CN102811694B - 医疗用树脂组合物及其制造方法以及医疗用试剂盒 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗用树脂组合物,特别是牙科用树脂组合物,其包含含有甲基丙烯酸甲酯单元的聚合物、含有聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯的单体以及聚合引发剂。另外,涉及一种这样的医疗用树脂组合物的制造方法。进而,涉及一种由牙科用树脂组合物构成的义齿基托或牙垫、由医疗用树脂组合物构成的骨水泥以及含有医疗用树脂组合物的医疗用试剂盒。
背景技术
在医疗领域中,树脂组合物由于操作的简便性以及赋予审美性的容易性而经常使用。例如,在牙科领域中,热塑性树脂或热固性树脂等用于粘膜调整材料、功能印模材料、内衬材料、义齿基托材料或牙垫材料等,此外,在整形外科的领域等中,用于骨水泥材等。但是,一般而言由树脂组合物构成的成形体与金属材料或陶瓷材料相比,机械特性显著变差,因此,在很多的用途中期待其改善。
义齿基托起到在口腔内稳定地维持义齿的作用,作为义齿基托材料,已知有钴-铬合金、金合金等金属材料以及由聚甲基丙烯酸甲酯等构成的树脂组合物,但从操作的简便性及审美性的方面考虑,经常使用树脂组合物。义齿在经数年至十数年的使用方面,在口腔内长期使用时,施加咬合压力而破损或由于人工牙的咬耗或牙槽嵴的吸收,有时产生咬合的不协调或义齿基托的不适合。因此,对于义齿基托用的树脂组合物而言,寻求可耐受这样的长期使用的机械特性及加工修正的容易性等。作为通常所使用的义齿基托用的树脂组合物,已知有由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的粉剂和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的液剂构成的组合物。这样的树脂组合物的特征在于,在使用时混合液剂和粉剂,等待粉剂溶胀溶解成饼状后,填入阴模或赋形后,使其聚合得到目标形状的组合物。但是,迄今为止的组合物通过使用甲基丙烯酸甲酯作为单体成分,虽然在某种程度上赋予强度或硬度,但是较脆,几乎无法吸收施加于义齿基托上的力或冲击,在使用时由于咬合压力而破损,或由于落下等产生的冲击而破损等,机械强度不充分。另外,甲基丙烯酸甲酯具有挥发性,因此招致操作性的变差、臭气引起的作业条件的变差等,或由于卷入气泡,在固化后的义齿基托表面上形成微妙的凹凸,成为在长时间使用时产生的义齿的污垢或变色的原因。
在专利文献1中记载了一种义齿基托用材料,其作为树脂母体单体,含有单官能(甲基)丙烯酸酯,作为粉末状聚合物,至少含有聚甲基丙烯酸甲酯以及常温聚合引发剂,其中,上述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为60,000~100,000,平均粒径为30~50μm。此时,记载了还含有多官能丙烯酸酯作为交联剂,作为其例子所列举的物质中,也记载了一种聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。通过在常温~55℃下使其聚合,可得到适合性良好的义齿基托,在制作时无需加热且操作性也很优异。但是,作为单官能(甲基)丙烯酸酯,优选甲基丙烯酸甲酯,招致工作环境的变差,并且韧性不充分。
在专利文献2中记载了一种义齿基托用树脂材料,其特征在于,其是具有不饱和双键的聚合性单体、聚(甲基)丙烯酸烷基酯和聚合催化剂混合而成的,上述聚(甲基)丙烯酸烷基酯的至少一部分溶解在上述聚合性单体中。由此,可以预先制成糊状而简化操作,并且可得到弹性能量大且具有适度的硬度和粘结强度的固化物。在实施例中记载了一种由乙二醇二甲基丙烯酸酯40重量份、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物60重量份、聚合催化剂0.4重量份及填充剂5重量份构成的义齿基托用树脂材料。但是,由该树脂材料得到的固化物的韧性不充分。
在专利文献3中记载了一种义齿基托用内衬材料,其由单体成分和聚合物成分构成,其中,在单体成分中配合60重量%以上的乙二醇二甲基丙烯酸酯。也记载了以40重量%以下的比例配合三乙二醇二甲基丙烯酸酯等作为单体成分,在实施例中记载了一种在单体成分中使用乙二醇二甲基丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯的混合物,在聚合物成分中使用聚甲基丙烯酸乙酯而成的义齿基托用内衬材料。但是,该义齿基托用内衬材料的弹性率低,韧性不充分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-332044号公报
专利文献2:日本特开2000-254152号公报
专利文献3:日本特开平8-48609号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明就是为了解决上述课题而完成的,其目的在于提供一种可以制造高强度、高弹性率,并且韧性也优异的成形品的医疗用树脂组合物,特别是牙科用树脂组合物。另外,其目的在于提供一种能够操作性良好地制备这样的树脂组合物的方法。
用于解决课题的方法
上述课题可通过提供一种医疗用树脂组合物来解决,该医疗用树脂组合物含有聚合物(A)、单体(B)及聚合引发剂(C),其特征在于,聚合物(A)含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元,单体(B)含有70重量%以上的下述式(1)所示的化合物(b1)。
[式中,R表示甲基或氢原子。n为2~4的整数。]
此时,优选相对于聚合物(A)100重量份,含有单体(B)30~100重量份。
