Органическая матрица

Матрица (смола) напоминает рыболовную сеть, в которой находится наполнитель. В качестве органической матрицы композиционных материалов используются мономеры BIS-GMA (бисфенолглицидилметакрилат, известный в литературе как смола Боуэна), УДМА (урентандиметилметакрилат), ДЗМА (декандиолметакрилат), TEGDMA (триэтиленгликолметакрилат), НЕМА (2-гидроксиэтиленметакрилат) и др.

Упрощённо мономер представляют формулой:

МА-R-МА,

где МА – остаток эфира метакриловой кислоты, а R – органическое промежуточное звено. Кроме того, полимерная матрица содержит:

1. Ингибитор полимеризации – для увеличения времени работы с материалом и удлинения сроков хранения.

2. Катализатор – для начала полимеризации.

3. Ко-катализатор – для улучшения полимеризации в композитах химического отверждения.

4. Активатор (фотоинициатор полимеризации) – для начала процесса полимеризации (только в светоотверждаемых композитах).

5. Ультрафиолетовый стабилизатор (поглотитель ультрафиолетовых лучей) – для уменьшения изменения цвета материала при попадании на него солнечных лучей.

Во время полимеризации происходит сокращение материала в объёме, увеличение плотности композита, что вызывает его усадку на 2-5%. Причиной усадки материала является уменьшение расстояния между мономерными звеньями метакрилатов при формировании полимерной цепочки с 3-4 ангстремов (силы Вандер-Ваальса) до 1,54 ангстрема после полимеризации.

Неорганический наполнитель (дисперсная фаза)

Неорганический (минеральный) наполнитель является второй важной составной частью современных композитов. Благодаря наличию большого количества наполнителя достигается улучшение свойств композитных пластмасс, а именно:

- уменьшается полимеризационная усадка (до 0,5-0,7%);

- предотвращается деформация органической матрицы;

- снижается коэффициент теплового расширения;

- уменьшается сорбция воды;

- повышается твёрдость материала, его сопротивляемость нагрузкам;

- улучшаются эстетические свойства материала, так как наполнитель обладает коэффициентом преломления и просвечиваемости, близким к соответствующим показателям эмали зубов.

Основными свойствами наполнителя, влияющими на качество композита, являются:

1. Размер частиц наполнителя. Этот показатель служит важнейшим параметром, определяющим свойства материала. В различных композитах он колеблется от 45 мкм до 0,4 мкм.

2. Материал, из которого изготовлен наполнитель. Применяется большое количество разнообразных наполнителей: плавленый и кристаллический кварц, алюмосиликатное и борсиликатное стекло, различные модификации двуокиси кремния, алмазная пыль, искусственно синтезированные вещества и т.д.

3. Форма частиц. Наполнитель может быть молотый, сферический, в форме «усов», палочек или стружки. Форма частиц зависит от способа приготовления: они либо изначально синтезируются (кристаллические полимерные нити и преполимеризаторы – предварительно полимеризованные органические гранулы), либо приготавливаются путём дробления и размельчения.

Варьирование размера частиц, формы и материала, из которого изготовлен наполнитель, позволяет изменять свойства в необходимом направлении.