н я ю щ и х с я в составе п р а й м е р о в . ГЭМА способен проникать в деминерализований д е н т и н и о б р а з о в ы в а т ь с в я з ь с к о л л а г е н о м путем вза­ имодействия с гидроксильными

и аминогруппами

коллагена. Д е й с т в и е связующего вещества в растворе п р а й м е р а состоит в с о з д а н и и сетчатой надмолекуляр­ н о й структуры п е р е п л е т е н н ы х

полигидроксиэтилме-

такрилата и коллагена ( Р и с . 2.5.10). О ч е н ь в а ж н о , чтобы п р а й м е р был с п о с о б е н пол­ ностью проникать и насыщать деминерализованный слой коллагена. Если этого не происходит, тогда оста­ ется т о н к и й с л о й д е м и н е р а л и з о в а н н о г о

коллагена.

Этот слой не будет у п р о ч н е н п о л и м е р о м и образуется слабая м е ж ф а з н а я з о н а . Д л я того, ч т о б ы д о с т и ч ь хоро­ ш е й глубины п р о н и к н о в е н и я , а п п р е т р а с т в о р я ю т в

Рис. 2 . 5 . 9 . Схема поперечного среза дентина после ап­

этаноле или а ц е т о н е . Эти растворители о ч е н ь а к т и в н о

пликации к и с л о т н о г о праймера

з а м е щ а ю т воду по мере п р о н и к н о в е н и я в деминерали­ з о в а н н ы й д е н т и н , увлекая с с о б о й сам аппрет. Одна­

дентина

к о , в а ж н о , чтобы д е н т и н не был и з б ы т о ч н о деминера­

реждая отделение п о л и м е р а от с т е н о к дентинных ка­

лизован,

так к а к глубина д е м и н е р а л и з а ц и и

г и д р о ф о б н ы х свойств, тем с а м ы м , предуп­

может

н а л ь ц е в в результате п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки и

стать с л и ш к о м б о л ь ш о й для п о л н о г о п р о н и к н о в е н и я

обеспечивая о б р а з о в а н и е п л о т н о г о удерживания в ка­

праймера.

нальцах

Для насыщения деминерализованного дентина, важно,

чтобы д о с т а т о ч н о е

количество дентинного

п о л и м е р н ы х т я ж е й . Н а п р и м е р , метакрилат-

н ы е к о н ц е в ы е группы п р а й м е р а на основе ГЭМА мо­ гут образовывать

связи с п о л и м е р н ы м герметиком,

п р а й м е р а б ы л о н а н е с е н о на его поверхность. Д л я это­

когда его впоследствии н а н о с я т на подготовленную

го могут потребоваться м н о г о с л о й н ы е п о к р ы т и я и

поверхность д е н т и н а .

достаточное время для п р о н и к н о в е н и я и в п и т ы в а н и я

Поверхность д е н т и н а , т а к и м образом, тщательно

п р а й м е р а . Следует также избегать и з б ы т о ч н о г о давле­

запечатывают п о л и м е р о м , к о т о р ы й связан с ним через

н и я струей воздуха, п о с к о л ь к у в д а н н о й с и т у а ц и и тре­

праймер. А

буется л и ш ь н е ж н о е и с п а р е н и е растворителей.

п р о ч н о с в я з а н с п о л и м е р н ы м к о м п о з и т о м . Получен­

герметик, в свою очередь, теперь будет

н ы й слой в з а и м о п р о н и к н о в е н и я д е н т и н а и полимера обычно обозначают

как гибридную зону,

которая схе­

Клиническое значение

м а т и ч н о представлена на Р и с . 2.5.11.

Метод нанесения праймера определяет вероятность

г е р м е т и к о в п р е д с т а в л я ю т с о б о й с м е с ь Бис-ГМА и

Большинство возникновения микропроницаемости.

составов

дентинных

Г Э М А . Введение Г Э М А п о м о г а е т улучшить смачи­ вание

Дентинный

последних

герметиком

поверхности дентина.

герметик

П е р в ы е д е н т и н н ы е герметики б ы л и п р о с т ы м и светоо т в е р ж д а е м ы м и и л и д в о й н о г о отверждения н е н а п о л -

Несмотря на некоторую способность с а м о г о герметика

ненными полимерными

проникать в дентинные канальцы и создавать этим до­

к о м п о з и ц и я м и н а основе

б и с - Г М А или УДМА. И хотя а п п л и к а ц и я такого н е н а -

полнительную м и к р о м е х а н и ч е с к у ю связь, прочность

п о л н е н н о г о п о л и м е р а , к а к Б и с - Г М А н а протравлен­

этой связи в к о н е ч н о м состоянии зависит от праймера.

ную к и с л о т о й поверхность д е н т и н а п р и в о д и т к обра­ зованию полимерных тяжей,

такая механическая

связь, к а к б ы л о установлено, не давала н е о б х о д и м о й п р о ч н о с т и с о е д и н е н и я п о л и м е р а и д е н т и н а . Главное

Соединение с влажным дентином

р а з л и ч и е состоит в т о м , что в случае отсутствия прай­ мера г и д р о ф о б н ы й п о л и м е р будет плохо смачивать и

С в я з ы в а ю щ и й агент или аппрет, к а к к о м п о н е н т адге­

растекаться на поверхности г и д р о ф и л ь н о г о д е н т и н а .

з и о н н о й с и с т е м ы для д е н т и н а , п р и м е н я ю т в виде

Д е й с т в и е п р а й м е р а состоит в п р и д а н и и поверхности

раствора в летучих растворителях — этаноле или аце-

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

тоне. Эти растворители с п о с о б н ы о ч е н ь а к т и в н о заме­ щать воду в д е н т и н е , и в процессе о б р а з о в а н и я сое­ динения они увлекают адгезив в слои д е н т и н а вместе с собой. П о э т о м у нет н е о б х о д и м о с т и в и з б ы т о ч н о й дегидратации п о в е р х н о с т и д е н т и н а ,

к о т о р а я может

оказаться пагубной для него. Ч р е з м е р н о е высушива­ ние дентина может п р и в е с т и к р а з р у ш е н и ю коллаге­ на в деминерализованном слое, к о т о р ы й с о е д и н и т с я с минерализованным д е н т и н о м с о б р а з о в а н и е м плот­ ной структуры, трудно п р о н и ц а е м о й для п р а й м е р а (Рис. 2.5.12). П р и и з б ы т о ч н о й д е г и д р а т а ц и и д е н т и н а , остатки коллагена могут восстанавливаться в присут­ ствии воды. В противоположность этому, если деминерализо­ ванный слой коллагена остается

у в л а ж н е н н ы м , сох­

раняется его п о р и с т а я структура, и п р а й м е р может легко проникать в этот с л о й , образуя межмолекуляр­ ную «переплетенную» с в я з ь ( Р и с . 2.5.13). Таким обра­ зом, требуется удалять т о л ь к о и з б ы т о ч н у ю влажность поверхности. О д н а к о и н с т р у к ц и и п р о и з в о д и т е л е й бу­ дут различаться в з а в и с и м о с т и от состава п р а й м е р а . Некоторые п р а й м е р ы содержат воду в качестве носи­ теля и в этом случае в о з м о ж н о , что деминерализован­ ный коллаген после в ы с у ш и в а н и я сможет п о в т о р н о в достаточной с т е п е н и у в л а ж н я т ь с я для того,

чтобы

праймер п р о н и к в коллагеновую структуру.

1! -

Клиническое значение

Эффективность праймера в а д г е з и о н н ы х системах для дентина в образовании г и б р и д н о й з о н ы зависит не только от п р и м е н я е м ы х б и ф у н к ц и о н а л ь н ы х м о н о м е ­ ров и входящих в состав растворителей, но также и от содержания воды в дентине.

Техника тотального протравливания В то время, когда впервые п о я в и л и с ь д е н т и н н ы е адге­ зионные системы и п р е п а р а т ы , м н о г и е были серьезно озабочены травлением п о в е р х н о с т и д е н т и н а . До раз­ работки таких препаратов врачи-стоматологи н е р е д к о принимали п а ц и е н т о в с ж а л о б а м и на п о в ы ш е н н у ю чувствительность после п р о т р а в л и в а н и я э м а л и кисло­ той, которая попадала и на д е н т и н . Полагали, что это было связано с г и д р о д и н а м и ч е с к и м э ф ф е к т о м и воз­ можно п р о н и к н о в е н и е м к и с л о т ы в пульпу. П о э т о м у было много возражений п р о т и в п р о т р а в л и в а н и я ден­ тина. Разработка д е н т и н н ы х а д г е з и в о в о б е с п е ч и л а гер­ метичное закрытие п о в е р х н о с т и и п о з в о л и л а пре­ дупредить

возникновение

чувствительности. гидродинамического

Это

послеоперационной

объясняется

эффекта при

отсутствием

наличии

связи

medwedi.ru

165

166

ОСНОВЫ

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Р и с . 2 . 5 . 1 2 . Деминерализованная поверхность дентина после высушивания воздухом к а к э м а л и , т а к и д е н т и н а о д н о в р е м е н н о в течение 20 секунд

35%

раствором

фосфорной

кислоты.

Эта

п р о ц е д у р а д о л ж н а п р о в о д и т ь с я сразу же после за­ в е р ш е н и я п р е п а р и р о в а н и я т к а н е й зуба. Интактная э м а л ь , без п р е п а р и р о в а н и я , требует обычного спо­ соба т р а в л е н и я .

Ф о р м ы выпуска адгезионных систем для дентина Трехстадийный

процесс

П р и разработке некоторых из р а н н и х вариантов ден­ т и н н ы х адгезивов была поставлена цель образовать п р я м у ю связь адгезива со с м а з а н н ы м слоем дентина. О д н а к о , представляя с о б о й слой

разрушенной ден-

т и н н о й т к а н и , этот слой оказался

не

подходящим

субстратом для п р я м о й связи с адгезивом. Первыми препаратами для с о е д и н е н и я с д е н т и н о м , показавши­ ми э ф ф е к т и в н ы е результаты, б ы л и препараты, обра­ зующие гибридную зону в с о е д и н е н и и , разработан­ н ы е в середине 80-х годов. О н и б ы л и в виде комплекта н е с к о л ь к и х отдельных

материалов,

которые

могли

п р и м е н я т ь с я по трехстадийной технологии (mpexcmaмежду д е н т и н о м и п л о м б о й . П о с т е п е н н о стало яс­

дийные системы), с о с т о я щ и е из к о н д и ц и о н е р а денти­

н ы м , ч т о п р и м е н е н и е 3 5 % р а с т в о р а ф о с ф о р н о й кис­

на, п р а й м е р а и д е н т и н н о г о герметика (адгезива), наз­

л о т ы п р и в о д и л о к м и н и м а л ь н о м у ее п р о н и к н о в е ­

н а ч е н и е и ф у н к ц и и которых о п и с а н ы в ы ш е . Примеры

нию в дентин

некоторых в ы п у с к а ю щ и х с я

(4-5

мкм),

и

мало

вероятно,

что

систем представлены в

к и с л о т а в т а к о м случае могла д о с т и ч ь п у л ь п о в о й ка­

Таблице 2.5.4. Д е н т и н н ы м к о н д и ц и о н е р о м обычно яв­

меры.

Б ы л а п р е д л о ж е н а р а з д е л ь н а я т е х н и к а прот­

ляется 3 5 % раствор ф о с ф о р н о й к и с л о т ы ; праймером

р а в л и в а н и я , к о т о р а я в к л ю ч а л а и з о л и р о в а н н о е прот­

может быть л и б о о д н о к о м п о н е н т н ы й светоотверждае-

равливание дентина фосфорной

кислотой

низкой

мый б и ф у н к ц и о н а л ь н ы й м о н о м е р в растворителе или

к о н ц е н т р а ц и и и л и п р и м е н е н и е ЭДТА. О д н а к о , про­

смесь двух

цесс о к а з а л с я с л о ж н ы м , т р е б у ю щ и м б о л ь ш и х вре­

Герметиком д е н т и н а может также быть однокомпоне­

химически

отверждаемых полимер

компонентов.

м е н н ы х затрат. В к о н ц е к о н ц о в , п о я в и л а с ь к о н ц е п ­

н т н ы й светоотверждаемый

ц и я т о т а л ь н о г о п р о т р а в л и в а н и я , т.е. п р о т р а в л и в а н и е

отверждаемый и, часто, д в о й н о г о отверждения. Таким

или

химически

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

167

в о д н о м случае п р а й м е р и г е р м е т и к (Таблица 2.5.5), а в другом — д е н т и н н ы й к о н д и ц и о н е р с п р а й м е р о м (Таб­ лица 2.5.6). П е р в ы й в а р и а н т часто н а з ы в а ю т д е н т и н н ы м адгезивом в одном флаконе, а в т о р о й — самопрот­ равливающим

праймером.

В о д н о ф л а к о н о в ы х адгезионных системах манипу­ л я ц и я кислотного протравливания до пропитывания праймером/адгезивом в ы п о л н я е т с я п о - п р е ж н е м у от­ дельно. После к и с л о т н о г о т р а в л е н и я б ы л о необходи­ м о добиться о д н о в р е м е н н о г о п р о в е д е н и я

процесса

г и б р и д и з а ц и и д е м и н е р а л и з о в а н н о г о д е н т и н а и герме­ т и ч н о г о з а п е ч а т ы в а н и я д е н т и н н ы х к а н а л ь ц е в . Д л я то­ го, чтобы достичь этого во многих о д н о ф л а к о н о в ы х системах требуется м н о г о к р а т н ы е а п п л и к а ц и и п р а й мера/адгезива. Это обеспечит п о л н о е н а с ы щ е н и е де­ м и н е р а л и з о в а н н о г о д е н т и н а смесью п о л и м е р о в , ко­ торые находятся в праймере/адгезиве.