由上述医疗用树脂组合物构成的牙科用树脂组合物是本发明优选的实施方式,具体而言,使牙科用树脂组合物固化而成的义齿基托或牙垫是优选的实施方式。由上述医疗用树脂组合物构成的骨水泥也是本发明优选的实施方式。
另外,优选提供一种上述医疗用树脂组合物的制造方法,该制造方法是在聚合引发剂(C)的存在下,混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂使其增稠。此时,优选聚合物(A)预先含有聚合引发剂(C)。
上述课题也可通过提供一种医疗用试剂盒而解决,上述医疗用试剂盒包括含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元的聚合物(A)的粉剂和含有70重量%以上的下述式(1)所示的化合物(b1)的单体(B)的液剂,上述粉剂或上述液剂中的至少一方含有聚合引发剂(C)。
[式中,R表示甲基或氢原子。n为2~4的整数。]
发明的效果
将本发明的树脂组合物固化而得到的成形品为高强度、高弹性率,并且韧性也优异。因此,该树脂组合物可优选用于义齿基托或牙垫等的制造。另外,根据本发明的制造方法,能够操作性良好地制备上述树脂组合物。进而,根据本发明的医疗用试剂盒,能够简便地制造上述树脂组合物。
附图说明
图1是对于实施例1~3及比较例1中制作的试验片,横轴标绘单体的乙二醇单元数(n),纵轴标绘弯曲模量(GPa)的图表;
图2是对于实施例1~3及比较例1中制作的试验片,横轴标绘单体的乙二醇单元数(n),纵轴标绘弯曲强度(MPa)的图表;
图3是对于实施例1~3及比较例1中制作的试验片,横轴标绘单体的乙二醇单元数(n),纵轴标绘最大挠度(mm)的图表;
图4是对于实施例1~3及比较例1中制作的试验片,横轴标绘单体的乙二醇单元数(n),纵轴标绘断裂能(KJ/m2)的图表;
图5是在实施例5中,横轴标绘粉液比(g/ml),纵轴标绘弯曲模量(GPa)的图表;
图6是在实施例5中,横轴标绘粉液比(g/ml),纵轴标绘弯曲强度(MPa)的图表;
图7是在实施例5中,横轴标绘粉液比(g/ml),纵轴标绘最大挠度(mm)的图表;
图8是在实施例5中,横轴标绘粉液比(g/ml),纵轴标绘断裂能(KJ/m2)的图表;
图9是在实施例6中,粉液比1.2(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像;
图10是在实施例6中,粉液比1.4(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像;
图11是在实施例6中,粉液比1.6(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像;
图12是在实施例6中,粉液比1.8(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像;
图13是在实施例6中,粉液比2.0(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像;
图14是在实施例6中,粉液比2.2(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像;
图15是在实施例6中,粉液比2.4(g/ml)时得到的成形品的薄切片的显微镜图像。
具体实施方式
本发明的医疗用树脂组合物含有聚合物(A)、单体(B)及聚合引发剂(C),其中,聚合物(A)含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元,单体(B)含有70重量%以上的下述式(1)所示的化合物(b1)。
[式中,R表示甲基或氢原子。n为2~4的整数。]
本发明的树脂组合物的制备方法没有特别限定,但优选混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂而制备。此时,聚合引发剂(C)可以预先含有在粉剂或液剂的至少一方中,也可以在制备树脂组合物时添加。若混合粉剂和液剂,则粉剂通过液剂而溶胀后,经过淀粉糖浆状变成饼状。在将该树脂组合物用于义齿基托用材料等的情况下,在模型上进行作业时,树脂组合物即使为淀粉糖浆状也可以赋形,但通常优选树脂组合物成为饼状后,填入阴模赋形成为期望的形态。因此,在对树脂组合物进行赋形的作业中,树脂组合物优选维持饼状的状态。对树脂组合物进行赋形之后,通过使树脂组合物中的单体(B)聚合,可得到固化的成形体。
目前,在医疗用树脂组合物、特别是牙科用树脂组合物中,作为在树脂组合物中用于进行聚合反应的单体,可广泛使用甲基丙烯酸甲酯。其主要的理由是因为可在短时间内使通常用作粉剂的聚甲基丙烯酸甲酯溶胀或聚合反应性良好,其特征在于,在聚合反应后可得到未反应的残留单体少的树脂组合物。但是,由于溶胀性良好,所以树脂组合物维持饼状通常仅5分钟左右,不能充分确保用于赋形的时间。另外,聚合反应时的反应热或收缩有时成为问题,此外,在用作义齿基托用材料等的情况下,机械特性不充分。特别是韧性不充分且较脆,因此,在使用义齿时,义齿基托由于咬合压力而破裂或由于落下而破损等成为问题。另一方面,在粉剂中使用玻璃化转变温度低且容易溶胀的聚甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物等的情况下,弹性率或强度不充分。
对此,本发明的树脂组合物的最大的特征在于,作为与聚合物(A)混合的单体,使用含有70重量%以上的上述式(1)所示的化合物(b1)的单体(B)。化合物(b1)是在聚乙二醇单元的两末端具有作为聚合性基团的甲基丙烯酰基或丙烯酰基的交联性的单体,能够以适度的速度使聚合物(A)充分地溶胀,并且能够对于将饼状的状态进行赋形等作业维持充分的时间。另外,在使用单体(B)的情况下,可容易地将聚合反应后得到的成形品制成高强度且高弹性率,并且韧性也优异的组合物。
