Основные компоненты неорганических цементов
Когда порошок оксида цинка смешивают с фосфорной кислотой, быстро образуется твердое вещество со значительным выделением тепла. Однако оксид цинка обычно (термо)обрабатывают, чтобы снизить его активность. Точная природа полученного твердого продукта этой реакции до конца не ясна. Раньше предполагали, что образуется третичный фосфат цинка (минерал гопеит) как конечный продукт. Однако последние исследования опровергают это представление. Дезактивированный порошок оксида цинка реагирует с жидкостью вначале с образованием аморфной цементной матрицы орто-фосфата цинка, без образования кислых промежуточных фосфатов. Через несколько минут образуются кристаллиты гопеита, но только на поверхности цементных частиц. Таким образом, отвержденный цемент содержит в качестве матрицы аморфный фосфат цинка, который связывает непрореагировавшие частицы оксида цинка вместе с кристаллитами гопеита, образуя поверхность цементной массы. Эту реакцию твердения в стоматологических цементах модифицируют добавлением оксидов алюминия и цинка к жидкости. Образованный в результате реакции твердения аморфный фосфат цинка связывает вместе в единый цементный материал непрореагировавшие частицы оксида цинка и другие компоненты порошка. Таким образом, твердый цемент имеет структуру, в которой остаточные частицы оксида цинка зацементированы в фосфатной матрице.
Основными причинами широкого использования этих материалов в повседневной клинической практике являются их хорошие манипуляционные свойства, способность фосфатных цементов твердеть в течение короткого времени, превращаясь из текучей композиции в относительно прочный, твердый материал. Свойства материалов этого класса зависят
от соотношения порошок/жидкость. Чем выше это соотношение, тем прочнее цемент, ниже его растворимость и остаточная кислотность.
Для цементов характерна хрупкость, поэтому прочность при растяжении намного ниже прочности при сжатии и составляет всего от 5 до 7 МПа. Модуль упругости (жесткости) цемента - около 13 ГПа.
Показатели свойств неорганических цементов, нормированные международным и российским стандартами, представлены в табл. 23.2.
В настоящее время значительно сократилось применение силикатных цементов.Это связано с появлением полимерных композитов для восстановления передних зубов, а позднее и с разработкой стеклоиономерных цементов.
В состав порошка силикатных цементов входят оксид кремния, оксид алюминия, фторсодержащие соединения, такие, как фториды натрия, кальция и алюминия. Все перечисленные ингредиенты сплавляют при температуре около 1400 °С с образованием стекла. Фторидные соединения в составе шихты играют роль флюса - т.е. добавки, снижающей температуру плавления стекла. Стекло в силикатных цементах является кислоторастворимым. Жидкость - водный раствор фосфорной кислоты с добавкой регулирующих рН буферных солей. При смешивании порошка стекла с жидкостью на поверхность стеклянных частиц воздействует кислота, высвобождая ионы кальция, алюминия и фтора. Металлические ионы взаимодействуют с фосфорной кислотой с образованием фосфатов, которые, осаждаясь, образуют матрицу цемента. Исключение составляют фторидные соли. Химические механизмы, действующие в силикатных цементах очень похожи на механизмы в стеклоиономерных материалах, которые будут подробнее освещены в следующих лекциях. Основная разница между ними заключается в существенном различии химической природы жидкостей в этих цементах, или, другими словами, кислотных компонентов. Подобно большинству хрупких материалов силикатные цементы относительно прочны при сжатии, но при растяжении их прочность мала. Они склонны к растворимости или дезинтеграции, которые могут проявляться в клинической практике в виде эрозии поверхности пломб из силикатных цементов.
Силикофосфатные цементы.Эти материалы, являющиеся комбинацией силикатных и фосфатных цементов, применяют в клинике уже много лет. Включение в их состав силикатного стекла придает цементам некоторую степень прозрачности, повышает их прочность. Также эти материалы способны выделять фториды.
Таблица 23.2
Свойства неорганических цементов на водной основе, нормируемые стандартами (ГОСТ Ρ 51744-2001, МС 9917)