образом, в одной у п а к о в к е с и с т е м ы может б ы т ь п я т ь

Клиническое значение

шприцев/флаконов. Сложность и с п о л ь з о в а н и я

этих трехстадийных

адгезионных систем обусловлена не т о л ь к о б о л ь ш и м

Снижение числа манипуляций для двухстадийных сис­ тем по сравнению с трехстадийными а д г е з и о н н ы м и

числом флаконов в о д н о м наборе, к о т о р ы е л е г к о мож­

препаратами для соединения с д е н т и н о м оказалось не

но перепутать, но и тем, что процедура требует до 8-10

столь э ф ф е к т и в н ы м , как м о ж н о было ожидать

различных м а н и п у л я ц и й . П о э т о м у и врачи, и произ­ водители заинтересованы в системе, которая н а м н о г о бы упростила процесс с о е д и н е н и я восстановительных материалов с д е н т и н о м .

П р е и м у щ е с т в а о д н о ф л а к о н о в ы х адгезионных сис­ тем заключаются в следующем: •

П р а к т и к у ю щ и й врач-стоматолог работает л и ш ь с о д н и м ф л а к о н о м , а не с м н о ж е с т в о м , использую­

Клиническое значение

щихся при работе с трехстадийной с и с т е м о й ; •

Не может быть о ш и б к и в очередности использова­ ния к о м п о н е н т о в .

Вполне логично предположить, что упрощение процес­ •

са создания связи с д е н т и н о м приведет к получению

Л е г к о п р о в е р и т ь н а л и ч и е всех к о м п о н е н т о в пре­ парата а д г е з и о н н о й с и с т е м ы .

более стабильных и надежных результатов при восста­

Существует л и ш ь о д н о п р о т и в о п о к а з а н и е к ис­

новлении зубов.

п о л ь з о в а н и ю о д н о ф л а к о н о в о й с и с т е м ы , когда пучок света г е н е р и р у е м ы й Разработка новых п р е п а р а т о в для с о е д и н е н и я с

а п п а р а т о м д л я светового отве­

р ж д е н и я не с п о с о б е н п р о н и к а т ь в п о л н о м объеме,

дентином уже привела к выпуску ш и р о к о г о ассорти­

как, н а п р и м е р , п р и ф и к с а ц и и п о л и м е р о м ш т и ф т о в

мента адгезионных систем, с у п р о щ е н н о й процедурой

или

применения и с о х р а н е н и е м х о р о ш е й с в я з и между

пломбы.

дентином и восстановительными м а т е р и а л а м и . В ре­ зультате появилось большое

количество двухстадий-

ных адгезионных систем для д е н т и н а .

использовании

адгезива

под

амальгамовые

Н е к о т о р ы е п р о и з в о д и т е л и считают, что при плом­ б и р о в а н и и к о м п о м е р а м и н е б о л ь ш и х полостей кис­ л о т н о е п р о т р а в л и в а н и е м о ж н о не проводить, а приме­ нять

йвухстадийный процесс

однофлаконовые

адгезивы,

нанося

их

н е п о с р е д с т в е н н о на э м а л ь и д е н т и н . И хотя этот метод не п о в л и я е т на п р о ч н о с т ь с в я з и к о м п о м е р а с денти­

Как упомянуто выше, трехстадийные с и с т е м ы состо­ яли из кондиционера, п р а й м е р а и герметика. Сниже­

н о м , с в я з ь с э м а л ь ю будет проблематична. И з в е с т н а по к р а й н е й мере о д н а стоматологичес­

ние числа компонентов может быть достигнуто за счет

кая ф и р м а (Dentsply), которая

совмещения их ф у н к ц и й . Д л я этого б ы л о использова­

д и й н ы й д е н т и н н ы й к о н д и ц и о н е р для использования

но два различных подхода.

Были разработаны новые

с к о м п о м е р а м и . Он состоял из водного раствора ита-

двухстадийные препараты, в которых к о м б и н и р о в а л и

к о н о в о й и м а л е и н о в о й кислот и требовал проведения

medwedi.ru

выпустила двухста-

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

168

малого ч и с л а м а н и п у л я ц и й . О д н а к о серьезную кон­

н а н е с е н и е м и л и а п п л и к а ц и е й на поверхности эмали

куренцию

и д е н т и н а без п р е д в а р и т е л ь н о й обработки (Табли­

ему

составили

одностадийные

адгезивы

для к о м п о м е р о в . К р о м е того, не с о в с е м я с н о , в к а к и х

ца 2.5.7). П р о ц е д у р а с о з д а н и я адгезионного соедине­

случаях

н и я включает четыре этапа:

этот

двухстадийный

кондиционер

может

б ы т ь и с п о л ь з о в а н с а м о с т о я т е л ь н о , а когда с кислот­

1. д о з и р о в а н и е и с м е ш и в а н и е двух компонентов;

ным кондиционером.

2.

Механизм

действия

а п п л и к а ц и я на поверхность э м а л и и дентина;

самопротравливающих

3.

высушивание;

п р а й м е р о в о с н о в а н н а о д н о в р е м е н н о м д е й с т в и и де­

4.

отверждение светом.

м и н е р а л и з а ц и и и п р о ц е с с а п р о н и к н о в е н и я прайме­

П р е и м у щ е с т в о этого подхода не только в его прос­

ра, и в результате т а к о г о в з а и м о д е й с т в и я образуется

тоте, но также и в том, что в о з м о ж н о он позволяет из­

гибридный слой.

бежать нежелательного в ы с у ш и в а н и я дентина.

Преимущество

этих препаратов

состоит в том, что п р и их и с п о л ь з о в а н и и м о ж н о не проводить

высушивания

О б щ и м п о к а з а н и е м для п р и м е н е н и я одностадий­

отрицательно

ных д е н т и н н ы х адгезивов я в л я е т с я их использование

влияющее на состояние дентина. Аппликация на

с к о м п о м е р а м и и в тех местах, которые испытывают

второй

н е б о л ь ш и е нагрузки, так к а к п р о ч н о с т ь их связи с

стадии

полости,

ненаполненного(ых)

обеспечит

герметичное

канальцев

и

полимера(ов)

запечатывание

образование

дентинных

поверхностного

слоя с

большим количеством реакционно способных метакрилатных групп.

э м а л ь ю и, в м е н ь ш е й с т е п е н и с д е н т и н о м , не такая в ы с о к а я , к а к получаемая с трех- и л и двухстадийными адгезионными системами. О д н о с т а д и й н ы е препараты могут также быть ис­ п о л ь з о в а н ы д л я у с т р а н е н и я п о в ы ш е н н о й чувстви­

Одностадийный

процесс

тельности с п о м о щ ь ю п р о с т о й а п п л и к а ц и и на поверх­ н о с т ь п р и ч и н н о г о зуба.

Н а и п р о с т е й ш и м адгезивом будет т а к о й адгезив, кото­ р ы й м о ж н о п р и м е н я т ь всего в одну стадию. Произво­

Читайте инструкции

дители еще не н а ш л и с п о с о б а о б ъ е д и н и т ь все необхо­ д и м ы е к о м п о н е н т ы в о д и н ф л а к о н . Хотя это кажется

П о л н а я к л а с с и ф и к а ц и я адгезионных систем для сое­

л о г и ч н ы м п р о д о л ж е н и е м работ в д а н н о м направле­

д и н е н и я с д е н т и н о м п р и в е д е н а в Таблице 2.5.8. Нужно

нии, но ограниченная совместимость компонентов не

подчеркнуть, что р а з л и ч н ы е п р е п а р а т ы имеют свои

п о з в о л я е т это осуществить. Н а и б о л е е б л и з к о разра­

о с о б е н н о с т и , и н е к о т о р ы е у к а з а н и я в инструкциях по

б о т ч и к и п о д о ш л и к с о з д а н и ю о д н о с т а д и й н о г о вари­

их п р и м е н е н и ю могут также отличаться. Невозможно

анта д е н т и н н о г о адгезива. Адгезив содержит два ком­

и з л о ж и т ь все т о н к о с т и и н ю а н с ы требуемых манипу­

понента,

л я ц и й для каждого из них. Тем не менее, д о л ж н о быть

которые

необходимо

смешать

перед

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

169

ясно из приведенного в ы ш е о п и с а н и я препаратов для соединения с д е н т и н о м , что не существует универ­ сальной техники для о б р а з о в а н и я с в я з и с д е н т и н о м , и каждая система имеет свою с о б с т в е н н у ю у н и к а л ь н у ю технологию.

Клиническое значение Крайне важно внимательно изучить инструкции по п р и ­ менению каждого индивидуального препарата для сое­ динения с д е н т и н о м , так как они существенно различа­ ются между собой в з а в и с и м о с т и от используемых компонентов и от того, в к а к о м виде они представлены потребителю.

Выбор препарата для соединения с дентином Биосовместимость При выполнении каждой м а н и п у л я ц и и при л е ч е н и и зуба необходимо предвидеть в о з м о ж н у ю р е а к ц и ю со стороны пульпы и о с о б е н н о п р и а п п л и к а ц и и кислоты на поверхность д е н т и н а . И з в е с т н о , что э ф ф е к т и в ­ ность применения д е н т и н н ы х адгезивов зависит от их различной для каждого с п о с о б н о с т и образовывать по­ лимерные захваты-тяжи для д о с т и ж е н и я связи с ден­ тином. Потенциальной п р о б л е м о й является тот факт,

такой д е н т и н не вызовет угрозы раздражения пульпы.

что под влиянием д а в л е н и я в пульпе в с к р ы т и е ден­

В случае к а р и о з н о г о п о р а ж е н и я д е н т и н а , кажется, что

тинных канальцев может вызвать поступление жид­

ситуация и з м е н и т с я , но рядом и с с л е д о в а н и й было по­

кости из них и ее подъем до п о в е р х н о с т и д е н т и н а . Это

к а з а н о , что д е н т и н ы е адгезивы и с в я з а н н ы е с ними

может вызывать н а р у ш е н и е с в я з и , так к а к ж и д к о с т ь

к и с л о т н ы е п р а й м е р ы и в этом случае не оказывают от­

препятствует п р о н и к н о в е н и ю адгезива в д е н т и н н ы е

рицательного действия на пульпу.

канальцы и адаптацию к поверхности д е н т и н а . Тща­ тельное высушивание поверхности д е н т и н а до аппли­ кации адгезива могло бы предупредить эту проблему, однако сама процедура воздействия струи воздуха на дентин может привести к п о я в л е н и ю п о с л е п е р а ц и о н ной чувствительности пульпы и плохой адгезии мате­ риала.

Таким образом, в о с п а л е н и е пульпы может проис­ ходить п р е и м у щ е с т в е н н о при н а р у ш е н и и связи ден­ т и н а и п л о м б и р о в о ч н о г о материала, в результате чего в о з м о ж н о п р о н и к н о в е н и е в нее м и к р о о р г а н и з м о в . В о з м о ж н о с т ь в о з н и к н о в е н и я в о с п а л е н и я пульпы за­ висит от п р о ч н о с т и и долговечности связи с денти­ н о м , н а с к о л ь к о легко в клинических условиях можно

Врачи-стоматологи с о п а с е н и е м о т н е с л и с ь к при­ менению адгезивных систем из-за о т к р ы т и я дентин­

образовать эту с в я з ь и от свойств

применяемого

п л о м б и р о в о ч н о г о материала. П р е п а р а т ы для адгези­

ных канальцев и последующего у в е л и ч е н и я проница­

о н н о г о с о е д и н е н и я с д е н т и н о м сами по себе не обла­

емости дентина, о чем у п о м я н у т о в ы ш е . С о м н е н и я

дают а н т и м и к р о б н о й а к т и в н о с т ь ю , хотя в некоторых

высказывались и по поводу в о з м о ж н о й ответной реак­

случаях были п о п ы т к и включить в их состав антибак­

ции пульпы на а п п л и к а ц и ю кислот на поверхность

териальные препараты.

дентина. В разделе 2.6. будут д а н ы н е к о т о р ы е сообра­

Клиническое значение

жения по поводу прямого п о к р ы т и я пульпы. Пришеечные абразивные ( к л и н о в и д н ы е ) д е ф е к т ы у взрослых лиц сопровождаются о б р а з о в а н и е м скле-

Развитие проницаемости дентина и связанная с этим

розированного высоко м и н е р а л и з о в а н н о г о д е н т и н а ,

вероятность п р о н и к н о в е н и я м и к р о б о в в пульпу зуба

который предотвращает п р о н и к н о в е н и е раздражите­

зависит от прочности а д г е з и о н н о й связи пломбировоч­

лей в пульпу зуба.

н о г о материла и дентина.

Поэтому а п п л и к а ц и я кислоты на

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

170

П р и работе со всеми п р е п а р а т а м и для адгезионно­ го с о е д и н е н и я с д е н т и н о м следует избегать п р я м о г о контакта

кожных покровов с жидкостью прайме-

ра/адгезива, так к а к регулярное их воздействие может приводить к р а з в и т и ю з а м е д л е н н о й аллергическая ре­ а к ц и и или к о н т а к т н о м у дерматиту.

•

п о л и м е р и з а ц и о н н а я усадка;

•

р а з н ы е уровни теплового расширения и сжатия;

•

в н у т р е н н и е н а п р я ж е н и я от окклюзионной наг­ рузки;

•

х и м и ч е с к о е воздествие, такое как гидролиз. Возможные

Прочность и долговечность связи с дентином может иметь серьезные

последствия, так к а к это способствует внедрению

микробов

и

полимеризационной

зи с тем, что для д о с т и ж е н и я максимальной прочнос­ ти связи

Разрыв а д г е з и о н н о й связи

последствия

усадки к о м п о з и т о в были обсуждены в главе 2.2. В свя­

повторному

при

и с п о л ь з о в а н и и дентинных адгезивов

потребуется о к о л о 24 часов, полимеризационная усад­ ка может прервать в о з м о ж н о с т ь ее возникновения.

о р г а н и ч е с к и х о с т а т к о в по

краю полости. Это вызовет о к р а ш и в а н и е краев плом­

Клиническое значение

бы и может привести к п о в ы ш е н и ю чувствительности пульпы. Отсутствие а д г е з и о н н о й связи может привес­

Пациентам следует рекомендовать избегать значитель­

ти просто к в ы п а д е н и ю п л о м б ы даже при н а л и ч и и не­

ных жевательных нагрузок ( п р и е м а твердой пищи) пос­

которых р е т е н ц и о н н ы х пунктов.

