Рожко. М. М. Рожко, В. П. Неспрядько ортопедична стоматологія
 Скачать 7.39 Mb.
|
|
СПЛАВИ ХРОМУ ТА КОБАЛЬТУ Кобальт зустрічається в природі у вигляді рудних з'єднань: миш'яковис то-кобальтових, сірчасто-кобальтових тощо. Його виділяють із руд у резуль таті складного технологічного циклу. Кобальт — срібно-білий метал із червонуватим відтінком. На повітрі і в воді не окислюється, стійкий до впливу органічних кислот, погано розчиняєть ся у їх розчинах. Кобальт має високі механічні властивості, достатню пластичність. Його ви користовують для отримання сталі з підвищеною міцністю, твердих сплавів для різального інструменту (победит, стеліт тощо), сплавів з високими магнітними властивостями. У зубопротезній техніці знайшли широке застосування сплави на основі кобальту і хрому, де кобальт забезпечує високі механічні властивості. Хром. Хромистий залізняк— Fe(Cr0 2 ) 2 — є основною рудою для отриман ня хрому. Вивільнення металевого хрому проводиться шляхом відновлення його під час плавки. Хром — білий, із синюватим відтінком метал. Він має високу корозійну стійкість. На хром не діє азотна кислота. Розчиняється він у хлористоводневій кислоті. Лише за умови високих температур вступає у реакцію з киснем, утво рюючи окис хрому Сг 2 0. ( і хромовий ангідрид СгО г Хром крихкий. З вуглецем він утворює кілька з'єднань — карбідів: Сг 3 С 2 , Сг<С, Сг 3 С 2 Хром широко застосовується у промисловості для отримання різноманіт них антикорозійних сплавів, покриття металевих виробів тонкою плівкою (хро мування). У деяких випадках хром застосовують для покриття паяних не- знімних стальних зубних протезів, переважно для захисту від корозії припою. Він надає сталі велику твердість, високу антикорозійність. Окис хрому Сг 2 0., використовують для приготування полірувальних паст, які застосовуються для поліровки металевих частин протезів. 122 Варто мати на увазі, що у разі додавання хрому до сплавів можливість їх паяння погіршується. СПЛАВИ НА ОСНОВІ КОБАЛЬТУ, ХРОМУ І НІКЕЛЮ У нашій країні і за кордоном уже багато років широко застосовують ко- бальтохромонікелеві сплави. Цьому передувало надання переваг у разі орто педичного лікування конструкціям, які дозволяють вибірково дозувати на вантаження на зуби, групи зубів, слизову оболонку протезного ложа. Такі складні конструкції є, як правило, бюгельними і можуть бути фіксовані на зубних рядах за умови їх високої об'ємної і лінійної точності. Виготовлення конструкцій високої точності можливо тільки методом лиття з металевих сплавів, що мають добрі механічні властивості і дають невелику усадку. Для цих цілей можна застосовувати сплав золота з платиною, проте мала пружність, невелика міцність, дефіцит і висока вартість останніх обмежують можливості його застосування. Кобальтохромонікелеві сплави більш пружні, дають точні відливки. Уперше такі сплави для зуботехнічних цілей були запропоновані на по чатку 40-х років. У 1953 p. A.I. Дойніковим і співавторами розроблено кобаль- тохромонікелевий сплав КХС, який випускається промисловістю. Він скла дається з кобальту — 67 %, хрому — 26 %, нікелю — 6 %, молібдену і марганцю - по 0,5 %. Основою сплаву є кобальт, який має високі механічні властивості. Хром уводиться для надання сплаву твердості і антикорозійних властивостей. Мол ібден забезпечує дрібнокристалічну структуру сплаву, що посилює його міцнісні властивості. Нікель підвищує в'язкість металу. Марганець у невеликих кілько стях поліпшує якість литва, знижує температуру плавлення. За кордоном подібні сплави відомі під назвами віталіум, візші, тіконіум тощо. Сплав КХС застосовують для отримання тільки литих протезів, їхніх скла дових частин. Сплави, які містять в своїй основі кобальт, хром, нікель, знайш ли застосування у виготовленні каркасів металокерамічних протезів. Нікель- хромові сплави дають точні відливки, вони стійкі до корозії. Легкоплавкі сплави широко