Линейные полимеры растворимы, образуют истинные растворы и могут существовать в пластичном состоянии. 

В отличие от низкомолекулярных веществ, полимеры не имеют определенного молекулярного веса. Они представляют собой смесь молекул различного веса и различной степени полимеризации. Фракционированием можно разделить вещество на фракции, содержащие молекулы одного веса. Распределение по молекулярным весам в полимере дается весовыми концентрациями фракций gi или же величинами Ni – числами молекул i-й фракции. Для определения среднего молекулярного веса полимера применяется определение среднечисленного молекулярного веса: 

где μi – молекулярный вес i-й фракции, а суммирование проводится по всем фракциям. В полимерных молекулах, содержащих в главной цепи простые валентные связи, например, единичные С-С-связи, осуществляется внутреннее вращение. В результате этого, полимерная молекула, имеющая большое число таких связей, обладает громадным количеством различных конфигураций (конформаций). В этом проявляется гибкость полимерной цепи, содержащей единичные связи. Конформации полимерной цепи определяются набором углов внутреннего вращения. Различным значениям углов соответствует различная потенциальная энергия внутреннего вращения. Конформации, отвечающие минимуму потенциальной энергии (устойчивые конформации), называются поворотными изомерами, среди которых есть наиболее устойчивые, отвечающие наиболее глубоким минимумам потенциальной энергии. В стереорегулярных изотактических или синдиотактических полимерах наиболее устойчивые конформации те, в которых атомы главной цепи локализованы на винтовой линии (спиральная конформация). Сложность молекулярного строения полимеров обусловливает многообразие молекулярных структур в полимерах: от полностью аморфной до кристаллической. Полимерная цепь обладает большим числом степеней свободы; когда температура кристаллизации полимера выше температуры его стеклования, полимеры могут находиться в твердом состоянии. Легко кристаллизируются те полимеры, у которых боковые группы имеют одинаковый химический состав, одинаковые размеры; плохо кристаллизируются сополимеры. Существует три типа кристаллических полимеров:

• поликристаллы, у которых имеется дальний порядок в расположении звеньев; размеры кристаллитов обычно порядка 102 Å, т.е. меньше, чем размеры цепей, под микроскопом их не видно; 
• глобулярные кристаллы с дальним порядком в расположении молекул, имеющих вид плотного клубка – глобулы, звенья которой расположены беспорядочно; 
• монокристаллы с дальним расположением звеньев; полимерные монокристаллы обычно видны в микроскоп; подавляющее большинство полимеров, в том числе и полиметилметакрилат, относится к первому типу. 

Связь звеньев полимерной цепи препятствует установлению порядка в расположении звеньев, принадлежащих к разным молекулам, поэтому полимерные кристаллы содержат большое число дефектов. На рентгенограммах полимеров первого типа, кроме колец, характерных для кристаллов, имеется также размытое гало, характерное для аморфного состояния. Это позволяет говорить о кристаллической и аморфной «фазах» в поликристаллических полимерах и ввести степень кристаллизации λ как отношение веса кристаллической «фазы» к весу всего образца, и указывает на степень дефектности кристаллов в полимере. Величина λ может быть определена рентгенографически, из измерений плотности, показателя преломления, удельной теплоты плавления, определением свободнорадикальной активности методом хемилюминесцентного анализа [3,7]. Высокая вязкость полимеров обусловливает большую длительность процесса кристаллизации, занимающего в некоторых случаях много недель. Поэтому поликристаллические полимеры в большинстве случаев термодинамически неравновесны. Температура кристаллизации и, следовательно, способность к кристаллизации повышается у полимеров при их растяжении. Некоторые полимеры могут кристаллизоваться только при растяжении, так как это приводит к ориентации полимерных цепей. Ценность полимерных материалов, в частности полиметилметакрилата, определяется следующими механическими свойствами: способностью к деформациям и большой чувствительностью к изменениям температуры. Деформация полиметилметакрилата представляет собой сложный процесс, который можно разделить на три составляющие:

• упругая деформация, аналогичная упругим деформациям обычных твердых тел, связанная с изменением межатомных и межмолекулярных расстояний; 
• высокоэластическая деформация, связанная с перемещением звеньев молекул без относительного перемещения самих молекул; при этом происходит изменение их формы, т.е. при растяжении молекулярные глобулы раскручиваются;
• пластическая деформация (текучесть), связанная с относительным перемещением целых молекул. 

