Materiałoznawstwo, ćwiczenie 5, 12.03.2012

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

KOMPOZYT = ŻYWICA(matrix) + WYPEŁNIACZ(cząsteczki szkła) + CZYNNIK SPRZĘGAJĄCY(silan) + SYSTEM

Materiały kompozytowe są zalecane do uzupełniania ubytków klas III- V oraz ubytki klasy I u pacjentów, u których
występują nieznaczne siły zgryzowe, kiedy to estetyka tych uzupełnień odgrywa dużą rolę.

Materiały kompozytowe składają się z trzech faz: matrycy polimerowej, rozproszonych cząsteczek wypełniacza oraz
silanu pokrywającego powierzchnie cząstek wypełniacza.

Czynnik sprzęgający- związki krzemu i związki nieorganiczne, powoduje połączenie cząsteczek nieorganicznych z
matrycą polimerową.

Matrix



monomer -> bis-GMA- cząsteczka sztywna + grupa metakrylanowa, UDMA



monomer niskocząsteczkowy -> TGDMA, EGDMA



inicjator



akcelerator



inhibitor



UV stabilizator

Wypełniacz (faza nieorganiczna)



szkło krzemowe, barowe, glinowe, cynkowe



bar, stront, iperyt, cynk powoduje kontrast RTG



barwniki (tlenki)



kwarc krystaliczny -> duże cząsteczki = trudne polerowanie

Zawartość wypełniacza wpływa na:



wytrzymałość



odporność na abrazję



estetykę



właściwości użytkowe

Rola wypełniacza:

 zmniejszenie skurczu polimeryzacyjnego
 zmniejszenie rozszerzalności termicznej kompozytu
 zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie
 zmniejszenie sprężystości
 zmniejszenie sorpcji wody
 zwiększenie trwałości kompozytu i odporności na zużycie
 wpływa na konsystencję
 wpływa na przejrzystość i barwę materiału

Skład wypełniaczy:

 Jako wypełniaczy używa się: kwarcu, krzemionki, krzemianu litowo- glinowego oraz szkła: barowego,

glinowego, strontowego, cynkowego i iterbowego.

 Bor, stront, iperyt, cynk i iterb powoduje kontrast RTG

Klasyfikacja wypełniaczy (kompozytów):



makrofilowe 10-100 µm



midifilowe 1- 10 µm



minifilowe 0,1- 1 µm



mikrofilowe 0,01- 0,1 µm



nanofilowe 1- 100 nm



hybrydowe-> różne wielkości (kilka rodzajów) wypełniacza

Kompozyt homogenny= żywica + różne wypełniacze w tym samym czasie
Kompozyt heterogenny= wypełniacz klasyczny + cząsteczki spolimeryzowane + żywica

Czynniki wiążące

- aby zapewnić dobre związanie pomiędzy fazą nieorganiczną wypełniacza a matrycą organiczną, powierzchnie

wypełniaczy poddaje się działaniu silanów wśród których znajdują się grupy reagujące z fazą nieorganiczną
oraz inne grupy reagujące z matrycą organiczną

- silany są to związki krzemu i związki organiczne powodujące połączenie cząstek nieorganicznego wypełniacza

z matrycą polimerową

Organiczna matryca polimerowa

- większość materiałów kompozytowych jest zbudowana na bazie dimetakrylanów- Bis- GMA lub na bazie

dimetakrylanów uretanowych UDMA

- oligomery są lepkimi cieczami, dlatego też aby uzyskać odpowiednią konsystencję pasty kompozytowej

dodaje się do nich monomery dwumetylanowe o małej masie cząsteczkowej

Makrofile (tradycyjne)



niewielka wytrzymałość na ścieranie



NIE do zębów bocznych



dobra wytrzymałość mechaniczna na złamanie



dla klasy III, IV, V

Mikrofile



lepsza estetyka i polerowalność



większa lepkość



kompozyty heterogenne



niska ścieralność



dla klas III,V



dopuszczalny dla klas I i II

Kompozyty hybrydowe (0,6- 1 µm)

 dodatek składnika mikrofilnego
 duża wytrzymałość mechaniczna
 dobra estetyka
 dla klas I- V
 uniwersalność

Mikrohybrydowe

 duża wytrzymałość mechaniczna
 I- V klasa
 wielorakie zastosowanie
 lepsza polerowalność w stosunku do materiałów hybrydowych

Nanohybrydowe kompozyty -> nanofiler + technologia

Inhibitory:

 zapobiegają przedwczesnej polimeryzacji
 zapewniają odpowiedni czas użytkowania

Barwniki:

 tlenki metali np. glinu, tytan
 dają kolor

Etapy polimeryzacji:

1. Inicjacja -> wytwarzanie wolnych rodników
2. Propagacja -> powstanie łańcuchów polimeryzacyjnych formowanie sieci 3 D, 50- 60 % stopień konwersji
3. Terminacja

C-faktor= powierzchnia związana/ powierzchnia wolna

Klasyfikacja kompozytów:

1. Tryb polimeryzacji:



chemoutwardzalne



światło utwardzalne



podwójnie utwardzalne

2. Stopień lepkości (zawartość wypełniacza)



klasyczne



półpłynne (flow)



kondensowalne

Wskazania:

- wypełnienia bezpośrednie ubytków zębów przednich i bocznych
- licówki
- podbudowa filarów pod prace protetyczne
- szynowanie zębów
- wypełnienia pośrednie (wkłady, nakłady, licówki)

Kompozyty pólpłynne (0,7- 3,0 µm)



małe ubytki I i II klasy



podkład ( 1 warstwa kompozytu)



płaskie ubytki klasy V



naprawy (nieszczelność koron)