ле п л о м б и р о в а н и я зубов в течение первых 24 часов.

Существует

целый

разрушения связи именно:

ряд

потенциальных

между п л о м б о й

причин

и дентином,

а

Возможность разрыва связи пломбировочного ма­ териала из-за его п о л и м е р и з а ц и о н н о й усадки с денти-

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

Таблица 2 . 5 . 7 Компоненты выпускающихся одностадийных дентинных адгезионных препа­ ратов (дентинных адгезивов)

171

ример, микронаполненного полимерного композита), так как

предотвращает передачу н а п р я ж е н и й

грани­

це раздела зуб-пломба.

Количество стадий при создании адгезионной связи

Стадия 1 Дентинный кондиционер,

Кол-во

Продукция

праймер и герметик

стадий

Prompt-L-Pop

Часть 1: м е т а к р и л и -

4

(ESPE)

рованные ф о с ф а т ы ,

Если бы выбор д е н т и н н ы х адгезионных систем прово­ д и л и , исходя из в о з м о ж н о й сложности их примене­ н и я , то о д н о с т а д и й н ы м препаратам отдавали бы пред­ почтение.

Однако

малое

число

манипуляций

необязательно означает, что о н и обладают

лучшими

ф у н к ц и о н а л ь н ы м и свойствами.

фотоинициаторы

Клиническое значение

и стабилизаторы Часть 2: Ф т о р и д н ы й

Клиническая э ф ф е к т и в н о с т ь дентинных адгезионных

к о м п л е к с , вода и

препаратов с малым числом стадий или этапов п р и м е ­

стабилизаторы F-2000 Primer/

Часть А: ГЭМА,

adhesive(3M)

Сополимер V i t r e b o n d ,

нения требует дополнительной о ц е н к и . 4 В клинической практике встречаются

ситуации,

вода, этанол, ф о т о ­

при которых применение некоторых адгезионных мате­

инициатор

риалов для дентина нецелесообразно.

Часть Б: Малеиновая

п о л и м е р н ы й адгезив светового отверждения использу­

Например, если

ется при непрямом пломбировании вкладкой, он может

кислота, вода

нарушить посадку вкладки, так как полимер может от­ ходить от стенок полости по л и н и и внутренних углов. В

ном также зависит от ф о р м ы полости. Это определяет­

таких ситуациях лучше применять препарат с двухком-

ся так называемым С-фактором, который указывает на

понентным праймером химического отверждения. Как

соотношение площади поверхности связи к площади

упоминалось ранее, при отсутствии доступа света для

свободной поверхности. Если размер свободной пове­

отверждения материалов, (при ф и к с а ц и и полимерным

рхности меньше площади поверхности границы разде­

цементом или адгезивом металлических штифтов и ис­

ла пломбы с дентином, то превалирует разрыв связи

пользовании адгезивов для амальгам), показано приме­

композит-дентин над с о к р а щ е н и е м пломбы. Это озна­

нение химически отверждаемого праймера.

чает, что связь может быть достигнута только на плос­ кой поверхности

или в неглубоких полостях, и если

Клиническая

эффективность

она способна сопротивляться н а п р я ж е н и я м , вызван­ ным полимеризационной усадкой материала. Если бы

Для п л о м б и р о в а н и я небольших полостей, края кото­

возник такой случай восстановления, то бугорки жева­

рых располагаются п о л н о с т ь ю в э м а л и , рекомендуется

тельных зубов должны были бы деформироваться из-за

применять

вынужденной компенсации усадочных н а п р я ж е н и й .

и с п о л ь з о в а н и е м методик, о б е с п е ч и в а ю щ и х наимень­

В случаях, когда имеются з н а ч и т е л ь н ы е поднутре­

к о м п о з и т ы с д е н т и н н ы м и адгезивами с

шую п о л и м е р и з а ц и о н н у ю усадку. Д л я больших полос­

ния в области бугорков жевательных зубов, при нало­

тей,

жении больших МОД пломб, может в о з н и к н у т ь раз­

восстановление п р я м ы м п л о м б и р о в а н и е м композита­

о с о б е н н о , при р а с п р о с т р а н е н и и их под десну,

рыв в участках основания бугорков. Даже если этого

ми в с о ч е т а н и и с препаратами для адгезионного сое­

не произошло, в коронке в о с с т а н о в л е н н о г о зуба могут

д и н е н и я с д е н т и н о м п р о т и в о п о к а з а н о . В целом, проб­

возникнуть большие н а п р я ж е н и я , которые могут выз­

лему усадки

вать повышенную чувствительность пульпы.

решать путем и с п о л ь з о в а н и я

При абразивных дефектах п р и ш е е ч н о й области зу­

пломб

в

некоторой

степени

можно

вкладок из композит­

ных материалов. О д н а к о остается проблема несоотве­

эксцентрических или больших окклю­

тствия к о э ф ф и ц и е н т о в р а с ш и р е н и я , поэтому пред­

зионных сил может вызывать разрыв связи п л о м б ы и

почтительнее керамические вкладки, фиксируемые на

вконечном итоге ее выпадение. Д л я п р е о д о л е н и я этой

п о л и м е р н о м цементе, так как в этом случае адгезион­

трудности было предложено п р и м е н е н и е пломбиро­

ное с о е д и н е н и е с д е н т и н о м будет испытывать мень­

вочного материала с н и з к и м модулем упругости (нап­

шие н а п р я ж е н и я .

бов действие

medwedi.ru

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

172

Остается

особый

вопрос

в

применении новых

двухстадийных и о д н о с т а д и й н ы х адгезивов для денти­ на, к о т о р ы й требует доказательств долговечности ад­ г е з и о н н о г о с о е д и н е н и я в к л и н и ч е с к и х условиях, по­ лученных

с

этими

препаратами.

К

сожалению

и з м е р е н и я а д г е з и о н н о й п р о ч н о с т и при р а с т я ж е н и и или сдвиге in vitro, к а к б ы л о п о к а з а н о , не дают п р я м ы х

Клиническое значение В о з м о ж н о с т и п р и м е н е н и я в к л и н и к е адгезионных пре­ паратов значительно расширились, это связано с большей уверенностью в успехе при работе с ними в клинике.

ответов на э ф ф е к т и в н о с т ь п р е п а р а т о в в к л и н и к е . Существует

альтернативный

метод,

заключаю­

щийся в использовании стеклоиономерных цементов

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

в качестве а д г е з и о н н о с о е д и н е н н о й с д е н т и н о м осно­ вы под к о м п о з и т н ы е п л о м б ы ; в ряде к л и н и ч е с к и х ис­

Armstrong SR, Keller J C , Boyer DB (2001) The influence

с л е д о в а н и й б ы л о п о к а з а н о , что т а к о й метод эффекти­

of water storage and C-factor on the dentin—resin

вен,

composite

несмотря

на

низкий

показатель

прочности

а д г е з и о н н о й связи этих ц е м е н т о в с д е н т и н о м .

microtensile bond

strength

and debond

pathway utilizing a filled and unfilled adhesive resin D e n t Mater 17: 268-276

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Bouillaguet S et al (2001) Bond strength of composite to

Существует м н о г о р а з л и ч н ы х д е н т и н н ы х адгезивов, и

C h o i KK, C o n d o n JR, Ferracane JL (2000) The effect of

каждый из них обладает с в о и м и у н и к а л ь н ы м и свой­

adhesive thickness on polymerization contraction stress

dentin using conventional, one-step, and self-etching adhesive systems. J Dent 29: 55—61

ствами. Последнее п о к о л е н и е этих препаратов весьма п е р с п е к т и в н о , так к а к с их п р и м е н е н и е м отсутствие механической

р е т е н ц и и уже

не

является

ведущим

ф а к т о р о м в случае неудачи; о д н а к о еще н е в о з м о ж н о добиться н а д е ж н о й

краевой г е р м е т и з а ц и и с исполь­

з о в а н и е м адгезионных п р е п а р а т о в для д е н т и н а всех к л и н и ч е с к и х ситуациях.

во

of composite. J Dent Res 79: 812-817 Council for Dental Materials, Instruments and Equipmeni (1987) D e n t i n e bonding systems: an update. J Am Dent Assoc 114: 91-95 Davidson CL et al (1984) The competition between \k composite—dentin bond strength and the polymerisa­ tion contraction stress. J Dent Res 63: 1396-1399

АДГЕЗИВЫ ДЛЯ ЭМАЛИ И ДЕНТИНА

Erickson RL (1992) Surface interactions of dentin adhesive Gwinnett AJ (1992) Moist versus dry dentin: its effect on shear bond strength. Am J D e n t 5: 127-129

specimens. J D e n t 26: 379-385 Pashley D H , Carvalho R M (1997) D e n t i n e permeability

Johnson G H , Powell LV, G o r d o n GE (1991) D e n t i n bond­ ing systems: a review of current products and tech­ niques. J Am D e n t Assoc 122: 34—41

and dentine adhesion. J D e n t 25: 355—372 Perdigao J et al (2000) N e w trends in dentin/enamel adhe­ sion. Am J D e n t 13: 2 5 D — 3 0 D (special issue)

Kanca J (1992) Resin bonding to wet substrate I. Quintes­

Tay FR et al (2000) An ultrastructural study of the influ­ ence of acidity of self-etching primers a n d smear layer

sence Int 23: 39-41 Moll K, Haller В (2000) Effect of intrinsic a n d extrinsic moisture on bond strength to dentine. J Oral Rehabil 27:150-165 promotion

Nakabayashi N, Watanabe A, Arao T (1998) A tensile test to facilitate identification of defects in dentine b o n d e d

materials. Oper D e n t 5: 81-94

Nakabayashi N,

173

thickness on bonding to intact dentin. J Adhesive D e n t 2:83-98 Van Meerbeek В et al (1998) T h e clinical performance of

Kojima K, of

adhesion

M a s u h a r a E (1982) T h e by

the

infiltration

of

monomers i n t o t o o t h substrates. J B i o m e d M a t e r Res 16: 265-273

adhesives. J Dent 26: 1-20 Van N o o r t R et al (1989) A critique of bond strength meas­ urements. J D e n t 17: 61—67 Watts A, Paterson RC (1991) A review of current propri­ etary bonding systems. Restorative D e n t Aug: 56-61

medwedi.ru

Глава 2 . 6 .

ЭНДОДОНТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ВВЕДЕНИЕ

Изоляция пульпы Е щ е в 1859 году с э р J o h n Tomes

заявил, что «лучше

Э н д о д о н т и я имеет дело с м о р ф о л о г и е й , ф и з и о л о г и е й

о с т а в и т ь с л о й п и г м е н т и р о в а н н о г о д е н т и н а для заши­

и п а т о л о г и е й пульпы зуба и т к а н е й , о к р у ж а ю щ и х ко­

ты п у л ь п ы , ч е м п о д в е р г а т ь с я р и с к у принести в жерт­

р е н ь зуба.

Э н д о д о н т и ч е с к о е л е ч е н и е н а п р а в л е н о на

ву зуб». На о с н о в а н и и с о б с т в е н н ы х наблюдений он

с о х р а н е н и е зуба после п о в р е ж д е н и я пульпы и приле­

п р и ш е л к выводу, что и з м е н и в ш и й с я в цвете и деми­

гающих околокорневых тканей.

н е р а л и з о в а н н ы й д е н т и н м о ж е т б ы т ь оставлен в глу­

применение

стоматологических

Лечение

включает

материалов,

в том

б о к и х п о л о с т я х зуба под п л о м б о й , и часто с удовлет­

числе для з а щ и т н о г о п о к р ы т и я в с к р ы т о й витальной

ворительными

пульпы, г е р м е т и з а ц и и корневого к а н а л а после удале­

э ф ф е к т и в н о , е с л и п о д о з р е в а ю т н а л и ч и е микров­

н и я пульпы, для л е ч е н и я с и л ь н о р а з р у ш е н н о г о зуба

скрытий пульпы.

после т р а в м ы , а также в о с с т а н о в л е н и я к о р о н к и зуба с

привести к вскрытию пульпы,

помощью

ш е н и ю с и т у а ц и и . М н о г и м и р а б о т а м и было показа­

эндодонтических штифтов

и

культевых

вкладок ( Р и с . 2.6.1).

результатами.

Это

особенно

Удаление т а к о г о дентина может

н о , что д е м и н е р а л и з о в а н н ы й ,

что приведет к ухуд­ м а л о инфицирован­

н ы й д е н т и н может п о д в е р г н у т ь с я реминерализации. к а к т о л ь к о и с т о ч н и к и н ф е к ц и и будет устранен. Об­

ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ВИТАЛЬНОЙ ПУЛЬПЫ

наружить деминерализованный дентин,

который

еще не п о р а ж е н к а р и е с о м , м о ж н о п р и помощи кра­ сителей.

Н а л о ж е н и е соответствующего

материал

н е п о с р е д с т в е н н о на д е м и н е р а л и з о в а н н ы й дентин обычно

называют

непрямым

покрытием

пульпы

( Н П П ) , хотя е д и н о г о м н е н и я по поводу клинической Различают две о с н о в н ы х п р и ч и н ы в с к р ы т и я пульпы, а именно: •

к а р и е с зуба и патологическая стираемость т к а н е й зуба;

•

случайное в с к р ы т и е во в р е м я п р е п а р и р о в а н и я зу­ ба и в результате т р а в м ы . В обоих случаях требуется п р о в е д е н и е корригиру­

ю щ е г о л е ч е н и я для с о х р а н е н и я зуба. Характер этого л е ч е н и я зависит о т п р и ч и н ы п о в р е ж д е н и я пульпы.

о ц е н к и э т о й м а н и п у л я ц и и еще не существует. Неп­ р я м о е п о к р ы т и е н а п р а в л е н о на с о х р а н е н и е виталь­ н о с т и п у л ь п ы и, о с о б е н н о в тех случаях, когда удале­ н и е всего п о р а ж е н н о г о приводить

к ее

к а р и е с о м д е н т и н а может

вскрытию.

