專利名稱：可按指令固化的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可按指令固化的(command-curable)組合物，這種指令的例子之一是諸如光(紫外或可見)或超聲等入射能量的作用。這種組合物中可能包括惰性的或可反應(yīng)的慎充物，在這種情況下，它們可歸為粘固粉一類，它們可具體在外科特別是牙料中使用。
在英國專利1422337和1484454中作為實(shí)施例來描述的玻璃聚物由于其耐壓強(qiáng)度、固有的與牙齒材料的粘合力、比較快的固化時(shí)間和抗齲作用而廣泛地用作牙料用粘固粉。但是，它在臨床應(yīng)用上有缺陷，那就是一旦混合，該玻璃離聚物粘固粉組合物很快固化，可操作時(shí)間受到嚴(yán)格限制。
為了推遲固化，EP-A-323120中建議用具有光固化性的改性劑來配制玻璃聚物，這樣作好準(zhǔn)備的牙醫(yī)可一邊進(jìn)行酸-堿玻璃聚物反應(yīng)，一邊進(jìn)行光固化。但是這種具有可接受的粘著狀態(tài)的配制物可操作時(shí)間也只維持5分鐘，這對(duì)于處理突發(fā)的醫(yī)療事件時(shí)間上不免仍舊太短。
然而，光固化的玻璃-離聚物粘固粉現(xiàn)在已廣泛地用作襯料。通過在酸堿反應(yīng)所需的玻璃和多元酸中加入?yún)⑴c光聚合反應(yīng)的可聚合單體如甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)來提供光固化性。
已經(jīng)證明這些光固化的玻璃-離聚物對(duì)水份的存在非常地敏感。這是因?yàn)楣袒恼彻谭叟c水凝膠具有相似的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是低度交聯(lián)的并且含有親水基團(tuán)即可光固化的甲基丙烯酸酯。所以粘固粉具有親水性，它一且吸水后就會(huì)在材料中起增塑作用，同時(shí)降低粘固粉的強(qiáng)度。水也會(huì)使粘固粉膨脹。
需要有一種可按指令固化的組合物，其中雖然包含大量不同的化合物，但能共同存在于穩(wěn)定的不分層的溶液中。
根據(jù)本發(fā)明，可按指令固化的組合物包括(a)與多元磷酸(如多(乙烯基磷酸))的前體和酯化基團(tuán)如多羥基醇的反應(yīng)產(chǎn)物等量的部分酯化了的磷酸，在所述的反應(yīng)中磷酸基和酯化基的摩爾數(shù)比是(0.2-5.0)∶1(b)引發(fā)劑，適合的有光激活引發(fā)劑體系或化學(xué)引發(fā)劑體系，(c)可瀝濾去陽離子的玻璃粉，(d)多(乙烯基磷酸)和(e)有至少二個(gè)乙烯基的大分子，通過乙烯基可進(jìn)行交聯(lián)/聚合。組合物中最好還包含水。所述摩爾比最好是(0.5-1.5)∶1如(0.8-1.2)∶1，前體可以是乙烯基磷酰二氯。醇中的OH基最好通過二至二十個(gè)原子的主鏈(通常是碳原子)互連，例如可通過二至六個(gè)碳原子的有機(jī)鏈互連，還可在至少(最好)每五個(gè)碳原子內(nèi)插進(jìn)氧原子。該大分子可以是一種二甲基丙烯酸酯如由雙酚a和異丁烯酸環(huán)氧丙酯反應(yīng)形成的二甲基丙烯酸酯。
所述的可濾去陽離子的(如硅酸鋁)玻璃粉可以是部分或全部地兩性或堿性氧化物(如MgO，它可在900℃以上溫度下去污)來代替。這里的“多(乙烯基磷酸)”包括任何多價(jià)-陽離子-催化的可交聯(lián)的多元酸，其中每一至三個(gè)主鏈碳原子平均含一個(gè)磷酸基團(tuán)?；旌衔镏幸部纱嬖谏俨糠值木酆萧人崛缇郾┧?。該組合物一旦混合就會(huì)通過磷酸基和玻璃/氧化物之間的離聚物(酸-堿)反應(yīng)慢慢地固化，需要時(shí)可通過(b)引發(fā)大分子的聚合(交聯(lián)反應(yīng))來加快固化。
本發(fā)明可進(jìn)一步擴(kuò)展至一種組合體系，它包括不致引起過早反應(yīng)的所述組合物中(可以不包括水)存在的組分;例如可將組合物的組分析分成二種分離的漿體，它們一旦混合就會(huì)形成前面所述的可固化的組合物;第一種漿體可以是酸加水和光激活的或超聲激活的引發(fā)劑體系，第二種漿體可以是懸浮在二甲基丙烯酸酯中的玻璃粉。如果二種漿體均已配制至適當(dāng)?shù)臐舛?，那只要簡單地從兩支管中擠出等長度的漿體或者舀出同樣滿勺的漿體就可以保證混合配出正確的組合物。