首先,对聚合物(A)进行说明。聚合物(A)是含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元的聚合物。通过含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元,能够得到高强度且高弹性率的成形品。因此,这样的成形品可用作寻求规定的强度或弹性率的材料即义齿基托用材料等。据认为聚甲基丙烯酸甲酯能够适合用作医疗用材料,含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元的聚合物(A)的生物相容性等也很高。另外,聚合物(A)是玻璃化转变温度较高的非晶性的聚合物,通过悬浮聚合等可容易地得到本发明的实施中优选的粒径的粉剂。聚合物(A)可以是甲基丙烯酸甲酯的均聚物,也可以是甲基丙烯酸甲酯与其它单体的共聚物。聚合物(A)的甲基丙烯酸甲酯单元的含量优选为80重量%以上,更优选为90重量%以上,进一步优选为95重量%以上。在甲基丙烯酸甲酯单元低于70重量%的情况下,得到的成形品的强度或弹性率降低。
在聚合物(A)为共聚物的情况下,与甲基丙烯酸甲酯共聚的单体只要是可与甲基丙烯酸甲酯共聚的单体就没有特别限制。例如,可以举出丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯或(甲基)丙烯酸叔丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯;乙烯、丙烯等烯烃;醋酸乙烯酯等羧酸乙烯酯;马来酸酐;丙烯腈;苯乙烯;氯乙烯等。这些单体可以仅使用一种,也可以组合使用两种以上。从聚合物的溶胀容易性的观点考虑,优选甲基丙烯酸乙酯。这些单体的含量为30重量%以下,优选为20重量%以下,更优选为10重量%以下,进一步优选为5重量%以下。
聚合物(A)的分子量没有特别限制,但通常可使用具有5,000~2,000,000的重均分子量的聚合物。在分子量低于5,000的情况下,所得到的成形体的强度有可能变得不充分。分子量更优选为200,000以上,进一步优选为300,000以上。聚合物(A)的分子量更优选为1,500,000以下,进一步优选为1,000,000以下。上述重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定。
本发明的树脂组合物所含有的单体(B)含有70重量%以上的上述式(1)所示的化合物(b1)。式(1)所示的化合物(b1)是在式中的n为2~4的聚乙二醇单元的两末端具有作为聚合性基团的甲基丙烯酰基(式中,R为甲基)或丙烯酰基(式中,R为氢原子)的交联性的单体。通过使用这样的单体,对树脂组合物进行聚合而得到的成形品具有优异的韧性。通常由树脂组合物构成的成形品变硬时变得较脆,使其强韧时丧失硬度,难以兼备强度及弹性率和韧性。对此,由本发明的树脂组合物构成的成形品具有源自聚合物(A)的高强度或高弹性率,同时也兼具通过单体(B)所赋予的韧性。另外,单体(B)通过含有70重量%以上的式(1)所示的化合物(b1),能够使聚甲基丙烯酸甲酯溶胀。能够使聚甲基丙烯酸甲酯溶胀的(甲基)丙烯酸酯单体除甲基丙烯酸甲酯以外,迄今为止并不为人所知。例如,根据本发明的发明人的研究,1,3-丙二醇二甲基丙烯酸酯或1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯等脂肪族直链二甲基丙烯酸酯等无法使聚甲基丙烯酸甲酯溶胀。单体(B)中的化合物(b1)的含量优选为80重量%以上,更优选为90重量%以上,进一步优选为95重量%以上。在化合物(b1)的含量低于70重量%的情况下,所得到的成形品的韧性变得不充分。化合物(b1)可以是单独一种,也可以混合两种以上。
式(1)中的R为甲基或氢原子。在R为甲基的情况下,化合物(b1)的两端的聚合性基团为甲基丙烯酰基,在R为氢原子的情况下,化合物(b1)的两端的聚合性基团为丙烯酰基。化合物(b1)是在两末端具有这样的聚合性基团的交联性的单体,本发明的树脂组合物通过化合物(b1)聚合来交联,形成固化的成形品。化合物(b1)在分子内具有2个的这样的聚合性基团,由此可使聚合物(A)溶胀,并且可得到韧性优异的成形品。为了得到高强度且高弹性率的成形品,优选R为甲基。另一方面,为了得到韧性优异的成形品,优选R为氢原子。
式(1)中的n为2~4。n相当于聚乙二醇单元中的乙二醇单元数。通过n为2~4,可得到韧性优异的成形品。在n低于2的情况下,得到的成形品的韧性变得不充分。在n为5以上的情况下,得到的成形品的强度或弹性率降低,除此以外,聚合物(A)的溶胀速度也降低。优选n为3以下,特别优选n为2。在n为2的情况下,可得到强度及弹性率和韧性的平衡特别优异的成形品,并且聚合物(A)的溶胀速度快。
通过使用本发明的单体(B),可得到高强度且高弹性率,并且韧性优异的成形体。此时的机制的详细内容尚未明确,但可推测如下。
可推定本发明的树脂组合物通过在单体(B)进入含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元的聚合物(A)的分子链之间后对单体(B)进行聚合,形成聚合物(A)的分子链与聚合单体(B)中的化合物(b1)聚合而成的交联结构体互相缠绕的所谓的“半互穿网络结构”。此时,据认为通过聚合后的交联结构体的交联点间的距离适度,对得到的成形品赋予优异的韧性。理论上,交联点间的距离与化合物(b1)的两端的聚合性基团间的距离成正比,因此推测根据式(1)所示的化合物(b1)的聚乙二醇单元的长度的不同,大大影响成形品的韧性。即,据认为在n低于2的情况下,交联点间的距离过近,成形品变得过硬而变得脆弱,在n为5以上的情况下,交联点间的距离变得过远,从而变得过于柔软。
