I Polimeri

Sono materiali costituiti da molecole con alto peso molecolare. Si ottengono per unione di piccole molecole chiamate monomeri. A volte le molecole di partenza sono diverse tra loro ed allora per indicare la grossa struttura molecolare che si forma si usa il termine copolimeri.

I polimeri sono di origine naturale o artificiale:

• i polimeri naturali sono quelli che si trovano in natura: proteine, poli-isopreni (guttaperca, caucciù ecc ), polisaccaridi (cellulosa, amido, proteine...) e acidi nucleici (quali l'acido ribonucleico o RNA e l'acido desossiribonucleico o DNA);
• i polimeri artificiali sono quelli prodotti dall'uomo. A tale categoria di polimeri appartengono numerosi composti, tra cui i plastomeri (o polimeri plastici), gli elastomeri (o polimeri elastici) e le fibre.

Il processo che consente di ottenere il polimero a partire dai monomeri si chiama reazione di polimerizzazione. Essa  è influenzata da molti fattori ad esempio presenza di catalizzatori, dalla pressione e dalla temperatura, azione di onde elettromagnetiche ecc. Sono stati identificati alcuni meccanismi di reazione:

• poli-condensazione o polimerizzazione per condensazione
• poli-addizione o polimerizzazione per addizione.

Alla reazione di poli-condensazione prendono parte, di solito, due monomeri di tipo diverso, i quali si uniscono perdendo alcuni dei propri atomi, che vanno poi a combinarsi fra loro per formare altre piccole  molecole ad esempio H₂0, HCI ...

Nella reazione di poli-addizione le catene molecolari si accrescono per continua addizione di sempre nuove unità di monomero alle loro estremità, senza dar luogo ad eliminazione di altre sostanze. Presentano un tale tipo di polimerizzazione le resine acriliche.

Alla reazione di polimerizzazione, in generale, può prendere parte un numero molto variabile di molecole di monomero. Si definisce grado di polimerizzazione il numero di unità monomeriche contenute in una certa macromolecola.

LA STRUTTURA DEI POLIMERI

Le reazioni di poli-addizione e poli-condensazione possono portare, a seconda delle condizioni sperimentali (temperatura, pressione, presenza di luce ecc.)  del monomero utilizzato e di eventuali additivi, a prodotti (macromolecole) con diverse strutture e quindi con proprietà diverse:

• lineare, in cui le molecole di monomero si susseguono l'una all'altra, costituendo delle lunghe catene: ogni molecola di monomero rappresenta cioè la maglia di una catena e risulta unita con altre due molecole di monomero
• ramificata, in cui, in corrispondenza di alcune molecole di monomero, si hanno delle ramificazioni, cioè l'andamento non è solo lineare, ma anche con diramazioni laterali più o meno frequenti e sviluppate
• incrociata, in cui la presenza di catene trasversali fa sì che il polimero si estenda lungo tre direzioni indipendenti

In generale, quanto più elevato è il numero delle catene e quindi quanto più elevato è l'intreccio di tali catene, tanto maggiori risulteranno la densità, la durezza e la rigidità del polìmero e tanto minori la lavorabilità (a caldo) e la solubilità in solventi di analoga natura chimica.

POLIMERI PLASTICI (o PLASTOMERI) (proprietà e classificazione)

Le principali proprietà che caratterizzano i polimeri plastici sono:

• bassa densità;

• buona stabilità chimica;

•  bassa conducibilità termica ed elettrica

•   buone caratteristiche di smorzamento ovvero bassa trasmissione delle vibrazioni;

•  elevato coefficiente di dilatazione termica;

•   possibilità di deterioramento nel tempo (invecchiamento), dovuto principalmente ad un aumento dei legami trasversali, ad opera di agenti esterni. Un esempio è fornito dall'ossigeno dell'aria sotto l'azione catalitica delle radiazioni solari. Tale situazione comporta, con il passare del tempo, un irrigidimento della struttura delle macromolecole;

•   tendenza all'assorbimento di umidità; l'assorbimento (ad esempio di molecole d'acqua) determina non solo un rigonfiamento del polimero, ma anche una degradazione delle proprietà meccaniche del polimero stesso;

• proprietà meccaniche relativamente basse (se confrontate con quelle dei materiali metallici).