玻璃粉的顆粒最好實(shí)際上全部小于100微米，如果小于60微米則好。在適當(dāng)?shù)那闆r下，可接受的產(chǎn)品是不透明的，其Si與Al的原子數(shù)比是(0.6-2)∶1，但有時(shí)也用(0.2-0.6)∶1。
組合物中還可含有填充物，它最好是惰性物質(zhì)如石英。還可含有硅烷化劑以提度填充物與粘固粉的混合度。大分子可形成完全疏水的聚合物-這樣可在口腔粘液中保持穩(wěn)定，而口腔粘液可連續(xù)地潤濕玻璃，改善固化粘固粉的粘合。這種粘固粉也可通過存在于酸中和存在于酯化了的酸中的磷酸根與牙齒材料混合/粘合，后者可以和極性的大分子本身相容，因此是親水的。現(xiàn)在將通過實(shí)施例來描述本發(fā)明的情況。
在下面的光固化的多(乙烯基磷酸)玻璃離聚物粘固粉的實(shí)施例中所用的組合是
1.BisGMABisGMA是粘固粉中主要的可光聚合的組分。它是通過雙酚A和異丁烯酸環(huán)氧丙酯反應(yīng)形成的一種二甲基丙烯酸酯樹脂。
2.PR正如EP-A-395427中所描述的，PR是乙烯膦酰二氯和戊烷1，5-孕甾烷二醇的反應(yīng)產(chǎn)物，PR是另一種粘固粉的可光聚合的組分，盡管由于電子的原因其光聚合度比較低。在粘固份中PR是一種粘合促進(jìn)劑，它也促進(jìn)粘固粉中其它組分的相溶性和可混性。
3.引發(fā)劑這里所用的光聚合引發(fā)劑由樟腦醌(CQ)、甲苯亞磺酸鈉(MaTS)和對(duì)二甲基氨基苯甲酸乙酯(
EDMAB)組成，該引發(fā)劑組分是由CQ、NaTS和EDWAB以0.3∶2.0∶0.75的比例混合的。
4.水在粘固粉的配制中需要水來作酸堿反應(yīng)中離子轉(zhuǎn)移的媒介。
5.PVPAPVPA是用于粘固粉配制的多元酸、多(乙烯基磷酸)。它在粘固粉配制中對(duì)于常規(guī)的酸堿反應(yīng)是必須的。
6.玻璃該玻璃是一種可瀝濾去離子的硅酸鋁，在粘固粉配制中它作為堿參與酸堿反應(yīng)。該玻璃是通過按重量取437份二氧化硅、230份氧化鋁、129份氟化鈣、175份冰晶石和29份磷酸鋁混合一起配制而成的，并在1300℃加熱75分鐘。熔體傾倒在水中快速冷卻。制成的玻璃磨成粉并過篩，在組合物中使用粒徑小于45微米的那部分。
對(duì)于每一個(gè)實(shí)施例，均按下列同樣的方法進(jìn)行混合
所用的組分稱量后，先將BisGMA和PR在一個(gè)惰性表面上進(jìn)行混合，然后混入引發(fā)劑，再依次混入水和PVPA。制成勻漿后加入最后組分玻璃。為測(cè)定操作時(shí)間，將加入玻璃時(shí)的時(shí)間作為起始時(shí)間t＝0。
將用作耐壓強(qiáng)度測(cè)定的樣品鋪在4×6mm的模子上，鋪好后用牙科用藍(lán)光燈(35W鹵燈)進(jìn)行照射使之固化，燈要盡可能地靠近樣品，但要保證樣品不接觸到燈管。該粘固粉在37℃下置于模子中一個(gè)小時(shí)，然后在37℃的水中再放23個(gè)小時(shí)。用Instron1185型測(cè)定儀以1mm/min的橫梁滑動(dòng)速率測(cè)它最大壓力負(fù)載值，從而得到所需的耐壓強(qiáng)度值。
下表中列出了每個(gè)實(shí)施列的固化照射時(shí)間，按重量計(jì)每種組分的所用份數(shù)，測(cè)得的單位為兆帕的耐壓強(qiáng)度值(帶有標(biāo)準(zhǔn)偏差)。
實(shí)施例號(hào)固化時(shí)間BisGMAPR引發(fā)劑水PVPA玻璃耐壓強(qiáng)度(sd)
130s0.130.070.080.050.100.2021.70(2.1)
1a
30s 0.13 0.07 0.08 0.05 0.10 0.20 15.76 (1.6)
230s0.130.070.090.050.100.3018.30(4.7)
2a
30s 0.13 0.07 0.09 0.05 0.10 0.30 15.94 (2.6)
330s0.160.070.080.050.100.2027.19(2.3)
430s0.160.070.080.080.100.2017.04(2.0)
530s0.130.070.080.050.100.3019.59(3.1)
630s0.100.070.080.050.100.209.78(1.8)
