CN104066772B - 两组分和三组分硅氧烷以及相关的化合物和组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了组合物，其包含至少一种式IV的化合物：参见原始文档的结构，IV其中变量如说明书中所定义。组合物是抗菌剂并且任选地是可固化的，并且尤其在牙科、医学、工业应用中是有用的以加强和/或将两个表面粘合到一起。

Description

两组分和三组分硅氧烷以及相关的化合物和组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求：
2011年8月25日提交的美国申请No.61/527，231；
2011年10月17日提交的美国申请No.61/548，091；
2011年10月31日提交的美国申请No.61/553，396；
2011年12月22日提交的美国申请No.61/579，464；
2012年3月9日提交的美国申请No.61/608，882；和
2012年4月18日提交的美国申请No.61/635，047的权益；
所述申请的整个公开内容以引用的方式并入本文。
发明领域
本发明通常涉及抗菌剂组合物。更具体地，它尤其涉及抗菌剂组合物，其中一些是可固化的，在牙科、医学、工业应用中是有用的以加强和/或将两个表面粘合到一起。
发明背景
牙科领域有大量的介绍用于实施许多牙齿重建所必需的组合物和材料的出版品。本领域的一种分类是粘合牙结构的粘合材料的用途，并且此类材料由丙烯酸酯化学物质生产。
使用领域包括腔体衬、形成复合物的填充材料、树脂改性的玻璃离聚物、临时填充材料和类似材料。
牙科中玻璃或陶瓷填充的聚合复合物的性能和使用寿命取决于树脂的性质、填料和界面相的类型和尺寸以及用于原位固化的聚合过程的功效。
存在于有机聚合物基质和填料之间的协同主要由混合的界面相间相介导。此后一相的形成是由于硅烷偶联剂诸如XRSi(Z)3的双重反应性，该偶联剂是一种三烷氧基官能化的分子，它能与玻璃或陶瓷填料的硅醇基团反应，基于硅烷的烷氧基基团的水解作用以形成硅醇和键合到填料表面的-Si-O-Si-，并且通过官能团，通常是甲基丙酸烯或乙烯基基团，通过接枝共聚它还与树脂相反应。
因此，硅烷本身用于键合和粘合在牙科是熟和的。有机官能化硅烷的化学非常复杂，涉及水解引发的与溶剂或不与溶剂的最终形成聚合倍半硅氧烷结构的自缩合反应。这还可涉及与羟化或羧化单体的交换反应以形成甲硅烷基醚和酯，以及通过粘合的与硅质矿物表面结合形成硅烷衍生的界面。
几乎所有牙科恢复药是具有涉及一个或多个界面或相间的复合微结构的多相材料。关于复合物，术语界面预留给存在于这些多相材料的连续相或基质相和分散相或填充相之间的相对尖锐的边界层。在许多复合物中，然而，微结构以宽的、更倾斜的如过渡带为特征，其形成于连续相和分散相之间，并且更精确地作为界面被引用。例如，界面的这种扩散型是酸碱型牙科粘固剂的特征，例如羧化和玻璃离聚物粘固剂，特别是后者。界面的尖锐型更是汞合金和树脂基、大尺寸玻璃或陶瓷填充复合物的特征。
本发明的方面基于反应性硅酸盐，其能替代目前现有技术的硅烷和/或丙烯酸酯、玻璃离聚物、化学物质，或它们可与此类丙烯酸酯和玻璃离聚物一起使用以提供用于粘合的更好的材料和复合材料。本发明的组合物和方法涉及这些，以及其它、重要的目的。
发明概述
因此，在第一个实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种式IV的化合物：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、C1-C8烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基(glycidyloxy)、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C4-C6)烷基的固化基团的官能团；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C8)烷基或三氟-取代的(C1-C8)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
在另一个实施方案中，所述组合物进一步包含：
至少一种填料；
其中所述一种式IV的化合物吸附在所述填料上。
在其它实施方案中，所述组合物进一步包含：
波特兰(Portland)粘固剂。
又在其它实施方案中，所述组合物进一步包含：
粘固剂，其包含：
基于粘固剂总重量的约50重量％至约70重量％的氧化钙；
基于粘固剂总重量的约15重量％至约29重量％的二氧化硅；
基于粘固剂总重量的小于约0.5重量％的氧化铁；和
任选的射线不透剂(radiopacifier)。
在其它实施方案中，所述组合物进一步包含：
至少一种天然橡胶、合成橡胶或其组合。
在另一个实施方案中，所述组合物进一步包含：