单体(B)可以含有化合物(b1)以外的单体。作为此时的单体,只要是可与化合物(b1)共聚的单体就没有特别限制。例如,可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯、2,2,2-三氟甲基(甲基)丙烯酸酯或1H-1H-3H-四氟丙基(甲基)丙烯酸酯等单官能(甲基)丙烯酸酯;丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、八氟-1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯或十三氟-1,2-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯;醋酸乙烯酯等羧酸乙烯酯;马来酸酐;丙烯腈;苯乙烯;氯乙烯;烯烃等。单体(B)中的化合物(b1)以外的单体的含量为30重量%以下,优选为20重量%,更优选为10重量%以下,进一步优选为5重量%以下。
聚合引发剂(C)只要是可使单体(B)聚合的聚合引发剂就没有特别限定,可使用自由基聚合引发剂或光聚合引发剂等。作为自由基聚合引发剂,可优选使用有机过氧化物或有机偶氮化合物。这些自由基聚合引发剂可通过加热来产生自由基,也可通过与胺等还原剂等进行混合来在常温下产生自由基。另外,在使用光聚合引发剂的情况下,可采用敏化剂和还原剂的组合等。
作为通过加热来产生自由基的聚合引发剂,可以例示过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧化苯甲酰、间甲苯过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、过氧化间苯二甲酸二叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化苯甲酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-二[(邻苯甲酰基)过氧化苯甲酰]己烷、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯或过氧化异丙基碳酸叔丁酯等。
作为组合过氧化物和还原剂的在常温下产生自由基的聚合引发剂,作为过氧化物,可以例示过氧化苯甲酰,2,4-二氯过氧化苯甲酰、间甲苯过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、过氧间苯二甲酸二叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化甲苯酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-二[(邻苯甲酰基)过氧化甲苯酰]己烷、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯或过氧异丙基碳酸叔丁酯等,作为还原剂,可以例示N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二甲基间甲苯胺、N,N-二乙基对甲苯胺、N,N-二甲基-3,5-二甲基苯胺、N,N-二甲基-3,4-二甲基苯胺、N,N-二甲基-4-乙基苯胺、N,N-二甲基-4-异丙基苯胺、N,N-二甲基-4-叔丙基苯胺、N,N-二甲基-3,5-二叔丁基苯胺、N,N-双(2-羟基乙基)-3,5-二甲基苯胺、N,N-二(2-羟基乙基)对甲苯胺、N,N-双(2-羟基乙基)-3,4-二甲基苯胺、N,N-双(2-羟基乙基)-4-异丙基苯胺、N,N-双(2-羟基乙基)-4-叔丙基苯胺、N,N-双(2-羟基乙基)-3,5-二异丙基苯胺、N,N-双(2-羟基乙基)-3,5-二叔丙基苯胺、4-二甲基氨基苯甲酸甲酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸正丁氧基乙酯或4-二甲基氨基苯甲酸(2-甲基丙烯酰氧基)乙酯等芳香族叔胺或三甲胺、三乙胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-正丁基二乙醇胺、N-十二烷基二乙醇胺、对甲苯基二乙醇胺、甲基丙烯酸(2-二甲基氨基)乙酯、N-甲基二乙醇胺二甲基丙烯酸酯、N-乙基二乙醇胺二甲基丙烯酸酯、三乙醇胺单甲基丙烯酸酯、三乙醇胺二甲基丙烯酸酯、三乙醇胺三甲基丙烯酸酯等脂肪族叔胺或苯亚磺酸、苯亚磺酸钠、苯亚磺酸钾、苯亚磺酸钙、苯亚磺酸锂、甲苯亚磺酸、甲苯亚磺酸钠、甲苯亚磺酸钾、甲苯亚磺酸钙、甲苯亚磺酸锂、2,4,6-三甲基苯亚磺酸、2,4,6-三甲基苯亚磺酸钠、2,4,6-三甲基苯亚磺酸钾、2,4,6-三甲基苯亚磺酸钾、2,4,6-三甲基苯亚磺酸锂、2,4,6-三乙基苯亚磺酸、2,4,6-三乙基苯亚磺酸钾、2,4,6-三乙基苯亚磺酸钙、2,4,6-异丙基苯亚磺酸、2,4,6-三异丙基苯亚磺酸钾、2,4,6-三异丙基苯亚磺酸钙等亚磺酸或其盐等。