н е в с к р ы т о й пульпы зуба

О с н о в н о й признак

— это отсутствие крови

в б л и з и п у л ь п о в о й к а м е р ы . П р и о б р а б о т к е кариозной п о л о с т и к р а й н е в а ж н о , ч т о б ы была удалена инфек­ ц и я и п р и н я т ы с о о т в е т с т в у ю щ и е м е р ы , предотвра­ щ а ю щ и е ее р е ц и д и в . Э т о м о ж е т б ы т ь достигнуто пу-

ЭНДОДОНТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

175

5 мкм

Рис.

2.6.2.

Трансмисионная электронная м и к р о с к о п и я

участка зуба, показывающая глубину проникновения кисло­ ты в дентин и большее увеличение зоны с дентинным ка­ Рис. 2 . 6 . 1 . Схематическое и з о б р а ж е н и е зуба с з а п л о м б и ­

нальцем при рассмотрении от непротравленного к протрав­

рованными каналами

л е н н о м у дентину

тем применением а н т и б а к т е р и а л ь н о й п р о к л а д к и из гидроксида к а л ь ц и я и л и ц и н к - о к с и д - э в г е н о л ь н о г о цемента, с т и м у л и р у ю щ е й о б р а з о в а н и е в т о р и ч н о г о дентина. Разумеется, что п о л и м е р н ы е к о м п о з и т ы не должны накладываться н е п о с р е д с т в е н н о на проклад­ ку с эвгенольной о с н о в о й , т а к к а к о н а м о ж е т нару­ шать процесс п о л и м е р и з а ц и и .

кает на глубину всего лишь нескольких микрон, и это не может вызывать некротических изменений в пульпе зуба (Рис. 2.6.2). Что касается вопроса образования вторич­ ного дентина, то все больше появляется в литературе све­ дений о том, что гидроксид кальция не единственный препарат, обладающий стимулирующим свойством.

С появлением адгезивных стоматологических ма­ териалов открылась новая в о з м о ж н о с т ь в л е ч е н и и ка­ риеса зубов — после в н е с е н и я ц е м е н т а с г и д р о к с и д о м кальция накладывается а д г е з и о н н а я п р о к л а д к а из стеклоиономерного и л и м о д и ф и ц и р о в а н н а я полиме­ ром стеклоиономерного цемента. Альтернативой это­ му может быть п р и м е н е н и е п о л и м е р н ы х к о м п о з и т о в в сочетании с д е н т и н н ы м и адгезивами. Цель этих ин­ новаций заключается в с о з д а н и и п р о т и в о м и к р о б н о г о барьера в сочетании с в ы с о к о а д г е з и в н ы м г е р м е т и к о м , препятствующим п р о н и к н о в е н и ю бактерий в д е н т и н и пульпу зуба, что способствует с о х р а н е н и ю ее жизне­ деятельности. Гидроксид к а л ь ц и я в этих случаях дол­ жен наноситься по в о з м о ж н о с т и в м и н и м а л ь н о м ко­ личестве, с тем, чтобы к а к м о ж н о б о л ь ш а я площадь дентина осталась доступной д л я п о с л е д у ю щ е й связи со стеклоиономерными ц е м е н т а м и и л и п о л и м е р н ы м и композитами. Сравнительно недавно был предложен метод прямо­ го нанесения препаратов адгезионной системы для гер­ метизации дентина путем создания гибридной зоны. Этим методом предупреждается появление повышенной чувствительности зуба и обеспечивается надежная защи­ та от микробной инвазии. Однако много специалистов выступают против использования кислотного протрав­ ливания дентина вблизи от пульпы. В тоже время, име­ ются данные и о том, что кислота в таком случае прони­

Клиническое значение Важнейшим свойством стоматологических материалов для непрямого защитного покрытия пульпы является их биосов­ местимость. При отсутствии микроорганизмов и блокирова­ нии микропроницаемости дентина эти материалы могут сти­ мулировать образование вторичного дентина.

Прямое покрытие пульпы П р я м о е п о к р ы т и е пульпы — это п о в я з к а на вскрытую пульпу с целью с о х р а н е н и я ее ж и з н е с п о с о б н о с т и . Вскрытие пульпы может п р о и з о й т и п р и препарирова­ н и и твердых т к а н е й зуба и л и травме, и ее дальнейшее состояние будет зависеть от э ф ф е к т и в н о с т и принятых мер по предупреждению п о п а д а н и я в нее бактерий. Н е с м о т р я на п р о д о л ж а ю щ и е с я дискуссии по вопросу с о х р а н е н и я пульпы, б о л ь ш и н с т в о специалистов пола­ гают, что гидроксид к а л ь ц и я является одним из луч­ ш и х препаратов для з а к р ы т и я о б н а ж е н н о й пульпы. О д н а к о с у щ е с т в у е т м н е н и е , что у с п е ш н о е эн­ д о д о н т и ч е с к о е л е ч е н и е н а м н о г о л у ч ш е непредска­ зуемых р е з у л ь т а т о в л е ч е н и я в с к р ы т о й п у л ь п ы пу­ тем

защитного

medwedi.ru

ее

покрытия,

которое

может

в

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

176

к о н е ч н о м итоге п р и в е с т и к ее р е з о р б ц и и , воспале­

Цементы из гидроксида кальция

н и ю и л и н е к р о з у . Тем н е м е н е е , у м о л о д ы х л и ц сох­ р а н е н и е п у л ь п ы о б е с п е ч и в а е т н о р м а л ь н о е разви­

П е р в ы м в и д о м препарата была жидкая паста гидрок­

тие зубов и не допускает их о с л а б л е н и я , которое

сида к а л ь ц и я , с о с т о я в ш а я из смеси гидроксида каль­

может в о з н и к н у т ь в результате

лечения корневых

каналов.

ц и я и воды. С п а с т о й б ы л о легче работать, если в нее д о б а в л я л и метилцеллюлозу. В начале

Практика

показывает,

если

прямое

60-х годов был

покрытие

создан ц е м е н т гидроксида к а л ь ц и я , способный отве­

пульпы к а к метод л е ч е н и я я в л я е т с я с о м н и т е л ь н ы м , т о

рждаться до твердого с о с т о я н и я . В этом цементе ок­

и с п о р н ы м будет в ы б о р подходящего материала для

сид к а л ь ц и я реагировал

этой ц е л и .

присутствии сульфонамидотолуольного пластифика­

П о своему н а з н а ч е н и ю материал д л я пок­

рытия пульпы рассматривается, как

раневая повязка

с салициловым эфиром в

тора с о б р а з о в а н и е м хелатных связей (см. раздел 2.4.).

на в с к р ы т у ю пульпу. Такой материал л и б о п а с с и в н о

Такие т в е р д е ю щ и е ц е м е н т ы выпускаются

отделяет пульпу от в н е ш н е й среды, з а щ и щ а я от про­

к о м п л е к т а , с о с т о я щ е г о из двух и л и одной пасты, со­

н и к н о в е н и я м и к р о б о в , л и б о о н вызывает определен­

д е р ж а щ и х г и д р о к с и д к а л ь ц и я в качестве наполнителя

ные изменения в ней.

в диметакрштатном с в я з у ю щ е м , полимеризующимся

Существуют д а н н ы е о том, что пульпа имеет спо­

в виде

под д е й с т в и е м света.

с о б н о с т ь з а щ и щ а т ь себя барьером и з с о е д и н и т е л ь н о й

Проблема с неотверждающимися формами гидрок­

т к а н и , к о т о р ы й со в р е м е н е м п р е в р а щ а е т с я в твердую

сида кальция состояла в том, что о н и постепенно раст­

ткань.

ворялись под п л о м б а м и , что ухудшало

Образованию

твердой

ткани

предшествуют

функциональ­

слабые р а з д р а ж е н и я пульпы, п р и в о д я щ и е к поверхно­

ное качество всего восстановления. Отверждаюшиеся

стному к о а г у л я ц и о н н о м у некрозу. И с х о д я из этого,

цементы, обладающие более н и з к о й растворимостью,

материал для п о к р ы т и я п у л ь п ы д о л ж е н обладать сле­

стали все чаще использоваться в клинической практи­

дующими свойствами:

ке. Н у ж н о отметить, что при создании цемента гидрок­ сида кальция перед производителем стояла нелегкая

•

• •

стимулировать п р о ц е с с б и о л о г и ч е с к о г о инкапсу­

задача п р и д а т ь этому материалу сбалансированные

л и р о в а н и я в т к а н я х пульпы, в результате которого

свойства — обладать достаточно высокой раствори­

образуется

мостью, необходимой для сохранения его терапевти­

поверхностный

минерализованный

слой;

ческого действия, и в тоже время иметь устойчивые ха­

не о к а з ы в а т ь ни с и с т е м н о г о , ни л о к а л ь н о г о по­

рактеристики для п р о т и в о с т о я н и я растворению под

бочного д е й с т в и я п р и с о х р а н е н и и пульпы;

пломбой. В литературе, однако, еще много дискуссий

з а щ и т и т ь пульпу от п р о н и к н о в е н и я в нее микро­

по вопросу о том, необходимо ли материалам для

организмов.

щ и т н о г о п о к р ы т и я пульпы обладать свойствами, сти­

за­

мулирующими образование вторичного дентина. Д р у г и м и с л о в а м и материал для п о к р ы т и я пульпы

К а к уже б ы л о отмечено р а н е е , п р и

контакте с

д о л ж е н взаимодействовать с н е й т а к и м образом, что­

пульпой, паста вызывает н е к р о т и ч е с к и е изменения в

бы и н и ц и и р о в а т ь о б р а з о в а н и е твердой т к а н и и, когда

п о в е р х н о с т н о м слое пульпы (1,0-1,5 м м ) , который за­

этот п р о ц е с с п р и о с т а н о в и л с я , сохранять свою защит­

тем п о с т е п е н н о п р е в р а щ а е т с я в кальцифицирован-

ную роль.

ную ткань. Э к с п е р и м е н т ы с и с п о л ь з о в а н и е м радиоак­

Е с л и пульпа была в с к р ы т а в результате к а р и о з н о г о процесса,

процедура защитного

покрытия пульпы

тивного

кальция

в

составе

пасты

показали, что

к а л ь ц и е в ы е с о л и , необходимые для минерализации

п р о т и в о п о к а з а н а . И н ф и л ь т р а ц и я б а к т е р и й в пульпу

д е н т и н н о г о м о с т и к а , поступают

является н е о б р а т и м ы м п р о ц е с с о м и

тканевых ж и д к о с т е й пульпы. С образованием дентин-

поэтому един­

не из цемента, а из'

с т в е н н ы м р е ш е н и е м в э т о м случае я в л я е т с я п о л н а я

п о д о б н о г о вещества,

п у л ь п э к т о м и я (удаление пульпы).

ка р а з д р а ж е н и я , а ф о р м и р о в а н и е твердой ткани прек­ ращается.

Материалы для покрытия пульпы

Полагают,

пульпа изолируется от источни­ что

высокое

значение рН

к а л ь ц и й - г и д р о к с и д н о г о ц е м е н т а вызывает такую ре­ а к ц и ю пульпы, а также это т е с н о с в я з а н о с его анти­ микробными свойствами.

До недавнего в р е м е н и е д и н с т в е н н ы м материалом, ко­ т о р ы й удовлетворял т р е б о в а н и я м з а щ и т н о г о покры­

Адгезионные системы для дентина

т и я пульпы, был ц е м е н т из гидроксида к а л ь ц и я , кото­ р ы й впервые был и с п о л ь з о в а н д л я этой ц е л и в 30-х

Д и с к у с с и и о п р и м е н е н и е адгезионных к дентину ма­

годах. О д н а к о в н а с т о я щ е е в р е м я п р е д п о ч т е н и е отда­

териалов в качестве препарата для п р я м о г о покрытия

ется п р е п а р а т а м д л я адгезионного с о е д и н е н и я с ден­

пульпы еще более п р о т и в о р е ч и в ы по сравнению с

тином.

п р и м е н е н и е м для этой ц е л и препаратов гидроксида

ЭНДОДОНТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

кальция, и этот вопрос находится в стадии интенсив­ ных исследований. К а к б ы л о о т м е ч е н о Stanley в 1998 г., результаты и с с л е д о в а н и й п о с л е д н и х лет по защит­ ному покрытию пульпы весьма н е о д н о р о д н ы , а иног­ да и некорректны, что с н и ж а е т у в е р е н н о с т ь практику­ ющих врачей

в

возможности

применения

этого

177

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЛОМБИРОВАНИЯ КОРНЕВЫХ КАНАЛОВ

метода лечения. П о э т о м у требуются д о п о л н и т е л ь н ы е исследования для того, чтобы сделать о п р е д е л е н н о е заключение по д а н н о м у вопросу. П р и в с к р ы т о й пуль­

Задачами с о в р е м е н н о г о н е о п е р а т и в н о г о э н д о д о н т и -

пе очень важно д о с т и ч ь гемостаза, для чего рекомен­

ческого л е ч е н и я я в л я ю т с я :

дуется использование слабого раствора гипохлорита

•

натрия ( 1 % и л и м е н е е ) . Е с л и к р о в о т е ч е н и е не оста­ навливается в течение о д н о й м и н у т ы , то п о к а з а н о э н додонтическое л е ч е н и е .

Обеспечить чистоту к о р н е в о г о канала. Ц е л ь состо­ ит в с н и ж е н и и числа бактерий до н е п а т о г е н н о г о уровня.

•

Обеспечить «апикальную герметизацию». Это пре­ дупреждает поступление ж и д к о с т е й , к о т о р ы е мо­

Неясным и д и с к у с с и о н н ы м остается вопрос о воз­ можности н е п о с р е д с т в е н н о г о н а н е с е н и я д е н т и н н о г о

гут стать питательной средой

адгезива с п р и м е н е н и е м

м о в , а также выход токсических веществ из канала

тотального п р о т р а в л и в а н и я

и их поступление в п е р и а п и к а л ь н ы е т к а н и .

