1

POLIMERY

Polimerami nazywamy długołańcuchowe cząsteczki

zbudowane z powtarzających się jednostek
(monomerów).

W technice dentystycznej stosowane są polimery

naturalne (guma, gutaperka, agar, alginiany) oraz
syntetyczne (bakelit, polietylen, polichlorek winylu,
polistyren, kwas poliakrylowy, akryl).

Polimery są klasyfikowane w oparciu o sposób ich

syntezy. Wyróżniamy dwie klasy polimerów:

1. Polimery addycyjne
2. Polimery kondensacyjne

2

Polimery addycyjne powstają w reakcji addycji

(przyłącze-nia) jednego monomeru do drugiego w
powtarzający się sposób. Polimery addycyjne
zachowują w swoim łańcuchu wszystkie atomy
monomeru.

Reakcje polimeryzacji addycyjnej wymagają

katalizatora, który inicjuje reakcję.

Najbardziej znanym przykładem polimeru

addycyjnego jest polietylen.

3

Polimery kondensacyjne powstają najczęściej w

wyniku reakcji dwóch różnych grup funkcyjnych.
Dodatkowym produktem takich reakcji jest jakaś
mała cząsteczka np. woda.

Polimery kondensacyjne nie zawierają więc

wszystkich atomów monomeru.

Przykładem polimeru kondensacyjnego jest nylon.

4

Monomery i powstające z nich polimery

H

2

C

CH

2

(CH

2

-CH

2

)

n

inicjator

etylen polietylen

H

2

C

CH

inicjator

Cl

(CH

2

CH CH

2

CH)n

Cl

Cl

chlorek winylu polichlorek winylu (PCV)

5

H

2

C

CH

inicjator

(CH

2

CH CH

2

CH)n

styren polistyren

H

2

C

CH

inicjator

C

(CH

2

CH CH

2

CH)n

C

C

kwas akrylowy kwas poliakrylowy

OH

O

OH

O

OH

O

6

H

2

C

C

inicjator

C

(CH

2

C CH

2

C)n

C

C

kwas metakrylowy kwas polimetakrylowy

OH

O

OH

O

OH

O

CH

3

CH

3

CH

3

H

2

C

C

inicjator

C

(CH

2

C CH

2

C)n

C

C

metakrylan metylu polimetakrylan metylu

O

O

O

O

O

O

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

(akryl)

7

8

9

Mechanizmy polimeryzacji

Addycja wolnorodnikowa

Jest to reakcja typowa dla pochodnych winylowych
i przebiega etapowo:

- wytworzenie inicjatora i inicjacja

- propagacja

- terminacja

Inicjatorami reakcji polimeryzacji związków
winylowych są wolne rodniki czyli jony lub
cząsteczki obojętne posia-dające niesparowane
elektrony.

10

Wytworzenie inicjatora w wyniku rozkładu nadtlenków
np. nadtlenku benzoilu.

C

O

O O

C

O

ogrzewanie
prom. UV
prom. 
œwiat³o widzialne
niektóre aminy

C

O

O

2

2

- 2CO

2

rodnik rodnik

benzoiloksylowy fenylowy

11

Etap inicjacji

R• + M R
– M•

Etap propagacji
(wydłużania)

R – M• + M R –
M – M•

Etap terminacji

R – (M)

n

– M• + R• R –

(M)

n+1

– R

R • + R• R –– R

12

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE POLIMERÓW

W oparciu o właściwości fizyczne polimery tworzą
4 klasy związków:
– elastomery
– polimery twarde amorficzne
– polimery twarde krystaliczne np. polietylen

– włókna np. nylon

W technice dentystycznej stosowane są
elastomery oraz polimery twarde amorficzne.

13

ELASTOMERY są elastycznymi, sprężystymi
polimera-mi. Pod wpływem ściskania lub
rozciągania ulegają odkształceniu, które znika po
ustąpieniu działającej siły.

Elastomery zbudowane są z długich, pozwijanych
łań-cuchów. Często są one ze sobą połączone
wiązaniami sieciującymi (krzyżowymi).

14

Elastyczność elastomerów zależy od temperatury.
W temp. pokojowej zachowują zdolność do
odwracalnej deformacji. W temperaturach niskich
dochodzi do tzw. zeszklenia czyli stwardnienia.
Elastomery scharaktery-zowane są temperaturą
zeszklenia T

G

. Poniżej T

G

elasto-mery są twarde i

zbite przypominając szkła organiczne.

Elastomery można zmiękczać dodając do nich
substan-cje zmiękczające czyli plastyfikatory.

Powodują one obniżenie TG.

15

utleniacz, zwykle PbO

2

HS

R

SH

SH

HS

R

S

S

S

R

HS

S

R

SH

S

S

S

R

SH

S

n

monomer

polisulfid

Elastomery o znaczeniu stomatologicznym.

Polisulfidy (zwane także masami kauczukowymi,
masami merkaptanowymi lub tiokolowymi).