використовуються у практиці зуботехнічних лабораторій для виготовлення штампів, які застосовуються для штампування коронок, кап, базисів протезів. Легкоплавкі сплави складаються з кількох компонентів. Найширше засто совуються олово, свинець, вісмут, кадмій. З'єднання цих металів утворює сплав по типу механічної суміші, і оскільки вони не утворюють хімічних сполук і не є взаєморозчинними, то кожний із цих металів у сплаві зберігає свою кристаліч ну решітку; механічний зв'язок різних кристалічних структур у сплаві легко руйнується під час нагрівання, чим і пояснюється те, що температура плавлен ня таких сплавів є набагато нижчою, ніж температура плавлення кожного з його компонентів. Температура плавлення свинцю 327 "С, олова 232 °С, вісмуту 271' С, кад- 123 Основи матеріалознавства мію 320 °С. Сплави, отримані з цих металів, мають температуру плавлення від 47 до 95 °С, що залежить від відсоткового вмісту металів. Необхідно зазначити, що легкоплавкі метали володіють добрими ливарними властивостями. Також потрібно пам'ятати, що під час штампування золотих коронок з ви користанням штампів з легкоплавкого металу недопустиме забруднення золо та слідами від штампу. Навіть незначна кількість легкоплавкого металу може спричинити корозію золотої коронки. Для того щоб запобігти такому усклад ненню, після штампування коронки ЇЇ необхідно прокип'ятити у хлористовод невій кислоті протягом 1-2 хв. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ І.Які є види конструкційних матеріалів? 2.Які є метали та їх сплави? 3. Дайте фізико-хімічну характеристику основних компонентів сплавів металів, які застосовуються в ортопедичній стоматології. 4. Що таке кристалізація металів? 5. Які є види корозії металів? 6. Назвіть сплави на основі благородних металів. їх характеристика та призначення. 7.Які є сплави на основі неблагородних металів? Розкажіть про їх властивості та призначення. 8. Що таке лігатурні метали? 9. Розкажіть про зміни властивостей сплавів на технологічних етапах. 10. Розкажіть про застосування легкоплавких металів, їх властивості та характеристику. 124 ПОЛІМЕРНІ МАТЕРІАЛИ Акрилові пластмаси для базисів протезів. В ортопедичній стоматології акрилові пластмаси знайшли широке застосування і використовуються як ос новний матеріал для виготовлення різних видів зубних протезів. Акрилові пла стмаси являють собою складні хімічні речовини — похідні акрилової (СН2 =СН- СООН) і метакрилової (СН 2 -С(СН3)-СООН) кислот, їх складних ефірів та інших похідних. Для потреб ортопедичної стоматології промисловість випус кає пластмаси у вигляді комплекту, який складається з порошку (полімера) і рідини (мономера). Одержуються вироби методом формування із суміші (тіста) полімера і мономера. Мономер — метиловий ефір метакрилової кислоти (СН 2 =С(СН3)-СООСН 3 ). Одержують метилакрилат із ацетону і метилового спирту. Реакція йде за такою схемою: 1. Одержання ацетонціангідрину: 125 Основи матеріалознавства Метиловий ефір метакрилової кислоти являє собою летку безколірну про зору рідину з різким специфічним запахом. Температура кипіння 100,3 °С, щільність 0,95. Рідина легко загорається. Під час дії на мономер теп ла, УФ-променів може відбутися полімеризація з утворенням прозорої скло подібної твердої речовини — полімера. Полімеризація мономера супровод жується значною усадкою — до 20 %. Для запобігання полімеризації мономера під час зберігання його наливають у темні флакони, куди додають сповільню вач полімеризації (інгібітор) гідрохінон у кількості 0,005 %. Зберігають моно мер у прохолодному місці. Полімер — поліметилметакрилат. Полімер із мономера може бути отри маний у вигляді блоків або листів. Для цього у мономер додають ініціатор — перекис бензоїлу, далі розчин заливають у відповідні форми. Для надання по лімеру спеціальних властивостей можна додавати пластифікатори та інші ре човини. Під час нагрівання