дентина, и он требует д о п о л н и т е л ь н ы х и с с л е д о в а н и й . Как сообщают н е к о т о р ы е авторы, о п р е д е л е н н ы й ус­

для микроорганиз­

•

Обеспечить

«коронковую

герметизацию».

Она

пех был достигнут п р и п р я м о м п о к р ы т и и пульпы та­

предупреждает п о в т о р н о е попадание микроорга­

кими препаратами без к и с л о т н о г о п р о т р а в л и в а н и я ,

н и з м о в из п о л о с т и рта.

или адгезивами, не т р е б у ю щ и м и э т о й стадии, (самоп­ ротравливающие п р а й м е р ы ) , и, н е с м о т р я на то, что фосфорная кислота может действовать к а к эффектив­ ный гемостатик. О д н а к о результаты, п о л у ч е н н ы е от­ дельными с п е ц и а л и с т а м и , еще не могут служить обос­ нованием для о б о б щ а ю щ е й р е к о м е н д а ц и и по этой

Обтурационные штифты Гуттаперча (ГП)

проблеме. Поэтому неудивительно, что б о л ь ш а я часть

Гуттаперча представляет собой каучук, собираемый с

врачей стоматологов продолжает и с п о л ь з о в а т ь гид­

деревьев вида Taban. Она была введена в С о е д и н е н н о м

роксид кальция до н а н е с е н и я д е н т и н н о г о адгезива.

Королевстве в 1843 году и с тех п о р используется в э н додонтии более ста лет. Каучук представляет собой по­ л и м е р ы и з о п р е н а (2-метил-1,3-бутадиен), а изопрен

Неудачи после прямого покрытия пульпы

имеет пространственные изомеры и

может иметь раз­

личную структуру, несмотря на один и тот же состав (Рис. 2.6.3). Если группа С Н 3 и атом Н располагаются с

Неудачи после п р я м о г о п о к р ы т и я пульпы могут воз­

о д н о й и той же стороны изопренового изомера, он на­

никать по следующим п р и ч и н а м :

зывается г

гель

химическая р е а к ц и я

ка из поднутрений. Бура, которую добавляют в агаровый материал для контроля уровня р Н , дает отрицательный п о б о ч н ы й

Реакция

отверждения

эффект, реагируя с модельным материалом и, таким об­ разом, замедляя процесс его твердения; в результате по­

Дигидрат сульфата к а л ь ц и я поставляет и о н ы Са для

верхность модели может стать мягкой. Д л я устранения

р е а к ц и и п о п е р е ч н о г о с ш и в а н и я , за счет которой золь

этого недостатка в состав материала добавляют сульфат

п р е в р а щ а е т с я в гель. И о н ы к а л ь ц и я

калия. Материал не токсичен и не раздражает ткани рта

частично

пациента при тщательном в ы п о л н е н и и инструкции по

кальция:

растворимого

в

воде

выделяются из

дигидрата сульфата

применению. Он относительно дешев, и имеются све­ дения, что в ряде лабораторий при дублировании моде­ лей его неоднократно используют, до четырех раз. У агаровых о т т и с к н ы х материалов и м е ю т с я и не­ достатки, с в я з а н н ы е с н е о б х о д и м о с т ь ю использова­

М е х а н и з м п о п е р е ч н о г о с ш и в а н и я показан на Рис. 2.7.5, его м о ж н о представить в виде р е а к ц и и :

ния специального о б о р у д о в а н и я , такого к а к оттиск­ ные ложки с в о д я н ы м охлаждением и с е к ц и о н н а я водяная баня с о п р е д е л е н н о й температурой, что тре­ бует начальных затрат на его п р и о б р е т е н и е . К р о м е то­ го, ложка с в о д я н ы м охлаждением д о в о л ь н о м а с с и в н а и может создать неудобства для п а ц и е н т а . Хотя сам материал в п р и н ц и п е м о ж н о использовать неоднок­

Рабочее время и время твердения материала зави­

ратно, в наше время п е р е к р е с т н о й и н ф е к ц и и к этому

сят от с к о р о с т и в ы д е л е н и я и о н о в кальция и их спо­

относятся н а с т о р о ж е н н о . Также

собности к с ш и в а н и ю . Быстрое растворение сульфата

необходимо быть

внимательным в работе, чтобы исключать з а г р я з н е н и е

кальция могло бы дать материал с н е п р и г о д н ы м рабо­

воды в бане. По э т и м п р и ч и н а м а г а р о в ы й о т т и с к н о й

ч и м временем, поэтому, чтобы этот недостаток прео­

материал сейчас редко используют в п р а к т и к е .

долеть, в состав материала вводят ф о с ф а т натрия, ко­ торый

сдерживает

взрывную

начальную скорость

Альгинатные оттискные материалы (альгинаты)

действует в этом случае к а к замедлитель, его количе­

Основой альгинатных материалов я в л я е т с я а л ь г и н о -

т и с к н о г о материала с о б ы ч н о й и п о в ы ш е н н о й ско­

вая кислота — продукт, получаемый из м о р с к и х водо­

ростью

рослей. Структура альгиновой кислоты о ч е н ь сложна,

результате следующей р е а к ц и и :

образования

кальциевых

ионов.

Фосфат

натрия

ство м о ж н о и з м е н я т ь для получения м о д и ф и к а ц и й от-

medwedi.ru

твердения.

Ионы

натрия

образуются

в

ОСНОВЫ

196

СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Р и с . 2 . 7 . 4 . Структура альгината натрия, водородные ио­ ны альгиновой кислоты замещены ионами натрия

Свойства Альгинатные материалы выпускают в виде порошков, к о т о р ы м п р и д а ю т с п о с о б н о с т ь не п ы л и т ь при смеши­ в а н и и , чтобы и с к л ю ч и т ь к а к о е - л и б о раздражающее воздействие т о н к и х п ы л е в и д н ы х частиц при их попа­ д а н и и в о к р у ж а ю щ и й воздух и дыхательные пути пер­ сонала. П о р о ш о к следует э н е р г и ч н о перемешать пе­ ред п р и м е н е н и е м , чтобы не было р а с с л о е н и я , которое может происходить при хранении,

и равномерно

распределить в массе п о в е р х н о с т н ы й слой, часто заг­ р я з н е н н ы й следами влаги, п р о н и к а ю щ и м и из воздуха. К о н т е й н е р с п о р о ш к о м следует тщательно и как мож­ но быстрее закрывать после взятия из него необходи­ мой п о р ц и и п о р о ш к а . Важно т о ч н о соблюдать правильное соотношение ИОНЫ к а л ь ц и я в первую очередь будут реагировать

п о р о ш к а и воды, д л я чего производитель материала

с ф о с ф а т н ы м и и о н а м и , образуя н е р а с т в о р и м ы й фос­

поставляет с ним соответствующий м е р н и к (мерную

фат к а л ь ц и я :

л о ж к у ) . Легче всего с м е ш и в а т ь материал в резиновой

ЗСа

2+

3

ч а ш к е ш п а т е л е м , к о т о р ы м о б ы ч н о пользуются для

+ 2 Р 0 " 4 -> С а 3 ( Р 0 4 ) 2

с м е ш и в а н и я гипса. Таким образом и о н ы к а л ь ц и я , которые выделяют­

Альгинатный материал имеет легко контролируе­

ся из дигидрата сульфата к а л ь ц и я вначале не участву­

мое рабочее время, но для разных м а р о к материала оно

ют в процессе с ш и в а н и я , так как реагируют с фосфат­

может и з м е н я т ь с я . Рабочее время и время твердения

н ы м и и о н а м и . Только тогда, когда в раствор выйдет

м о ж н о регулировать, и з м е н я я температуру воды дм

такое количество к а л ь ц и е в ы х и о н о в , которое окажет­

з а м е ш и в а н и я , н а п р и м е р , используя подогретую воду,

ся д о с т а т о ч н ы м , чтобы п р о р е а г и р о в а л весь в в е д е н н ы й

но лучше выбрать ту марку материала, которая имеет

в состав ф о с ф а т н а т р и я , начнут поступать и о н ы каль­

рабочее время и время отверждения , наиболее подхо­

ц и я для р е а к ц и и с ш и в а н и я .

д я щ и е для с п е ц и ф и к и вашей работы, а температуру

В процессе т в е р д е н и я происходит з н а ч и т е л ь н о е

воды поддерживать между 18°С и 24°С. Типичные зна­

и з м е н е н и е р Н , от 11 в начале процесса до приблизи­

ч е н и я рабочего времени и времени отверждения для

тельно 7. Это и з м е н е н и е рН б ы л о и с п о л ь з о в а н о в не­

альгинатных оттискных материалов обычного и быст­

которых составах альгинатных материалов, в них до­

рого отверждения приведены в таблице 2.7.7. Оконча­

бавляли

ние времени отверждения в клинических условиях

рН-индикаторы,

с

помощью

которых

процесс отверждения м о ж н о б ы л о наблюдать визуаль­

м о ж н о определить по потере л и п к о с т и

но и т а к и м образом о ц е н и в а т ь рабочее время и время

альгинатного материала. Оттиск следует подержать во

поверхности

отверждения.

рту еще 2-3 минуты после исчезновения липкости.

ОТТИСКНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

197

Рис. 2 . 7 . 5 . Реакция сшивания ( п о п е р е ч н о г о сшивания) альгината натрия и о н а м и кальция

Воспроизведение рельефа поверхности альгинатными материалами не т а к т о ч н о , к а к а г а р о в ы м и и эластомерными, и п о э т о м у их не р е к о м е н д у ю т для снятия оттисков при изготовлении к о р о н о к и м о с т о видных п р о т е з о в . О д н а к о , о н и весьма п о п у л я р н ы п р и изготовлении п о л н ы х и частичных с ъ е м н ы х протезов. Для альгинатов характерны те же п р о б л е м ы , что и для агаровых материалов, о н и также п о д в е р ж е н ы с и нерезису и в о д о п о г л о щ е н и ю , п р и в о д я щ и х к невысо­ кой стабильности размеров оттиска. Подобно агаровым материалам, модель по альгинатному оттиску следует отливать не позднее, чем че­ рез 1 час, при этом храня о т т и с к завернутым во влаж­ ную салфетку. Подобно агаровым материалам альгинаты облада­ ют высокой в я з к о э л а с т и ч н о с т ь ю , и следует соблюдать правила извлечения оттиска для того, чтобы не полу­ чить излишнюю эластичную д е ф о р м а ц и ю . Величина

с т а н о в л е н и е после д е ф о р м а ц и и будет происходить в

деформации

л ю б о м случае сразу после удаления оттиска,

сжатия материала, которая иногда дос­

тигает таких больших в е л и ч и н к а к 10%, может ска­

когда

с ж и м а ю щ е е н а п р я ж е н и е уже с н я т о . О д н а к о , хотя со

заться на точности оттиска при удалении его из под­

временем

нутрений. П о с т о я н н а я ( или остаточная) д е ф о р м а ц и я

уменьшаться, но на этот п о л о ж и т е л ь н ы й э ф ф е к т бу­

в таких случаях может достигнуть в е л и ч и н ы порядка

дут накладываться р а з м е р н ы е и з м е н е н и я оттиска.

величина

остаточной

деформации

будет

1,5% , что уже г р а н и ч и т с н е п р и е м л е м ы м и з м е н е н и е м

Альгинатные о т т и с к н ы е материалы имеют более

размеров для ряда п р и м е н е н и й о т т и с к н о г о материала.

н и з к у ю п р о ч н о с т ь на раздир по с р а в н е н и ю с агаровы­

Остаточная д е ф о р м а ц и я у альгинатов иногда превы­

ми материалами.

шает деформацию агаровых оттискных материалов, у которых при тех же условиях остаточная д е ф о р м а ц и я

Клиническое значение

составляет около 1 %. Остаточную д е ф о р м а ц и ю м о ж н о свести к миниму­ му, если использовать материал в тех случаях, где нет

Хотя при быстром приложении нагрузки, связанном с ме­

глубоких поднутрений, так к а к чем глубже поднутре­

тодом удаления о п и с к а одним движением или рывком,

ние, тем больше д е ф о р м а ц и я сжатия при извлечении

прочность материала на раздир слегка возрастает, альги­

из него. Применяя с п о с о б удаления оттиска р е з к и м

натные материалы не рекомендуются для снятия оттисков

быстрым движением ( р ы в к о м ) , м о ж н о гарантировать

при изготовлении к о р о н о к и мостов, где опасность раз­

то, что время воздействия на материал с ж и м а ю щ е г о

рывов в о п и с к е при его извлечении весьма высока.

напряжения будет м а к с и м а л ь н о к о р о т к и м , что дает преимущество,т.к. чем д о л ь ш е материал находится в

П о с л е и з в л е ч е н и я изо рта пациента оттиск следует

сжатом состоянии, тем больше будет в е л и ч и н а оста­

промыть, чтобы удалить остатки с л ю н ы , т.к. это может

точной деформации, что с в я з а н о с в я з к о э л а с т и ч н о й

мешать процессу

природой альгинатных материалов.

о т л и в к о й модели с поверхности оттиска следует уда-

Н е к о т о р о е вос-

medwedi.ru

твердения гипсовой модели. Перед

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

198

лить остатки воды, т.к. вода будет р а з ж и ж а т ь смесь

Т а к и м о б р а з о м , мы и м е е м дело с материалами,

модельного материала, и п о в е р х н о с т ь м о д е л и станет

к о т о р ы е о б л а д а ю т текучестью п р и к о м н а т н о й темпе­

мягкой, ее л е г к о будет повредить.

ратуре, но могут о т в е р ж д а т ь с я за счет соединения

Альгинатный о т т и с к не следует с л и ш к о м долго ос­

д л и н н о ц е п о ч е ч н ы х м а к р о м о л е к у л . Этот процесс со­

тавлять на модели; если о т т и с к высохнет, в дальней­

е д и н е н и я м о л е к у л я р н ы х ц е п е й с о б р а з о в а н и е м трех­

ш е м его трудно будет отделить. В результате поверх­

м е р н о й сетки и з в е с т е н п о д н а з в а н и е м поперечного

ность

модели

получится

не

гладкой,т.к.

