Классификация и основные свойства композитных материалов

 

Композитными называют материалы, состоящие из нескольких компонентов. Композитные материалы, используемые в стоматологии, отличаются от подобных материалов, применяемых в других областях.

В стоматологии композитными называют синтетические пломбировочные материалы цвета естественных зубов, которые после внесения в полость затвердевают вследствие химической реакции или под воздействием света.

Современные стоматологические композитные материалы имеют три основных компонента: органическую матрицу, дисперсную фазу (наполнитель) и связывающую фазу (силаны, сополимеры).

Композитная матрица в незатвердевшем состоянии состоит из мономеров, инициаторов, стабилизаторов, красителей, пигментов и других добавок.

Из мономеров чаще используют многофункциональные метакрилаты с упрощенной формулой MA-R-MA.

Промежуточным звеном R являются алифатичные цепи, уретанпреполимеры, ароматические кольца и полиэфиры.

МА - это остаточные сложные эфиры метакриловой кислоты. Молекулы композитной матрицы обладают высокой скоростью реакции, хорошими физическими свойствами, относительной цветостабильностью и небольшим токсическим действием. Они менее токсичны, чем чистые метакрилаты, не имеют запаха и вкуса. Центральная молекула R влияет на механические свойства, водопоглощаемость, усадку, степень полимеризации, вязкость.

Инициаторы - это компоненты матрицы, которые посредством активации (химическими и физическими активаторами) распадаются на энергоемкие молекулы - радикалы, вступающие в реакцию с двойными связями мономера. Активность вступления инициаторов в реакцию является решающим фактором, определяющим степень полимеризации материала.

Стабилизаторы или ингибиторы - это стериновые фенолы. Они препятствуют преждевременной полимеризации, увеличивая продолжительность хранения пломбировочных материалов.

С целью создания разноокрашенных материалов в них добавляют органические и неорганические пигменты, чаще всего это разные окиси железа.

К другим добавкам относятся пластификаторы, светозащитные средства, оптические прояснители.

Смолистая матрица имеет низкую вязкость и хорошую текучесть. С целью улучшения механических и физических свойств смолистой матрицы в неё добавляют неорганические наполнители, которые повышают устойчивость к давлению, модуль эластичности и износостойкость материала. Одновременно необходимо уменьшать полимеризационную усадку, коэффициент линейного термического расширения и водопоглощаемость.

В качестве неорганических наполнителей применяют кварц, керамику и двуокись кремния.

В основу принятой в настоящее время классификации композитных материалов взяты величина применяемых частиц наполнителя и вид полимеризации.

По виду полимеризации различают:

САМООТВЕРЖДАЕМЫЕ (или самополимеризующиеся) композитные материалы. Они состоят из двух паст - базиса и катализатора. Полимеризуются химическим путем при смешивании равных частей.

СВЕТООТВЕРЖДАЕМЫЕ (или светополимеризующиеся) композитные материалы составляют основную группу материалов, используемых при реставрации зубов. Они содержат в качестве инициатора полимеризации светочувствительное вещество камфорохинон, вступая в реакцию с алифатичным амином они образуют комплекс, распадающийся с образованием реактивных свободных радикалов, инициирующих процесс полимеризации.

Интенсивное расщепление камфорохинона наступает под воздействием галогенового света с длиной волны 420-500 нм.

Скорость полимеризации зависит от количества инициатора, интенсивности светового пучка. Степень и глубина полимеризации в определенной степени зависит от цвета композита - у светлых оттенков материала эти показатели выше.

По величине применяемых частиц наполнителя композитные материалы классифицируют следующим образом:

Обычные композиты с макронаполнителями из кварца, стекла или керамики (МАКРОФИЛЫ). Величина частиц наполнителя колеблется от 0,1 до 100 мкм. Средняя величина частиц составляет 1,5-5 мкм. Этот размер превышает длину световых волн, и они различимы человеческим глазом.

