Материалы для современной медицины

Ранее серьезные проблемы возникали в связи с накоплением минеральных и других примесей, остающихся в составе ПУМ в виде золы. Да и механическая прочность получаемого материала была недостаточно высока. Технология сибунитов решает все эти задачи. Поэтому она запатентована в США и других странах. Полупромышленное производство сибунитов организовано в Конструкторско-технологическом институте технического углерода СО РАН, первые опытные партии его закуплены рядом отечественных предприятий и зарубежных фирм.

История другого - термокаталитического метода выработки углеродных композитов началась в конце XIX века, когда американцы Хьюгес и Чемберс обнаружили и в 1889 году запатентовали способ получения углеродных волокон при пиролизе смеси метана и водорода в железном тигле, а на рубеже 1920-1930-х годов Фишер и Гофман (Германия) впервые описали образование тех же волокон при разложении окиси углерода на железе. Оказалось, причина их появления - так называемая каталитическая коррозия. От нее разрушаются металлические дымоходы, химические реакторы, трубопроводы: при обработке органических соединений образовываются побочные продукты в виде каталитического волокнистого углерода (КВУ); он-то и действует столь негативно. Много лет усилия специалистов были направлены на борьбу с этим явлением.

В Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН занялись не только борьбой с ним, но и поиском условий и катализаторов, позволяющих получать максимальное количество углерода на единицу массы последних до момента их полной дезактивации, используя наиболее дешевые углеродсодержащие газы (например, метан). И работа увенчалась успехом.

Дезактивация - потеря способности катализатора разлагать углеродсодержащие газы на углерод и водород.

На сегодня к лучшим можно отнести никелевые и никелево-медные катализаторы, содержащие 75 - 90 % металла и позволяющие получать из метана при температуре примерно 500 ⁰С до 300 г КВУ на 1 г исходного катализатора, в соответствии с рисунком 10. В результате газ трансформируется в ПУМ, содержащий всего до 0,3 % минеральных примесей (меньше, чем в природном графите), его состав определяется катализатором.

На сегодня к лучшим можно отнести никелевые и никелево-медные катализаторы, содержащие 75 - 90 % металла и позволяющие получать из метана при температуре примерно 500 ⁰С до 300 г КВУ на 1 г исходного катализатора. В результате газ трансформируется в ПУМ, содержащий всего до 0,3 % минеральных примесей (меньше, чем в природном графите), его состав определяется катализатором. Получают КВУ следующим образом. Метан разлагается на поверхности катализатора (никеля) на водород и углерод; последний растворяется в металлических частицах до образования неустойчивого при таких температурах карбида. Этот процесс сопровождается реконструкцией и частичным спеканием частиц металла. В результате на их поверхности формируются несколько кристаллических граней. Одни из них наиболее активны в каталитическом разложении углерода, а у других структура комплементарна (геометрически подобна) структуре основной плоскости графита.

(100) - каталитически активная грань кристалла никеля, где происходит (разложение метана на водород и углерод (С*));

(111) - грань кристалла, на которой происходит выделение углерода в виде графитоподобных слоев;

С - атом углерода, находящийся в объеме кристалла.

Рисунок 10 - Схема механизма образования слоев углерода при пиролизе углеводородов на металлических катализаторах (на примере никеля)

Разложение метана происходит на поверхности первых граней, после чего образующийся углерод диффундирует через частицу металла и выделяется на поверхности других граней в виде графитоподобных слоев. Итак, образование КВУ идет трехстадийно: индукция, стационарный рост и дезактивация. Перенос углерода в кристаллах катализатора из зоны образования в зону выделения обусловлен разницей химических потенциалов фазы углерода в различных его состояниях. В силу того, что углерод непрерывно выделяется, частицы катализатора разделяются и начинают «уходить» друг от друга, двигаясь подобно ракетам, в головных частях которых находятся активные частицы катализатора, а «хвосты» образованы растущими в случайно изменяющихся направлениях углеродными волокнами, что приводит к их переплетениям в клубки, по форме повторяющих исходные гранулы катализатора, в соответствии с рисунком 11.

Необходимым условием образования КВУ является каталитическая активность металла при разложении углеводородов до углерода и низкая химическая устойчивость соединений этого металла с последним. Большинство металлов образует очень стабильные и термостойкие карбиды (вольфрам, ванадий, титан и др.). Атомный радиус у них равен или превышает 0,13 нм, в этом случае углерод занимает октаэдрические пустоты в решетке металла и стабилизирует ее. Лишь атомные радиусы Бе, Со, N1, Сг, Мп меньше 0,13 нм, и внедрение углерода «разрыхляет» их решетку, ослабляет межатомные связи. Карбиды этих металлов малостабильны при температурах образования КВУ. Наиболее активны N1, Со, Бе и их сплавы (например, с медью). Типы строения волокон КВУ могут быть различны. Они свернуты в цилиндры, если кристаллы катализатора представляют собой цилиндры, где активными поверхностями являются торцевые грани, а выделение углерода в виде графита происходит на боковых поверхностях, в соответствии с рисунком 12.

Рисунок 11 - Схема формирования структуры весьма причудливых форм Кву похожих на елочки, праздничные фейерверки или а - исходный катализатор; Ь, с - стадии насыщения; ё, е - стадии роста волокон.

Так бывает при разложении углекислого газа на никеле или метана на железе. Если же каталитически активны цилиндрические поверхности кристалла, то графит выделяется на торцах в виде пластин, и они располагаются перпендикулярно оси волокна и параллельно друг другу как колода карт (разложение метана на никелевомедных сплавах). Возможны и другие варианты.

Морфология волокон, определяемая составом катализатора и исходных газов, температурой и другими факторами, тоже может принимать различные формы: от простых прямолинейных или скрученных волокон (в том числе в виде спиралей) до даже букеты цветов черного цвета, в соответствии с образуются при спонтанном диспергировании активных частиц катализатора.