• possibilità di assumere una vasta gamma di colori.

Classificazione dei plastomeri. I plastomeri possono essere classificati, in base al loro comportamento all'azione del calore, in:

·        termoplastici, che possono passare, ripetutamente, allo stato plastico per riscaldamento e, viceversa, allo stato rigido per raffreddamento, senza subire trasformazioni chimiche (materiali reversibili). Fra i materiali termoplastici vanno menzionate le resine acriliche. Tale tipo di plastomeri può essere lavorato per compressione, per iniezione, per estrusione e per laminazione.

·        termoindurenti che, sotto l'azione del calore, prima rammolliscono e possono essere foggiati, ma poi, a temperature più elevate, subiscono una modificazione chimica che li rende permanentemente infusibili e rigidi (materiali irreversibili). Fra i materiali termoindurenti vanno annoverate le resine epossidiche. li metodo più comune di formatura di tale tipo di plastomeri è per compressione.

 ‑ RESINE SINTETICHE IN CAMPO DENTALE (polimeri plastici)

Le resine, in generale, possono essere classificate in due gruppi: resine naturali e resine sinteliche (o artificiali). Sono proprio queste ultime (ottenute industrialmente attraverso opportune reazioni chimiche) che

trovano numerose applicazioni in campo dentale sia come materiali primari per la realizzazione di protesi o parti di protesi, sia quali costituenti di materiali ausiliari, sia come materiali per restauri diretti.

Le resine sintetiche utilizzate in campo dentale si possono classificare o in base al loro impiego (per corone e ponti, per basi di protesi mobili ... ) o in base alla loro natura chimica

Fra le numerose resine artificiali di uso dentale attualmente disponibili in commercio, quelle che sono da più lungo tempo impiegate in molteplici applicazioni e che presentano facile lavorabilità, con l'ausillo di apparecchiature relativamente semplici (e quindi poco costose), sono le resine acriliche ed in particolare quelle a base di polimetilmetacrilato (o polimetacrilato di metile). Tali resine possono essere classificate in due  gruppi principali:

·        resine acriliche polimerizzabili a caldo (o termopolimerizzabili);

·        resine acriliche polimerizzabili a freddo (o autopolimerizzabili).

Per la costruzione di corone e ponti, sono attualmente disponibili in commercio altri tipi di resine

RESINE ACRILICHE POLIMERIZZABILI A CALDO

I principali impieghi in campo odontotecnico di tali resine riguardano: basi per protesi mobili totali e parziali selle per protesi scheletrita, ribasature permanenti, corone e ponti provvisori, ricopertura estetica di corone e ponti metallici corone a giacca

Per quanto riguarda i denti prefabbricati (utilizzati in protesi mobile parziale e totale) si fa presente che sono realizzati (secondo forme grandezze e colori prestabiliti) dai produttori e sono pertanto reperibili in commercio già confezionati. Per la ricopertura estetica di corone e ponti con struttura in lega. sono estesamente impiegate specifiche resine:

·        resine acriliche modificate:

·        resine composite di tipo foto-polimerizzabile.

Le prime sono fornite sotto forma di polvere (polimetilmetacrilato) e di liquido (tetra-etilen-glicol-dimetil-metacrilato). Dopo la miscelazione l'impasto è applicato direttamente sulla struttura metallica delle corone e dei ponti e fatto polimerizzare in un apposito apparecchio

Le seconde (a base di derivati dei monomero di Bowen) sono fornite in apposite siringhe. già pronte per essere applicate sulla struttura metallica delle corone e dei ponti: dopo l'applicazione la protesi è posta in un apposito apparecchio in cui la resina polimerizza sotto l'azione di un fascio di luce visibile.