至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物和其混合物的第一聚合物。
又在其它实施方案中，本发明涉及聚合制品，其包含：
本文描述的所述组合物或本文描述的所述组合物的聚合残基。
在进一步的实施方案中，本发明涉及涂层材料，其包含：
本文描述的所述组合物。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
本文描述的所述组合物的聚合残基。
在另一个实施方案中，本发明涉及牙膏，其包含：
本文描述的所述组合物。
在其它实施方案中，本发明涉及漱口水，其包含：
本文描述的所述组合物。
又在其它实施方案中，本发明涉及隐形眼镜，其包含：
本文描述的所述组合物或本文描述的所述组合物的聚合残基。
又在其它实施方案中，本发明涉及电子元件，其包含：
本文描述的所述组合物的聚合残基，特别是在固化官能化是环氧树脂的情况下。
在替代的实施方案中，本发明涉及制备聚合物的方法，其包括：
提供至少一种包含式IV的化合物的组合物；
基本上完全使所述式IV的化合物水解以形成基本上完全已水解的式IV的化合物；和
使所述基本上完全已水解的式IV的化合物与至少一种共聚单体反应。
在其它实施方案中，本发明涉及由本文所述的过程和方法生产的产品。
又在其它实施方案中，本发明涉及制备式IV的化合物的方法：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、(C1-C8)烷基、或三氟-取代的(C1-C8)烷基、和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C8)烷基或三氟-取代的(C1-C8)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
所述方法，包括步骤：
制备混合物，其包含：
其中：
Rf独立地是羟基、(C1-C8)烷基或取代的(C1-C8)烷基；
每个Rg独立地是H、(C1-C8)烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、CH3-C(=O)-O-或肟自由基；
x∶y∶z的摩尔比是1-3∶4∶1-3；
q和r各自独立地具有2或更小的值；并且
向所述混合物中加入基本上化学计量数量的水和至少一种催化剂用于水解和缩合。
在另一个实施方案中，本发明涉及试剂盒，其包含：
本文描述的组合物；
至少一种聚合引发剂；
任选地，至少一种增效剂；
任选地，至少一种填料；和
任选地，至少一种共聚单体。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种填料；
至少一种式X的化合物：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Ti、Al或Zr；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基或三氟-取代的(C1-C4)烷基；并且
其中所述一种式X的化合物吸附在所述填料上。
又在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种式IV的化合物：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自H、C1-C8烷基、或三氟-取代的(C1-C8)烷基、和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基、三氟-取代的(C1-C4)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
附图简述
被包括以提供对本发明进一步的理解并且并入和构成本说明书的一部分的附图，说明本发明的实施方案和描述，用来解释本发明的原理。在图中：
图1是加入不同浓度的样品26对由BisGMA-HEMA组成的亲水树脂共混物转化程度的影响图。
图2是加入不同浓度的样品33对由BisGMA-TEGDMA组成的亲水树脂共混物转化程度的影响图。
图3是试验组装的示意图，显示以下：a.收缩试验组装的示意图：A，LVDT传感器，全长90mm；B，试验样本，直径8mm；C，柔性隔膜，厚度0.13mm；D，支撑环，内径16mm，高度1.5mm；E，刚性玻璃或石英板；F，光纤光导，出口直径8mm；G，高度调节螺丝，b.安装在黄铜支撑环中心的刚性玻璃板上的树脂样本：(1)平面图；(2)立视图，玻璃隔膜在适当位置；(3)使用时具有低粘度的蜡容纳环和未填充的树脂样本。
图4显示试验设备的两个示意图。A.显示微型三点弯曲装置的示意图。树脂束将制备成0.30±0.01mm厚以建立大约16：1的跨深比以使三点弯曲期间的剪切和局部变形效果最小化。B.描绘了水中树脂束的三点弯曲至2％应力的示意图。