Каталитический синтез углеродных материалов дает неисчерпаемые возможности при получении новых модификаций ПУМ и углерод-углеродных композиционных материалов с уникальной морф нанося частицы металлического никеля на поверхность сибунита и проведя на них разложение метана, можно по лучить углерод-углеродный композиционный материал «КВУ на сибуните» со структурой, в которой полые глобулы пироуглерода, слагающие сибунит, дополнительно «переплетены» волокнами КВУ. Если же частицы никеля нанести на поверхность КВУ, то при разложении метана на таком катализаторе образуется углерод-углеродный композиционный материал «КВУ на КВУ» с морфологией частиц, имеющих вид «осьминогов» и «морских ежей».

1 - свернутые в цилиндры, вдоль оси волокна; 2 - конусообразные; 3 - плоские, расположенные перпендикулярно оси волокна.

Рисунок 12 - Типы строения графитоподобных слоев КВУ

Контролируемое нанесение пироуглерода на внешнюю поверхность клубков КВУ позволит получать технологические материалы будущего - углеродные молекулярные сита, пористое пространство которых «связано» с внешней средой калиброверстий гранул молекулярного сита (эта фракция будет накапливаться внутри пористого пространства гранул материала);

Рисунок 13 - Виды морфологии КВУ

с молекулами, размеры которых больше, нежели у калиброванных отверстий гранул молекулярного сита (эта фракция станет накапливаться между гранулами материала).

Трудно перечислить все области практического применения пористых углеродных материалов. Это пищевая промышленность и медицина, водо- и воздухоочистка. Материалы из ПУМ используют в аэрокосмонавтике, для протезирования и изготовления спортинвентаря. Из них можно изготавливать детали автомобилей, мебель, элементы зданий и многое другое. Они же - основа нового поколения электроаккумуляторов. Углерод-углеродные композиты претендуют на роль важнейшего конструкционного материала XXI века.

6.2 Металлофторопластовые композиционные материалы

Для изготовления антифрикционных узлов различного назначения широко применяется политетрафторэтилен (ПТФЭ), или фторопласт-4. Однако его использование в чистом виде ограничено из-за низких механических характеристик, теплопроводности, износостойкости. Эффективным способом устранения перечисленных недостатков является введение ПТФЭ в пористый металлический каркас, который обеспечивает высокую механическую прочность, жесткость и теплопроводность полученного композиционного материала. ПТФЭ, в свою очередь, придает материалу высокие антифрикционные свойства и позволяет работать без смазки.

При продолжительной работе происходит постепенное изнашивание антифрикционного слоя и обнажения металлического каркаса, что приводит к его взаимодействию с валом. При этом выделяется значительное количество тепла, которое вызывает расширение ПТФЭ и его выход на поверхность трения. Нарушение рабочего слоя делает невозможным проведение финишных операций с использованием механической обработки для придания соосности опорам.

Предлагаются различные металлофторопластовые композиционные материалы, структура которых представляет собой объемные, взаимно расположенные друг в друге, каркас ПТФЭ и каркас металла. Материалы с данной структурой становятся теплопроводными и электропроводными, обладают изотропностью свойств, что позволяет использовать механическую обработку со снятием стружки для придания соосности опорам. Особенно необходимыми становятся теплопроводность и электропроводность при использовании данных материалов в антифрикционных системах, так как способствуют снятию статического электричества и снижению термонапряженности всей системы в целом.

В качестве армирующего сплава используют: олово, свинец, баббит Б- 83 (ГОСТ 1320-74); припои ПОС-40 и ПОСК 50-1.8; сплав Вуда (40% олова, 40% висмута, 20% свинца). Для придания дополнительной жесткости и прочности ПТФЭ предварительно наполняют бронзовым порошком марки БРОФ-10-1, дисперсность частиц которого составляла ~ 0,063 мм.

Для установления эксплуатационных характеристик разработанных металлофторопластов проводят следующие испытания: определение прочности при растяжении (ГОСТ 11262-80), при сжатии (ГОСТ 4651-80); проверка теплопроводности (ГОСТ 236630.2-79), электрического сопротивления (ГОСТ 6433.2-71), антифрикционных характеристик (ГОСТ 110-12-79, ГОСТ 11629-85), твердости (ГОСТ 4670-К1); испытание на старение (ГОСТ 17171-81). Основные механические характеристики приведены в таблице 10.

Результаты по определению теплопроводности и удельного электрического сопротивления металлофторопластов приведены в таблице 11.

В таблице 12 приведены данные по определению влияния старения на свойства разработанных металлофторопластов (хранение в полевых условиях в течение 5 и складских помещениях - 10 лет).

На основании вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы:

1. существует взаимопроникающая структура металлофторопластов, в которых металлический каркас представляет собой замкнутую решетку в таком же каркасе полимера;

2. в 74 - 162 раза увеличивает теплопроводность, в 10¹⁰-10¹² раз электрическую проводимость по сравнению с чистым полимером;

3. обильными объемными свойствами, что позволяет успешно использовать финишные операции, например, резку, подпрессовку, калибрование, для обеспечения соосности опорам;

4. 10 лет не влияет на свойства металлофторопластов.

Таблица 10 - Основные механические характеристики металлофторопластов

Состав материала	Прочность при с, МПа	Прочность принии, МПа	Твердость по Брине-	Коэффициент	Интенсивность износа,	Грузо-подъем- МПа
Ф, пропитанный	20,2	41,2	10,5	0,181	2,1	5,6
ПТФЭ, пропитанный припоем ПОС-40	20,5	40,1	10,0	0,164	1,8	5,0
пропитанный припоем ПОСК 50-18	21,2	40,2	10,3	0,160	1.8	5,5
пропитанный баббитом Б-83	37,2	47,8	11,3	0,151	1,3	6,0
13,5%, свинец - 15%, ПТФЭ	39,8	47,8	12,2	0.144	0,83	6,3
13,5%, ПОСК 50-18 -15%, ПТФЭ	43,5	50,2	16,8	0,155	1,01	7,5
11,5%, баббит Б-83 -1 5%, ПТФЭ	45,6	57,1	18,2	0,159	0,90	8,0



Таблица 11 - Теплопроводность и удельного электрического сопротивления металлофторопластов