на

ней

останутся ч а с т и ц ы альгинатного материала. П а ц и е н т ы х о р о ш о п е р е н о с я т а л ь г и н а т н ы й оттиск­ ной материал. Этот материал д е ш е в , но имеет ограни­

с ш и в а н и я м а к р о м о л е к у л , ( этот п р о ц е с с представлен в Главе 1.6). И м е н н о д а н н ы й п р о ц е с с я в л я е т с я осно­ в о й перехода всех э л а с т о м е р н ы х м а т е р и а л о в из жид­ к о г о с о с т о я н и я в твердое э л а с т и ч н о е .

ч е н н ы й с р о к х р а н е н и я из-за п о п а д а н и я в него влаги.

Существуют т р и о с н о в н ы е группы эластомерных о т т и с к н ы х материалов:

ЭЛАСТОМЕРНЫЕ ОТТИСКНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

•

полисульфиды

•

полиэфиры

•

силиконы. Вначале будет представлена х и м и ч е с к а я основа

этих о т т и с к н ы х материалов, а затем П р е д с т а в л е н н ы е в ы ш е о т т и с к н ы е м а т е р и а л ы вообще

мы обсудим их

свойства.

недостаточно х о р о ш и в к л и н и ч е с к о й п р а к т и к е для с н я т и я т о ч н ы х оттисков. Альгинаты сами по себе неп­ р о ч н ы е материалы и дают н е в а ж н о е в о с п р о и з в е д е н и е

Полисульфиды

деталей поверхности; агаровые м а т е р и а л ы не сохраня­ ют размерную точность, не стабильны при хранении,

Н и ж е п р е д с т а в л е н ы ф о р м у л а полисульфидного по­

их м о ж н о п р и м е н я т ь т о л ь к о тогда, когда зуботехни-

л и м е р а с м о л е к у л я р н о й м а с с о й 2000 — 4000, имеюще­

ч е с к а я л а б о р а т о р и я р а с п о л о ж е н а п о б л и з о с т и , «под

го к о н ц е в ы е и п о д в е с н ы е м е р к а п т а н о в ы е группы (-

рукой»; а твердые о т т и с к н ы е м а т е р и а л ы н е в о з м о ж н о

S H ) , (см. Рис. 2 . 7 . 6 ) . Буквами х и у

удалять и з о рта п р и н а л и ч и и глубоких п о д н у т р е н и й .

о б о з н а ч е н о р а з л и ч н о е к о л и ч е с т в о повторяющихся

Таким обр а з ом , еще есть нужда в о т т и с к н о м материа­

э л е м е н т а р н ы х звеньев. Эти материалы также называ­

ле, о б л а д а ю щ е м т о ч н о с т ь ю , с п о с о б н о с т ь ю к макси­

ются т и о к о л о в ы м и р е з и н а м и , так к а к о н и являются

на Рис. 2.7.6

м а л ь н о п о л н о м у в о с с т а н о в л е н и ю после д е ф о р м а ц и и и

п р о и з в о д н ы м и т и о л о в , сульфоводородных аналогов

имеющем долговременную

о б ы ч н ы х с п и р т о в , ( н а п р и м е р , этантиол CH 3 CH 2 SH

стабильность размеров.

Все п е р е ч и с л е н н ы е задачи м о ж н о р а з р е ш и т ь с по­ м о щ ь ю э л а с т о м е р н ы х о т т и с к н ы х материалов.

а н а л о г и ч е н этанолу С Н 3 С Н 2 О Н ) . М е р к а п т а н о в ы е группы о к и с л я ю т с я под действи­

Эластомерные оттискные материалы относятся к

ем ускорителя, что п р и в о д и т к у д л и н е н и ю цепи и по­

п о л и м е р а м , к о т о р ы е п р и м е н я ю т с я п р и температуре

перечному с ш и в а н и ю , по схеме, представленной на

в ы ш е температуры их с т е к л о в а ни я ,Т с . В таких мате­

Рис. 2 . 7 . 7 . Эти р е а к ц и и вызывают быстрый рост моле­

риалах текучесть все более и более возрастает с подъе­

к у л я р н о й м а с с ы п о л и м е р а , в результате чего пастооб­

мом температуры о т н о с и т е л ь н о температуры их стек­

р а з н ы й материал превращается в резину. Побочным

лования.

продуктом р е а к ц и й отверждения является вода.

Вязкость п о л и м е р о в , используемых для о т т и с к н ы х

П р о ц е с с о т верждения н о с и т экзотермический ха­

материалов, прежде всего зависит от их м о л е к у л я р н о й

рактер с т и п и ч н ы м возрастанием температуры на 3-

массы, (т.е. д л и н ы п о л и м е р н ы х ц е п е й ) , а также от

4°С, хотя этот рост зависит от количества полисульфи­

присутствия д о б а в о к , таких как н а п о л н и т е л и .

да, участвующего в процессе.

Р и с . 2 . 7 . 6 . Структурная формула типичного полисульфида

ОТТИСКНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

199

Рис. 2 . 7 . 7 . Схема реакций сшивания и удлинения молекулярных цепей п о л и с у л ь ф и д н о г о о т т и с к н о г о материала

Форма выпуска материала Полисульфидные м а т е р и а л ы выпускают в виде основ­ ной пасты,(содержащей п о л и с у л ь ф и д и и н е р т н ы й на­ полнитель, т а к о й к а к двуоксид т и т а н а с р а з м е р о м час­ тиц 0,3 м к м ) , и а к т и в а т о р н о й пасты, (содержащей двуоксид с в и н ц а , к о т о р ы й о к р а ш и в а е т пасту в корич­ невый цвет, серу и дибутил или д и о к т и л ф т а л а т ) . Рис. 2 . 7 . 8 . Структура п о л и э ф и р а

Полиэфиры аддитивного отверждения.

Обе группы о с н о в а н ы

на

Интересно, что п о л и э ф и р н ы е о т т и с к н ы е материалы

п о л и д и м е т и л с и л о к с а н о в ы х полимерах, отличающих­

были разработаны с п е ц и а л ь н о для стоматологии. Их

ся т и п о м к о н ц е в ы х групп, которые ответственны за

разработали в к о н ц е 60-х годов. Структура этого поли­

р а з л и ч и е в механизмах отверждения.

мера в у п р о щ е н н о м виде п о к а з а н а на Рис. 2.7.8. Отве­ рждение материала п р о и с х о д и т в результате р е а к ц и и иминовых к о н ц е в ы х групп. Эта р е а к ц и я представлена

СИЛИКОНЫ отверждения

конденсационного

на Рис. 2.7.9. В результате р е а к ц и и не выделяются по­ бочные продукты, что является о д н о й из п р и ч и н хо­ рошей р а з м е р н о й стабильности

материала.

Эти материалы о с н о в а н ы на п о л и д и м е т и л с и л о к с а н о -

Однако

вом п о л и м е р е с г и д р о к с и л ь н ы м и к о н ц е в ы м и группа­

при хранении материал имеет с к л о н н о с т ь к поглоще­

м и , к а к п о к а з а н о на Рис. 2.7.10. Р е а к ц и я сшивания

нию воды, и поэтому его надо хранить в сухих услови­

проходит п р и д о б а в л е н и и тетраэтилсиликата (ТЭС),

ях; его никогда не следует п о м е щ а т ь в тот же контей­

к о т о р ы й с п о с о б е н связывать три п о л и м е р н ы е цепоч­

нер или пакет, в к о т о р о м о б ы ч н о хранят о т т и с к и из

к и , к а к это в и д н о из Рис. 2.7.11. Для образования

альгинатов.

с ш и т о й сетчатой структуры присутствие трех функци­ о н а л ь н ы х групп необходимо, иначе две функциональ­

Форма выпуска

н ы е группы смогут привести т о л ь к о к удлинению по­ л и м е р н о й ц е п и . П о б о ч н ы м продуктом этой реакции

Полиэфирные материалы выпускают в виде двух паст:

является спирт ( R - O H ) .

основной пасты, ( с о д е р ж а щ е й п о л и э ф и р , пластифи­ катор, такой как г л и к о л е в ы й э ф и р или фталат, и кол­

Клиническое значение

лоидальный о к с и д к р е м н и я в качестве и н е р т н о г о на­ полнителя),

и

активаторной

пасты,(содержащей

ароматический с у л ь ф о н о в ы й э ф и р , п л а с т и ф и к а т о р и

Выделение спирта ограничивает стабильность о п и с к а при хранении.

инертный наполнитель).

Силиконы Существуют две в а ж н ы е группы

Ф о р м а выпуска с и л и к о н о в ы х отти­

скных материалов.Одна группа называется

Материал выпускают в виде о с н о в н о й пасты, со­

силиконы

д е р ж а щ е й ж и д к и й с и л и к о н о в ы й каучук и наполни­

конденсационного отверждения , а другая — силиконы

тель, и а к т и в а т о р н о й пасты, о с н о в н ы м компонентом

medwedi.ru

200

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Рис. 2 . 7 . 9 . Схема реакции сшивания

по подвесным и м и н о в ы м г р у п п а м в макромолекулах полиэфира н о л а и н а п о л н и т е л я ) , и к а т а л и з а т о р н о й пасты(полив и н и л с и л о к с а н а , п л а т и н о в о г о катализатора и напол­ нителя).

Рис. 2 . 7 . 1 0 . Полидиметилсилоксан с г и д р о к с и л ь н ы м и концевыми группами

которой является тетраэтилсиликат

(ТЭС,сшиваю­

щ и й агент). В а ж н о соблюдать точную п р о п о р ц и ю п р и добавлении

активаторной

пасты.Недостаток

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИТИКА ЭЛАСТОМЕРНЫХ ОТТИСКНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ТЭС

п р и в о д и т к н е п о л н о м у о т в е р ж д е н и ю , давая материал с п л о х и м и м е х а н и ч е с к и м и с в о й с т в а м и , с в ы с о к о й оста­

Рабочие характеристики

т о ч н о й д е ф о р м а ц и е й . Но и и з б ы т о к Т Э С может также вызвать н е п о л н о е отверждение, с о х р а н я я в материале

П р о ц е с с отверждения п о л и э ф и р н о г о оттискного ма­

много

териала очень с и л ь н о зависит от и з м е н е н и й окружаю­

непрореагировавших

концевых

этиловых

групп.

щ и х условий, таких к а к температура и влажность, и, н е с м о т р я на тщательное соблюдение инструкций, ра­

Силиконы

аддитивного отверждения

бочее в р е м я и время отверждения могут значительно и з м е н я т ь с я . Т и п и ч н ы е показатели рабочего времени и

Эти м а т е р и а л ы похожи на к о н д е н с а ц и о н н ы е силико­

в р е м е н и отверждения и з м е н я ю т с я в диапазоне от 6 до

ны тем, что в их о с н о в е также и м е е т с я п о л и д и м е т и л -

13 минут, что я в л я е т с я достаточно продолжительным

с и л о к с а н о в ы й п о л и м е р ; о д н а к о у него на к о н ц а х мак­

временем по с р а в н е н и ю с р я д о м других оттискных ма­

ромолекул присутствуют в и н и л о в ы е группы, к а к это

териалов, для которых в р е м я отверждения составляет

м о ж н о видеть на Р и с . 2.7.12. Р е а к ц и я отверждения за

о к о л о 4-5 минут. В ы с о к а я температура в кабинете в

счет в з а и м о д е й с т в и я п л а т и н о в о г о катализатора и си­

с о ч е т а н и и с п о в ы ш е н н о й влажностью могут привести

л а н а (водородсодержащего с и л а н а ) схематично предс­

к с у щ е с т в е н н о м у с о к р а щ е н и ю рабочего времени и

тавлена на Р и с . 2.7.13. В а ж н ы м о т л и ч и т е л ь н ы м свой­

времени отверждения,

ством э т о й р е а к ц и и я в л я е т с я отсутствие п о б о ч н о г о

влажности н и ж е н о р м ы тоже оказывают влияние на

продукта.

в р е м е н н ы е показатели материала.

п о н и ж е н и е температуры и

С и л и к о н ы к о н д е н с а ц и о н н о г о т и п а также страда­ Форма

ют н е п о с т о я н с т в о м характеристик отверждения, но

выпуска

с в я з а н о это с о ш и б к а м и с м е ш и в а н и я паст, некачест­ выпускают в

в е н н о г о н е о д н о р о д н о г о с м е ш и в а н и я , а также с тем,

виде о с н о в н о й п а с т ы , ( п о л и в и н и л с и л о к с а н а , сила-

что Т Э С п о д в е р ж е н гидролизу. Если Т Э С загрязнен

Силиконы

аддитивного

отверждения

ОТТИСКНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

201

влагой, он теряет с в о ю активность, эта потеря приво­ дит к н е к о т о р ы м с л о ж н о с т я м п р и с н я т и и оттиска. Характеристики

процессов отверждения

полиэ­

фирных и с и л и к о н о в ы х о т т и с к н ы х материалов отли­ чаются б о л ь ш и м п о с т о я н с т в о м . Хотя б ы л о з а м е ч е н о замедление о т в е р ж д е н и я с и л и к о н о в аддитивного ти­ па, когда материал п л о т н о й в ы с о к о в я з к о й консистен­ ции смешивали руками в л а т е к с н ы х перчатках. Смешивание а д д и т и в н ы х с и л и к о н о в н и з к о й вяз­ кости стало з н а ч и т е л ь н о легче с введением в практику смесительных устройств

пистолетного типа.

устройства и с к л ю ч а л и н е п о л н о е

или

Такие

неоднородное

перемешивание паст, а также п о п а д а н и е в массу мате­ риала воздуха.

