• Pré-requis et Objectifs
• Cours
  • Contenu
    • 1 - Généralités
      • 1.1 - Définitions
      • 1.2 - Composition
        • 1 . 2 . 1 - Phase organique
        • 1 . 2 . 2 - Les charges
        • 1 . 2 . 3 - Agent de couplage organo-minéral
    • 2 - Classification des résines composites
      • 2.1 - En fonction de la viscosité, du mode de polymérisation, des indications cliniques
      • 2.2 - En fonction de la taille des charges
      • 2.3 - En fonction de la taille des charges et de la viscosité
    • 3 - Polymérisation
      • 3.1 - Polymérisation des résines composites dentaires
        • 3 . 1 . 1 - La chémo-polymérisation
        • 3 . 1 . 2 - La photo-polymérisation. (Figure 13)
      • 3.2 - Principaux modes de polymérisation des composites dentaires - Résumé (figure 14)
    • 4 - Propriétés des composites
      • 4.1 - Importance de la phase inorganique : pourcentage des charges
      • 4.2 - Propriétés mécaniques
        • 4 . 2 . 1 - Résistance à la flexion
        • 4 . 2 . 2 - Résistance à la traction
        • 4 . 2 . 3 - Module d’Young
        • 4 . 2 . 4 - Dureté
        • 4 . 2 . 5 - Vieillissement et usure
      • 4.3 - Propriétés physico-chimiques
        • 4 . 3 . 1 - Contraction de polymérisation
        • 4 . 3 . 2 - Propriétés thermiques
        • 4 . 3 . 3 - Absorption hydrique et solubilité
        • 4 . 3 . 4 - Propriétés optiques et radiographiques
        • 4 . 3 . 5 - Adhérence
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1 . 2 . 2  -  Les charges

La phase inorganique est constituée par les charges qui renforcent le matériau. Ces charges sont liées à la matrice par l’intermédiaire d’un silane et permettent notamment d’augmenter les propriétés mécaniques (résistance à la traction, flexion, compression) des composites. Elles diminuent également les contraintes dues au retrait de polymérisation, compensent le coefficient de dilatation thermique trop élevé de la phase matricielle et donnent au matériau sa radio-opacité (visualisation radiographique).

1- Nature, taille et propriétés des charges

Les composites actuels contiennent une grande diversité de particules de charge variant par la taille, la composition et le pourcentage de celles-ci.
Les charges, la plupart du temps minérales, varient d’un composite à l’autre mais sont composées de SILICE (SiO2) sous différentes formes et d’autres types de particules.

• Les charges minérales

Les charges minérales sont formées de :
-    SILICE (SiO2) sous différentes formes :
             o    sous formes cristallines (crystobalite, tridymite, quartz) : ces formes sont dures et résistantes.
             o    sous forme non cristalline (le verre : verre boro-silicaté) : qualités mécaniques et esthétiques intéressantes.

-    VERRES DE METAUX LOURDS qui confèrent au matériau sa radio opacité :
             o    silicate de verre de baryum ou de strontium,
             o    verre de dioxyde de zirconium,
             o    yttrium ou ytterbium trifluorés (YbF3).

Depuis les années 70, le quartz a été la charge la plus fréquemment utilisée car il est très stable chimiquement et a un indice de réfraction élevé. Cependant, il n’est pas radio opaque, il possède un coefficient d’expansion thermique élevé, sa structure cristalline implique une géométrie des particules avec des arêtes agressives qui confèrent au matériau composite un pouvoir abrasif, le rendant difficile à polir. Par contre, le silane se lie plus facilement au quartz qu’au verre, ce qui permet une meilleure stabilité de teinte et le quartz est moins sensible à l’érosion.

• Les charges organiques

Des charges constituées de résine matricielle polymérisée sont ajoutées au composite pour diminuer la rétraction de polymérisation de la résine et le coefficient d’expansion thermique, améliorer les propriétés optiques et augmenter la dureté du matériau.