Состав материала	Удельное электрическое сопротивлеление	Теплопроводность
ПТФЭ, пропитанн	8,95х103	34,8
ПТФЭ, пропитанный баббитом Б-83		22,2
ПТФЭ, пропитанный ПОСК 50-18	1,09х105	17,3
Бронза - 13,5%, свинец - 15%, ПТФЭ	0 X,5 2,	35,4
Бронза - 13,5%, припой ПОСК 50-18 - 15%, ПТФЭ	0,85х104	36,8
Бронза - 11,5 %, баббит Б-83 - 15 %, ПТФЭ	0,93х104	37,8

Таблица 12 - Показатели влияния старения на свойства металлофторопластов

Состав материала	Прочность при сжатии, МПа	Коэффициент трения	Грузоподъемность предельная, МПа	Износ при предельной грузоподъемности, х10-8
ПТФЭ, пропитанный баббитом Б-83	37,2	0,151	6,0	1.3
ПТФЭ, пропитанный баббитом Б-83 и подвергнутый старению	37,22	0,150	6,0	1,31
Бронза - 11,5%, баббит Б-83 - 15%, ПТФЭ остальное, не подвергнут старению	45,6	0,165	8,0	0,90
Бронза - 11. 5%, баббит Б-83 - 15% ПТФЭ - остальное, подвергнут старению	45,39	0,159	8,0	0,89



7. Композиционные материалы медико-технического назначения

Это позволяет рекомендовать металлофторопласты с взаимопроникающей структурой для антифрикционных элементов различных узлов и устройств, работающих при средних нагрузках в сухом режиме трения.

Целанекс

Это торговое наименование ассортимента частично кристаллических полиэфиров на базе полибутилентерефталата (ПБТ). ПБТ производится методом поликонденсации в расплаве диметилового эфира терефталевой кислоты с 1,4- бутандинолом.

Основные марки - марки от экстремально текучей 2500 (показатель текучести 40) до вязкотекучих марок 1700 А (с показателем текучести 5).

Армированные марки - наполненные марки стекловолокном от 10 % до 50 %. В этом случае в маркировке присутствует обозначение ОУ, где «ОУ»- обозначает что данная марка армирована, следующая цифра «1»обозначает наполнение стекловолокном, а «3» - стеклянными шариками. Второе значение дроби указывает количественное в «%» наполнение. Существуют 10 %, 15 %, 20 %, 30 %, 50 % наполнения.

С антигорючими добавками - специальные марки с минеральными или иными присадками для улучшения свойств материала. Маркируются, как правило, дополнительным буквенным обозначением «РЬ» в маркировке. Однако, для материалов, произведенных в США, маркировка указывается без данных букв.

Со стекловолокном и глянцевой поверхностью - данные марки были специально разработаны для применения их при производстве газовых и электрических плит, а также в других применениях, где необходимы высокая теплостойкость и отличительный внешний вид детали. Эти марки 2302 СУ1/15 с 15 % содержанием стекловолокна, 2302 СУ 1/20 с 20 % содержанием и 2302 СУ 1/30 с 30 % стеклонаполнением являются смесью с ПЭТ, который придает высокий глянец изделию.

Марки со стекловолокном и минеральными добавками - это также специальные марки с улучшенными характеристиками.

Целанекс предназначен преимущественно для изготовления высококачественных и ответственных технических формованных деталей в электротехнике, в автомобилестроении и в бытовых приборах.

В точной механике и машиностроении Целанекс находит применение в качестве материала для шестерен, подшипников и других деталей скольжения. Причем он идеально комбинируется в этом применении с ацеталевым сополимером Хостаформ.

Основными свойствами Целанекс является комбинация замечательных качеств:

- высокая твердость и жесткость;

- длительная прочность;

- высокая теплостойкость, особенно армированных стекловолокном типов (температура до 140 ⁰С);

- благоприятные скользящие параметры и износостойкость;

- высокая стабильность формы и размеров, малое влагопоглощение;

- хорошие электрические свойства;

- хорошая стойкость по отношению к воздействию химикатов;

- хорошая стойкость по отношению к климатическим воздействиям;

- быстрая кристаллизация, в следствии этого оптимальное время цикла;

- возможность покрытия лаком.

Celstran (Цельстран)

Производственный ассортимент Цельстран охватывает термопласты, усиленные длинным волокном, которые могут иметь различные свойства в зависимости от требований клиентов. В качестве термопласта - матрицы используются практически все частично кристаллические и аморфные термопластичные пластмассы.

Производство осуществляется специальным запатентованным методом пултрузии, который позволяет получить высокое качество импрегнирования без повреждения волокна и пропитку каждого сегмента усиливающего волокна. Усиливающие волокна могут быть при этом из стекла, угля, арамида или нержавеющей стали. Длина волокна - 10-15 мм. Цельстран перерабатывается преимущественно литьем под давлением.

Цельстран S - содержит волокно нержавеющей стали для электрического экранирования

Наполненные стекловолокном специальные марки на базе матриц: ПК/АБС, ПФС, ПУ, ПБТ, ПОМ

- наполненные стекловолокном (40 %), матрицы: ПА, ПФС, ПУ;

- наполненные арамидом (30 %), матрицы: ПА, ПФС, ПОМ.

Цельстран предлагается к применению там, где предпочтительна замена металла на современные, более легкие, экономичные и подвергающиеся стопроцентной вторичной переработке материалы. Обычные, наполненные или армированные коротким стекловолокном пластмассы не удовлетворяют поставленным требованиям. В качестве примеров могут быть названы: структурные, функциональные и декоративные детали в автомобиле (аккумуляторный отсек, педаль сцепления, рычаг коробки передач, всасывающие трубы, резервуары для кабеля и приборов управления), в электротехнике и электронике (экранированные к электромагнитному излучению корпуса), в машиностроении (износостойкие шестерни), изделия для спорта и отдыха (детали лыжных креплений и др). Применяемый в качестве концентрата Цельстран способствует значительному улучшению свойств вторично перерабатываемого полимерного материала.

Формованные детали из Цельстран имеют максимально длинные волокна и большую долю волокна. Как результат, они демонстрируют высокую стабильность размеров и замечательные механические свойства. Достижимые значения ударной вязкости, трещиностойкости, прочности, жесткости и усталостной прочности варьируют в зависимости от конкретных целей и могут регулироваться комбинацией и соотношением волокна и матрицы, что включает также разнообразие их химического соединения. Экономичный метод переработки и краткое время цикла при производстве деталей позволяют получить продукцию с привлекательным соотношением цены и качества. Материал может многократно перерабатываться вторично.