відбувається полімеризація мономера з утворен ням органічного скла (плексиглас). Отримання акрилового порошку. У промисловості для цього використо вують емульсійний метод. Суть методу полягає у полімеризації попередньо емульгованого мономера. Процес полімеризації проходить у спеціальному апа раті, основу якого складає об'ємний резервуар — полімеризатор з мішалкою всередині. У резервуар наливають у співвідношенні 2:1 воду і мономер. До суміші додають 0,3 % від кількості мономера перекису бензоїлу (ініціатор) і крохмаль (емульгатор). Масу нагрівають до 84 "С, постійно перемішуючи мішалкою. Крохмаль сприяє емульгуванню мономера, який полімеризується й утворює правильної форми, але різні за діаметром кульки. Розмір кульок залежить від умов, за яких проходить полімеризація, а саме температурного режиму і швид кості обертання мішалки. Отриманий полімер прозорий і безколірний. За допомогою центрифуги порошок відокремлюють від маси, а потім просушують і просіюють на ситі. Для зуботехнічних робіт використовують як безколірний, так і забарвле ний порошок. Для забарвлення полімера використовують як органічні, так і неорганічні барвники. Органічні барвники: судан ПІ і IV; неорганічні: жовтий - сульфохромат свинцю, коричневий — залізний марс, зелений — зелень Теньє, синій — мелорій, оранжевий — хромомалібрат свинцю. Неорганічні барвники мають переваги перед органічними. Вони не руйнуються в реальних умовах експлуатації, дозволяють отримати велику гаму стійкіших кольорів. Як замут- нювач використовують окис цинку (1,2-1,5 %) або двоокис титану (0,35-0,5%.) Забарвлення і замутнювання порошку проводиться у шарових млинах, під час обертання яких на поверхні кульок адсорбуються барвники і замутнювачі. Під час отримання полімерного порошку для базисів до суміші "вода плюс мономер" додають дибутилфталат у кількості 5 % від маси мономера для на дання пластмасі еластичності. Отриманий гранульований порошок містить деяку кількість перекису бензоїлу (0,2-1,2 %),яка може змінюватися залежно 126 від призначення порошку. Порошки, які йдуть для виготовлення самотвердію- чих пластмас, містять більшу кількість ініціатора, ніж базисні, які застосову ються для гарячої полімеризації. Емульсійний порошок поділяють на фракції залежно від величини гранул. Просіювання проводиться на ситах з кількістю отворів у 1см 2 від 1020 до 10000. Залежно від поведінки високомолекулярних сполук під дією тепла їх поділяють на три групи: 1) термопластичні; 2) термореактивні; 3) термостабільні. Термопластичні (зворотні) високомолекулярні сполуки під час на грівання набувають з підвищенням температури більшої пластичності, часто з переходом у в'язкотекучий стан, а під час охолодження знову повертаються у твердий, пружний стан. Ця властивість не втрачається і в разі багаторазового повторення процесів нагрівання та охолодження. До цих сполук відносять: по ліметилметакрилат, полістирол, капрон, полівінілхлорид, поліетилен, поліпро пілен, фторопласт, полікарбонат. Термореактивні (незворотні) полімери мають порівняно невисоку віднос ну молекулярну масу підчас нагрівання до критичної температури (150-170 °С), а в деяких випадках і без нагрівання вони втрачають властивість вторинно роз м'якшуватися, у такому разі деякі компоненти зазнають хімічної зміни або руй нуються. До цього виду пластмас належать: бакеліт, амінопласти, фенопласти. Термостабільні високополімерні сполуки під час нагрівання не пере ходять у пластичний стан, порівняно мало змінюються і їх фізичні властивості навіть за температури руйнування. За характером деформацій, які виникають у разі механічної дії на високо- полімерні сполуки, останні можна поділити на дві групи: тверді і пластичні. Побудова макромолекул відбувається двома шляхами: полімеризацією і поліконденсацією. Полімеризація — реакція взаємного об'єднання мономерних сполук. У про цесі полімеризації шляхом