Залежність властивостей склоіономерного цементу від складу скла

Полікислоти. Застосовуються кополимери акрилової і ітаконової або акрилової і малеїнової кислот. Кополімер — це продукт полімеризації (кополімеризації) суміші двох різних мономерів. Використання кополімера вигідно відрізняється від застосування звичайної суміші полімерів.

Структурні формули акрилової (а), ітаконової (б) і малеїнової (в) кислот

Основоположна реакція твердіння склоіономерного цементу

Твердіння цементу проходить три послідовні стадії:

1 Розчинення (або гідратація, виділення іонів, вилуговування іонів)

2 Загустівання (або первинне гелеутворення, початкове, нестабільне твердіння)

3. Твердіння (або дегідратація, дозрівання, остаточне твердіння)

Стадія розчинення. Під час цієї стадії кислота, що перейшла в розчин, реагує з поверхневим шаром скляних частинок з екстрагуванням з нього іонів алюмінію, кальцію, натрію і фтору, після чого на поверхні частинок залишається тільки силикагель. Остаточно процес екстрагування іонів завершується через 24 ч після початку (хоча матеріал в основному отвердіває через 3-6 мін, залежно від складу, не досягаючи своїх остаточних фізичних і механічних властивостей). Процес дисоціації відбувається тільки за наявності води (присутньою як розчинник полікислоти або тій, на якій замішується цемент) Під впливом кислоти декомпозируется близько 20-30 % скляних частинок.

Стадія загустівання. Триває близько 7 мин. Початкове твердіння забезпечується шляхом швидкого зшивання молекул полікислот іонами кальцію. Надлишок вологи в цій стадії приводить до втрати (вимиванню) іонів алюмінію, що знижує можливість подальшого поперечно-просторового зшивання молекул кислоти. Втрата води ускладнює процес екстрагування іонів, що робить неможливим повноцінне проходження реакції до кінця. У обох випадках (при надлишку і недоліку вологи) матеріал стає слабкішим, не досягаючи оптимальної міцності із-за неможливості утворення максимальної кількості поперечних і просторових зв'язків. На цій стадії величина рН цементу починає помітно зростати.

Стадія твердіння. Може тривати до семи днів. Вважається, що скріплення ланцюгів полікислот іонами кальцію продовжується в середньому близько 3 ч, іонами алюмінію — 48 ч. Вона забезпечується в основному зшиванням ланцюгів полікислот іонами алюмінію. Потрібно близько 30 мін для вивільнення достатньої для реакції кількості іонів алюмінію, вони і формують фінальну міцність матеріалу, утворюючи поперечні зв'язки молекул кислоти.

У цій же стадії завершується процес утворення силикагеля на поверхні скляних частинок. При утворенні силикагеля, не прореагувало скла, що оточує частинки, виділяється вода після цього матеріал стає нечутливим до вологи. Остаточна структура отверділого цементу є скляними частинками, кожна з яких оточена силикагелем і розташована в матриксі з попеоечно зв'язаних молекул полікислот (поліакрилату металу).