Высокоэластичность присуща только полимерам. Для ее развития необходимо, чтобы цепи были достаточно длинными. В отличие от упругой деформации, которая составляет не более нескольких процентов, при высокоэластической деформации размеры тела меняются на сотни процентов. И, главное, в отличие от пластической деформации, высокоэластическая деформация обратима. Все три типа деформации полимеров имеют свое время релаксации. Упругая деформация практически мгновенно следует за приложенной силой. Время релаксации зависит от температуры. В сополимерах молекулы сшиты друг с другом, что препятствует пластической деформации, но способствует высокоэластической деформации, время релаксации которой может быть достаточно длительным. Кроме того, всегда имеют место разрывы поперечных сшивок и разрывы цепей, что приводит к возникновению необратимой пластической деформации. У полимеров с достаточно гибкими цепями относительное изменение внутренней энергии намного меньше относительного изменения энтропии. Такие полимеры напоминают идеальный газ, у которого изотермическое изменение объема не сопровождается изменением внутренней энергии. Для идеальных в этом смысле полимеров упругая сила пропорциональна абсолютной температуре (аналогично давлению идеального газа). Статическая теория равновесной высокоэластичной деформации полимеров основана на предположении, что при вычислении свободной энергии деформации можно не учитывать взаимодействия между цепями. Теория применима к полимерам, у которых в недеформированном состоянии цепи представляют собой сильно скрученные глобулы. В областях деформаций, далеких от предельных, т.е. таких, где цепи почти полностью выпрямлены, статическая теория высокоэластичности дает следующую связь между истинным напряжением и удлинением:   

где R – газовая постоянная (численно равная работе, совершаемой одним молем идеального газа при изобарном нагревании на один градус):

Q – постоянная , зависящая от числа поперечных сшивок между цепями (Q возрастает с увеличением числа сшивок и от гибкости цепей). Эта формула качественно правильно описывает растяжение высокоэластичных полимеров в области, где l/l0 меняется не более чем на 300-400%. При больших растяжениях напряжение растет значительно быстрее, чем следует из теоретической формулы. Более точно описывает растяжение высокоэластичных полимеров эмпирическая формула Мули-Равлина

где С1 и С2 – упругие постоянные.

Связь между напряжением σ(t) и деформацией ε(t) в случае линейно-вязко-упругого тела дается соотношением

где Е∞ - мгновенный или предельный модуль, K(u) – релаксационная функция. При высоких частотах это соотношение переходит в закон Гука: σ(t)= Е∞ε(t), что раскрывает смысл Е∞. Если происходит очень быстрая деформация до значения  ε0, которое затем остается неизменным, то релаксация напряжений при этом описывается формулой

где       

называется релаксационным модулем. Разность Е∞-Е(0) называется равновесным модулем. Вязкость полимеров зависит от молекулярного веса и температуры. Температурная зависимость вязкости полимеров описывается уравнением Вильямса-Ланделла-Ферри (ВЛФ)

где  

- коэффициент вязкости при температуре Т. Тs – температура приведения (Тs выше температуры стеклования), C1 и C2 – постоянные. Если Тs = Тg , то C1 = 17,78o , C2 = 51,6o K.

Уравнение ВЛФ для вязкости является следствием общей закономерности, называемой принципом температурно-временной инвариантности. Этот принцип означает, что при повышении температуры все периоды релаксации умножаются на один и тот же множитель, описываемый уравнением ВЛФ. Принцип температурно-временной инвариантности применим только к аморфным полимерам [8]. 

Создание и клиническое применение твердоэластических базисных материалов для изготовления частичных и полных съемных зубных протезов позволит решить ряд вопросов, связанных с их побочным действием на ткани протезного ложа: исключит неизбежную коррекцию и явления непереносимости, сократит сроки привыкания больных к съемным зубным протезам, улучшит качество жизни [5,6,11].  

Литература

1. Лебедев К.А., Журули Н.Б., Понякина И.Д. и др. Причины непереносимости стоматологических материалов. Стоматология для всех. М., 2007. №2 с. 18-23.
2. Материаловедение в стоматологии. Под редакцией А.И.Рыбакова. М., “Медицина” 1984. с. 12-87.
3. Погосян Г.А., Тунян М.Ю., Лалаян К.В., Лалаян Б.К., Закарян А.Е. Роль свободнорадикальных реакций в изменениях состояния тканей пародонта и протезного ложа. Стоматология., М., Медиа Сфера 2008., Т.87, №6, с. 72-74.
4. Поюровская И.Я. Стоматологическое материаловедение. М., ГЕОТАР-Медиа 2007., с. 162-166.
5. Рыжова И.П. Комплексная реабилитация пациентов с частичным отсутствием зубов, направленная на профилактику прогрессирующей атрофии тканей протезного ложа. Автореф. дис. ...д-ра мед. наук. М., 2008, 46с.
6. Симановская О.Е. Влияние стоматологического здоровья на качество жизни. Стоматология. М., Медиа Сфера 2008.,  №5 с. 75-77.
7. Тунян М.Ю., Погосян Г.А., Закарян А.Е. Метод определения свободнорадикальной активности акриловых базисных пластмасс. Патент №2021 АМ20060210. Ереван. 17.09.2007.
8. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М., “Наука”. 1977. с. 291-304. 
9. Patterson R., Zeiss G.R., Kelly J.F. Editional Classification of hypersensitivity reaction. New Engl. J. Med. 1976, 295 p. 277-279.
10. Shellingburg H.T., Hobo S., Whitsett L.D. Fundamentals of Fixed Rrosthodontics, Quintessence Publishing Co Inc, Chicago, Berlin, Rio de Janeiro, Tokya, 1981, p. 161-185.
11. Zarb G.A., Bolender C.L., Carlsson G.E. Boucher's prosthodontic treatment for edentulous patients. Mosby, USA, 1997, p. 558.