另外,作为光聚合引发剂的情况下的敏化剂和还原剂,可以例示樟脑醌、苯偶酰、二乙酰、苄基二甲基缩酮、苄基二乙基缩酮、苄基二(2-甲氧基乙基)缩酮、4,4’-二甲基苄基-二甲基缩酮、蒽醌、1-氯蒽醌、2-氯蒽醌、1,2-苯并蒽醌、1-羟基蒽醌、1-甲基蒽醌、2-乙基蒽醌、1-溴蒽醌、噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、2-硝基噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二异丙基噻吨酮、2-氯-7-三氟甲基噻吨酮、噻吨酮-10,10-二氧化物、噻吨酮-10-氧化物、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、苯偶姻异丁醚、二苯甲酮、双(4-二甲基氨基苯基)酮、4,4’-双二乙基氨基二苯甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,6-二甲氧基苯甲酰基二苯基氧化膦、2,6-二氯苯甲酰基二苯基氧化膦、2,3,5,6-四甲基苯甲酰基苯基氧化膦、苯甲酰基二-(2,6-二甲基苯基)膦酸酯、2,4,6-三甲基苯甲酰基乙氧基苯基氧化膦、3,3’-羰基双(7-二乙基氨基)香豆素、3-(4-甲氧基苯甲酰基)香豆素、2,4,6-三(三氯甲基)均三嗪、2,4,6-三(三溴甲基)均三嗪或2-甲基4,6-双(三氯甲基)均三嗪等敏化剂;或4-二甲基氨基苯甲酸甲酯、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙酯、N,N-双{(甲基)丙烯酰氧乙基}-N-甲胺、N-甲基二乙醇胺、4-二甲基氨基二苯甲酮等叔胺、或二甲基氨基苯甲醛、对苯二甲醛等醛类、或2-巯基苯并噁唑、癸硫醇、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、硫代苯甲酸等具有硫醇基的化合物、或苯亚磺酸、苯亚磺酸钠、苯亚磺酸钾、苯亚磺酸钙、苯亚磺酸锂、甲苯亚磺酸、甲苯亚磺酸钠、甲苯亚磺酸钾、甲苯亚磺酸钙、甲苯亚磺酸锂、2,4,6-三甲基苯亚磺酸、2,4,6-三甲基苯亚磺酸钠、2,4,6-三甲基苯亚磺酸钾、2,4,6-三甲基苯亚磺酸钾、2,4,6-三甲基苯亚磺酸锂、2,4,6-三乙基苯亚磺酸、2,4,6-三乙基苯亚磺酸钾、2,4,6-三乙基苯亚磺酸钙、2,4,6-异丙基苯亚磺酸、2,4,6-三异丙基苯亚磺酸钾、2,4,6-三异丙基苯亚磺酸钙等亚磺酸或其盐等还原剂。
本发明的树脂组合物优选相对于聚合物(A)100重量份含有单体(B)30~100重量份。在单体(B)的含量少于30重量份的情况下,有可能无法使聚合物(A)的粉剂充分溶胀,变得难以得到均匀的饼状的粉剂。单体(B)的含量更优选为35重量份以上,进一步优选为40重量份以上,特别优选为46重量份以上。在相对于聚合物(A)100重量份单体(B)多于100重量份的情况下,有可能得到的成形品的机械强度降低,聚合收缩率变高。单体(B)的含量更优选为80重量份以下,进一步优选为70重量份以下,特别优选为65重量份以下。从得到的成形品的机械强度的观点考虑,单体(B)的含量优选在可以使聚合物(A)得粉剂充分溶胀的范围内较少。
聚合引发剂(C)的含量相对于单体(B)100重量份通常为0.01~10重量份。在聚合引发剂(C)的含量相对于单体(B)100重量份低于0.01重量份的情况下,有可能促进聚合反应的效果变得不充分。优选为0.1重量份以上。另一方面,在聚合引发剂(C)的含量相对于单体(B)100重量份超过10重量份的情况下,也有可能促进聚合反应的效果达到上限,并且源自聚合引发剂(C)的溶出成分增加。优选为5重量份以下。
本发明的树脂组合物也可以含有聚合物(A)、单体(B)及聚合引发剂(C)以外的成分。例如可以根据用途配合填料、着色料、抗菌剂、香料等。
本发明的树脂组合物的优选的制造方法为在聚合引发剂(C)的存在下混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂使其增稠的方法。混合后,树脂组合物从淀粉糖浆状变成饼状。混合该粉剂和该液剂时,在欲防止气泡混入树脂组合物内部的情况下,优选在液剂中散布粉剂或在粉剂中浸入液剂后,不搅拌而静置使其增稠。但是,为了提高增稠速度或使整体变得均质,优选进行搅拌。
混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂时,通过单体(B)慢慢地含浸在构成粉剂的聚合物(A)的颗粒中,使该颗粒溶胀。树脂组合物成为饼状时,单体(B)所含浸的上述颗粒软化至通过成形时的应力容易变形的程度。此时,据认为通过在表面附近含浸大量的单体(B)来使上述颗粒溶胀。据认为这样就使聚合物(A)的颗粒通过单体(B)而溶胀。
另一方面,混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂时,聚合物(A)的粉剂的间隙被单体(B)的液剂填补。据认为在树脂组合物成为饼状时,聚合物(A)溶解在上述单体(B)中。
混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂而得到的饼状的树脂组合物如上所述由单体(B)含浸而溶胀的聚合物(A)的颗粒和以填补该颗粒间的间隙的形式存在的溶解有聚合物(A)的单体(B)的溶液构成。
可推定在使这样的饼状的树脂组合物聚合的情况下,在源自聚合物(A)的颗粒的部分中,通过含浸在聚合物(A)的颗粒中的单体(B)中的化合物(b1)交联,形成上述的“半互穿网络结构”。由此,据认为得到的成形品为高强度且高弹性率,而且韧性优异。从得到的成形品的机械特性的观点考虑,单体(B)的液剂的量优选在可使聚合物(A)的粉剂充分溶胀的范围内较少。由此,得到的成形品中的源自聚合物(A)的颗粒的部分的比率变多,强度、弹性率及韧性进一步提高。
聚合物(A)的粉剂的平均粒径没有特别限制,但通常为2~200μm。在平均粒径小于2μm的情况下,在混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂时,有可能无法均匀分散粉剂。平均粒径更优选为10μm以上,进一步优选为20μm以上。另外,在聚合物(A)的平均粒径大于200μm的情况下,有可能粉剂的溶胀速度变得过慢。平均粒径更优选为150μm以下,进一步优选为100μm以下。