图5显示透射电子显微镜(TEM)，显示树脂薄膜的特征。在超薄切片法期间树脂薄膜(R)夹在两层环氧树脂(E)之间作为支撑。树脂薄膜的银颗粒越多，其水渗透性越高。A.为树脂1(Bis-GMA-E+TEGDMA)和树脂2(Bis-GMA+TEGDMA)的特征的没有银沉积的树脂薄膜。B.高放大率观察树脂3(Bis-GMA+HEMA)其中只有分离的银颗粒(打开的箭头)在高放大率下能看到。从薄膜的外围到中心，这些银颗粒尺寸减小。C.为树脂4(Bis-GMA+HEMA+TCDM)和树脂5(Bis-GMA+HEMA+2MP)的特征的树脂薄膜。除了分离的银颗粒(打开的箭头)，分支的水通道的外围区(水树；打开的箭头之间)能沿着树脂薄膜的外围被识别。D.图5C的高放大率，显示水通道(指针)从树脂薄膜的外围出现(打开的箭头)。银沉积物的表面(箭头)部分从树脂薄膜分离。我们希望在并入不同类型的季铵硅烷后比较树脂薄膜的特征。
图6A、6B和6C显示含有不同重量水平(0、1、5、10和20重量％)的QAMS的甲基丙烯酸酯聚合物产品的傅里叶变换红外光谱学(FTIR)光谱。
发明详述
如上所采用并贯穿本公开，以下术语，除非另外指明，将被理解为具有以下含义。
如本文所用，单数形式“一种(a)”“一个(an)”和“所述(the)”包括多个指代物，除非上下文另外清楚地指明。
如本文所用，“烷基，”是指具有约1至约20个碳原子(和其中碳原子的范围和具体数字的所有组合和子组合)，优选约1至约8个碳原子或1至6个碳原子(C1-C6)和约1至约4个碳原子的任选地取代的、饱和直链、支链或环烃。烷基基团包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环戊基、环丙基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、环己基、环辛基、金刚烷基、3-甲基戊基、2，2-二甲基丁基和2，3-二甲基丁基。支链烷基基团具有至少3个碳原子(例如异丙基基团)并且在各种实施方案中，具有多达6个碳原子，即支链低级烷基基团。支链烷基基团具有至少3个碳原子(例如异丙基基团)并且在各种实施方案中，具有多达6个碳原子，即支链低级烷基基团。
如本文所用，“烯基，”是指具有约2至约20个碳原子(和其中碳原子的范围和具体数字的所有组合和子组合)，优选约2至约8个碳原子或2至6个碳原子(C2-C6)的任选地取代的、单不饱和、直链、支链或环烃。烯基基团包括但不限于乙烯基(ethenyl，vinyl)、烯丙基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、环戊烯基、己烯基和辛烯基。
如本文所用，“亚烷基，”是指烷基基团的子集，如本文所定义，包括与烷基相同但在化学结构内具有两个附连点的残基。(C1-C6)亚烷基的实例包括亚甲基(-CH2-)、亚乙基(-CH2CH2-)、亚丙基(-CH2CH2CH2-)和二甲基亚丙基(-CH2C(CH3)2CH2-)。
如本文所用，“芳基，”是指具有约5至约50碳原子(和其中碳原子的范围和具体数字的所有组合和子组合)，优选约6至约10个碳(C6-C10)的任选地取代的、单、二、三或其它多环芳香环系统。非限制性实例包括，例如，苯基、萘基、蒽基和菲基。
如本文所用，术语“任选地取代的”或“取代的或未取代的”旨在是指用多达四个独立选择的如本文所定义的取代基基团任选的替代多达四个氢原子。除非另外说明，合适的取代基基团独立地包括羟基、硝基、氨基、亚氨基、氰基、卤基、硫代、磺酰基、氨基羰基、羰基氨基、羰基、氧代、胍、羧基、甲酰基、烷基、全氟烷基、烷基氨基、二烷基氨基、烷氧基、烷氧基烷基、烷基羰基、芳基羰基、烷硫基、芳基、杂芳基、杂环环、环烷基、羟基烷基、羧基烷基、卤代烷基、烯基、炔基、芳烷基、芳氧基、杂芳氧基、杂芳烷基和类似基团。具有一个或多个可用的氢原子的取代基基团能进而任选地具有进一步独立选择的取代基，最大有三个水平的取代。例如，术语“任选地取代的烷基”旨在意指烷基基团能任选地具有多达四个氢原子被如上所定义的取代基基团替代(即第一水平的取代)，其中连接至烷基基团的每个取代基基团能任选地具有多达四个氢原子被如上所定义的取代基基团替代(即第二水平的取代)，并且第二水平的取代的每个取代基基团能任选地具有多达四个氢原子被如上所定义的取代基基团替代(即第三水平的取代)。
尽管本发明能以各种形式呈现，进行几个实施方案的下面的描述需理解本公开被认为是作为本发明的范例并不旨在将本发明限制于阐述的具体的实施方案。仅为了方便而提供标题，并不解释为以任何方式限制本发明。在任何标题下阐述的实施方案可与在任何其它标题下阐述的实施方案结合。