Компел® / Фиберод® - термопласты, наполненные длинным стекловолокном.

Компел - торговое наименование термопластов с содержанием длинного стекловолокна для пластифицирующего прессования в композитной области. Длина гранул Компел составляет 25 мм, длина волокна идентична длине гранулы. Длина волокна Фиберода бесконечна. Как и Цельстран, Компел и Фиберод производятся методом пултрузии. Компел поставляется преимущественно в виде наполненного длинным стекловолокном полипропилена. Возможны также другие матричные материалы, как например, полиамид и другие типы волокна, как например, углеволокно.

Материалы Компел могут поставляться в зависимости от предъявляемых требований в рецептуре с повышенными прочностными характеристиками или с повышенной ударной вязкостью. Все марки Компел термостабилизированы. В случае применения стекловолокна его содержание варьируется от 30 до 55 %, стекловолокно химически связано.

Ассортимент марок Цельстрана довольно широк.

Основные марки - марки, усиленные стекловолокном: доля стекловолокна: 30-60 %, матрица: ПП, ПА 66, ПЭНД

Свойства Компел

Профиль свойств Компел сравним со свойствами Цельстран. Благодаря более длинному волокну и щадящему процессу пластикации крупногабаритные структурные детали из Компел демонстрируют более высокую ударную вязкость и поглощение энергии. Компел находит применение в основном в автомобильной промышленности для крупных структурных деталей, таких как бамперы, детали защиты подкапотного пространства и приборная панель. При применении Компел в качестве концентрата для перерабатываемых вторично полимерных материалов достигается заметное улучшение их свойств.

Свойства Фиберод

Фиберод - торговое наименование различного вида полуфабрикатов (ленты и профили), содержание волокна в которых может достигать 80 %. Фи- берод имеет замечательные механические свойства в комбинации с хорошей химической стойкостью. Полуфабрикаты используется в качестве полос и профилей с бесконечным и ненаправленным волокном или перерабатывается в конечные изделия при помощи ламинирования или техникой скатывания. Фибо- род применяется также для усиления деталей, изготовленных из других материалов.

Фортрон

Фортрон является линейным, частично кристаллическим полифенилен- сульфидом. Бензольные кольца и атомы серы образуют основу макромолекулы и придают этому материалу ряд необычных свойств. Фортрон поставляется в виде порошка и гранул.

Ассортимент охватывает:

1) армированные типы - для экструзии и литья под давлением, различающиеся видом и количеством добавок;

2) особо текучие и армированные типы - для изготовления тонкостенных деталей с неблагоприятным соотношением пути течения к толщине стенки;

3) неармированные типы в гранулах - для специальных областей применения;

4) порошковые типы - имеют широкий спектр применения для методов порошковой технологии, например, в качестве теплостойкого связующего и в качестве добавки для ПТЭФЭ-компаундов.

Фортрон предлагается для изготовления механических и термически высоконагрузочных деталей. Важнейшими областями применения являются:

- электроника и электротехника: штекеры и вилки, корпуса катушек, детали реле, переключатели, герметизация конденсаторов и транзисторов;

- автомобилестроение: воздуховсасывающие системы, насосы, вентили, уплотнения, компоненты для выхлопной и рециркуляционной системы, газо- , водо- счетчики;

- машиностроение и точная механика.

Фортрон может применяться для функциональных деталей, формованных деталей, испытывающих высокие нагрузки. Фортрон является лучшей альтернативой по отношению к сплавам из легких металлов, реактопластам и некоторым другим термопластам.

Неармированный ПФС имеет сравнительно низкую теплостойкость. Только посредством добавления стекловолокна и смеси стекловолокна с минеральными добавками достигается значительное повышение теплостойкости и жесткости неусиленного Фортрон. К свойствам, характеризующим Фортрон как высокопроизводительный материал относятся:

- эксплуатационная температура до 240 ⁰С , кратковременно до 260 ⁰C;

- собственная сопротивляемость возгоранию (UL 94: V-0, частично 5VA);

- очень хорошая стойкость к воздействию химикатов и окислению;

- высокая твердость и жесткость;

- низкое водопоглощение, незначительная ползучесть даже при повышенных температурах.

GUR (ГУР)

GUR - является полиэтиленом с очень высокой степенью полимеризации, изготовленным методом низкого давления. Определенный с помощью вискозомера усредненный молярный вес находится в пределах от 3 * 10 ⁶ г/моль до 8 * 10 ⁶ г/моль.

Ассортимент марок GUR охватывает основные и модифицированные типы и специального исполнения для различных требований. Материал поставляется в порошке, экструдируется в полуфабрикат и профили, а также подвергается обработке прессованием и спеканием в форме.

Кроме того, Тикона предлагает GUR 8110 в качестве модифицированного типа материала, способного к литью под давлением. С недавнего времени для литья под давлением предлагается также гранулянт GUR 579.

Вследствие высокого молекулярного веса GUR может применяться там, где низкомолекулярные полиэтилены не удовлетворяют требованиям. Кроме того, комбинация свойств GUR позволяет отнести его к классу технических пластмасс и открывает ему соответствующие области применения:

- машиностроение - элементы конструкций, подверженные истиранию, например: ходовые катки, зубчатые колеса, направляющие цепей, опорные втулки, натяжители цепи;

- химическая промышленность: лопастные насосы, краны, вентили, облицовка силосохранилищ;

- горное дело и углеобогащение: облицовка транспортных желобов, скатов, вагонов, бункеров;

- гальванотехника: барабаны для гальванического покрытия, вкладыши для подшипников, шестерни;

- ортопедия, хирургия: особо чистая форма для протезов и имплантатов;

- электроника: детали изоляции, соединения, держатели, кабельные щипцы;

- фильтрационная техника, акустика: пористые детали для фильтрации жидкостей, гашения звука и колебаний;

- спорт, отдых: покрытия для горных и беговых лыж.

