LS9.2 Vernetzte Kunststoffe
"Normale" Monomere wie MMA werden mit einer C=C-Doppelbindung pro Molekül polymerisiert, so können zwei oder mehr kettenförmige Moleküle entstehen. Diese Polymerketten sind (außer durch Wasserstoffbrücken) nicht direkt untereinander vernetzt. Das sollte Dir soweit von der Polymerisation von Methylmethacrylat bekannt sein.
Vernetzung von Kunststoffen (Level 1/2)
Bei der Polymerisation von dentalen Kompositen spielen Monomere und Co-Monomere unterschiedliche, aber sich ergänzende Rollen bei der Bildung eines verzweigten polymeren Netzwerks.
Monomere
Monomere sind die grundlegenden Bausteine, die sich zu langen Polymerketten verbinden. Bei dentalen Kompositen wird häufig ein hochviskoses (sehr zägflüssiges) Monomer (wie Bis-GMA oder UDMA) verwendet, das durch seine molekulare Struktur und seine funktionellen Gruppen (beispielsweise Methacrylatgruppen) die Grundlage für das harte, stabile Polymernetz bietet, wenn es vernetzt wird. Das daraus entstehende Netzwerk verleiht dem Komposit die notwendige Festigkeit und Stabilität für den dentalen Einsatz.
Co-Monomere
Co-Monomere (manchmal auch als sekundäre Monomere bezeichnet) werden gemeinsam mit den Hauptmonomeren polymerisiert. Ihre wesentlichen Aufgaben sind:
- Verringerung der Viskosität: Oft haben die Hauptmonomere hohe Viskositäten, was die Handhabung erschweren kann. Comonomere wie TEGDMA (Triethylenglycolmethacrylat) werden eingesetzt, um die Viskosität zu senken und eine leichtere Verarbeitung zu ermöglichen.
- Verbesserung der Polymerisationsreaktion: Durch die Beimischung von Co-Monomeren kann eine dichtere und homogenere Vernetzung erreicht werden, was zu verbesserter mechanischer Stabilität und geringerer Schrumpfung während der Polymerisation führt.
- Modifikation der Eigenschaften des Endprodukts: Mit der Variation des Verhältnisses von Hauptmonomeren zu Co-Monomeren können Eigenschaften wie Flexibilität, Härte, Schrumpfungsverhalten und die indirekte Biokompatibilität des Komposits gezielt eingestellt werden.
Eine Vernetzung entsteht, Standardmonomer mit einer Doppelbindung pro Molekül gemeinsam mit einem Vernetzermonomer, der zwei (oder mehr) Doppelbindungen aufweist, polymerisiert wird.
Je größer der Anteil des Vernetzermonomers, desto höher ist der Vernetzungsgrad. Prinzipiell kann jede Verbindung, die über zwei C‑C‑Doppelbindungen verfügt, als Vernetzer eingesetzt werden.
Im Bereich von Dentalkunststoffen kommen Verbindungen zum Einsatz, die von der Methacrylsäure abgeleitet sind – beispielsweise das Bowen-Monomer oder Bis-GMA. Diese Monomere sind alle recht groß, wobei ihre Siedepunkte durchgehend oberhalb von 200 °C liegen. Dadurch verdunsten sie bei Raumtemperatur nicht, was es ermöglicht, dass Hersteller bei Verblendkunststoffen Pulver und Flüssigkeit bereits zu einer fertigen, nicht austrocknenden Paste vermischen können.
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Bis-GMA
Bis-GMA (Bisphenol A-Glycidylmethacrylat) ist ein Harz, das häufig in zahnmedizinischen Kompositen, zahnmedizinischen Versiegelungen und zahnmedizinischem Zement verwendet wird. Es handelt sich um den Diester, der aus Methacrylsäure und dem Bisphenol A-Diglycidylether abgeleitet ist.
Mit zwei polymerisierbaren Gruppen ist es anfällig für die Bildung eines vernetzten Polymers, das in zahnmedizinischen Restaurationen verwendet wird. Für zahnmedizinische Arbeiten wird hochviskoses Bis-GMA mit Aluminosilikatpartikeln, zerstoßenem Quarz und anderen verwandten Acrylaten gemischt; Änderungen der Komponentenverhältnisse führen zu unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften des Endprodukts. Bis-GMA wurde 1962 von Rafael Bowen (Daher auch der zusätzliche Name Bowen-Monomer) in zahnmedizinische Kompositharze integriert. Bis zur Entwicklung von Matrixmaterialien in den frühen 2000er Jahren waren Bis-GMA und verwandte Methacrylatmonomere die einzigen Optionen für die organische Matrixzusammensetzung.
UDMA
TEGDMA