послідовного приєднання багатьох молекул моно мера відбувається утворення полімера, але у такому разі не відбувається відщеп лення або виділення яких-небудь атомів або молекул. У процесі полімеризації виділяють три стадії. Перша стадія — активація молекул мономера. Вона про ходить під дією світла, тепла або деяких хімічних речовин-ініціаторів. У моле кулах мономера відбувається розрив подвійних зв'язків, що є обов'язковою умо вою для утворення полімерних ланцюгів. Ініціатори — хімічно активні речови ни, які значно прискорюють активацію молекул мономера. Вони легко розпа даються на активні радикали, які вступають у реакцію з молекулами мономе ра, в результаті чого звільняються вільні валентності, на місці яких і відбуваєть ся ріст полімерних ланцюгів. Друга стадія — ріст полімерних ланцюгів. На при кладі полімеризації метилметакрилату можна простежити хід реакції під час дії на нього ініціатора — перекису бензоїлу: 127 Основи матеріалознавства В об'ємі матеріалу, який полімеризується, виникають активні центри, від яких іде ріст полімерних ланцюгів. Під час реакції на кінцях ланцюгів постійно є вільні радикали, які забезпечують безперервний ріст полімерних ланцюгів. Утворення макромолекул супроводжується вивільненням значної кількості енергії, і весь процес носить характер екзотермічної реакції. Ріст полімерного ланцюга відбувається до певної межі, кількість молекул мономера, що зв'язані в одну макромолекулу, може досягати сотень тисяч. На другій стадії відбувається основний кількісний ріст маси полімера. Під час полімеризації ланцюги, що утворюються, можуть мати неоднакові довжи ну та структуру. Так, у разі з'єднання мономолекул з одним подвійним зв'яз ком утворюються лінійні полімери. Якщо полімери мають більше одного под війного зв'язка, а також за умови введення у процес спеціальних активних ре човин, структура полімера може набувати "зшитого" вигляду, який характери зується утворенням поперечних зв'язків між основними ланцюгами. "Зшиті" полімери мають звичайно вищі фізико-механічні властивості. В ортопедичній стоматології широко використовується "зшита" пластмаса "Акрил". Третя стадія - закінчення процесу полімеризації, обрив полімерного лан цюга, який настає після припинення дії чинників, що зумовили полімеризацію. Співполімеризація. Цей метод найширше використовується з метою підви щення ефективності базисних матеріалів. Позитивні результати отримані у разі використання статистичної та "щепної" полімеризації. Уведення фрагментів у макромолекулу інших мономерів, "щеплення" дозволяє у широкому діапазоні 128 варіювати властивості матеріалів. У разі синтезу співполімерів велике значен ня має максимальний відсоток перетворення вихідних мономерів у співполі мер, оскільки залишкові мономери є токсичними речовинами і погіршують властивості матеріалів. Використовуючи різні мономери, добираючи різні їх кількісні співвідно шення, можна отримувати пластмаси з необхідними властивостями. Прикла дами співполімерів, які застосовуються в ортопедичній стоматології, є етакрил, еладент, бакрел, фторакс. Пошук нових "щеплених" співполімерів на основі фторвмісних олефінів дозволить створити ефективніші конструкційні матеріали для базисів знімних протезів. Поліконденсація — це процес отримання полімерів у результаті з'єднан ня мономерів з утворенням високомолекулярних речовин. Завдяки поєднанню таких властивостей, як низька відносна щільність, значна механічна міцність, стійкість до лугів і кислот, низьке вологопоглинан- ня, простота переробки у готові вироби, пластмаси знайшли широке застосу вання і в ортопедичній стоматології. Нині пластмаси акрилової групи є основ ними матеріалами, з яких виготовляють різні види зубних протезів. На основі пластмас розроблено відбиткові матеріали: епоксидні смоли, кремнійорганічні смоли, синтетичні каучуки. Більшість пластмас є багатокомпонентними системами. Добираючи