Technika odbudowy utraconych tkanek

1. Jeden odcień wypełnia cały ubytek np. Charisma, Ceram X mono
2. Metoda anatomiczna (kolory szkliwne i zębinowe) np. Ceraz X Duo, Enamel HFO

Lampy polimeryzacyjne

o halogenowe
o plazmowe
o lasery argonowe
o diodowe ( LED)- nie mają spadku mocy

Norma ISO 500 mW/ cm

2

Czynniki wpływające na polimeryzację:

a) sprzętowe

 starzenie się żarówki
 degradacja układu optycznego
 degradacja filtrów
 uszkodzenie włókien światłowodu
 zanieczyszczenie światłowodu
 wahania napięcia w sieci
 problemy ze sterylizacją
 specjalne osłonki- infekcje krzyżowe

b) proceduralne

 sposób naświetlania
 dostęp do materiałów
 przekrój światłowodu
 stabilność ręki
 czas ekspozycji

c) materiałowe

 grubość warstwy
 kształt ubytku
 ilość i rozmiar wypełniacza
 odcień kompozytu
 rodzaj monomerów

Spektrum emisji lamp polimeryzacyjnych:












W celu uzyskania polimeryzacji stosuje się aktywację światłem widzialnym. System aktywacji światłem widzialnym
polega na poddaniu materiału kompozytowego polimeryzacji silnym niebieskim światłem
Czas polimeryzacji wynosi 20- 40 sekund.

W systemach aktywacji chemicznej polimeryzacja zachodzi z udziałem inicjatora, którym jest nadtlenek oraz aminy
organicznej będące przyspieszaczem. Inicjator i akcelerator muszą być przechowywane oddzielnie i zmieszane tuż
przed założeniem wypełnienia

Reakcja zachodzące w trakcie polimeryzacji:

dwumetakrylan + inicjator + przyspieszacz + wstępnie przygotowany nieorganiczny lub wzmocniony wypełniacz

-> dentystyczny materiał kompozycyjny

inicjator- nadtlenek lub dwuketon plus światło niebieskie
przyspieszacz- amina



Re- bonding- pokrycie granic wypełnienia na krótko kwasem, spłukanie i aplikacja ponowna systemu wiążącego w
celu lepszego uszczelnienia wypełnienia


ENAMEL PLUS HFO

Systemy kompozytowe- układy z kolorami szkliwnymi i zębinowymi, imitują włókna mechaniczne i optyczne oraz
warstwę proteinową

Właściwości koloru zęba:

 barwa= zębina
 jasność= szkliwo
 intensywność bieli
 opalescencja= brzeg sieczny -> pochłanianie różowego, odbijanie niebieskiego
 charakteryzacja

Uniwersalny kolor zębinowy:

 modyfikacja barwy A
 UD- Universal dentin
 GE- generic enamel
 szkliwo opalescencyjne

Fluorescencja- pochłanianie energii świetlnej, wypromieniowanie jej w postaci światła
Metameryzm- odbiór wzrokowy koloru w różnych światłach

OBN- opalescencyjny błękit naturalny
Glass connector- imituję warstwę proteinową, redukuje wewnętrzne napięcie związane z polimeryzacją

Ogólne właściwości kompozytów:

1. Skurcz polimeryzacyjny- kompozyty mikrohybrydowe kurczą się w mniejszym stopniu niż tez z

mikrowypełniaczem, wielkość skurczu jest wprost proporcjonalna do ilości matrycy organicznej, aby
zmniejszyć skurcz wprowadza się go warstwami

2. Mała sorpcja wody – odpowiedzialna jest matryca organiczna, kompozyty z mikrowypełniaczem bardziej

narażone na przebarwienia

3. Przewodnictwo cieplne- współczynniki bliski wartości przewodnictwa cieplnego szkliwa i zębiny, wypełnienia

kompozytowe zapewniają ochronę miazgi przed bodźcami termicznymi

4. Rozszerzalność cieplna- im większa jest ilość matrycy organicznej, tym większa wartość współczynnika

rozszerzalności liniowej materiały; kompozyty z mikrowypełniaczem cechują się większą rozszerzalnością niż
te mikrohybrydowe

5. Kontrastowość RTG- większość kompozytów mikrohybrydowych jest mocno kontrastowa w obrazie RTG; nie

wszystkie materiały kompozytowe dają cień na zdjęciach RTG

6. Odporność na ściskanie i rozciąganie- odporność materiałów mikrohybrydowych jest większa niż tych z

mikrowypełniaczem; odporność wzrasta wraz ze wzrostem objętości wypełniacza w kompozycie

7. Moduł elastyczności- inaczej sztywność kompozytu, jest uzależniony od ilości wypełniacza- zwiększa się wraz

ze wzrostem objętości wypełniacza; ma istotne znaczenie gdzie występują siły zgryzowe i wymagana jest
odporność na ścieranie

8. Twardość, odporność na penetrację i zużycie- twardość zależy od objętości zajmowanej przez wypełniacz, w

mniejszym stopniu od twardości samego wypełniacza, większą odporność mają kompozyty z wypełniaczem
mikrohybrydowym

9. Wytrzymałość połączenia materiału z zębem- 14- 30 MPa, jest niezależna od użytego czynnika wiążącego

Podsumowanie właściwości:

- mały skurcz polimeryzacyjny
- mała sorpcja wody
- rozszerzalność cieplna zbliżona do rozszerzalności tkanek zęba
- duża odporność na złamanie
- mały stopień ścieralności
- nieprzepuszczalność promieni RTG
- duża siła wiązania ze szkliwem i zębiną
- łatwość doboru koloru
- łatwość manipulacji
- łatwość opracowania i polerowania

Producenci:

1. BISCO
2. CAULK
3. DENMAT
4. DENTSPLY
5. ESPE
6. IVOCLAR
7. KERR DENTAL