Меню

Жидкость фосфатного цемента представляет собой



Жидкость фосфатного цемента представляет собой

Главный химический процесс, инициирующий твердение фосфатных цементных систем, это кислотно-основное взаимодействие жидкой протонированной среды с твердыми веществами основной природы. Любая реакция кислотно-основного взаимодействия в гетерогенных дисперсных системах типа твердое—жидкое есть основа для синтеза вяжущих веществ и материалов.

Главная закономерность заключается в том, что условия проявления вяжущих свойств в фосфатных вяжущих системах (цементах) изменяются с изменением химических особенностей порошковой части в качестве основания. Снижение ионного потенциала катиона в оксиде или работы выхода электрона обусловливает повышение его основных свойств. В соответствии с этим происходит увеличение химической активности оксида по отношению к кислоте и переход от фосфатных систем, отвердевающих только в условиях, стимулирующих химическое взаимодействие компонентов (нагрев, механохимическая активация и т. д.), к системам, твердеющим при нормальных условиях, и далее к объектам, проявляющим вяжущие свойства только при снижении интенсивности взаимодействия порошка и затворителя.

Условия проявления вяжущих свойств фосфатными системами с более сложной по составу порошковой частью подчиняются тем же закономерностям.

Таким образом, необходимым условием проявления вяжущих свойств в фосфатных цементных системах является соразмерность интенсивности основного химического процесса с процессами структурообразования.

В случае соблюдения этого условия в качестве исходного твердого компонента фосфатных цементов могут использоваться минеральные продукты сложного химико-минералогического состава как природного, так и техногенного происхождения. Например, сочетания слюд, серпентинита, глинистых минералов, талька, воллостанита и других минералов и пород с фосфорнокислыми растворами образуют фосфатные вяжущие системы с ценными свойствами.

В качестве основного средства повышения активности химического взаимодействия используется нагрев. В некоторых случаях, например в системе СГ2О3 + Н3РО4, аналогичный результат может достигаться с помощью методов механохимиче-ской активности поверхности порошка.

Избыточная активность взаимодействия компонентов связана главным образом с концентрированным тепловыделением в системе, в результате чего процесс приобретает автокаталитический характер и ведет к деструктивным явлениям: масса разогревается и рассыпается.

Существует ряд приемов преодоления чрезмерной активности взаимодействия компонентов.

1. Охлаждение исходных компонентов и интенсивный теплоотвод от смесительного реактора. Эти приемы относятся к чрезвычайным мерам и позволяют работать с высокореакционными системами, содержащими такие катионы, как Pb + 2, Zn + 2, Mg+2.

2. Пассивирование исходной твердой составляющей. Распространена термическая пассивация, заключающаяся в том, что материал, из которого производится исходный порошок, подвергается термообработке при высоких температурах. При этом происходит уплотнение материала и снижение его реакционной активности. Этот прием особенно эффективен для систем, порошковая часть которых содержит оксиды редкоземельных элементов, кадмия, цинка, магния:

На рис. 6.2 показана динамика тепловыделения двух маг-нийфосфатных систем MgO — H3PO4, у которых исходный порошок оксида магния был получен в разных термических условиях. В первом случае порошок имел плотность 1,0 г/см3, во втором—2,8 г/см3. Видно, что в первом случае тепловыделение при взаимодействии оксида с кислотой (60%-ной) концентрировано, во втором —более рассредоточено (в данном случае этого достаточно, чтобы превратить саморассыпающуюся массу в нормально твердеющую).

Рис. 6.2. Динамика тепловыделения при твердении магнийфосфатного цемента
1 — MgO получен при 1200 С; 2— то же, при 2400 °С

Другие средства пассивации исходной твердой составляющей связаны с физическим или химическим разбавлением высокореакционного компонента: последний дополняется материалом, инертным при данных условиях. В случае физического разбавления производится механическое смешивание основного и инертного компонентов. При химическом разбавлении активный компонент предварительно связывается с инертным, например с образованием стекла. Фосфатное связывание таких высокоактивных оксидов, как СоО, PbO, ZnO и др., решается с помощью смешивания или химического соединения с такими инертными материалами, как SiC>2, B2O3. При этом эффективность химического разбавления существенно выше.

Распространенным способом пассивирования твердой составляющей является экранирование ее частиц поверхностно-активными веществами или «опудривание» инертными порошками, например тонкомолотым кремнеземом.