окремі компоненти і їх співвідношення, отримують матеріали із сукупністю необ хідних властивостей. Крім основної речовини, яка зв'язує, більшість пластмас містять наповнювач (замутнювач), пластифікатор, барвник, каталізатор, інгібітор та інші добавки. Можливість формування виробів (протезів, відбитків) із пластмас визначається тим, що ці матеріали володіють пластичністю. У про мисловості полімерів цей метод використовується широко. У стоматологічній практиці він застосування не знайшов. Пластмаси, які використовуються для виготовлення зубних протезів, отримують тільки методом полімеризації. ФОРМУВАННЯ АКРИЛОВИХ ПЛАСТМАС Формування підготовленого акрилового тіста у стоматологічні кювети можна провести двома способами. Перший спосіб — компресійний, другий — ливарний під тиском. Заповнення форми акриловим вмістом проходить під невеликим тиском (50-80 кгс/мм 2 ), що дозволяє використання з цією метою гіпсових форм, які знаходяться у стоматологічних кюветах, а пресування про водиться за допомогою спеціальних пресів. Вироби з пластмаси можна отри мати і методом лиття під тиском. Лиття під тиском проводять у спеціальних пристроях, які складаються із шприц-преса та спеціальної кювети, куди пласт масове тісто під тиском уводиться через ливникові канали. Переваги методу ливарного пресування над компресійним очевидні. По лімеризація під тиском призводить до значного зменшення рівня залишкового J 3-М 129 Основи матеріалознавства мономера в акрилових пластмасах, дозволяє отримувати базиси високої точ ності та має низку інших переваг. Перед процесом формування пластмаси необхідно приготувати пластма сове тісто. Замішування пластмаси проводять у чистій скляній або фарфоровій посудині, куди насипають визначену кількість порошку полімера з розрахунку для одного повного верхнього або нижнього протеза (11-12 г). Мономера на цю кількість полімера беруть 4-4,5 см :і , мономер обережно наливають у посу дину, додають до нього порошок полімера, не допускаючи його надлишку. Потім шпателем, зробленим із пластмаси або металу, що не окислюється, ретельно перемішують масу до насичення полімера мономером. Для запобігання вивітрюванню мономера посудину щільно закривають. Оптимальним вважається об'ємне співвідношення мономера до полімера як 1:3. У таких умовах усадка мономера під час полімеризації змен шується з 20 %, яка спостерігається у разі довільної полімеризації, до 6-7%. Оптимальну кількість полімера та мономера вказують на кожній фабричній серії. Пластмасове тісто повинно дозрівати протягом 30-40 хв. Розрізняють стадії дозрівання пластмасового тіста. Пісочна стадія — це стан, коли суміш нагадує пісок, який залили невеликою кількістю води. Через деякий час ця стадія переходить у стадію ниток, що тягнуться: маса стає більш в'язкою, а в разі ЇЇ розтягування з'являються нитки. Наступна стадія — тістопо дібна, вона відрізняється ще більшою густиною та зникненням ниток, що тяг нуться. У цій стадії пластмасове тісто готове до формування компресійним методом. Гумоподібна стадія — у цій стадії пластмасове тісто вже не годиться для формування. Приготовлену таким чином акрилову пластмасу формують у стоматологі чну кювету. Якщо використовують метод компресійного пресування, тоді пла стмасовим тістом заповнюють гіпсову форму, ущільнюючи її у найглибших місцях. Потім пластмасу накривають вологим целофаном, співставляючи дві половини кювети та вміщуючи її під прес для видалення залишків пластмаси. Опісля кювети розкривають, обрізають залишки пластмаси по межах базису, знову співставляють кювети, але вже без целофану, і пресують. Закінчивши пресування, відразу розпочинають фіксацію кювети в бюгелі. Бюгель разом з кюветою занурюють у посудину з водою кімнатної температури. З цього мо менту починається режим полімеризації. У разі використання методу литтєвого пресування пластмасове тісто фор мують у стадії