740s0.130.070.060.050.100.2017.97(2.0)
840s0.130.070.060.050.100.3033.58(5.3)
930s0.160.070.080.050.100.3023.10(4.9)
1030s0.160.070.080.050.100.4030.90(3.3)
10a40s0.160.070.080.050.100.4034.53(4.9)
1130s0.160.070.080.050.100.4529.00(7.5)
11a30s0.160.070.080.050.100.4530.60(2.6)
11b40s0.160.070.080.050.100.4531.45(3.2)
1230s0.160.070.080.050.100.5030.98(6.1)
12a40s0.160.070.080.050.100.5032.92(3.9)
1330s0.130.070.080.0750.150.4523.28(3.3)
1430s0.130.070.080.0750.150.5526.44(1.6)
15 30s 0.20 0.07 0.08 0.05 0.10 0.55 38.67*(4.0)
15a 40s 0.20 0.07 0.08 0.05 0.10 0.55 41.74
(4.6)
15b§30s 0.20 0.07 0.08 0.05 0.10 0.55 34.87 (5.0)
注釋
-在空氣中存放
§-存放37℃下在模子中1小時(shí);37℃下在濕空氣中另放23小時(shí);在37℃水中再放24小時(shí)
·-所記錄的最高值為43.34Mpa
＊-所記錄的最高值為45.83MPa
-所記錄的最高值為49.67MPa
在上述實(shí)施例中耐壓強(qiáng)度值存在著大的差異，這可能是由于各外來因互所造成的，例如在模子中很難進(jìn)行均勻鋪層(在樣品中存明顯的裂痕時(shí)就會(huì)降低樣品的強(qiáng)度)，混合和放置以及照射時(shí)間相互的不一致，在某一時(shí)間玻璃離聚物基體已經(jīng)形成至足夠的量以妨礙聚合物基體的形成。在這種情況下二種基體的形成反應(yīng)是競(jìng)爭性的。結(jié)果就可能在同樣的粘固粉的不同層其酸-堿和聚合基體的比例是不同的，從而各層的強(qiáng)度是不一致的。
PVPA(最好至少是水量的1 1/4 倍，如二倍以上)和PR的存在將會(huì)改善粘固粉對(duì)牙齒材料的粘合性。BisGMA扮演了進(jìn)行光誘導(dǎo)聚合反應(yīng)的主要角色，因?yàn)樵诠庹障滤哂辛己玫陌俜洲D(zhuǎn)換率，同時(shí)也因?yàn)槠浯篌w積、親水性和小的聚合收縮率而在該配制方法中得到應(yīng)用。
BisGMA的影響
比較實(shí)施例1，3和6，可以看出隨著BisGMA用量水平的增加，粘固粉的強(qiáng)度就增加。它的用量至少是PVPA的1 1/2 倍，最好是二倍以上。
引發(fā)劑水平的影響
重要的是使引發(fā)劑的水平盡可能的低，否則引發(fā)劑組分可以從固化的粘固粉中滲濾出來引起細(xì)胞毒性反應(yīng)。引發(fā)劑水平的降低需要伴隨著光照時(shí)間的增加，如果臨床上允許更長的光照時(shí)間那未降低引發(fā)劑的水平是可行的。實(shí)施例1，2和7中認(rèn)為最佳的引發(fā)劑用量是總量的13%左右，這是相當(dāng)高的。
固化時(shí)間的影響
提高材料的固化時(shí)間并不會(huì)引起統(tǒng)計(jì)上強(qiáng)度的顯著提高，例如實(shí)施例10/10a，11/11b，12/12a便表明了這一點(diǎn)，15/15a也是一樣。這表明對(duì)于這些材料來說，30秒的固化時(shí)間已是足夠了。
玻璃水平的影響
所述的玻璃既被用作光聚合反應(yīng)的填充物，也被作作酸-堿反應(yīng)中的堿。在體系中提高玻璃的含量水平將提高粘固粉的強(qiáng)度，實(shí)施例9，10，11和12顯示出了這一趨勢(shì)，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)上并不是顯著相關(guān)的。玻璃用量最好是PVPA的四倍以上，五倍以上則更好，這在高BisGMA含量的情況下特別具有優(yōu)越性。