3. Модифицирование затворителя. Эта группа приемов основана на корректировании функционального состава жидкой составляющей. Самым распространенным способом является предварительная нейтрализация кислоты (катионное модифицирование) вплоть до перехода от кислотного затворителя на солевой. Этот прием широко используется при производстве зубных цементов. Так, затворитель к цинкфосфатному или силикатному цементу представляет собой ортофосфорную кислоту, предварительно нейтрализованную оксидами алюминия, магния, цинка.

Особым средством модифицирования является изменение анионного состава затворителя. В случаях чрезвычайно активных порошков, например содержащих щелочноземельные оксиды, единственным средством снизить интенсивность взаимодействия и получить цементную систему является переход от ортогрупп в ортофосфорной кислоте к пирогруппам или другим видам полимерных фосфатных анионов (анионное модифицирование).

Читайте также:  Чем отстирать вещи от цемента

Практические характеристики фосфатных цементов находятся в широких пределах. Рассмотрим важнейшие из них.

Прочность на сжатие. В нормальных условиях твердения цементов (при комнатной температуре и атмосферном давлении) через 1 сут составляет до 150 МПа. Такую же предельно достигнутую прочность за 1 сут твердения показывают материалы с использованием в качестве порошковой части молотого спека следующего состава: SiC>2—29+47%, AI2O3—20+25%, Na2U — 5+10%, К2О — 3+5%, СаО — остальное. Жидкость затворения представляет собой частично нейтрализованную ортофос-форную кислоту. В качестве нейтрализующих реагентов применяются ZnO, Al(OH)3, MgO.

Весьма быстротвердеющим является магнийаммонийфосфатный цемент, представляющий собой смесь фосфатов аммония и оксида магния. При затворении водой этот цемент через 1 ч показывает прочность до 14 МПа. Основой твердения цемента является синтез двойного магнийаммонийфосфата NH4MgP04 • 6Н2О и фосфата магния Mg3(P04)2 * 4H2O.

Прочность до 50 МПа через 4 ч твердения набирает вол-ластонитофосфатный цемент, представляющий собой сочетание молотого волластонита Са • S1O2 и частично нейтрализованной кислоты. К 28 сут твердения прочность порядка 250 МПа достигается системами, порошковая часть которых представлена ферритами цинка, меди и некоторых других металлов, а затво-рителем является ортофосфорная кислота, предварительно нейтрализованная оксидами железа.
Такой же уровень прочности при сжатии (до 250 МПа) показывают некоторые системы и при высоких (порядка 1200 °С) температурах. Это относится к материалам на основе плавленого магнезита, электрокорунда и фосфатно-солевых затворителей.

Прочность на изгиб. Наиболее высока у зубных цементов. Так, цинкофосфатный зубной цемент — сочетание порошка модифицированного оксида цинка и частично нейтрализованной ортофосфорной кислоты — показывает через 24 ч твердения прочность до 10 МПа.

Сцепление цементных систем с другими материалами. Относится к важнейшим практическим характеристикам фосфатных цементов.

Высокотемпературные и теплофизические свойства. Поведение фосфатных цементных систем при повышенных и высоких температурах обусловливается, с одной стороны, изменением прочности при нагреве, с другой — термическими характеристиками самих материалов.

При нагреве во всех водосодержащих вяжущих системах происходит удаление физической и конституционной воды. У гидратационных систем этот процесс однозначно вызывает деструктивные явления, которые ведут к существенной (до 90%) потере прочности, приобретенной в результате твердения. В случаях с фосфатными цементами термическая дегидратация, как правило, сочетается с процессами поликонденсации и полимеризации основных структурообразующих соединений, что благоприятно сказывается на развитии прочности. В результате при повышении температуры до дегидратации в фосфатных цементных системах падение прочности либо вообще не наблюдается, либо оно существенно меньше, чем у гидратационных систем.

Свойства соединений, образующихся в результате твердения фосфатных цементов, во многих случаях позволяют отнести эти соединения к материалам с высокой термической устойчивостью. В табл. 6.4 приведены термические характеристики некоторых материалов, полученных на основе отвердевания фосфатных цементов.

Фосфатные цементные системы могут применяться при высоких и сверхвысоких температурах. Так, цирконийфосфатный цемент, представляющий собой сочетание порошка двуокиси циркония с растворами фосфатов алюминия, пригоден к службе до 2000 °С, а магнийфосфатный, где используется чистый оксид магния и раствор фосфатов циркония —до 1700 °С.