在本申请规定的各种定量值中使用的数值，除非另外清楚指明，规定为近似值，如同在规定范围内的最小值和最大值之前加有单词“约”。以这种方式，可使用规定值的稍微变化以获得与规定值基本上相同的结果。同样，范围的公开旨在作为连续的范围，包括在列举的最大值和最小值之间的每个值以及能由此类值形成的任何范围。本文还公开了任何和所有比率(和任何此类比率的范围)，其通过将列举的数值划分成任何其它列举的数值而形成。因此，技术人员将理解许多此类比率、范围和比率范围能明确来源于本文呈现的数值，并且在所有情况下，此类比率、范围和比率范围代表本发明的各种实施方案。
如本文所用，短语“基本上”意指在目标和实际水平之间具有不超过约10％的区别，优选地小于约5％的区别，更优选地小于约1％的区别。
本发明的材料是新的和新型的材料，其已被发现能对许多变化的表面提供粘合。通过仔细的、受控的前体单体的水解，能获得非常低的分子量的这些材料，其细节能在下面的说明书和实施例中发现。
因此，在第一个实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种式IV的化合物：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、C1-C8烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C8)烷基或三氟-取代的(C1-C8)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
优选地在式I、III、IV、V或X的化合物的某些实施方案中，
A、B、Y和Z至少一个是
优选地在式I、III、IV、V或X的化合物的某些实施方案中，
A、B、Y和Z各自独立的选自H、和
优选地在式I、III、IV、V或X的化合物的某些实施方案中，Ra是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基。
优选地在式I、III、IV、V或X的化合物的某些实施方案中，Ry是H或(C1-C2)烷基。对于某些牙科和医学应用乙基是优选的。在某些实施方案中，Ry是H。
优选地在式I、III、IV、V或X的化合物的某些实施方案中，Rb独立地是-(C3-C6亚烷基)-(二甲基)-(C6-C22烷基)季铵氯化物或-(C3-C6亚烷基)-(甲基)-(苯基)-(C6-C22烷基)季铵氯化物。在某些实施方案中，Rb是-(C3-C6)亚烷基-二甲基-(C18烷基)季铵氯化物，特别地Rb是-(C3亚烷基)-(二甲基)-(C18烷基)季铵氯化物，如Aegis5700或5772可从Aegis商购获得或者Rb是-(C3-C6)亚烷基-甲基-苯基-(C6-C22烷基)季铵氯化物，该氯化物可通过在两步法中N-己基苯胺的N-烷基化来制备，其中N-己基苯胺与3-氯丙基)三乙氧基硅烷反应以生成叔胺，然后在第二步中叔胺通过与碘甲烷反应被进一步季铵化，诸如描述于Saif等，Langmuir，2009，25，377-379。
在另一个实施方案中，所述组合物进一步包含：
至少一种填料；
其中所述一种式IV的化合物吸附在所述填料上。
在其它实施方案中，所述组合物进一步包含：
波特兰粘固剂。
又在其它实施方案中，所述组合物进一步包含：
粘固剂，其包含：
基于粘固剂总重量的约50重量％至约70重量％的氧化钙；
基于粘固剂总重量的约15重量％至约29重量％的二氧化硅；
基于粘固剂总重量的小于约0.5重量％的氧化铁；和
任选的射线不透剂。
在其它实施方案中，所述组合物进一步包含：
至少一种天然橡胶、合成橡胶或其组合。
在另一个实施方案中，所述组合物进一步包含：
至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物和其混合物的第一聚合物。
又在其它实施方案中，本发明涉及聚合制品，其包含：
本文描述的所述组合物或本文描述的所述组合物的聚合残基。
在进一步的实施方案中，本发明涉及涂层材料，其包含：
本文描述的所述组合物。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
本文描述的所述组合物的聚合残基。
在另一个实施方案中，本发明涉及牙膏，其包含：
本文描述的所述组合物。
在其它实施方案中，本发明涉及漱口水，其包含：
本文描述的所述组合物。
又在其它实施方案中，本发明涉及隐形眼镜，其包含：
本文描述的所述组合物或本文描述的所述组合物的聚合残基。
在替代的实施方案中，本发明涉及制备聚合物的方法，其包括：
提供至少一种包含式IV的化合物的组合物；
基本上完全使所述式IV的化合物水解以形成基本上完全已水解的式IV的化合物；和
使所述基本上完全已水解的式IV的化合物与至少一种共聚单体反应。
在其它实施方案中，本发明涉及由本文所述的过程和方法生产的产品。
