Biomaterialer, Materialer, Polymerer

Ordforklaring – Polymerer

Polymer: Kjemisk, ofte organisk material (fins også uorganiske!) materialer, som er bygd opp av flere enheter (monomerer) sammenbundet til en kjede.

Plastmaterial = Polymer + additiv.

Additiv: tilsettes for å forbedre/forandre en eller flere egenskaper hos polymeren. (Eks: Filler, inhibitor, aktivator, initiator, stabilisator, fargeemner, mykgjørere).

Glasstemperatur: Tg(glasstransition). En temperatur der noe hardt blir mykt. Tg defineres (ved oppvarming) som den temperatur der segmentbevegelser starter i materialet. Altså der energien er så stor at polymerkjedene begynner å røre seg i forhold til hverandre. Materialet bøyer seg under sin egen tyngde. Glasstemperaturen har betydning for brukstemperaturen.

Glasstemperaturen påvirkes av:

  • Tverrbindinger
    • Øker Tg
  • Polare grupper
    • Øker Tg
  • Nærvær av lavmolekylære forbindelser (mykgjørere, rester av løsningsmiddel, restmonomerer etc.)
    • Senker Tg
  • (Økt kjedelengde kan øke Tg, men dette er kun målbart ved lav molekylvekt)

Minne: Er materialets evne til, etter avlastning, å gå tilbake til sine opprinnelige dimensjoner. Minnet bestemmes av hvor mye elastisitet som er igjen i materialet etter avlastning. Viktig med bra minne for gode avtrykk. Tverrbindinger fører til bra minne.

Molekylær relaksasjon: Molekyler strever etter å minske en påtvunget spenning gjennom å omgruppere seg. Økt kraft fører til at kjedene strekkes ut. Hvis de ikke kan dras tilbake av egen kraft får man en plastisk deformasjon. Tverrbindinger vil hindre relaksasjonen. Grad av relaksasjon avhenger derfor av tverrbindingstettheten.

Bifunksjonelle (difunksjonelle) monomerer: Vil si at de kan binde på to plasser. Mange metakrylater er difunksjonelle. (Eks: Bis-GMA, UDMA, TEGMA etc. HEMA er multifunksjonell).

Oksygeninhibisjon: Oksygen inhiberer/blokkerer uparrede elektroner (frie radikaler) på metakrylatkjedene fremst i overflateskiftet.
Kan tilsette antioksidanter og stabilisatorer for å uskadeliggjøre aktive kjederadikaler.

Homopolymer: Polymer bestående av en og samme monomer.
Copolymer: Polymerer bestående av to eller flere ulike monomerer.

Termoplaster: Har lineære eller forgrenede kjeder, sammenbundet av sekundære krefter (intermolekylære). Termoplaster er plast som blir myke ved oppvarming, hardner ved nedkjøling og blir på nytt myke ved gjenoppvarming. (Avstanden mellom kjedene blir større ved oppvarming).

Herdeplast: Kryssbundne kjeder etter polymerisasjon, permanent hard. Kan ikke mykes opp ved oppvarming. Har både primærkraft og sekundærkraft.
Eks: Epoxi, akrylat.
Dentale polymerer er overveiende hardplaster.

Elaster: Polymermaterial som etter bearbeiding i plastisk tilstand blir mykt med stor elastisk tøybarhet. (Eksempel: silikonmaterialer som brytes til avtrykk (A- og K-silikon).

Initiator: Initiatorer starter polymerisasjonsreaksjonen  ved å forme frie radikaler. Initatoren går inn i den kjemiske reaksjonen og blir en del av den ferdige sammensatte polymeren. Aktiveres av energi (varme, kjemisk av en aktivator, eller lys + en aktivator).
Eks: Kamferkinon (lysherdende), Hydrogenperoxid (kjemisk herdende).

Ester: Ester er en organisk forbindelse, dannet ved reaksjon mellom en alkohol og en organisk syre (karboksylsyre).

Kohesjon (sammenholdning): Høy molekylvekt gir forutsetning for sterke sekundærkrefter (intermolekulære krefter) hos polymere materialer. Dette øker kohesjonen.
Jo sterkere kohesjon desto høyere kokepunkt, smeltepunkt og jo mer fast emne/material har vi. Sterk kohesjon = mindre løselighet.

Kohesjonen bestemmes av et materials totale sekundære bindingsstyrke, noe som øker ved:

  • Polaritet
  • Kjedelengde (jo lengre kjeder jo bedre sammenholdning. Kan påvirke dette med herdingen)
  • Tettpakking (jo lengre fra hverandre kjedene ligger jo lettere mykes materialet opp ved oppvarming. Må være ganske tett for å fungere)
  • “Innfloking”
  • Kjemisk tverrbinding.

Kohesjonen er avgjørende for:

  • Glasstemperaturen
  • Relaksasjon/minne
  • Viskoelastisitet
  • Krypning (Creep)

Viskoelastisitet: Materials evne til å endre form. Viskoelastisitet = ”flytende elastisitet”. Om man har for eksempel olje i en tett beholder, og presser ned, slik at oljen kommer under trykk vil det til slutt stoppe opp. Men om denne spenningen holdes der vil oljemolekylene omgruppere seg og vi kan på nytt presse videre ned.

Følgende ting øker risikoen for frakturer (brudd) hos polymerer:

  • Inhomogent material på grunn av dårlig bearbeiding (som dårlig herding og dårlig tørrlegging
  • Lav molekylvekt
    • Får dårligere kohesjon
  • Kjemisk aktive løsninger
    • Vann, alkohol etc. Er polare løsningsmidler som fører til nedbrytning.
  • Cyklisk belastning
    • Tygging

Konversjonsgrad: Antall omsatte dobbeltbindinger ved polymerisasjon (ca. 70-75% dobbeltbindinger som blir omsatt ved herding av kompositt. Antallet restmonomerer blir da: 100%-70% = 30% => 30%/10% = 3% resmonomer. Dermed er det omsatt 97% av monomerene.).