混合聚合引发剂(C)的方法没有特别限制。可以预先在聚合物(A)的粉剂或单体(B)的液剂的至少一方中含有聚合引发剂(C),也可以在制备树脂组合物时混合。预先在聚合物(A)的粉剂或单体(B)的液剂的至少一方中含有聚合引发剂(C)可以简便地操作,故优选。
优选聚合物(A)预先含有聚合引发剂(C)。即,优选构成粉剂的聚合物(A)的颗粒含有聚合引发剂(C)。在这样的情况下,可以直接使用通过悬浮聚合等制造聚合物(A)时所加入的聚合引发剂。另外,在聚合引发剂(C)混合多种化合物产生自由基的情况下,也可以预先在聚合物(A)中含有一者,在单体(B)中含有另一者。
通过混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂,单体(B)浸透在聚合物(A)中,聚合物(A)溶胀而粘度慢慢上升至成为饼状。优选这样增稠后进行赋形来制造成形品。赋形时的树脂组合物优选为在粘度充分上升的同时保持流动性的饼状。赋形通过填充在模具中或通过推压或者用手调整形状来进行。在将树脂组合物用于义齿基托用材料等时,在模型上进行作业的情况下,树脂组合物即使为粘弹性高的淀粉糖浆状也可以使用。此时,混合粉剂和液剂后,可在短时间内使用。
根据用途调整在聚合引发剂(C)的存在下混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂后,至树脂组合物成为饼状的时间。式(1)所示的化合物(b1)的聚乙二醇单元的长度越短,至树脂组合物成为饼状的时间越短。在n为3或4的情况下,有时至树脂组合物成为饼状耗费数日。优选n为3以下,特别优选n为2。
在聚合引发剂(C)的存在下混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂后,树脂组合物维持饼状的时间没有特别限制,但优选维持对树脂组合物进行赋形的作业所必要的时间。作为液剂,使用本发明的单体(B)的情况和使用甲基丙烯酸甲酯的情况不同,在作业所需的充分的时间,树脂组合物维持饼状。
对本发明的树脂组合物进行赋形后,进行聚合反应,由此可得到固化的成形品。在使用在室温下进行聚合反应那样的聚合引发剂(C)的情况下,即使仅通过混合也与增稠同时地进行聚合反应,但在使用热或光进行聚合反应的情况下,在通过热或光进行处理前实质上大多未进行聚合反应。通过加热或光照射,可以在赋形后进行聚合反应,但若考虑作业性,则优选加热的方法。例如,即使仅通过浸渍在温水中也可简单地进行聚合反应。聚合时通过调整温度等聚合条件或聚合时间等来改变聚合度,由此可以使树脂组合物的硬度上升,因此可以根据用途容易地得到具有期待的硬度的成形品。
在聚合引发剂(C)的存在下混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂而得到的成为饼状的树脂组合物由单体(B)含浸而溶胀的聚合物(A)的颗粒和以填补该颗粒间的间隙的形式存在的溶解有聚合物(A)的单体(B)的溶液构成。在聚合这样的饼状的树脂组合物的情况下,构成聚合物(A)的粉末的颗粒在聚合后也大致维持其形状。源自这样的聚合物(A)的颗粒的颗粒形状的部分的间隙利用通过单体(B)聚合而固化的物质而被填补。这样,聚合而得到的成形品优选由源自聚合物(A)的颗粒的颗粒形状的部分和填补其间隙的源自单体(B)的部分构成。由此,成形品成为强度、弹性率及韧性进一步优异的成形品。成形品中的源自聚合物(A)的颗粒的部分的颗粒形状可以为接近球的形状,也可以为扭曲的形状。由于成形时的压力,有时源自聚合物(A)的颗粒的部分的形状扭曲。
此时,优选成形品中的源自聚合物(A)的颗粒的部分的比率尽可能大。由此,成形品成为强度、弹性率及韧性进一步优异的成形品。据认为源自推定形成有“半互穿网络结构”的聚合物(A)的颗粒的部分彼此采用接近的结构,由此强度、弹性率及韧性提高。由源自聚合物(A)的颗粒的部分和源自单体(B)的液剂的部分构成的成形品的结构可以通过光学显微镜观察将成形品切薄而得到的薄切片等来确认。
本发明的医疗用树脂组合物可优选用作牙科用树脂组合物。具体而言,使该树脂组合物固化而成的义齿基托或牙垫为优选的实施方式。通常,义齿的制作采取患者的口腔内的印象制作石膏模型后,在石膏模型上使用蜡形成义齿基托部,使用包埋材料将在其上排列人工牙而制作的蜡型义齿包埋在烧瓶内而得到蜡型义齿的模具后,用热水等使蜡流动而在包埋材料中形成义齿基托部分的空洞。在该空洞中填入饼状的树脂组合物并使其聚合、固化后,从包埋材料中取出,实施最终阶段的形态修正或研磨而完成。另外,牙垫的制作方法除排列人工牙的方面之外,与义齿的制作方法基本相同。使本发明的树脂组合物聚合得到的成形品具有高强度且高弹性率,并且具有优异的韧性,因此,壁厚即使薄也具有充分的强度,而且可以抑制咬合压力或冲击等引起的破损。另外,据认为单体(B)与甲基丙烯酸甲酯相比,为低溶出性,相对于生物体的安全性高。进而,与使用甲基丙烯酸甲酯作为单体的情况相比,聚合收缩率低,因此,义齿或牙垫与患者的口腔内的粘膜面的尺寸适合性良好。
另外,本发明的医疗用树脂组合物也可用作骨水泥。对于本发明的树脂组合物而言,据认为单体(B)与甲基丙烯酸甲酯相比,为低溶出性,因此,相对于生物的安全性高,而且与使用甲基丙烯酸甲酯作为单体的情况相比,聚合引起的热的产生或收缩也少,因此,据认为也适于这样的用途。
由含有70重量%以上的甲基丙烯酸甲酯单元的聚合物(A)的粉剂和含有70重量%以上的下述式(1)所示的化合物(b1)的单体(B)的液剂构成,上述粉剂或上述液剂中的至少一方含有聚合引发剂(C)的医疗用试剂盒也是本发明的优选实施方式。这样的医疗用试剂盒可以通过仅混合该粉剂及该液剂的2成分的容易的操作制备树脂组合物。作为在粉剂或液剂中含有聚合引发剂(C)的方法,可以采用在树脂组合物的制造方法中说明的方法。
