Методы и режим полимеризации пластмассы. Последствия его нарушений. Виды пористости пластмасс

Основные методы получения пластмасс - полимеризация и поликонденса­ция. При полимеризации молекулы мономеров связываются в полимерные цепи без высвобождения побочных продуктов реакции (вода, спирт и др.). При поликонденсации происходит образование некоторых побочных, не свя­занных с полимером веществ.

Полимеризация имеет три стадии.

1. Активация молекул мономера (разрыв двойных связей, распад инициа­тора па радикалы, имеющие свободные валентности, по месту которых и происходит рост полимерных цепей).

2. Рост полимерной цепи из активных центров (на концах цепей постоян­но присутствуют свободные радикалы, обеспечивающие рост полимерной цепи). При соединении мономолекул с одной двойной связью образуются ли­нейные полимеры. Если мономеры имеют больше одной двойной связи или под воздействием активных веществ образуются поперечные связи, полимер приобретает "сшитый" вид.

3. Окончание процесса полимеризации, обрыв полимерной цепи при пре­кращении действия факторов, вызывающих полимеризацию.

Полимеры, полученные при полимеризации различных мономеров, обла­дающих несходными свойствами, носят название сополимеров.

На основании своих исследований М. М. Гернер с соавт. рекомендует сле­дующий режим полимеризации формовочной массы. Вода, в которую помеще­на гипсовая форма, нагревается от комнатной температуры до 65°С в течение 30 минут. Такая температура обеспечивает полимеризацию формовочной мас­сы под воздействием теплоты реакции. В результате саморазогрева температу­ра массы достигает примерно 100°С, что обеспечивает хорошую конверсию мономера. Вода, температура которой поддерживается на уровне 60-65°С, пре­дотвращает снижение температуры пластмассы. После 60 минут выдержки воду подогревают до 100°С в течение 30 минут и выдерживают 1-1,5 часа. По завер­шении полимеризации форму медленно охлаждают на воздухе.

После полимеризации полимеризат всегда содержит остаточный мономер. Количество его зависит от природы инициатора, температуры, времени полиме­ризации и др. Выдержка гипсовой формы в кипящей воде способствует не только повышению молекулярной массы, но и уменьшению содержанию остаточного мономера. Часть оставшегося мономера связана с макромолекулами (связанный мономер), другая часть находится в свободном состоянии (свободный мономер). Свободный мономер мигрирует к поверхности изделия и растворяется в средах, контактирующих с зубным протезом. Поскольку экстрагируемые жидкими сре­дами из пластмассы остаточные продукты могут оказывать вредное общее и ме­стное воздействие на организм пациента, необходимо добиваться минимального содержания остаточного мономера в пластмассах. Нагрев до 100°С резко сокра­щает количество остаточного мономера, однако добиться полного его отсут­ствия практически невозможно. В пластмассах горячей полимеризации его со­держится около 0,5%, а в самоотвердеющих - 3-5%. Остаточный мономер оказы­вает существенное влияние на прочностные и другие свойства полимера. Содер­жание остаточного мономера в пластмассах горячей полимеризации более 3% резко снижает их прочность. Пластмассы быстро стареют, у них наблюдается повышенное водо-масло-спиртопоглощение.

Различают следующие виды пористости:

1. Газовая. Она возникает в результате испарения мономера внутри полиме­ризующейся формовочной массы. Реакция полимеризации является экзотерми­ческой. Выделяющаяся теплота полимеризации не может быть быстро отведена от полимеризующейся массы, так как она и гипс являются плохими проводни­ками тепла. Температура кипения мономера 100,3°С, а температура, которая развивается в массе за счет экзотермичности процесса, может составлять!20°С и более. В этих условиях мономер закипает и его пары, не имея выхода наружу, вызывают пористую структуру материала. Газовая пористость проявляется в глубине материала и тем значительнее, чем больше масса, поэтому в протезах нижней челюсти она наблюдается чаще. Газовую пористость можно избежать, если соблюдать правильный температурный режим, т. с. постепенный нагрев полимеризующейся массы от комнатной температуры.

2. Пористость сжатия. Она возникает в результате уменьшения объема полимеризующейся тестообразной массы. К пористости сжатия приводит недостаточное давление (вследствие чего остаются пустоты) или недостаток фор­мовочной массы. Пористость сжатия возникает всегда в тех местах, где нет дос-

таточного давления

•} Т.-*» А

^г----Л*.,эуСаЬ_а ^|0| ьИд иОрИС|ОСТИ МОЖНО рйССМа!