Основные свойства:

- чрезвычайно высокая ударная вязкость и благодаря этому очень высокая работоспособность;

- очень высокие качества скольжения;

- достаточно маленький износ;

- незначительные потери на трение;

- очень высокая стойкость к воздействию, например: кислот, щелочей, агрессивных газов;

- высокая стойкость к растрескиванию;

- высокий эффект шумогашения;

- широкий спектр применения вследствие температурной стойкости в диапазоне от минус 200 ⁰С до + 90 ⁰С .

Импет

Импет - торговое наименование марок термопластичного полиэфира для литья под давлением на базе полиэтилентерефталата, известного уже более сорока лет как полиэфирное сырье для синтетических волокон (например, Тре- вира). Полиэтилентерефталат (ПЭТ) производится поликонденсацией в расплаве терефталевой кислоты или диметилового эфира терефталевой кислоты с этиленгликоленом.

Для получения высоких механических свойств все марки Импет армированы стекловолокном различного процентного соотношения в зависимости от марки. С помощью специальных комбинаций аддитивов во время литья под давлением достигается быстрая кристаллизация.

Как высококачественный технический полимер Импет используется преимущественно, для технических деталей, к которым предьявляются высокие требования по нагрузкам. Благодаря его хорошей текучести сложные и тонкостенные детали, легко изготавливаются методом литья под давлением. Главными областями применения Импет являются:

- электротехника и электроника;

- машино- и автомобилестроение;

- бытовые приборы;

- точная механика.

По сравнению с другими армированными стекловолокном термопластами Импет имеет лучшие свойства скольжения, что дает более широкие возможности применения для износостойких элементов в точной механике, например, для изготовления шестерен, подшипников, кулачков, дисков управления, муфт, деталей замков.

Жесткость и долговечность делают Импет весьма важным материалом в машиностроении, например, для изготовления цепей, роликов, фасонных деталей вентилей, корпусов и рабочих колес насосов и многого другого.

Этот термопластичный полиэфир характеризуется следующими свойствами:

- высокая жесткость и твердость;

- очень хорошая длительная прочность;

- способность покрываться лаком;

- высокая теплостойкость (эксплуатационная температура до 150 ⁰С );

- хорошие антифрикционные свойства;

- очень хорошие электрические и диэлектрические свойства;

- высокая стойкость по отношению к химикатам и к воздействию атмосферных явлений;

- при соответствующих добавках стойкость к воспламенению (ЦЪ 94 У-0 при 0,8 мм).

В сравнении с полиэфиром Импет имеет некоторые особые преимущества:

- более высокие показатели механических свойств, не только при комнатной температуре, но и при более высоких температурах;

- более высокая размероустойчивость;

- более высокая эксплуатационная температура.

Ритефлекс

Ритефлекс - торговое наименование Тиконы для ассортимента термопластичных полиэфирных эластомеров (ТЭП). Они сочетают в себе преимущества вулканизированных резин с легкостью переработки термопластов. Молекулярная структура состоит из мягких блоков простого полиэфира, сочетающихся с жесткими блоками сложного полиэфира. При этом степень твердости определяется относительной долей мягких блоков по отношению к твердым.

Термопластичные полиэфирные эластомеры могут применяться при более высоких температурах, чем ТЭП на базе полиолефинов, полистирола и полиуретана.

Тикона предлагает ряд основных марок различной степени твердости. Наряду с применениями в автомобилестроении, как например, детали интерьера, бамперы, решетки радиатора, «гармошка», шланги, Ритефлекс может найти свое применение для таких деталей как манжеты, уплотнения, гибкие соединения, в машино- и приборостроении. Помимо этого, Ритефлекс может применяться для модификации других полимеров. Возможно также покрытие Ритеф- лексом стальных деталей для придания им свойств шумогашения.

Ритефлекс характеризуется следующими свойствами:

- очень высокая вязкость и эластичность, как при комнатной температуре, так и при низких температурах;

- высокая прочность;

- высокая износостойкость;

- способность к возврату в исходное положение;

- высокая химическая стойкость, долговечность;

- прекрасный глянец поверхности и хорошая окрашиваемость;

- легкая и экономичная переработка.

Благодаря химическому соединению твердых кристаллических сегментов с мягкими аморфными сегментами в одной молекуле блока сополимера не требуется дополнительных пластификаторов. Свойства полимера остаются неизменными, так как никаких выделений пластификатора не происходит.

Topas (Топас)

Topas - представляет собой в отличие от частично кристаллических по- лиолефинов ПЭ и ПП - аморфные, прозрачные сополимеры на базе циклических и линейных олефинов. Топас - новый класс полимерных материалов, свойства которых могут варьировать в процессе полимеризации в широком диапазоне. Ассортимент Топас охватывает различные прозрачные типы материала. Основные марки различаются по теплостойкости (HDT/B). Специальная марка с выдающимися оптическими свойствами и марка с теплостойкостью до 170 ⁰С дополняют ассортимент. Ведется работа по расширению марочного ассортимента Топас.

Топас предлагается для изготовления оптически прозрачных деталей в тех случаях, где необычные свойства этого материала имеют преимущества перед уже известными пластмассами. В качестве отправных пунктов для развития применений можно назвать:

- пленки в специальных областях применений;

- оптически прозрачные детали (линзы, лупы);

- медицинские изделия, подвергающиеся стерилизации паром и гамма- излучением;

- осветительные приборы, лампы;

- прозрачное рассеивающее стекло, элементы деталей, пластины;

- функциональные детали в электротехнике/ электронике.

Благодаря химическому строению этих сополимеров они обладают особенными свойствами: низкой плотностью, высокой степенью прозрачности, низким двойным лучепреломлением, чрезвычайно низким водопоглощением. Их отличают выдающиеся барьерные свойства по отношению к водяным парам, варьируемая теплостойкость (HDT/B) до 170 ⁰С , высокая жесткость, прочность и твердость, хорошая стойкость к крови, биологическая совместимость, высокая стойкость к воздействию кислот и щелочей, хорошие электроизоляционные свойства и поведение при переработке / текучесть.