[式中,R表示甲基或氢原子。n为2~4的整数。]
实施例
以下,使用实施例对本发明进行说明。实施例中的试验片的制作及测定在23℃、湿度50%的实验室内实施。本实施例中使用的单体如下所述。
[单体]
·乙二醇二甲基丙烯酸酯[1G、n=1、比重1.05g/ml(at 23℃)]
·二乙二醇二甲基丙烯酸酯[2G、n=2、比重1.07g/ml(at 23℃)]
·三乙二醇二甲基丙烯酸酯[3G、n=3、比重1.07g/ml(at 23℃)]
·四乙二醇二甲基丙烯酸酯[4G、n=4、比重1.08g/ml(at 23℃)]
二乙二醇二丙烯酸酯[DEGDA、n=2、比重1.12g/ml(at 23℃)]
实施例1
混和通过悬浮聚合而制造的聚甲基丙烯酸甲酯的粉剂(根上工业株式会社制“Hi-Pearl D-100M”:重均分子量500,000、平均粒径约50~80μm、含有过氧化苯甲酰0.5~1.0重量%)4g和二乙二醇二甲基丙烯酸酯(以下,有时简记为2G)的液剂2ml并静置。约24小时后,将成为饼状态的混和物填入2mm×2mm×25mm的试验片可成形的Teflon(注册商标)模具中并夹紧,在恒温腔室(ESPEC公司制“ST-101B1”)内以65℃加热60min,接下来以100℃加热90min进行聚合。自然放冷后,将从Teflon(注册商标)模具中取出的试验片在空气中放置一天后,用万能试验机(Instron 5544)进行三点弯曲试验(支点间距离:20mm、十字头速度:0.5mm/min),分别测定弯曲模量、弯曲强度、最大挠度及断裂能。将4种弯曲特性测定的结果示于表1及图1~4中。
实施例2及3
在实施例1中,作为液剂,使用三乙二醇二甲基丙烯酸酯(以下,有时简记为3G)或四乙二醇二甲基丙烯酸酯(以下,有时简记为4G)代替2G,除此以外,与实施例1同样地混和液剂和粉剂并静置。作为液剂,在使用3G的情况下,在约48小时后,在使用4G的情况下,在约96小时后使用成为饼状的混和物,与实施例1同样地分别制作试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。对于各个试验,将4种弯曲特性测定的结果示于表1及图1~4中。
比较例1
在实施例1中,作为液剂,使用乙二醇二甲基丙烯酸酯(以下,有时简记为1G)代替2G,除此以外,与实施例1同样地混和液剂和粉剂并静置。约20小时后,使用成为饼状的混和物,与实施例1同样地分别制作试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。将4种弯曲特性测定的结果示于表1及图1~4中。
比较例2
使用市售的丙烯酸酯系义齿基托用树脂即“Acron”(株式会社GC制),通过该使用说明书中所指示的方法制作2mm×2mm×25mm大小的试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。将4种弯曲特性测定的结果示于表1中。另外,作为比较数据,将各测定值示于图1~4中。
图1~4表示式(1)所示的化合物(b1)中的聚乙二醇单元的长度和所得到的成形品的机械特性的关系。如图1所示,化合物(b1)中的聚乙二醇单元越短,所得到的成形品的弯曲模量越高。另一方面,如图2所示,对弯曲强度而言,令人惊讶的是,不是聚乙二醇单元最短的1G的情况下得到的成形品,而是2G的情况下得到的成形品最高。如图3及4所示,随着聚乙二醇单元变长,所得到的成形品的最大挠度及断裂能显著提高。2G的情况下得到的成形品与市售丙烯酸树脂(比较例2)相比,弯曲模量及弯曲强度高。3G及4G的情况下得到的成形品与市售丙烯酸树脂(比较例2)相比,弯曲模量及弯曲强度略低。对于最大挠度及断裂能而言,2G、3G及4G的情况下得到的全部的成形品与市售丙烯酸树脂(比较例2)相比,显著高。对于2G的情况下得到的成形品而言,强度、弹性率和韧性的平衡最优异。
实施例4
在实施例1中,作为液剂,使用二乙二醇二丙烯酸酯(以下,有时简记为DEGDA)代替2G,除此以外,与实施例1同样地混和液剂和粉剂并静置。约12小时后,使用成为饼状的混和物,与实施例1同样地分别制作试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。DEGDA是将2G中的两末端的甲基丙烯酰基处代替为丙烯酰基而成。将各个测定结果示于表1。此时得到的成形品与化合物(b1)为2G的情况下得到的成形品相比,弯曲强度及弯曲模量略低,但关于最大挠度及断裂能,比2G的情况下得到的成形品高。
比较例3及4
混和通过悬浮聚合制造的甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的等摩尔共聚物的粉剂(根上工业株式会社制“Hi-Pearl D-200”:重均分子量500,000、平均粒径约70~90μm、含有过氧化苯甲酰0.5~1.0重量%)4g和1G(比较例3)或2G(比较例3)2ml的液剂并静置。作为液剂,在使用1G的情况下约0.5小时后,在使用2G的情况下约1小时后,使用成为饼状的混和物,与实施例1同样地分别制作试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。对于各个试验,将得到的4种弯曲特性的测定结果示于表1中。在聚合物的粉剂使用甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的等摩尔共聚物的情况下,在液剂为1G或2G中的任一者时,最大挠度及断裂能均为显著低的值。另外,弯曲强度也为显著低的值。