_г-^ --"_Г-------------••.'*"."Ч*~ |^1л\*\^ть* I [-Ч-ЛЭЧ Ю

как плохое структурирование материала, она наблюдается при недостатке мономера. Мономер летуч и быстро испаряется с открытой поверхности те­стообразной формовочной массы, в результате чего при прессовании не по­лучается однородной гомогенной массы. Гранулярная пористость может возникнуть при открывании кюветы для контроля количества внесенной в форму массы. Она наблюдается обычно в тонких участках протеза, так как на этих участках испарившийся мономер не может восполниться за счет его миграции изнутри к поверхности изделия.

ВОПРОС 12

Внутренние напряжения в пластмассе. Предупреждение их

Возникновения

Остаточные напряжения. В пластмассовых изделиях, независимо от спо­соба их приготовления, всегда имеются значительные остаточные напряже­ния. Внутренние напряжения в акриловых протезах вызывают их преждев­ременное растрескивание и коробление. Протез представляет собой арми­рованное изделие, в котором зубы, кламмеры, дуги и др. детали являются арматурой. Температурные изменения размеров материалов арматуры мень­ше, чем пластмассы в 10-20 раз.

В местах монтажа арматуры полимер растягивается при охлгшдении и возникают местные напряжения. Большее напряжение возникает около фар­форовых зубов, чем пластмассовых. Таким образом, наличие арматуры по­вышает вероятность появления трещин.

К внутренним напряжениям приводит различная толщина отдельных час­тей изделия. Толстые части дают большую усадку по абсолютной величине, тонкие - меньшую, в связи с чем в местах перехода появляются напряжения. Остаточные напряжения возникают в процессе изготовления полимера. При нагревании кюветы вначале повышается температура наружного слоя пластмассы и затвердевание начинается в поверхностных слоях, сопровож­даясь усадкой. Внутренние слои вначале имеют более низкую температуру. Опережение затвердевания наружного слоя в пластмассах горячей полиме­ризации приводит к возникновению в нем внутренних напряжений растяже­ния. В дальнейшем затвердевание внутренних слоев вызывает уменьшение их объема и они оказываются под воздействием растягивающего напряже­ния, т.к. к этому времени наружные слои приобретают жесткость.

Поскольку напряжения обязательно возникают в процессе изготовления протеза, их следует снимать. Для этого протез следует обработать при опре­деленном температурно-временном режиме в различных средах. При этом улучшаются механические свойства изделия, стабилизируются геометри­ческие размеры и увеличивается срок эксплуатации. В качестве сред тепло­носителей используют воздух и жидкости. Из различных видов термической обработки наиболее эффективным является отжиг, который надо проводить при такой температуре, когда изделие еще не деформируется.

М. М. Гернер и М. А. Нападов предлагают следующую термообработку протезов. Отжиг в термошкафу, нагревая изделие со скоростью 0,7-1,5°С в минуту до 80±3°С. После 3-4 часовой выдержке при этой температуре изде­лие медленно охлаждают до 30-40 С.

Растрескивание. Одним из самых распространенных видов разрушения пластмасс является возникновение трещин на поверхности материала при одновременном действии напряжения и окружающей среды.

При растрескивании, в зависимости от величины и характера распреде­ления напряжений, возникает одна магистральная трсгцнпа илм сстк?» мел _ких трещин. При воздействии больших напряжений образуется обычно одна магистральная трещина, при малых напряжениях возникает множество тре­щин. Растрескивание проявляется особенно быстро при воздействии орга­нических растворителей (этиловый спирт, ацетон, бензол и др.).

Внутренние напряжения через некоторое время могут привести к трещинам на поверхности базиса. Например, можно часто видеть трещины, радиально расходящиеся в пластмассовом базисе от шеек фарфоровых зубов. Если про­тез, которым пользуется больной, часто высыхает при извлечении изо рта и вновь увлажняется, то со временем могут возникнуть трещины в результате чередующегося сжатия (при высыхании) и расширения (при поглощении воды). Базисные материалы с увеличенной водопоглащаемостыо более склонны к ра­стрескиванию. Если при полимеризации формовочная масса контактировала с водой, то получается полимер с повышенной водопоглощаемостью.

ВОПРОС 13

Характеристика металлических сплавов, применяемых в