16

HS

O

O

S

S

C

SH

S

S

O

O

SH

n

n

pe³na struktura

HS

R

SH

SH

struktura uproszczona

Struktura monomeru polisulfidów

17

Masy (kauczuki) silikonowe

Materiały silikonowe otrzymywane są w reakcji
polimerów silikonowych ze związkami
silanowinylowymi.

Si

CH

3

CH

3

O

H

3

C

( )

Si

CH

3

H

CH

3

n

O Si H

CH

3

CH

3

wzory ogólne polimerów silikonowych

H

2

C C

H

Si O

CH

3

CH

3

zwi¹zek silanowinylowy

18

O Si H

CH

3

CH

3

H

2

C C

H

Si O

CH

3

CH

3

H

2

PtCl

6

O Si

CH

3

CH

3

H

2

C C

H

2

Si O

CH

3

CH

3

kauczuk silikonowy

Otrzymywanie kauczuku silikonowego

19

C C

H

2

C

H

3

C

CH

2

H

izopren

kauczuk (izomer cis)

(

)

n

(

)

n

gutaperka (izomer trans)

Kauczuk i gutaperka

Są to naturalne polimery izoprenu

20

21

WOSKI

Woski są hydrofobowymi substancjami, które w
temperaturze pokojowej mają charakter ciał stałych
o niezbyt dużej twardości.

Do wosków zaliczamy substancje o różnej budowie
chemicznej.

Parafiny – węglowodory nasycone o
nierozgałęzionym szkielecie węglowym.

H

3

C

CH

3

22

Orokezyty (cerozyny) – węglowodory nasycone z
rozgałę- zionym łańcuchem.

H

3

C

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

CH

3

23

Wosk pszczeli i woski roślinne (np. wosk
karnauba otrzy-mywany z palm), są estrami
długołańcuchowych alkoholi i kwasów tłuszczowych.

H

3

C

C

O

O

H

3

C

W technice dentystycznej używa się wosków
odpowiednio przetworzonych np. zmieszanych z
olejami lub mieszanek parafiny z woskiem pszczelim.
Stosowane są również mieszanki wosków z żywicami i
kauczukiem.

24

Metale

Atomy metali w stanie stałym tworzą przestrzenną
sieć krystaliczną.

W węzłach sieci umieszczone są jony metalu, a w
przestrzeni wokół węzłów rozmieszczone są
elektrony.

Ten typ ułożenia atomów i ich powiązania przez
elektrony nazywamy wiązaniem metalicznym.

Komórka
elementarna
żelaza

25

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Wiązanie metaliczne

26

Metale mające zastosowanie w technice
dentystycznej to: złoto, srebro, pallad, platyna,
miedź, cyna, cynk, glin, ind, chrom, nikiel, żelazo,
rtęć, beryl.

Metale w stanie czystym stosowane są bardzo
sporadycznie (złoto, platyna).

Metale są stosowane w formie stopów lub
amalgamatów. Wynika to z faktu, że bardzo często
stop składający się np. z dwóch metali ma
korzystniejsze właściwości niż każdy ze składników
osobno.

W skład stopów mogą również wchodzić niemetale,
np. węgiel w stali.

27

Stopy są roztworami o charakterze ciał stałych.

Otrzymywane są w wysokich temperaturach w
których metale składowe przechodzą w stan ciekły.

Stopy można też otrzymać poprzez ucieranie
sproszkowa-nych metali lecz mają wówczas słabsze
właściwości mecha-niczne, gdyż składniki nie są
powiązane wiązaniem meta-licznym lecz
oddziaływaniami międzycząsteczkowymi.

28

AMALGAMATY

Amalgamaty są stopami rtęci i innych metali. Poza
rtęcią do otrzymywania amalgamatów używa się
takich metali jak:

– srebro

– miedź

– cyna

– cynk

Amalgamaty są często używane do wypełnień. W
technice dentystycznej są stosowane do
wytwarzania twardych mikromodeli.

29

GIPS

Materiały, których głównym składnikiem jest gips,
stoso-wane są do wytwarzania nieelastycznych mas
wycisko-wych oraz modeli uzębienia.

Gips jest uwodnionym siarczanem wapnia.

Siarczan wapnia może być uwodniony w różnym
stopniu. Ten, który występuje w gipsach
dentystycznych nazywany jest zwyczajowo
siarczanem półwodnym ze względu na stosunek
molowy wody do siarczanu wynoszący ½. Półwodny
siarczan wapnia znajduje się także w gipsie
sztukatorskim stosowanym w rzemiośle
artystycznym.

2CaSO

4

•H

2

O

30

Gipsy dentystyczny składa się z kalcynowanego
(otrzymy-wanego przez prażenie w 120°C minerału
CaSO

4

•2H

2

O, zwanego siarczanem dwuwodnym) i

dodatków kontrolujących szybkość twardnienia.