又在其它实施方案中，本发明涉及制备式IV的化合物的方法：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、(C1-C8)烷基、或三氟-取代的(C1-C8)烷基、和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C8)烷基或三氟-取代的(C1-C8)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
所述方法，其包括步骤：
制备混合物，其包含：
其中：
Rf独立地是羟基、(C1-C8)烷基或取代的(C1-C8)烷基；
每个Rg独立地是H、(C1-C8)烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、CH3-C(=O)-O-或肟自由基；
x∶y∶z的摩尔比是1-3∶4∶1-3；
q和r各自独立地具有2或更小的值；并且
向所述混合物中加入基本上化学计量数量的水和至少一种催化剂用于水解和缩合。
在另一个实施方案中，本发明涉及试剂盒，其包含：
本文所述的组合物；
至少一种聚合引发剂(诸如光引发剂)；
任选地，至少一种增效剂(诸如，例如，乙基-4-(N，N’-二甲基氨基苯甲酸酯)；
任选地，至少一种填料；和
任选地，至少一种共聚单体(诸如，例如，乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和其组合)。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种填料；
至少一种式X的化合物：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Ti、Al或Zr；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基或三氟-取代的(C1-C4)烷基；并且
其中所述一种式X的化合物吸附在所述填料上。
又在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种式IV的化合物：
其中：
p是1至约5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z独立地选自H、C1-C4烷基和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基、三氟-取代的(C1-C4)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
本发明的另一个实施方案是本文所述的组合物的水溶液。
本发明的又一个实施方案是本文所述的组合物的水-醇溶液。
另一个实施方案是使用本文所述的材料作为粘合剂(底涂剂(primer))并且在牙科所用的商业粘合剂中使用本文所述的材料。
又一个实施方案是使用本文所述的材料作为牙科组合物的粘合剂用于将牙科组合物粘合到牙齿上。
此外，本发明的材料当置于牙齿上时可用作牙齿脱敏剂并且又进一步，这种材料能加至牙齿的填料材料中，特别地诸如硅氧烷、玻璃离聚物、甲基丙烯酸酯和银汞合金的填充材料。
在另外其它实施方案中，本发明的材料可用于隐形眼镜作为初级材料或作为二级材料。
在其它实施方案中，本发明涉及式III的化合物：
其中：
D是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自H、C1-C4烷基、和
E是Si或Ti；
Ra是选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、缩水甘油醚氧基、环氧、酯和异氰酸酯的固化基团；
Rb独立地是-(C3-C6)亚烷基-二甲基-(C6-C22烷基)季铵氯化物或-(C3-C6)亚烷基-甲基-苯基-(C6-C22烷基)季铵氯化物；
每个Ry独立地是H或C1-C4烷基；
其中A、B、Y和Z至少之一是并且
其中A、B、Y和Z至少之一是
在进一步的实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
式I、III、IV、V或X的化合物；
波特兰粘固剂；和
任选的射线不透剂。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
式I、III、IV、V或X的化合物；和
粘固剂，其包含：
基于粘固剂总重量的约50重量％至约70重量％的氧化钙；
基于粘固剂总重量的约15重量％至约29重量％的二氧化硅；
基于粘固剂总重量的小于约0.5重量％的氧化铁；和
任选的射线不透剂。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种填料；和
至少一种选自式IV和式V的化合物：
(包含2种和3种组分)
(包含1种组分)
其中：
p是1至约5；
D是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自H、C1-C4烷基、和
E是Si或Ti；