Поскольку в качестве порошковой составляющей фосфатных цементов могут использоваться такие принципиально различные по теплофизическим характеристикам материалы, как металлы, с одной стороны, и асбест или тальк, с другой, то на их основе получаются фосфатные цементы как теплопроводя-щие, так и теплоизолирующие.

Электрофизические свойства. Известны материалы с диапазоном электрического сопротивления р от 1012 до Ю-5 Ом • м. Примером электроизоляционных систем могут являться слю-дофосфатные материалы — результат взаимодействия слюдяных минералов (флогопита и мусковита) с алюмохромфосфатными растворами. Сочетание порошков нитрида титана (TiN) и металлического хрома с ортофосфорной кислотой дает прекрасный токопроводящий цемент.

Магнитной проницаемостью /и до 60 Гс/Э обладают монолитные материалы, полученные при затворении порошков минералов ферритов кислотными фосфатными растворами.

Источник

Постоянные пломбировочные материалы. Цементы.

Одними из основных материалов, применяемых в клинической стоматологии, являются цементы. Современный рынок стоматологических материалов предлагает большой выбор стоматологических цементов. Умение грамотно и обоснованно выбрать конкретный стоматологический цемент является весьма актуальным.

Постоянные пломбировочные материалы предназначены для восстановления анатомической формы и функции зуба, его внешнего вида, а также профилактики дальнейшего развития кариозного процесса.

Цемент (от лат. cementum – битый камень) – порошкообразное вяжущее, как правило, минеральное вещество, способное при замешивании с водой образовывать пластичную массу. При затвердевании становится камнеобразным.

Читайте также:  Болты для цементных мельниц

Стоматологические цементы в клинике имеют широкое применение в качестве:

  • пломбировочного материала;
  • материала для фиксации несъемных протезов, ортодонтических аппаратов на опорных зубах или имплантах;
  • в качестве подкладок под пломбы для защиты пульпы.

Согласно Международной классификации, цементы подразделяются на 8 типов:

  • цинк-фосфатные;
  • силикатные;
  • силикофосфатные;
  • бактерицидные;
  • цинк-оксидэвгеноловые;
  • поликарбоксилатные;
  • стеклоиономерные;
  • полимерные.

Требования, предъявляемые к стоматологическим цементам:

  1. Иметь биологическую инертность к тканям зуба и всего организма в целом.
  2. Иметь высокую адгезию к тканям зуба, металлам, фарфору.
  3. Не растворяться в ротовой жидкости.
  4. Термический коэффициент расширения должен приближаться по значению к термическому коэффициенту расширения тканей зуба.
  5. Обладать низкой теплопроводностью.
  6. Иметь минимальное водопоглощение.
  7. Не изменять цвет с течением времени.
  8. Отверждаться в присутствии воды или слюны.
  9. Иметь рН около 7 при отверждении и после него.
  10. Обладать минимальной усадкой, чтобы не нарушать краевое прилегание.
  11. Обладать твердостью, близкой к твердости зуба, чтобы протвостоять истиранию.

Цинк-фосфатные цементы

Состав. Цинк-фосфатные цементы выпускаются в виде порошка и жидкости. Порошок состоит из 73-90℅ оксида цинка, 5-13℅ оксида магния, 0,05-5℅ оксида кремния и небольшого количества пигмента. Его прокаливают при высокой температуре (более 1000◦С), чтобы снизить реакционную способность. Жидкость представляет собой водный раствор ортофосфорной кислоты, содержащей от 30 до 55℅ воды. В жидкость входят также 2-3℅ солей алюминия и 0-9℅ солей цинка. Алюминий необходим для реакции образования цемента, а цинк является замедлителем реакции между порошком и жидкостью, что обеспечивает достаточное время для работы.

Механизм затвердевания. Образовавшийся в результате реакции между оксидом цинка и ортофосфорной кислотой аморфный фосфат цинка связывает вместе непрореагировавший оксид цинка и другие компоненты цемента. Структура затвердевшего цемента содержит частицы непрореагировавшего оксида цинка, окруженные фосфатной матрицей.