Рис. 2 . 7 . 1 1 . Схема реакции сшивания силиконового от­ т и с к н о г о материала конденсационного отверждения

Эластомерные о т т и с к н ы е материалы имеют вари­ анты с различной вязкостью в з а в и с и м о с т и от количе­ ства наполнителя в их составе, существуют низковяз­ кие

(текучие),

материалы

средней

вязкости,

высоковязкие и о ч е н ь п л о т н ы е , п о д о б н ы е п л а с т и л и н у материалы. Низковязкие материалы п р и м е н я ю т для д в о й н ы х оттисков, ( с н и м а е м ы х в о д и н или в два этапа), в соче­ тании с высоко в я з к и м и в ы с о к о н а п о л н е н н ы м мате­ римом в индивидуальной л о ж к е . В других случаях ме­

Рис. 2.7.12. Полидиметилсилоксан с винильными конце­ выми группами

тодика сочетания плотного в ы с о к о вязкого и текучего оттискных материалов для о д н о э т а п н о г о или двухэ-

л о ж к е . Но хотя исходная вязкость пасты более густая,

тапного снятия м н о г о с л о й н ы х о т т и с к о в п р и м е н я е т с я

она обладает текучестью п о д о б н о текучести низковяз­

тогда, когда используют п л о т н ы й материал в станда­

ких оттискных материалов.

ртной оттискной л о ж к е . Материалом средней вязкости м о ж н о с н и м а т ь од­ нослойный оттиск в о д и н этап с п о м о щ ь ю индивиду­ альной ложки или в с о ч е т а н и и с н и з к о в я з к и м матери­ алом

по

методике

снятия

двухфазного

Силиконы отверждения

(поли)конденсационного

или

двухслойного оттиска в о д и н этап и тоже с индивиду­

Эти с и л и к о н о в ы е материалы выпускают в широком

альной ложкой.

д и а п а з о н е вязкости, от о ч е н ь плотных до материалов с р е д н е й и н и з к о й вязкости. Существуют также типы этих материалов с п о в ы ш е н н о й

текучестью. Таким

Полисульфидные материалы

образом, для п р и м е н е н и я этих материалов можно ис­

Вязкость основной пасты з а в и с и т от количества вво­

т и с к о в . С л о ж н о с т и в п р и м е н е н и и материалов этого

димого в нее н а п о л н и т е л я , т а к и м образом получают

т и п а в о з н и к а ю т из-за р а з н и ц ы в вязкости основной и

пасты оттискного материала с в ы с о к о й , средней и

а к т и в а т о р н о й пасты, эта р а з н и ц а затрудняет получе­

пользовать самую р а з н о о б р а з н у ю технику снятия от­

низкой вязкостью . Следует заметить, что о т т и с к н ы е

ние о д н о р о д н о й смеси, если не пользоваться прогрес­

материалы плотной к о н с и с т е н ц и и или о ч е н ь в ы с о к о й

сивными способами смешивания.

вязкости на п о л и с у л ь ф и д н о й основе не выпускают, и поэтому этот о т т и с к н о й материал необходимо приме­ нять со специальной л о ж к о й , используя для с н я т и я

Силиконы аддитивного

отверждения

описка или одну пасту с р е д н е й вязкости или сочета­ ние высоко вязкой и н и з к о в я з к о й паст.

К а к и к о н д е н с а ц и о н н ы е с и л и к о н ы , эти материалы также выпускают р а з л и ч н о й исходной вязкости, плот­ н о й , в ы с о к о й , средней и н и з к о й п о в ы ш е н н о й теку­

Полиэфирные материалы

чести. И также для их п р и м е н е н и я можно пользовать­ ся

различными

способами

снятия

оттисков.

Их

Эти материалы имеют т о л ь к о одну вязкость и их сле­

преимущество по с р а в н е н и ю с конденсационными

дует применять в виде одного слоя на индивидуальной

с и л и к о н а м и заключается в одинаковой консистенции

medwedi.ru

202

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

о с н о в н о й и к а т а л и з а т о р н о й п а с т ы для любого т и п а исходной в я з к о с т и материала, что облегчает п р о ц е с с смешивания.

д е н и я , их н а з ы в а ю т м я г к и м и материалами высокой исходной плотности.

Е с л и пользуются с т а н д а р т н о й л о ж к о й д л я с н я т и я оттиска в о д и н п р и е м , то с и л и к о н о в ы е о т т и с к н ы е ма­ териалы аддитивного типа могут х о р о ш о удерживать­ ся в н е й в с о с т о я н и и п о к о я , не растекаясь, (т.е. тогда, когда врач з а п о л н я е т м а т е р и а л о м л о ж к у ) , но п р и этом обладают в ы с о к о й текучестью под д а в л е н и е м в мо­ мент с н я т и я оттиска.Существуют м о н о ф а з н ы е отти­ скные материалы.

Постоянная

Механические свойства Жесткость Ж е с т к о с т ь ( и л и твердость оттиска) после отвержде­ н и я имеет важное з н а ч е н и е для удаления оттиска без к а к и х - л и б о затруднений из поднутрений. Наиболь­ ш е й гибкостью обладают п о л и с у л ь ф и д н ы е о т т и с к н ы е материалы; если поставить в ряд э л а с т о м е р н ы е отти­ с к н ы е м а т е р и а л ы по мере возрастания их жесткости, то при с о п о с т а в л е н и и материалов о д и н а к о в о й исход­ ной в я з к о с т и и л и к о н с и с т е н ц и и , этот ряд будет выг­ лядеть с л е д у ю щ и м образом:

деформация

В и д е а л ь н о м случае п р и удалении оттиска из поднут­ р е н и й он д о л ж е н сразу и п о л н о с т ь ю восстановиться после д е ф о р м а ц и и , к о т о р а я п р и э т о м возникает. Для всех э л а с т о м е р н ы х о т т и с к н ы х материалов характерно в я з к о э л а с т и ч н о е п о в е д е н и е , п о э т о м у важно, чтобы удаление о т т и с к а изо рта в ы п о л н я л о с ь быстро, рыв­ к о м . Тогда будет у в е р е н н о с т ь в т о м , что растяжение, к о т о р о е и с п ы т ы в а е т материал, кратковременно и но­ сит характер и с к л ю ч и т е л ь н о э л а с т и ч н о й деформа­ ц и и . Е с л и о т т и с к удаляют м е д л е н н о , то в материале н а п р о т и в в о з н и к н у т д е ф о р м а ц и и текучести, и тогда он не сможет в о с с т а н о в и т ь с я п о л н о с т ь ю после де­ формации. С и л и к о н ы обладают о с о б е н н о хорошими свой­ ствами в этом о т н о ш е н и и , ф а к т и ч е с к и о н и не имеют остаточной д е ф о р м а ц и и , в то время к а к для полисуль­ ф и д о в характерен о т н о с и т е л ь н о в ы с о к и й показатель вязкого т е ч е н и я . По этому показателю оттискные ма­ териалы м о ж н о выстроить в следующий ряд: П С > П Э > С К О > САО с п о л и с у л ь ф и д а м и ( П С ) , з а н и м а ю щ и м и первое место из-за наибольшего з н а ч е н и я п о с т о я н н о й ( или оста­ точной) д е ф о р м а ц и и , и с и л и к о н а м и аддитивного от­ верждения с н а и м е н ь ш е й остаточной деформацией в этом ряду.

Прочность на раздир (или раздирание эластомера) О д н а к о с с и л и к о н а м и аддитивного отверждения п л о т н о й к о н с и с т е н ц и и , к а к показал о п ы т работы с н и м и , в о з н и к а ю т трудности и з в л е ч е н и я оттисков и з за их ч р е з в ы ч а й н о в ы с о к о й жесткости в отвержденн о м с о с т о я н и и , если о т т и с к н о й материал затек в под­ нутрения существенных размеров. Более с о в р е м е н н ы е разработки п л о т н о г о с и л и к о н о в о г о ма­ териала имеют п о н и ж е н н у ю жесткость после отверж-

П р и с н я т и и оттиска в к л и н и к е у п а ц и е н т а с сохранив­ ш и м и с я зубами большое значение имеет прочность о т т и с к н о г о материала на раздир. Наибольшую проч­ ность на раздир и м е ю т п о л и с у л ь ф и д н ы е материалы, за н и м и с б о л ь ш и м отрывом идут п о л и э ф и р н ы е и в к о н ц е — с и л и к о н о в ы е материалы. С л и ш к о м высокая прочность на раздир не всегда

Рис. 2.7.13. Схема реакции сшивания в с и л и к о н о в о м оттискном материале аддитивного отверждения

ОТТИСКНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

203

является х о р о ш и м показателем, т.к. с р о с т о м и л и по­

и с и л и к о н о в ы х аддитивного отверждения соответ­

вышением п р о ч н о с т и н а р а з д и р будут в о з р а с т а т ь

с т в е н н о . Отсюда в и д н о , что особенные сложности

сложности удаления оттиска и з о рта в тех случаях,

в о з н и к а ю т в работе с с и л и к о н а м и , а с п о л и э ф и р н ы м и

когда о т т и с к н о й материал п о п а л в п о д н у т р е н и я . Кро­

м а т е р и а л а м и н а о б о р о т легче работать с этой точки

ме того, т а к о й материал будет давать з н а ч и т е л ь н у ю де­

зрения.

формацию перед тем, к а к н а п р я ж е н и я в н е м достиг­

Сейчас п о я в и л и с ь так называемые гидрофильные

нут предельных з н а ч е н и й разрыва, и эта д е ф о р м а ц и я

м о д и ф и к а ц и и с и л и к о н о в ы х материалов аддитивного

может оказаться не в п о л н е о б р а т и м о й .

типа. В их состав добавляют поверхностно активные

Таким, обр а зо м, п р о ч н о с т ь на р а з д и р д о л ж н а быть

вещества (ПАВ) для с н и ж е н и я гидрофобное™ и умень­

достаточной, чтобы п р е д о т в р а щ а т ь к а т а с т р о ф и ч е с к о е

ш е н и я за счет этого в е л и ч и н ы контактного угла до та­

разрушение материала, но не с л и ш к о м в ы с о к о й , что­

кого з н а ч е н и я , которое приближалось бы к значениям,

бы материал не и м е л и з б ы т о ч н о й д е ф о р м а ц и и и л и не

п р и с у щ и м п о л и э ф и р н ы м о т т и с к н ы м материалам.

создавал п о в ы ш е н н ы х трудностей п р и удалении от­ тиска.

Воспроизведение деталей поверхности

Размерная стабильность и точность Важно, чтобы модель п о л о с т и рта давала точное восп­ р о и з в е д е н и е всех т к а н е й в трехмерном и з м е р е н и и , т.к. вся п о с л е д у ю щ а я работа в зуботехнической лаборато­ р и и п р о в о д и т с я ц е л и к о м на э т о й модели. Кроме оши­

Все эластомерные о т т и с к н ы е ма т е р и а л ы о ч е н ь т о ч н о

бок, п р и в о д я щ и х к и с к а ж е н и я м , существуют наруше­

воспроизводят р е л ь е ф п о в е р х н о с т и и л и детали пове­

н и я т о ч н о с т и в о с п р о и з в е д е н и я оттиска, с в я з а н н ы е с

рхности, если п р и м е н я ю т с я м а т е р и а л ы н и з к о й вяз­

его р а с ш и р е н и е м и усадкой.

кости или текучей к о н с и с т е н ц и и . С п о с о б н о с т ь восп­

С п о я в л е н и е м с и л и к о н о в аддитивного отвержде­

роизводить детали п о в е р х н о с т и п р я м о з а в и с и т от

н и я и п о л и э ф и р о в , о т т и с к н ы е мат ериал ы стали таки­

вязкости и л и к о н с и с т е н ц и и о т т и с к н о г о материала:

ми т о ч н ы м и , к а к и м и они и д о л ж н ы б ы л и быть всегда.

чем ниже вязкость, тем лучше в о с п р о и з в е д е н и е . На

В последнее время стали о б р а щ а т ь в н и м а н и е на улуч­

самом деле в о с п р о и з в е д е н и е п о в е р х н о с т н о г о рельефа

ш е н и е и х м а н и п у л я ц и о н н ы х характеристик; высокая

бывает настолько точное, что м о д е л ь н ы й материал не

р а з м е р н а я т о ч н о с т ь с и л и к о н о в аддитивного отверж­

может воспроизвести его на модели.

д е н и я иногда может обернуться препятствием в рабо­

Причины нето ч но г о в о с п р о и з в е д е н и я поверхнос­ ти обычно с в я з а н ы с о ш и б к а м и п р и с н я т и и оттиска. Например, следует о ч е н ь строго соблюдать п р а в и л а

те, о чем будет р а с с к а з а н о н и ж е .

Другие факторы

смешивания двух паст, чтобы свести к м и н и м у м у ко­ личество воздушных п о р . П у з ы р ь к и воздуха не созда­

Ф а к т о р ы , п р и в о д я щ и е к неточности моделей, были

ют проблем, когда о н и находятся внутри о т т и с к н о г о

уже п р и в е д е н ы в ы ш е , но есть еще н е к о т о р ы е , которые

материала, но, если о н и выходят на поверхность и л и

требуют д о п о л н и т е л ь н ы х п о я с н е н и й , о т н о с я щ и х с я к

находятся близко к п о в е р х н о с т и , в о з н и к н у т сложнос­

с п е ц и ф и к е ряда о т т и с к н ы х материалов.

ти, и некоторые детали п о в е р х н о с т и могут исчезнуть в оттиске. Другой п р и ч и н о й , к о т о р а я может п р о я в и т ь с я

Усадка при отверждении и термическая усадка

в виде недостаточно т о ч н о м в о с п р о и з в е д е н и и поверх­ ности, является н е п о л н о е отверждение о т т и с к н о г о

Вообще, усадка э л а с т о м е р н ы х о т т и с к н ы х материалов

материала на некоторых участках оттиска , где мате­

при о т в е р ж д е н и и о ч е н ь мала. П р о ц е с с

риал останется л и п к и м . Это о б ы ч н о в ы з в а н о некаче­

с ш и в а н и я макромолекул дает значительно меньшую

ственным с м е ш и в а н и е м материала, в результате чего

усадку, ч е м усадка, к о т о р а я о б ы ч н о происходит при

получается неоднородная смесь.

