Polymerisatiekrimp

Polymerisatiekrimp is de volumetrische verkleining die optreedt tijdens de omzetting van monomeren in een polymeernetwerk bij polymerisatie. Tijdens uitharding lopen moleculen samen en vormen covalente bindingen, waardoor het materiaal dichter en compacter wordt. De mate van krimp hangt af van de monomertoevoer, de uiteindelijke conversie, het type polymeer en eventuele verdamping van oplosmiddelen. In praktijk kan de krimp variëren van enkele tienden tot enkele procenten, afhankelijk van het systeem.

Mechanismen en factoren die invloed hebben, omvatten chemische factoren zoals de omzetting van monomeren naar polymere netwerken, mogelijk verplaatsing van vrije ruimte en crosslinking, en fysische factoren zoals verdamping van oplosmiddelen en temperatuur. Additionele factoren zijn onder meer het soort monomeren (bijvoorbeeld methacrylaten versus ring-opening monomeren zoals siloranen), de initiator- en curing-mode (licht, chemisch of duo-curing), de snelheid van polymerisatie en de mate van constraint door aangrenzende substraten. Een hoger vulgewicht en een hoger crosslinkratio kunnen weliswaar de mechanische eigenschappen verbeteren, maar vaak ook de span- en interne spanningen verhogen.

Gevolgen en context: polymerisatiekrimp kan leiden tot interne spanningen, scheefstand, scheuren of koppelingverlies aan interfaces. In tandheelkundige toepassingen veroorzaakt krimp vaak marginale lekkage, postoperatieve gevoeligheid en verminderde duurzaamheid van restauraties, zeker bij loosliggende of slecht belaste interfaces.

Metingen en studie: krimp kan worden gemeten met dilatometrie, pycnometrie of optische interferometrie, en de bijbehorende krimpstress met spanningssensoren. Modellen en finite-elementanalyse helpen bij het voorspellen van spanningen onder verschillende curing-regimes en grenzen.

Mitigatie: strategieën zijn onder meer het gebruik van hoogvulcomposieten, lage krimpmonomeren (zoals siloranen of urethaan-dimethacrylaten), pre-gepolymeriseerde vulstoffen, incrementele vulling en verschillende curing-methoden (dual- of soft-start-curing). Addition of fragmentation-chain transfer (AFCT) en shrinkage-reducerende monomeren zijn onderwerpen van onderzoek.