Le resine acrifiche termopolimerizzabili, di cui in commercio ne esiste una vasta gamma a seconda dello specifico impiego (per basi di protesi per corone e ponti .. .) sono invece disponibili sotto forma di un liquido e di una polvere contenuti in recipienti diversi, pronti per essere mescolati.

Il liquido (monomero), è costituito principalmente da un composto chimico organico chiamato metacrilato di metile o metil-metacrilato e in più piccola percentuale da opportuni additivi, tra cui: sostanze inibitrici che evitano la polimerizzazione casuale (dovuta alla luce o a riscaldamenti accidentali) e sostanze atte ad aumentare le caratteristiche meccaniche di durezza e resistenza del polimero finale.

La polvere (polimero), è costituita principalmente da particelle di forma sferoidale 50 ~ 250 pim) ottenute dalla riduzione in granuli del poli-metil-metacrilato (quest'ultimo ricavato industrialmente per polimerizzazione del metil-metacrilato). Sono inoltre presenti, in più piccola percentuale, opportuni additivi, tra cui: sostanze atte ad attivare la polimerizzazione (verso i 70°C), sostanze che aumentano la plasticità e sostanze che impartiscono colorazioni simili a quelle dei tessuti orali.

Miscelazione monomero‑polìmero. Il rapporto monomero/polimero non è costante, ma varia a seconda delle caratteristiche dei prodotti impiegati: per le resine acriliche tale proporzione in peso è, mediamente, pari a 1/2, ossia 0,50 cm³ (0,50 ml) di monòmero per ogni grammo di polimero.

La polvere e il liquido devono essere miscelati tra di loro in un'apposita scodella di vetro (munita di coperchio), con una spatola di acciaio inossidabile, sino al momento in cui tutte le particelle di polvere risultano bagnate completamente dal liquido.

Dopo tale operazione la scodella deve essere chiusa per qualche minuto in modo da permettere al miscuglio di raggiungere la consistenza idonea per essere "inzeppato" nella muffola.

Ciclo di polimerizzazione delle resine acriliche a caldo

Il ciclo termico che viene eseguito per la polimerizzazione delle resine acriliche termopolimerizzabili (formatura per compressione) utilizza, in oenere, un apposito apparecchio che prende il nome di polimerizzatore elettrico La formatura delle resine acriliche a caldo può essere realizzata anche per iniezione utilizzando apposite apparecchiature;

Nella formatura per compressione il cielo termico che utilizza il polimerizzatore elettrico consta in genere delle seguenti operazioni usando una lavorazione detta ciclo termico ad umido :

1.  immersione della muffola (ben chiusa e tenuta sotto pressione da una staffa nel cestello del polimerizzatore contenente acqua a temperatura ambiente;

2.   riscaldamento per 30 minuti alla temperatura di  70-75°C e mantenendo tale temperatura per 30-60  minuti (inizio reazione di polimerizzazione);

3.   riscaldamento alla temperatura di 100°C per 15 minuti e mantenendo a tale temperatura per 30-60 minuti (completamento reazione di polimerizzazione).

Il ciclo termico ora descritto riduce di gran lunga il pericolo di vuoti interni (porosità) nella massa della resina (che potrebbero ridurre la resistenza meccanica del manufatto). Un minor controllo delle porosità si ha quando la polirnerizzazione viene effettuata immergendo la muffola in un contenitore ripieno d'acqua, lasciando poi la muffola stessa in bollitura per 30-35 minuti. Si riducono, in tal caso, i tempi di lavorazione ma aumentano, come già detto, le probabilità di ottenere un manufatto poroso.

Ultimata la polimerizzazione e raffreddata lentamente la muffola (sempre sotto pressione), occorrerà liberare la protesi dal gesso e quindi passare alle operazioni di rifinitura  e lucidatura.

Il ciclo termico a secco può essere realizzata in appositi forni a temperatura di circa 75°C, mediamente per 8 ore; tale metodo è comunque molto meno ricorrente di quello ad umido.