BisGMA是一種通過雙酚A和甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯反應(yīng)形成的二甲基丙烯酸酯樹脂，其結(jié)構(gòu)為
甲基丙烯酸羥乙酯是一種明顯比較小的分子，其結(jié)構(gòu)為
一兩者均通過乙烯(CH=C<)丙烯酸酯如BisGMA形成交聯(lián)的聚合物，而HEMA形成線性聚合物，但其中也可能有支鏈。
權(quán)利要求
1、一種可按指令固化的組合物，其中包括(a)與多元磷酸(如多(乙烯基磷酸))的前體和酯化基如多元羥基醇的反應(yīng)產(chǎn)物等量的部分酯化了的磷酸，在所述的反應(yīng)中磷酸基和酯化基的摩爾數(shù)比是(0.2-5.0)∶1，(b)引發(fā)劑，(c)可濾去陽離子的玻璃粉和/或兩性或堿性金屬氧化物，(d)多(乙烯基磷酸)和(e)至少有兩個(gè)乙烯基的大分子，通過乙烯基可進(jìn)行交聯(lián)/聚合。
2、按照權(quán)利要求1的可按指令固化的組合物，其中還包含水。
3、按照權(quán)利要求1或2的可按指令固化的組合物，其中部分酯化的酸和多(乙烯基磷酸)與酯化基之間的反應(yīng)產(chǎn)物是等量的。
4、按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中所述的酯化基是一種多羥基醇。
5、按照權(quán)利要求4的可按指令固化的組合物，其中醇中的OH基是通過二至二十個(gè)有機(jī)主鏈原子互連的。
6、按照權(quán)利要求5的可按指令固化的組合物，其中醇中的OH基是通過至少每五個(gè)碳原子插入一個(gè)氧原子的鏈中聯(lián)接氧的碳原子進(jìn)行互連的。
7、按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中所述的摩爾比是(0.5-1.5)∶1。
8、按照權(quán)利要求7的可按指令固化的組合物，其中所述的摩爾比是(0.8-1.2)∶1。
9、按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中所述前體是乙烯基膦酰二氯。
10、可按指令固化的組合物，其中組分(c)是硅酸鋁玻璃粉。
11、按照權(quán)利要求10的可按指令固化的組合物，其中在玻璃粉中的Si和Al的原子數(shù)比是(0.2-0.6)∶1或(0.6-2)∶1。
12、按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中玻璃粉的粒徑基本上均小于100微米。
13、按照權(quán)利要求1至9的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中組分(c)是在至少900℃的溫度下去活的MgO。
14、按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中大分子(e)是二甲基丙烯酸酯。
15、按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的可按指令固化的組合物，其中還包括填充物和/或硅烷化劑。
16、包含按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物所有組分的組合體系，其中組分之間應(yīng)不會(huì)提早起反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光固化的牙用粘固粉組合物，其中包含(a)乙烯基膦酰氯和戊烷1，5-孕甾烷二醇的反應(yīng)產(chǎn)物，(b)光聚合反應(yīng)引發(fā)劑，(c)可瀝濾去離子的硅酸鋁玻璃粉，(d)多(乙烯基磷酸)，(e)一種可光聚合的異丁烯酸酯樹脂BisGMA，水，惰性填充物和硅烷化劑。一旦混合時(shí)，加入玻璃，混好后將組合物用光照射30或40秒鐘使(e)聚合。該組合物立即固化，磷酸基與牙齒材料粘合在一起，組合物通過酸-堿反應(yīng)還會(huì)進(jìn)一步緩慢地固化。
文檔編號(hào)A61K6/083GK1091001SQ9311432
公開日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月4日
發(fā)明者H·M·安斯蒂斯, J·W·尼科爾森 申請(qǐng)人:英國技術(shù)集團(tuán)有限公司