п о л и м е р и з а ц и и , т.к. п о с л е д н я я заключается в простом

Все эластомерные ма т е р и а л ы г и д р о ф о б н ы , и, если

поперечного

н а р а щ и в а н и и д л и н ы п о л и м е р н ы х цепей. П о л и э ф и р ы

покрыта с л ю н о й , о т т и с к н о й мате­

и с и л и к о н ы аддитивного т и п а и м е ю т самую низкую

риал не сможет смочить ее, и это обстоятельство при­

усадку п р и отверждении, за н и м и следуют полисуль­

поверхность зуба

ведет к неточному в о с п р о и з в е д е н и ю поверхности, по­

фиды.

тере деталей поверхности. С п о с о б н о с т ь о т т и с к н о г о

л и ) к о н д е н с а ц и о н н ы е с и л и к о н ы , что связано с харак­

Наибольшую

в е л и ч и н у усадки и м е ю т (по-

материала смачивать поверхность м о ж н о определить с

тером п р о ц е с с а их отверждения. Таким образом, ряд

помощью измерения к о н т а к т н о г о угла с м а ч и в а н и я .

о т т и с к н ы х материалов в зависимости от их усадки при

Были измерены к о н т а к т н ы е углы п р и с м а ч и в а н и и во­

отверждении м о ж н о представить в следующем виде:

дой отвержденных материалов и получены з н а ч е н и я : 49,3°; 82,Г и 98,2° для п о л и э ф и р н ы х , п о л и с у л ь ф и д н ы х

medwedi.ru

П Э = САО < П С < С К О

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

204

Т е р м и ч е с к а я усадка м а т е р и а л о в м о ж е т п р о и с х о -

С и л и к о н ы аддитивного отверждения чрезвычайно

'

дить при охлаждении о т т и с к а от температуры п о л о с т и

с т а б и л ь н ы после о т в е р ж д е н и я и практически не дают

буде

рта до к о м н а т н о й . У п о л и э ф и р о в т е р м и ч е с к а я усадка

р а з м е р н ы х и з м е н е н и й п р и х р а н е н и и . Таким образом,

ется

имеет н а и б о л ь ш е е з н а ч е н и е (320 10" /°С), за н и м и еле-

э т и м а т е р и а л ы о с о б е н н о подходят в тех случаях, когда

дуют п о л и с у л ь ф и д ы ( 270 10" /°С), а затем с и л и к о н ы

н е о б х о д и м о продублировать гипсовые модели.

6

6

6

(20010~ /°С). Р я д м о ж н о представить т а к и м о б р а з о м :

ние1

оттг за > сня'

с к о = с а о < пс < пэ

цис

Техника снятия оттисков

татт К о н е ч н о , н а з н а ч е н и я усадки и п р и о т в е р ж д е н и и и

Д л я п о л и с у л ь ф и д о в и с и л и к о н о в конденсационного

т е р м и ч е с к о г о характера влияет к о л и ч е с т в о н а п о л н и -

о т в е р ж д е н и я характерна н е б о л ь ш а я усадка, поэтому

теля в о т т и с к н о м материале, чем б о л ь ш е введено на-

модель, отлитая по оттиску из этих материалов, всегда

п о л н и т е л я , тем м е н ь ш е усадка.

н е м н о г о б о л ь ш е , чем зуб. В е л и ч и н а о б р а з о в а н н о г о в результате этого зазора

ШГщтщЯттщттттятвттттяяяяяяяяятт

для ф и к с и р у ю щ е г о материала зависит от промежутка времени между с н я т и е м оттиска и отливкой модели.)

ЩЯП

п о л и э ф и р н ы х и с и л и к о н о в ы х оттискных материалов Н и з к о в я з к и й о т т и с к н о й материал всегда следует приобретать в м и н и м а л ь н о в о з м о ж н о м объеме.

аддитивного отверждения усадка настолько мала, что места для ф и к с и р у ю щ е г о к о р о н к у материала остается с л и ш к о м мало. В ы с о к а я р а з м е р н а я точность силикон о в аддитивного т и п а может вызвать осложнения, ее-

Размерная стабильность

л и п р и м е н я т ь н е п о д х о д я щ у ю для н и х технику снятия оттиска.

Полисульфидные материалы

имеют склонность к

усадке п р и х р а н е н и и , о с о б е н н о , если о н и находятся в

Многообразие

видов

силиконовых

оттискных

предоставляет б л а г о п р и я т н у ю возможность для при-

условиях п о н и ж е н н о й в л а ж н о с т и , так к а к п о б о ч н ы м

м е н е н и я с а м ы х р а з л и ч н ы х м е т о д о в снятия оттис-

продуктом р е а к ц и и о т в е р ж д е н и я этих м а т е р и а л о в я в -

к о в . Н а и б о л ь ш е й п о п у л я р н о с т ь ю пользуются методы

ляется вода. И з - з а этого модель будет всегда н е м н о г о

с н я т и я двухслойных о т т и с к о в , сочетающие материа-

б о л ь ш е , чем зуб, с которого с н я т оттиск, тем с а м ы м

лы п л о т н о й и текучей к о н с и с т е н ц и и («putty/wash»),

создается н е о б х о д и м ы й зазор для материала, ф и к с и -

для которых м о ж н о использовать стандартные отти-

р у ю щ е г о коронку. М о д е л и п о п о л и с у л ь ф и д н ы м оттис-

скные ложки.

к а м следует отливать к а к м о ж н о скорее после с н я т и я оттиска. П о л и э ф и р н ы е м а т е р и а л ы в о с н о в н о м о ч е н ь ста-

чем

по

CMJ1 ста отт в

е

Р

мс|

ти(

бы

нь1 ко MV за ж

'

5

ка м


• ) при о д н о в р е м е н н о м повышении предела теку­ чести

применения.

Таблица 3 . 7 . 1 Сравнение показателей проч­ ности или предела текучести стали с другими материалами

Железо Ж е л е з о является а л л о т р о п и ч е с к и м материалом, т.е. п р и нагреве в твердом с о с т о я н и и о н о проходит через два ф а з о в ы х п р е в р а щ е н и я . П р и к о м н а т н о й темпера­ туре чистое ж е л е з о имеет о б ъ е м н о - ц е н т р и р о в а н н у ю кубическую

структуру

(КОЦ)

к р и с т а л л и ч е с к о й ре­

ш е т к и , известную к а к ос-фаза. Такая структура сохра­ няется до температуры 912°С, п р и к о т о р о й о н а транс­ формируется структуру

в

(КГЦ)

гранецентрированную —

э т о у-фаза.

кубическую

При температуре

1390°С К Г Ц железо в н о в ь п р е в р а щ а е т с я в К О Ц желе­ зо и сохраняет эту структуру до его п л а в л е н и я п р и температуре 1538°С. Все э т и т р а н с ф о р м а ц и и сопро­ вождаются и з м е н е н и я м и объема железа ( Р и с . 3.7.2).

Сталь Сталь я в л я е т с я с п л а в о м железа и углерода, в к о т о р о м с о д е р ж а н и е углерода не п р е в ы ш а е т 2%. Ж е л е з о , с со­ д е р ж а н и е м углерода более 2 % к л а с с и ф и ц и р у е т с я к а к литейное железо (чугун) и здесь не р а с с м а т р и в а е т с я .

Углеродистая сталь Углеродистая сталь — это с п л а в т о л ь к о железа и угле­ рода. К р и с т а л л и ч е с к а я структура э т о й стали представ­ л е н а К О Ц ф о р м о й , когда н е б о л ь ш и е количества угле­ рода р а с т в о р я ю т с я в железе, этот материал известен к а к а - ж е л е з о и л и феррит. Н е с м о т р я на б о л ь ш и й н е з а н я т ы й объем в K O U структуре (показатель п л о т н о с т и у п а к о в к и 68%) по

Р и с . 3 . 7 . 2 . Изменение объема чистого железа под

с р а в н е н и ю с К Г Ц структурой (74%),

воздействием температуры

растворимость

medwedi.ru

Н Е Р Ж А В Е Ю Щ А Я СТАЛЬ

299

Рис. 3.7.4. Структура перлита, в которой перемешаны слои феррита и цементита

эвтектического, тем, что в последнем случае две эти

% углерода

твердые ф а з ы образуются непосредственно из о д н о й ж и д к о й (см. Главу 1.5). Стали с с о д е р ж а н и е м углерода, точно соответ­

Рис. 3 . 7 . 3 . Система Fe-Fe 3 C

с т в у ю щ и м э в т е к т о и д н о м у составу называются эвтектоидными сталями. Те стали,

с о д е р ж а н и е углерода в

которых б о л ь ш е , чем 0,8%, н а з ы в а ю т с я гиперэвтект о и д н ы м и с т а л я м и и используются при производстве боров и режущих и н с т р у м е н т о в , в то время к а к стали углерода в К О Ц структуре н а м н о г о н и ж е , чем в К Г Ц

с м е н ь ш и м , чем 0,8% с о д е р ж а н и е м углерода называ­

структуре,

ются

и ее

максимальный

у р о в е н ь составляет

0,02% масс, при температуре 723°С и 0,005% масс, при

гипоэвтектоидными

сталями

и

используются

при производстве таких и н с т р у м е н т о в , к а к п и н ц е т ы .

к о м н а т н о й температуре.

Э в т е к т о и д н о е п р е в р а щ е н и е имеет большое значе­

К Г Ц форма материала обладает более высокой (до 2,11%) растворимостью для углерода. П р и ч и н а

ние при производстве сталей, так как при охлаждении

заклю­

углеродистой стали от температуры аустенитного сос­

чается в том, что самые большие расстояния между узла­

т о я н и я до к о м н а т н о й м о ж н о получать р а з л и ч н ы е ва­

ми кристаллической ячейки у железа с К О Ц строением

р и а н т ы структуры стали.

(диаметр 0,72 нм) меньше, чем железа с КГЦ структурой (диаметр 0,104 нм). Сталь К Г Ц структуры известна под названием Обе

Медленное

аустенит или аустенитной стали.

охлаждение

к р и с т а л л и ч е с к и е ф о р м ы стали о т н о с и т е л ь н о

м я г к и е и к о в к и е , а аустенит л е г к о формируется при

На р а в н о в е с н о й ф а з о в о й диаграмме

п о в ы ш е н н ы х температурах методом горячей к о в к и и

н е н и я в структуре 0,8% углеродистой стали после мед­

прокатки.

л е н н о г о охлаждения. Аустенит превращается в смесь

п о к а з а н ы изме­

Когда предел растворимости углерода для этих ви­

ф е р р и т а и цементита, которую называют перлит (Рис.

дов стали п р е в ы ш а е т м а к с и м а л ь н о е з н а ч е н и е , его из­

3.7.4). О д н а к о о б ы ч н о охлаждение проводят достаточ­

быток осаждается в виде Fe 3 C, ж е с т к о й и хрупкой фа­

но быстро путем погружения материала в холодную

зы,

воду, этот процесс называется закалка.

называемой

цементитом.

Различные

системы ж е л е з о - ц е м е н т и т представлены

фазы

на ф а з о в о й

диаграмме Р и с . 3.7.3.

Быстрое Гипер- и гипоэвтектоидные стали

охлаждение

П р и з а к а л и в а н и и аустенита в воде о б р а з о в а н и е фер­

При к о н ц е н т р а ц и и углерода 0,8% и температуре 723°С

рита и ц е м е н т и т а н е в о з м о ж н о из-за недостатка вре­

сплав переходит из о д н о ф а з н о г о аустенита в двухфаз­

м е н и для д и ф ф у з и и и п е р е с т р о й к и а т о м н о й структу­

ную структуру, с о с т о я щ у ю из ф е р р и т а и цементита:

ры.

у —> а + Fe 3 C аустенит —> ф е р р и т + ц е м е н т и т термином

эвтектоидный,

этого

происходит

очень

быстрая

е м н о - ц е н т р и р о в а н н у ю т е т р а г о н а л ь н у ю , о ч е н ь похо­

Такой ф а з о в ы й переход в твердом с о с т о я н и и обоз­ начают

Вместо

т р а н с ф о р м а ц и я структуры и п р е в р а щ е н и е ее в объ­

отличающийся

от

жую на и с к а ж е н н у ю К О Ц структуру. Эта ф о р м а ста­ ли и з в е с т н а к а к мартенсит, ч р е з в ы ч а й н о ж е с т к и й и

ОСНОВЫ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

300

х р у п к и й м а т е р и а л . Тем не м е н е е , т а к а я т р а н с ф о р м а ­ ц и я может б ы т ь п о л е з н о й , п о с к о л ь к у при п о в т о р н о м нагреве до т е м п е р а т у р ы в д и а п а з о н е 200 — 450°С и п о с л е д у ю щ е м б ы с т р о м о х л а ж д е н и и м а р т е н с и т прев­ р а щ а е т с я в перлит ( ф е р р и т + ц е м е н т и т ) . С к о р о с т ь к о н в е р с и и м о ж н о т щ а т е л ь н о к о н т р о л и р о в а т ь темпе­ р а т у р н ы м р е ж и м о м и п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь ю термооб­ работки.

Этот

процесс

называют

отпуском

(Рис.

3.7.5). Д л я и з г о т о в л е н и я режущих и н с т р у м е н т о в в ос­ н о в н о м используется г и п е р э в т е к т о и д н а я сталь (со­ д е р ж а н и е углерода >0,8), т а к к а к о н а сочетает в себе ж е с т к и й м а р т е н с и т с н а л и ч и е м б о л ь ш о г о количества ц е м е н т и т а . К о м б и н а ц и я этих к о м п о н е н т о в п о з в о л я е т

Рис. 3 . 7 . 5 . Горячая обработка, известная под названием

изготавливать и н с т р у м е н т ы с о с т р ы м и трудно затуп­

отпуск, для мертенситной стали для контроля ее

л я ю щ и м с я режущим к р а е м . Д л я таких и н с т р у м е н т о в

механических свойств

как пинцеты

хрупкая

стали м а л о п р и г о д н а , используются углерода

природа

гиперэвтектоидной

п о э т о м у д л я их и з г о т о в л е н и я

г и п о э в т е к т о и д н ы е стали ( с о д е р ж а н и е