  • небольшая усадка;
  • пластичность;
  • рентгеноконтрастность;
  • наличие термоизолирующих свойств.
  • невысокая механическая прочность на излом, истираемость;
  • растворимость в ротовой жидкости;
  • слабая адгезия;
  • возможное раздражающее действие на пульпу за счет ортофосфорной кислоты, не прореагировавшей в процессе структурирования при неправильном приготовлении материала;
  • низкая эстетика.
  • фиксация несъемных зубных протезов (вкладок, различных видов коронок, мостовидных протезов);
  • фиксация ортодонтических аппаратов;
  • постоянное пломбирование под искусственную коронку;
  • изолирующая прокладка под постоянные пломбы;
  • временное пломбирование;
  • пломбирование корневых каналов.
  • не оказывает раздражающего действия на пульпу зуба и слизистую оболочку полости рта;
  • обладает термоизолирующими свойствами;
  • обладает хорошей адгезией к тканям зуба;
  • характеризуется низкой растворимостью в ротовой жидкости.

Применение. Подготовленная кариозная полость, корневой канал или поверхность зуба должны быть сухими, чистыми. Любое загрязнение нарушает отверждение цемента. Замешивание цемента осуществляется на гладкой стороне стеклянной пластины с помощью шпателя из нержавеющей стали. При температуре воздуха в помещении выше 25◦С пластину следует охладить. Необходимое количество порошка и жидкости непосредственно перед замешиванием помещают на пластину и порошок делят на 4-6 отдельных частей. Линейным движением шпателя постепенно, в течение 10 с, порошок по частям соединяют с жидкостью. Общее время смешивания не должно превышать 90 с. Соотношение порошка и жидкости при фиксации вкладок и других видов несъемного протезирования 1 г порошка на 0,55-0,6 г жидкости (10-12 капель); при пломбировании зубов – на 1 г порошка 0,45-0,5 г жидкости (7-8 капель). Излишки цемента следует удалить до начала схватывания или после его окончательного отверждения.

Модифицированные цинк-фосфатные цементы

1. Лечебного назначения.

Медные или серебряные – содержат оксид меди (II), оксид меди (I), йодид или силикат одновалентной меди, фосфат серебра. Обладают высокой кислотностью при замешивании (больше вероятность раздражения пульпы), заметной растворимостью и невысокой прочностью (Аргил).

2. Профилактического назначения.

Фторидные – имеют высокую растворимость и низкую прочность из-за наличия в составе фторида олова. Поглощение фторида из таких цементов эмалью зуба уменьшает деминерализацию последней, обеспечивая противокариозный эффект ( Унифас-2 ).

Достоинства: легкое замешивание, быстрое затвердевание, достаточно высокие прочность и когезия.

Недостатки: раздражение пульпы (объясняется кислой средой цементного теста и экзотермической реакцией затвердевания), отсутствие антибактериального эффекта и адгезии, достаточно заметная деструкция в полости рта.

Висфат-цемент

  • в качестве изолирующего материала, прокладки;
  • пломбирование зубов, подлежащих покрытию коронками.

Состав. Порошок состоит из окиси цинка, окиси висмута и модифицирующих добавок. Жидкость содержит ортофосфорную кислоту и добавки.

  • пластичность;
  • гомогенность;
  • хорошая адгезия;
  • не раздражает пульпу зуба;
  • имеет быстрые сроки затвердевания (5-10 мин);
  • имеет высокую механическую прочность при сжатии (70-80 МПа);
  • обладает химической устойчивостью.
Читайте также:  Как отмыть оконное стекло от цемента

Применение. Замешивание цемента следует производить на чистой и сухой стеклянной пластинке шпателем для цементов. Жидкость следует брать стеклянной палочкой или капельницей, порошок – чистым шпателем. Рекомендуемая температура воздуха при замешивании – 18-23◦С. При температуре в помещении выше 25◦С пластинку следует выдержать в холодной воде в течение 2-3 мин. Нормальная консистенция для фиксации протезов достигается соотношением 1,0-1,5 г порошка на 0,5 мл жидкости (9-10 капель). Цемент имеет сметанообразную консистенцию и сохраняет пластичность на стекле 2-2,5 мин. Нормальная концентрация цементного теста для пломбирования зубов и подкладки обеспечивается соотношением 1,5-2 г порошка на 0,5 мл жидкости (9-10 капель). В этом случае цемент представляет собой густую однородную массу, которая сохраняет пластичность на стекле 1-1,5 мин, а в полости зуба твердеет через 4-5 мин.

Унифас

  • как изолирующий материал;
  • пломбирование зубов, подлежащих покрытию коронками;
  • для фиксации вкладок, штифтовых конструкций, коронок, мостовидных протезов всех типов.
  • хорошая адгезионная способность к тканям зуба;
  • высокая прочность при сжатии (70-100 МПа);
  • малая растворимость;
  • рентгенконтрастность;
  • пластичность.