Такие частицы постоянно выпадают из матрицы; вот почему они не нуждаются в полировке, так как после полирования поверхность снова становится шероховатой. Поэтому макрофилы обладают низкой стойкостью к истиранию, у них плохая цветовая стабильность. Примером могут служить Concise, Adaptic, Комполайт.

Композитные материалы с микронаполнителями (МИКРОФИЛЫ) содержат наполнители с размером частиц менее 1 мкм. В свою очередь, Различают однородные композиты с микронаполнителями, величина частиц 0.01 - 0,04 мкм и неоднородные композиты с микронаполнителями с осколко- и шаровидными наполнителями (100-200 мкм).

В однородных микрофилах все частицы имеют шаровидную форму. Композитные материалы с микронаполнителями прекрасно полируются и устойчивый поверхностный блеск.

Диаметр их частиц меньше, чем длина волн видимого пучка света, поэтому при выпадении наполнителя с поверхностного споя шероховатость незаметна. Микрофилы более устойчивы к истиранию, чей макрофилы. К недостаткам микрофильных композитов относят их большую водопоглощаемость, нерентгеноконтрастность, более низкие физические свойства, чем у материалов с макронаполнителями. Эго, прежде всего, большая полимеризационная усадка, меньшие значения прочности на изгиб, твердости по Викерсу и более низкий модуль эластичности, по сравнению с обычными композитами (макрофилами).

Обладая высокой эстетикой, но будучи хрупкими, микрофилы обычно используют в полостях, не несущих большую нагрузку, - это III, V классы кариозных полостей по Блеку, а также при изготовлении виниров прямым методом, когда нет необходимости перекрывать винироц режущий край.

Примерами могут служить материалы Silux Plus, Filtex A110 (ЗМ); Durafil VS (Heraeus Kulzer).

Пытаясь улучшить прочностные характеристики микронаполненных композитов, разработчики предприняли попытки повысить прочность за счет введения в материал частиц неорганического наполнителя больших размеров. Таким образом были получены

Гибридные композиты. В гибридных композитах примерно 85-90 маcc % составляют макрочастицы и 10-15 масс. % - микрочастицы. При этом общее содержание частиц наполнителя достигает 85%.

В современных, так называемых МИКРОГИБРИДНЫХ КОМПОЗИТАХ, средняя величина частиц наполнителя - менее 1 мкм.

Хорошее краевое прилегание, низкая полимеризационная усадка, прекрасная эстетика, хорошая полируемость, значительная износостойкость, устойчивость к жевательным нагрузкам и рентгеноконтрастность - все эти качества позволяют рекомендовать микрогибридные композиты для любого вида реставраций и пломбирования кариозных полостей I, II, III, IV и V классов.

Примерами таких материалов являются Hercuiite XRV, Prodigy (KERR); Charisma (Heraeus Kulzer); Filtek Z250 (3M); Spectrum TPH (Dentsply).

Описание свойств гибридных композитов будет неполным, если не вспомнить, что они явились "прародителями" двух совершенно новых классов композитов, которые имеют специфические свойства и показания к применению.

Прежде всего группа материалов под общим названием "класс конденсируемых композитов" или класс "постериоритов". Такое название они получили за то, что при их использовании необходимо прикладывать значительные усилия, производя конденсацию композита специальными инструментами.

Область применения таких материалов - жевательные зубы (отсюда и второе название - "постериориты") - I и II классы кариозных полостей

Примерами таких материалов являются: prodigy condensable (kerr), filtek p60 (3M), surefil (dentsply) и др.

Вторая группа материалов получила название НИЗКОМОДУЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ, их еще называют композитами низкой вязкости или текучие композиты. Два последних определения менее профессиональные.

Примерами таких материалов являются: revolution (kerr), flowline (Heraeus Kulzer), dyractflow (dentsply) и др.

В настоящее время получен материал, в котором удалось в полной мере соединить мечту всех стоматологов - высочайшие эстетические характеристики лучших микрофильных материалов (за счет среднего размера частиц наполнителя 0,04 мкм) и прекрасные прочностные качества гибридов. Речь идет о композите POINT 4 (KERR), который открыл по сути новую страницу в истории создания композитных материалов.