Вандар

Вандар - представляет собой модифицированный эластомерами тип по- либутилентерефталата. Несмотря на модификацию эластомерами, жесткость даже неармированных типов достаточно высокая. Более высокие требования по жесткости удовлетворяются посредством армирования стекловолокном. Поли- бутилентерефталат, обладающий высокой ударной вязкостью, находит все возрастающее применение. Поэтому Тикона предлагает широкий ассортимент Вандар: наряду с неармированными и армированными стекловолокном и минералами типами имеются также устойчивые к возгоранию типы продукта. Кроме того, по специальному запросу изготавливаются продукты, находящиеся в стадии разработки. Переработка Вандар перерабатывается исключительно методом литья под давлением.

Наибольшее применение находит для изготовления деталей кузова в автомобилестроении и в частности бамперов. Преимуществом является высокая теплостойкость, которая позволяет проводить горячее покрытие лаком вместе со всем кузовом. Помимо экономичного литья под давлением даже сложнейших деталей, вследствие хорошей текучести материала имеются преимущества и для потребителя:

- экономия энергии за счет небольшого веса деталей из Вандар;

- ударопрочные детали кузова препятствуют повреждениям, что уменьшает расходы на дорогостоящий ремонт;

- хорошая ударная вязкость при низких температурах позволяет найти Вандар и другие применения, например, для изготовления деталей для лыжных креплений, сельскохозяйственных машин, багажников и транспортных ящиков.

Маркировка типов продукта Основные марки - Армированные марки -

4602 г - 4612 Я

2100 - 4632 г

9116 - 4662 г

Негорючий тип - специально разработанная негорючая марка Вандар маркирована 8000.

Все типы Вандар могут поставляться как черного, так и натурального (опаково-белого) цвета. Также имеется возможность производить и все другие необходимые цвета по ЯЛЪ.

Частично кристаллические, модифицированные по ударной вязкости полиэфиры на базе полибутилентерефталата характеризуются следующими свойствами:

- высокая ударная вязкость и ударная вязкость образца с надрезом и при низких температурах;

- высокая теплостойкость, особенно усиленных стекловолокном типов (эксплуатационная температура до 120 ⁰С);

- высокая стойкость по отношению к органическим растворителям, горючему, смазочным материалам, тормозным жидкостям;

- высокая износостойкость;

- хорошая перерабатываемость;

- возможность покрытия лаком.

Главные преимущества Вандар в сравнении с поликарбонатом: Вандар обеспечивает более высокую стойкость по отношению к растворителям, что имеет огромное значение при изготовлении деталей, находящихся в контакте с бензином или чистящими средствами.

Главные преимущества Вандар, как высоковязкого полибутилентераф- талата в сравнении с высокоударопрочным полиамидом заключается в более высокой стабильности размеров из-за небольшого поглощения влаги. Прочность на разрыв, растяжение при разрыве, модуль упругости и ударная вязкость практически не меняются

Вектра

Характерной особенностью жидкокристаллических полимеров (ЖКП) является молекулярная структура. Они состоят из жестких, стержнеобразных макромолекул, которые при плавлении образуют параллельные и жидкокристаллические структуры. Если жидкокристаллический полимерный расплав подвергают сдвигающему или растягивающему потоку, что имеет место при всех процессах переработки термопластов, то жесткие макромолекулы упорядочиваются в волокна и фибриллы. Они при охлаждении «замерзают».

В результате этого образуется специфическая морфология жидкокристаллического полимера в жестком состоянии: в матрицу ЖКП закладываются волокна из одинакового полимера. Поэтому говорят также о самоусиливаю- щихся полимерах. Прочность, жесткость и вязкость при растяжении, повышаются в направлении течения настолько, насколько сильнее ориентирован расплав. Поэтому в тонких стенках эти показатели выше, чем в толстых.

Свойства ЖКП Вектра, которые определены высокой ориентацией макромолекул, показывают ярко выраженную анизотропию. Так, прочность и жесткость в направлении ориентации существенно выше, чем в поперечном направлении. Коэффициент теплового линейного расширения в перпендикулярном направлении больше, чем в продольном. Эта анизотропия несколько смягчается наполнителями и усиливающими материалами и доводится до уровня других армированных волокнами полимеров.

Широчайший ассортимент Вектра базируется на различных основных полимерах, которые отличаются температурой плавления, термостойкостью, жесткостью, текучестью. Путем многообразной модификации наполняющими и усиливающими материалами (стекловолокно, углеродные волокна, минералы, графит, ПТФЭ и их комбинации) имеется возможность согласовывать базовые полимеры с требованиями области применения. Вектра находит применение в электротехнических и электронных деталях, в кабелях и соединительных деталях волоконной оптики, в аппаратах для химических процессов, в медицинских приборах, автомобиле- и машиностроении, а также в авиации и космосе. Вектра содержит только крайне незначительный процент ионных загрязнений и поэтому имеет преимущество в области электроники по сравнению с другими материалами. Многие формованные детали из сплавов легких металлов, реактопла- стов и некоторых других термопластов могут быть экономично и легко изготовлены из материала Вектра.

Жесткая, стержнеобразная структура полимера приводит, по сравнению с исходными полимерами, к значительному улучшению механических свойств, преимущественно, в направлении ориентации, и к целому ряду других неординарных свойств:

- эксплуатационная температура - до 240 ⁰С , при кратковременном воздействии даже выше;

- собственная сопротивляемость возгоранию (UL 94 V-0, частично 5VA);

- очень высокая прочность при растяжении, а также очень высокий модуль упругости в направлении течения;

- высокая ударная вязкость;

- очень низкий коэффициент линейного термического расширения, сравнимый со сталью и керамикой;

- очень малая температура плавления (возможно очень короткое время цикла);

- очень низкая вязкость расплава;

- очень низкое водопоглощение.

7.1 Композитные (композиционные) материалы, применяемые в стоматологии

Для быстрой и качественной подготовки зуба к протезированию на стоматологическом рынке в середине 90-х годов появились материалы, специально разработанные для формирования культи, отличительными особенностями которых являются текучая консистенция и двукомпонентность. Обычно они выпускаются в виде систем «паста-паста» или порошок-жидкость.