Сверхтонкий порошок при замешивании с жидкостью образует удобное в работе цементное тесто.

Диоксивисфат — бактерицидный цемент, в ортопедической стоматологии применяется для фиксации несъемных протезов. Материал обладает высокой механической прочностью при сжатии (70-80 МПа) и малой растворимостью.

Адгезор – двухкомпонентный цинк-фосфатный цемент фирмы «Спофа Дентал» (Чехия). Он выпускается в виде порошка и жидкости. Применяется для фиксации несъемных протезов.

Адгезор финне – модифицированный цинк-фосфатный цемент, двухкомпонентный, фирмы «Спофа Дентал» (Чехия). Применяется в качестве изолирующей прокладки и для пломбирования зубов под коронки.

Силикатные цементы

Цемент состоит из порошка и жидкости. Порошок представляет собой тонкоизмельченное стекло, состоящее из алюмосиликатов (до 82℅), соединений фтора (до 15℅), оксидов других металлов, пигментов. Жидкость представлена водным раствором фосфорной кислоты, по составу близка к жидкости от фосфат-цементов. Содержание воды в жидкости силикатного цемента превышает на 7℅ содержание воды в жидкости цинк-фосфатного цемента.

  • кариесостатический эффект;
  • большая прочность по сравнению с цинк-фосфатными цементами;
  • пластичность;
  • удовлетворительная эстетика;
  • простота приготовления и применения;
  • низкая стоимость.
  • раздражающее воздействие на пульпу зуба;
  • растворимость в условиях полости рта;
  • усадка, которая зависит от соотношения порошка к жидкости;
  • низкая адгезия к тканям зуба;
  • недостаточная механическая прочность;
  • отсутствие рентгеноконтрастности.

Применение. Качественную пломбу можно изготовить при смешивании порошка с жидкостью в весовом соотношении 2:1. Время замешивания 45-60 с. Моделирование пломбы можно проводить в течение 1-1,5 мин. Цементную массу в полость зуба желательно вводить одной порцией, не проводя конденсацию штопфером. Пломба затвердевает в течение 5-6 мин. На время окончательного схватывания цемента (2-3 ч) пломбу необходимо изолировать от контакта с влагой.

Силикофосфатные цементы

Силикофосфатные цементы представляют собой сочетание цинк-фосфатных и силикатных цементов. Присутствие силикатного стекла обеспечивает некоторую степень прозрачности, повышает прочность и улучшает выделение фторида из цемента.

Показания. Применяются для фиксации несъемных протезов и других ортопедических аппаратов, при временном пломбировании боковых зубов.

Состав. Материал состоит из порошка и жидкости. Порошок состоит из 10-20℅ оксида цинка и силикатного стекла, которое содержит 12-25℅ фторидов. Жидкость содержит от 2 до 5 ℅ солей алюминия и цинка в водном 45-50℅ растворе ортофосфорной кислоты.

  • менее хрупкие, чем силикатные и фосфатные цементы;
  • меньшее раздражающее воздействие на пульпу зуба, чем у силикатных цементов;
  • простота в применении;
  • умеренная рентгеноконтрастность;
  • низкая стоимость.
  • недостаточная прочность;
  • недостаточная устойчивость к среде полости рта;
  • низкая эстетика, плохая полируемость.

Применение. Качественную пломбу можно изготовить при смешивании порошка с жидкостью в весовом соотношении 2:1. Время замешивания – 45-60 с. Моделирование пломбы можно проводить в течение 1-1,5 мин. Цементную массу в полость зуба желательно вводить 1-2 порциями с тщательной конденсацией к стенкам. Пломба затвердевает в течение 5-6 мин. На время окончательного отверждения цемента (2-3 ч) пломбу необходимо изолировать от контакта с влагой.

Отечественный цемент данной группы Силидонт-2 состоит из порошка и жидкости, предназначен для пломбирования премоляров и моляров, контактных поверхностей зубов. Обладает достаточной механической прочностью при сжатии (120-140 МПа), химической стойкостью, хорошей адгезией.

Лактодонт – цемент силикатно-фосфатный для детской стоматологии, состоит из порошка и жидкости, используется для укрепления ортодонтических аппаратов и других несъемных металлических и пластмассовых конструкций в клинике детской стоматологии.

Источник