переходу з ниткоподібної у тістоподібну. Для литтєвого пресу вання також можуть бути використані полікарбонати, вінілакрилати. Готове пластмасове тісто уміщують у завантажувальну камеру і за допомогою шприц- преса подають у закриту форму під тиском. Про заповнення форми пластма сою свідчить поява пластмаси через відвідні канали, які тут же закривають. Підкручування поршня роблять 3-4 рази. Закінчивши цей етап формування, переходять до полімеризації пластмаси. Режими полімеризації. Весь технологічний цикл полімеризації пласт- 130 маси переслідує основну мету — отримати матеріал з найвищими фізико-ме- ханічними властивостями. Для досягнення цієї мети необхідно створити умо ви, за яких структура полімера була б найщільнішою. Цьому сприяє дотри мання правильного температурного режиму полімеризації, різного для різних видів пластмас. Мономер акрилових пластмас здатний самополімеризуватися протягом довгого часу. Цей процес перебігає значно швидше в суміші «мономер — по лімер». Підвищення температури пластмасового тіста призводить до активації ініціатора — перекису бензоїлу, вільні радикали якого спричиняють інтен сивніше утворення полімерних ланцюгів. Збільшення швидкості полімери зації стає особливо помітною за температури понад 60 °С, коли ініціатор швид ко розпадається. Однією з особливостей полімеризації є те, що процес перебігає по типу екзотермічної реакції, яка супроводжується виділенням значної кількості теп ла. Вирівнювання температури навколишнього середовища з температурою форми свідчить, що всередині пластмасового тіста температура піднімається на 20-30 °С. Ця умова повинна ураховуватися під час визначення режиму на грівання форми. Потрібно проводити нагрівання так, щоб температура всере дині маси не досягала 100 °С. Подальше підвищення температури маси при зводить до переходу мономера у пароподібний стан. Всередині маси, що по- лімеризується, утворюються пухирці, які не мають можливості вийти і зали шаються всередині. Так виникають газові пори. Для полімеризації суміші "мономер - полімер" її повільно нагрівають, од нак температура, враховуючи екзотермічний характер реакції, не повинна пе ревищувати 100 °С. Нагріту масу витримують і поступово охолоджують на повітрі. Нагрівання зуботехнічної кювети можна проводити у воді або в сухопові- тряній печі. У воді нагрівання відбувається від кімнатної температури до 80 °С протягом 60-70 хв, потім нагрів прискорюють і доводять температуру до 100 °С. Кювету витримують у киплячій воді 50-60 хв, після чого в тій же воді охолоджують. За такого режиму полімеризації формується найщільніша структура пла стмаси, зменшується ймовірність утворення nop, внутрішніх напружень, тріщин. Особливості режиму полімеризації кожної з пластмас зазначені в інструкціях щодо їх призначення. Від температурного режиму і полімеризації залежить відносна молекулярна маса полімера. За відносно невисоких температур (до 60 °С) проходить утво рення полімера з невисокою відносною молекулярною щільністю. За темпера тури близько 100 °С його величина досягає 250 000. Полімер з такою віднос ною молекулярною щільністю має вищі фізико-механічні властивості. Витримування кювети у киплячій воді доцільно ще й тому, що воно зни жує кількість залишкового, не полімеризованого мономера до мінімального 131 Основи матеріалознавства рівня — 0,5 %, однак повної полімеризації мономера досягнути неможливо, оскільки частина молекул його завжди залишиться у вільному стані. Полімеризація пластмаси супроводжується рядом небажаних проявів і процесів. До них належать: усадка, пористість, внутрішні напруження. Дотримання режиму полімеризації пластмаси дуже важливе, оскільки у разі його порушення у готовому протезі можуть з'явитися дефекти (пухирці, пористість, розводи, ділянки з підвищеною внутрішньою напругою). Розрізняють три види пористості пластмаси — газову, стиснення і грану лярну. |