比较例5
混和通过悬浮聚合制造的聚甲基丙烯酸甲酯的粉剂(根上工业株式会社制“Hi-Pearl D-100M”:重均分子量500,000、平均粒径约50~80μm、含有过氧苯甲酰0.5~1.0重量%)4g和1G及3G的等摩尔混合物2ml的液剂并静置。约22小时后,使用成为饼状的混和物,与实施例1同样地分别制作试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。对于各个试验,将得到的4种弯曲特性的测定结果示于表1中。在使用1G和3G的等摩尔混合物的液剂的情况下,与液剂仅为3G的情况下得到的成形品(实施例2)相比,最大挠度及断裂能为显著低的值。
[表1]
粉液比=2.0,聚合条件:65℃/min+100℃/90min
*1:市售丙烯酸树脂义齿基托:Acron(GC)
实施例5
对本发明的树脂组合物中的粉剂和液剂的含有比(粉液比)对聚合得到的成形品的机械特性造成的影响进行研究。在粉液比[粉剂(g)/液剂(ml)]=1.2~2.4的范围内,以0.2间隔分别混和通过悬浮聚合制造的聚甲基丙烯酸甲酯的粉剂(根上工业株式会社制“Hi-PearlD-100M”:重均分子量500,000、平均粒径约50~80μm、含有过氧化苯甲酰0.5~1.0重量%)和2G的液剂并静置[静置时间(粉液比):约30小时(1.2)、约30小时(1.4)、约30小时(1.6)、约24小时(1.8)、约24小时(2.0)、约24小时(2.2)、约24小时(2.4)]。使用成为饼状的混和物,与实施例1同样地分别制作试验片,用万能试验机进行试验片的三点弯曲试验。将粉液比在横轴标绘,将4种弯曲特性的测定值分别在纵轴标绘而得到的图表示于图5~8中。在各图表中一并显示比较例2所示的市售丙烯酸酯系义齿基托用树脂的情况下的测定结果作为比较数据。
如图5所示,关于弯曲模量,在所研究的全部的粉液比(1.2~2.4)中,聚合本发明的树脂组合物而成的成形品显示比“Acron”高的值。如图6所示,关于弯曲强度,在本发明的树脂组合物的粉液比为1.4~2.4g/ml的范围,显示比市售的丙烯酸酯系义齿基托用树脂即“Acron”高的值。另一方面,由图7及8可知,在所研究的全部的粉液比中,聚合本发明的树脂组合物而得到的成形品的最大挠度及断裂能均显示比“Acron”还高的值,特别是在粉液比1.8~2.2g/ml的范围内显示高的值。
实施例6
对本发明的树脂组合物中的粉剂和液剂的含有率(粉液比)对聚合得到的成形品的组织结构造成的影响进行研究。在粉液比[粉剂(g)/液剂(ml)]=1.2~2.4的范围内,以0.2间隔分别混和在聚甲基丙烯酸甲酯颗粒内含有颜料(深粉色)的粉剂[株式会社GC制“Acron”的粉剂(适用标准:JIS T6501“义齿基托用丙烯酸酯系树脂(第一种)”)]和液剂即2G并静置[静置时间(粉液比):约30小时(1.2)、约30小时(1.4)、约30小时(1.6)、约24小时(1.8)、约24小时(2.0)、约24小时(2.2)、约24小时(2.4)]。使用成为饼状的混和物,在与实施例1同样的聚合条件下,制作2mm×2mm×25mm的试验片。将试验片切断成2mm×2mm×10mm,放入切片机用硅包埋板并用环氧树脂(EpoFix冷埋树脂、Struers公司制)包埋,经24小时使其固化。环氧树脂中所包埋的试验片使用切片机(ULTRACUT E、Leica公司制)并用玻璃刀(45°)进行切削,得到厚度约5μm的薄切片。薄切片试样使用光学显微镜(Olympus株式会社制,“BX51”)通过透射光在200倍(物镜20倍、目镜10倍)的条件下进行观察,通过安装在目镜上的数码相机(Canon PowerShot S95)拍摄薄切片。将各粉液比下得到的成形品的薄切片的显微镜图像示于图9~15中[图编号(粉液比):图9(1.2)、图10(1.4)、图11(1.6)、图12(1.8)、图13(2.0)、图14(2.2)、图15(2.4)]。
图9为在制作得到的成形品中,粉剂的量最少(粉液比为1.2g/ml)的情况。在图9中,发现多个黑色的圆。该圆为黑色是由于聚甲基丙烯酸甲酯中所含的颜料,由此,可知该圆为源自聚甲基丙烯酸甲酯的颗粒的部分。另一方面,该圆的间隙的部分为白色,光可透射。因此,可知该部分为源自不含颜料的液剂(2G)的部分。
在粉剂的量少、粉液比为1.2~1.6g/ml(图9~11)的情况下,黑色的源自聚甲基丙烯酸甲酯的颗粒的部分为接近圆的形状。而且,源自光可透射的液剂(2G)的部分的面积大。另一方面,在粉剂的量增加、粉液比为1.8~2.2g/ml(图12~14)的情况下,黑色的源自聚甲基丙烯酸甲酯的颗粒的部分不为圆形,而成为扭曲形状。而且,源自聚甲基丙烯酸甲酯的颗粒的部分彼此成为基本相接的状态,源自液剂(2G)的光可透射的部分的面积变得非常小。进而在粉剂的量增加、粉液比2.4g/ml(图15)的情况下,也发现扭曲形状的源自聚甲基丙烯酸甲酯的颗粒的部分以及接近圆的部分。另外,源自液剂(2G)的部分的面积非常小。
Claims (7)
2.一种牙科用树脂组合物,其特征在于:
其由权利要求1所述的医疗用树脂组合物构成。
3.一种义齿基托或牙垫,其特征在于:
其是使权利要求2所述的牙科用树脂组合物固化而成的。
4.一种骨水泥,其特征在于:
其由权利要求1所述的医疗用树脂组合物构成。
5.一种医疗用树脂组合物的制造方法,用于制造权利要求1所述的医疗用树脂组合物,该制造方法的特征在于:
在聚合引发剂(C)的存在下混合聚合物(A)的粉剂和单体(B)的液剂使其增稠。
6.如权利要求5所述的医疗用树脂组合物的制造方法,其特征在于:聚合物(A)预先含有聚合引发剂(C)。
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