Actuellement, on trouve des charges « organiques » : certains fabricants utilisent des charges à base de céramique organiquement modifiée, ce sont les OrMoCers. Il s’agit de macromonomères composés d’un noyau en silice inorganique greffé de groupements multifonctionnels de méthacrylate.
On trouve également des charges organo organiques : (+/- 20 µm de TriMéthylolPropane Triméthacrylate).

• Les charges organo-minérales

Les charges organo-minérales possèdent un noyau minéral (silice vitreuse ou aérosil) et une matrice résineuse polymérisée qui enrobe le noyau.

Les micro-charges sont utilisées exclusivement sous cette forme.

• Taille des charges

La taille des particules de charge varie de 0,04 µm à 100 µm. On distingue :
    - des macro-charges : grosses particules de verre ou de quartz.
    - des micro-charges ≈ 0,04 µm (silice, SiO2)
    - particules de tailles intermédiaires obtenues par fragmentation des macro-charges.

• Propriétés des charges

    - dureté élevée,
    - inertie chimique,
    - indice de réfraction proche de celui des matrices résineuses,
    - opacité contrôlée par addition de pigments de dioxyde de titane (TiO2).

L’augmentation du pourcentage des charges à pour effets d’améliorer les propriétés mécaniques (surtout si le taux de charges est > 60% en volume), de réduire la rétraction de polymérisation, le coefficient d’expansion thermique, le coefficient d’absorption et la solubilité hydrique.

L’augmentation du pourcentage des charges et la diminution de la taille de celles-ci ont pour effets d’améliorer l’état de surface - ce qui améliore l’esthétique et diminue l’agressivité du matériau vis-à-vis du parodonte – et d’augmenter la résistance à l’usure du matériau.


2- Morphologie et granulométrie

La forme des charges varie suivant le mode de préparation :
• anguleuse : obtenue par broyage et attrition,
• arrondie : résultent d'un frittage,
• sphérique : procédé sol-gel (émulsion) ou atomisation.    


Taille des Charges :

SUPRAMICRONIQUES     + de 10µm     Macro-charges de quartz pour composites traditionnels, OU charges organo-minérales
MICRONIQUES         de 5 à 10 µm          Charges vitreuses des composites hybrides
SUBMICRONIQUES    de 0,1 à 5 µm      Charges céramiques ou vitreuses des composites hybrides à petites particules sphériques
INFRAMICRONIQUES     de 7 à 40nm     silice pyrolytique
(NANOCHARGES)


3- Taux de charge

La proportion de charges peut être exprimée en fraction massique (% en poids) ou en fraction volumique (% en volume).
L’augmentation du taux de charges liées à la matrice améliore de nombreuses propriétés du composite et notamment les propriétés mécaniques.

IL Y A TOUT INTERET A AUGMENTER LES CHARGES ET A  DIMINUER LEUR DIMENSION MAIS CES DEUX POINTS AUGMENTENT LA VISCOSITE DU COMPOSITE

1 . 2 . 3  -  Agent de couplage organo-minéral

Un agent de couplage organo-minéral est une molécule bifonctionnelle qui réalise la cohésion entre les charges et la phase organique. Cette molécule est généralement un silane.S’il n’y a pas de liaison entre la matrice (phase organique) et les charges, les charges deviennent des concentrateurs de contraintes et il ne peut y avoir de transfert des contraintes dans le matériau.

Cette molécule bifonctionnelle (Figure 7 – ex. du γ -(methacryloxyl) propyltrimethoxysilane) possède :
• à une extrémité un atome de Si lié à trois groupements OH qui interagissent avec les fonctions OH libres de la surface de la charge (ensimage).
• à l’autre extrémité un groupement méthacrylate qui réagit avec la résine matricielle pendant la polymérisation.

Figure 7 : y -(methacryloxyl) propyltrimethoxysilane (silane)

L’hydrolyse des liaisons établies entres les charges et la matrice entraîne la décohésion des phases organique et minérale, entraînant le vieillissement prématuré et rapide de la résine composite.