Композитный материал LuxaCore®, разработанный немецкой компанией DMG-Hamburg стал первым продуктом этой серии, поставляемым в картриджах автоматического смешивания. Такая упаковка позволяет избежать ошибок в процессе приготовления, благодаря смешиванию катализатора и основной пасты в равных пропорциях. LuxaCore®, получивший по данным независимого каталога Reality высшую оценку -- знак «Пять звезд», выпускается двух типов: LuxaCore® Automix -- химического отверждения и LuxaCore® Dual

- двойного отверждения. С 2002 года компания DMG-Hamburg выпускает LuxaCore® Smartmix -- новую аппликационную форму в виде эргономичных шприцев, позволяющих точно контролировать расход материала. Качественные материалы для создания культи зуба должны отвечать следующим требованиям'. самоотверждение или двойное отверждение.

Двойной механизм полимеризации дает возможность при помощи одного материала зафиксировать эндоканальный штифт и одновременно сформировать культю под коронку. Время работы при этом составляет 2 минуты. LuxaCore® Automix отверждается 3,5 минуты, а полимеризацию LuxaCore® Dual можно ускорить с помощью лампы до 40 секунд. При толщине слоя материала до 2 мм это время сокращается до 20 секунд.

Рентгеноконтрастность необходима для контроля прилегания пломбировочного материала к стенкам полости и оценки качества выполненной реставрации. Рентгеноконтрастность LuxaCore® по отношению к алюминию (А1) составляет 150 %. Общее содержание неорганического наполнителя (бариевое стекло и пирогенный кремень) в LuxaCore® составляет 72 %, что обуславливает высокую прочность и долговечность реставрации.

Физико-механические свойства LuxaCore® очень близки аналогичным свойствам дентина, что является необходимым качеством при восстановлениях сильно разрушенных зубов. Цветовая гамма LuxaCore® представлена тремя оттенками: голубой -- для более удобного и контролируемого препарирования культи, A3 и D-B2 -- оптимальный цвет для создания базы при реставрациях I и II классов. Система автоматического смешивания в картриджах включает, помимо смесительной, специальную интраоральную насадку для быстрого и точного внесения материала непосредственно в полость. Применение LuxaCore^® в технике направленной полимеризации по Bertolotti позволяет экономить время при обширных реставрациях I и II классов. В этих случаях LuxaCore® Automix можно применять для создания базового слоя, с последующим внесением микрогибридного или пакуемого светооотверждаемого композита. Такая техника реставрации создает идеальное краевое прилегание базового слоя и решает проблему полимеризационной усадки. Таким образом, используя LuxaCore® достигаются следующие преимущества:

- оптимальное соотношение компонентов и хорошая гомогенность благодаря автоматическому смешиванию;

- быстрота и экономичность внесения материала из-за специальной интрао- ральной насадки;

- высокая скорость отвержения материала, даже без применения фотополимеризации;

- возможность одновременного создания культи и фиксации эндоканальных конструкций;

- длительное выделение фторидов, обеспечивающее стойкий противокариозный эффект;

- высокая прочность и долговечность готовой реставрации.

Revolution kit - текучий светоотверждаемый гибридный композит, удобен для классов 3, 4, 5.

Revolution kit может использоваться для: восстановления дефектов эмали, починки фарфоровых восстановлений, восстановление окклюзионных бугров в зонах, не подлежащих повышенному окклюзионному давлению, для запечатывания бороздок и фиссур, для цементировки керамических и композитных виниров (накладок), для восстановления режущего края и культей зуба.

Это уникальный композит, который включает в себя химию BIS - GMA с наполнителем из стекла (приблизительно 55 %). REVOLUTION включает в себя комбинацию текучести и прямой системы размещения материала в полости зуба, что упрощает нанесение материала и минимизирует дальнейшую полировку. Условия хранения: хранить жидкий композит рекомендуется только при комнатной температуре. Срок хранения 2 года.

Protect It - композитный запечатывающий материал. Назначение: запечатывание фиссур и микротрещин в эмали и композитных реставрациях.

PRODIDGY CONDENSABLE - конденсируемый композит.

Новый материал Prodigy Condensable: удобный в работе, устойчивый и конденсируемый композит для достижения отличного краевого прилегания; прочный материал с минимальной усадкой и отверждаемый единым слоем в 10 мм; проверенный материал, имеющий более 5 лет клинической апробации; материал с отличной эстетикой и полируемостью. Выделим несколько основных свойств Prodigy Condensable:

- уверенная конденсируемость. Большинство «альтернативных» материалов созданы на основе полного изменения уже существующих продуктов или путем разработки новых составов. В Prodigy Condensable фирма Kerr использовала проверенные временем наполнители из Herculite XRV и Prodigy. Это дает уверенность в технологии, имеющей 5-летнюю историю, подтвержденную клинически. Вдобавок, как основа превосходной эстетики, сохранен размер частиц в 0,6 микрон. Конденсируемость материала достигается за счет добавления дисперсанта и реологической контрольной добавки (РКД). Дисперсант уменьшает вязкость и позволяет увеличить наполненность материала частицами по весу с 78 % до 80 %. РКД удерживает частицы на расстоянии друг от друга в однородном состоянии, что позволяет локализовать эффект направленного давления и уменьшает скорость движения частиц, которые создают сопротивление при конденсации. Результатом является улучшенное краевое прилегание;

- отверждение большой массы материала. Фотополимеризующая лампа Optilux 500 с лампочкой высокой мощности позволяет провести полимеризацию на глубину до 5 мм. Одно из главных преимуществ Prodigy Condensable состоит в том, что химическая структура материала плавно модифицируется при полимеризации, что дает возможность производить полимеризацию единым слоем;

- уменьшение усадки. В Prodigy Condensable достигнут показатель в 1,8 %. По сравнению с обычными композитами - это уменьшение усадки более чем на 41 %.

Prodigy - светоотверждаемый микрогибридный композит. Prodigy является новейшим композитным полимерным пломбировочным материалом светового отверждения, который содержит приблизительно 79 % (по весу) неорганического наполнителя со средним размером частиц 0,6 микрон. Все оттенки, кроме Incisal являются рентгеноконтрастными. Рекомендуемая температура хранения материала от 18 ⁰С до 24 ⁰С. Срок хранения - 3 года со дня изготовления. Срок годности указан на шприцах и на монодозовых заправляемых тюбиках. По истечении срока годности не использовать. Также рекомендуется использовать видимые источники света, такие как «Demetron 401 light-curing unit». Композит должен быть защищен от воздействия видимого света до использования. Для сохранения оптимального качества материала: после выдавливания композита необходимо уменьшить давление внутри шприца, повернув шток на два деления назад. Это поможет предотвратить накапливание материала в колпачке и позволит сохранить качество материала при повторном использовании.