Gipsy wyciskowe zawierają dodatkowo siarczan
potasu, boraks i barwniki.

Gipsy modelowe zawierają dodatki wpływające
czas twardnienia i barwniki.

31

Proces twardnienia gipsu

Podstawą twardnienia gipsu jest prosta reakcja
przekształ-cenia siarczanu półwodnego w
dwuwodny.

2CaSO

4

•H

2

O + 3H

2

O CaSO

4

•2H

2

O

Po zmieszaniu gipsu z wodą powstaje zawiesina.
Część cząsteczek CaSO

4

dysocjuje na jony Ca

2+

i

SO

4

2–

.

Ponieważ powstający siarczan dwuwodny jest
bardzo słabo rozpuszczalny ulega wytraceniu i
krystalizacji, co jest powodem twardnienia
półpłynnej zawiesiny.

32

Początkowo w wyniku twardnienia powstaje
sztywna masa o małej twardości. Jest to tzw.
wiązanie wstępne). Dalsza hydratacja cząsteczek
siarczanu wapnia prowadzi do tzw. ostatecznego
związania gdzie masa uzyskuje dużą twardość i
wytrzymałość mechaniczną.

Czas ostatecznego związania zależy od dodatków
obecnych w gipsie i w temp. 25°C wynosi dla
twardego gipsu dentystycznego około 75 min.

33

CHEMICZNE WYBIELANIE ZĘBÓW

Przyczyny ogólne przebarwień zebów:

- choroba hemolityczna,

- żółtaczka noworodkowa,

- choroby przewodów żółciowych

- alkaptonuria,

- fluoroza,

- porfiria wrodzona,

- zatrucia metalami,

- przyjmowanie niektórych leków.

Przyczyny miejscowe przebarwień:

- urazy mechaniczne,

- rozpad zgorzelinowy miazgi,

- resorpcja fizjologiczna lub patologicznakorzeni

34

Przyczyny pochodzenia zewnętrznego:

- zaleganie barwników w płytce bakteryjnej lub
osłonce
nabytej,

- zmiany chemiczne składników płytki lub osłonki
nabytej,

- występowanie w płytce bakterii chromogennych,

-próchnica.

Klasyfikacja przebarwień w oparciu o
stosowane do wybielenia zębów zabiegi
lecznicze:

Przebarwienia N-1, możliwe do usunięcia za
pomocą zabiegów higienicznych.

Przebarwienia N-2, usuwane za pomocą
profesjonalnego czyszczenia.

Przebarwienia N-3, usuwane za pomocą
chemicznego wybielania.

35

Wybielanie chemiczne

Wybielanie chemiczne polega na utlenieniu
barwników związanych z zębiną, szkliwem lub
osłonką nabytą zębów.

Środki utleniające reagują z barwnikami przede
wszystkim atakując wiązania podwójne
węglowodorów nienasyconych i aromatycznych.

Prowadzi to do powstania nadtlenków, bezbarwnych
alkoholi i dalszej degradacji do niskocząsteczkowych
aldehydów i alkoholi.

Długotrwałe działanie czynników utleniających może
doprowadzić do całkowitego utlenienia barwnych
związków organicznych do H

2

O i CO

2

.

36

Zębina szkliwo osłonka
nabyta

barwniki

Czynnik utleniający
dyfunduje do
osłonki, szkliwa i
zębiny.

Powstają związki
bezbarwne

37

Podstawowym utleniaczem stosowanym do
wybielania zębów jest nadtlenek mocznika.

Jest to równomolowa mieszanina mocznika i
nadtlenku wodoru.

C

O

H

2

N

H

2

N

O

O

H

H

nadtlenek wodoru mocznik

Mocznik pełni rolę stabilizatora, który zapobiega
rozkładowi nadtlenku wodoru.

Do środków wybielających dodaje się także inhibitor
rozkładu nadtlenku wodoru, który zmniejsza szybkość
utleniania i zapobiega uszkodzeniu kolagenu zębiny.

38

2H

2

O

2

2H

2

O + O

2

H

2

O

2

H + HO

2

H

2

O

2

H

2

O + O

1)

2)

3)

H

2

O

2

OH + OH

4)

Fe

3+

Rozpad nadtlenku wodoru

1 – równanie sumaryczne rozpadu na tlen i wodę.
2 – rozpad wolnorodnikowy dominujący w środowisku
alkalicznym.
3 – rozpad wolnorodnikowy dominujący w środowisku
kwaśnym.
4 – rozpad wolnorodnikowy katalizowany przez jony
Fe(III).

39

Najsilniejsze działanie utleniające mają rodniki:

40

R

R

R

R

H

2

O

2

H

2

O

2

R

R

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

R

C

O

H

R

C

O

OH

H

2

O

2

wybielanie powinno byæ zakoñczone
na tym etapie

CIEMNY ROZJAŒ

NIONY

BEZBARWNY