Система цветов Prodigy составлена таким образом, чтобы упростить процесс выбора необходимого цвета, и предлагает наиболее часто используемые цвета, как в наборах, так и в тюбиках. Предлагаются следующие оттенкипо шкале VITA: A1, A2*, A3*, A3.5, B1*, B2, C2*, D2*, D3, INCISAL, UNIVERSAL OPAQUE (A3.5 VITA EQUIV). Звездочкой (*) помечены оттенки, которые входят в стандартный набор восстановительной системы Prodigy Composite Restorative System. Остальные оттенки можно приобрести дополнительно как в форме шприцов, так и тюбиках. Некоторые замечания:

Incisal - этот оттенок имеет высокий уровень прозрачности и может использоваться для формирования резцового края или прозрачных слоев, для восстановления естественной прозрачности зуба. Может быть использован в качестве поверхностного материала с различными композитами.

Universal Opague - этот оттенок используется в тех случаях, когда для восстановления необходимы «блокирующие» непрозрачные оттенки. Например, для глубокого кариеса класса II, для восстановления нарушенной ткани требуется материал, схожий по оптическим свойствам с дентином.

OptiGuard (ОптиГард)

OptiGuard - поверхностный композитный герметик (с выделением фтора), который применяется как покрывающий материал после восстановления композитами. Современные высокоскоростные полировочные материалы могут образовывать микротрещины, которые являются причиной преждевременного износа композита и могут распространяться под поверхность. Применение герметика, который позволяет предотвратить преждевременный износ, повышает его прочность и долговечность. Также OptiGuard обеспечивает дополнительную защиту краев реставрации благодаря выделяемому им фтору, содержащегося фосфорной кислоте.

Это свойство позволяет использовать OptiGuard как композитный запечатыватель (силант), который является окончательным шагом при пломбировании и наносится сверху композитного восстановления. Современная обработка материала, с помощью высокоскоростной системы, при использовании карбидных боров, может создавать небольшие трещины и сколы в наружной поверхности композитного материала, которые в дальнейшем могут служить причиной нарушения поверхности композитного восстановления. Нанесение силанта (запечатывателя), который запечатывает композитную поверхность на самом раннем этапе использования композитной пломбы повысит шансы того, что восстановление нарушенной ткани будет более эффективным по времени и прочным. Более того, ОптиГард выделяя свободный фтор, предотвращает образование вторичного кариеса, т.к. протравка содержит фосфорную кислоту.

Призмафил (по лицензии «Dentsply») - композитный пломбировочный материал светового отверждения предназначен для восстановления полостей зубов III, IV и V классов у взрослых и детей, а также для устранения косметических недостатков формы зуба. Композитный пломбировочный материал отверждается видимым светом длиной волны 450-500 нм.

Свойства: материал представляет собой композит на основе органического связующего и бариевоалюмоборосиликатного наполнителя. По размеру частиц наполнителя материал классифицируется как мининаполненный. Материал «Призмафил» готов к применению и не требует введения дополнительных компонентов перед пломбированием. Комплект композитного материала «Призмафил» состоит из пломбировочной пасты трех тонов: светлого, промежуточного и темного. Присутствие в составе светоотверждаемого адгезива, обеспечивает адгезию пломбировочной композитной пасты к тканям зуба, геля для обработки зуба, который после использования для протравливания эмали создает микрошероховатости ее поверхности. Материал «Призмафил» цветостабилен и рентгеноконтрастен.

Отверждение: каждый слой композитной пломбировочной пасты отверждается видимым светом не менее 20 секунд. Для определения времени отверждения композитной пломбировочной пасты используются специальные таблицы. Для полостей III и IV классов время отверждения следует увеличить, облучая материал дополнительно с внутренней и внешней стороны, а также через лингвальные и букальные поверхности эмали.

Хранение: комплект композитного пломбировочного материала светового отверждения «Призмафил» должен храниться в темном помещении. При температуре не выше + 24 ⁰С, срок хранения материала 2 года. Хранение при температуре + 4 ⁰С увеличивает срок годности. При хранении в холодильнике перед использованием выдерживают материал в комнатных условиях не менее 1 часа.

LUTE IT - является новым многоцелевым набором для цементировки полностью керамических и полностью композитных непрямых реставраций (виниров, коронок, вкладок и накладок), а также для ремонта фарфоровых протезов в ротовой полости пациента. Набор содержит цементы с четырьмя оттенками цвета (с тремя различными уровнями прозрачности). Они могут отверждаться светом или химически, рентгено - контрастны и выделяют флюорид.

Набор содержит цементы следующих степеней прозрачности:

- Clear - полностью прозрачный;

- Light и Dark - уровень непрозрачности 1;

- Opaceous White - уровень непрозрачности 2 - непрозрачный белый.

Понимание варьировки прозрачностей может быть очень полезным при подборе правильного агента для любой косметической реставрации. Поскольку цементы сделаны с различными уровнями прозрачности, это позволяет максимально приблизить реставрацию к натуральному виду зубов. При необходимости комбинирование цементов позволяет провести границу между натурально и мертво выглядящими реставрациями. Полностью прозрачный цемент не изменяет цвета реставрационного материала и является идеальным, при соответствии цвета композита или фарфора требуемому цвету.

Комбинирование прозрачного цвета с любым другим, снизит уровень прозрачности, тем самым привнесёт легкий сероватый оттенок. Цементы с уровнем непрозрачности 1 попадают в нормальную цветовую гамму существующую для цементов. Light добавит реставрации белизны - эквивалент по шкале VITA А1; Dark соответствует цвету А 3,5 по шкале VITA. Смешение этих цементов вместе позволит подобрать промежуточные цвета подкладочного слоя. Opaceous White используется для полного отбеливания подкладочного слоя ввиду его непрозрачного экстремально белого цвета. При смешивании с другими цветами можно добиться необходимого уровня прозрачности.

...