Ra是选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、缩水甘油醚氧基、环氧、酯和异氰酸酯的固化基团；
Rb独立地是-(C3-C6)亚烷基-二甲基-(C6-C22烷基)季铵氯化物或-(C3-C6)亚烷基-甲基-苯基-(C6-C22烷基)季铵氯化物；
每个Ry独立地是H或C1-C4烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少之一是
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种选自式IV和式V的化合物：
(包含2种和3种组分)
(包含1种组分)
其中：
p是1至约5；
D是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自H、C1-C4烷基、和
E是Si或Ti；
Ra是选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、缩水甘油醚氧基、环氧、酯和异氰酸酯的固化基团；
Rb独立地是-(C3-C6)亚烷基-二甲基-(C6-C22烷基)季铵氯化物或-(C3-C6)亚烷基-甲基-苯基-(C6-C22烷基)季铵氯化物；
每个Ry独立地是H或C1-C4烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少之一是和
可选地，至少一种填料；
其中所述式IV或式V的化合物吸附在所述填料上。
在某些实施方案中，本发明的组合物进一步包含至少一种天然橡胶、合成橡胶或其组合。在某些其它实施方案中，本发明的组合物进一步包含至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物和其混合物的第一聚合物。在某些实施方案中，本发明的组合物可以是粉末或母料形式。
在其它实施方案中，本发明涉及制备聚合物的方法，其包括：
提供至少一种包含本文所述的式IV的化合物的组合物；
使所述式IV的化合物水解以形成已水解的式IV的化合物；和
使所述已水解的式IV的化合物与至少一种共聚单体反应。
在某些实施方案中，材料具有平均通式
其由前体的水解而衍生
其中：
Rf独立地是羟基、(C1-C8)烷基或取代的(C1-C8)烷基；
每个Rg独立地是H、(C1-C8)烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、CH3-C(=O)-O-或肟自由基；
x∶y∶z的摩尔比是1-3∶4∶1-3；并且
q和r各自独立具有2或更小的值；
与具有通式{D(ORg)4}y的正硅酸盐或正钛酸盐或正锆酸盐结合，其中x∶y∶z的摩尔比是0.25-3∶4∶0.25-3。
使用用于水解和缩合的化学计量的或基本上化学计量数量的水和催化剂来实施水解。化学计量数量的水或多于化学计量的量的水导致低分子量的材料，其是本发明的方法的目的之一。应注意，使用比其基本上较少量的水将导致材料中烷氧基的残基数量，其对本发明的目的是不需要的。
丙烯酸酯起始材料的一个实施例是(CH3O)3Si(CH2)3OOC(CH3)C=CH2并且环氧树脂起始材料的一个实施例是3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷。分子乙烯基Si(OCH3)3是提供乙烯基官能化的极好的起始材料，其与加成反应、聚合、自由基反应和类似反应一起使用以提供固化机制。此外，分子诸如烯丙基Si(OCH3)3能用于提供不饱和的固化机制。又进一步，分子CH2=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2Si(OCH3)3能用于提供辛烯，其中辛烯是另一个不饱和的固化机制。本文的发明人相信，2至8个碳长的任何烯烃基团将提供此类固化机制。(CH3O)3Si(CH2)3NCO能用于提供固化的异氰酸基官能化，而(CH3O)3SiCH2酯能用于提供固化的酯官能化。
应注意，上面提到的硅烷可以是二烷氧基硅烷，诸如(CH3)(乙烯基)Si(CH3O)2，以提供固化官能化之外的取代基。此类材料使其获得更大的疏水性，例如，当分子具有结构诸如(CF3CH2CH2)(乙烯基)Si(CH3O)2或全氟硅烷诸如(CF3CF2CH2)(乙烯基)Si(CH3O)2时。同样，硅烷可以是单烷氧基硅烷，诸如(CH3)2(乙烯基)Si(CH3O)或(CF3CH2CH2)(CH3)(乙烯基)Si(CH3O)。
本发明的分子的第二部分由前体硅烷提供
其中
Rb基团独立地是
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基或三氟-取代的(C1-C4)烷基。
本发明优选的是硅烷：
本文的发明人相信，本发明的关键是使用分子：{D(ORg)4}y作为本发明的第三组分。在本发明的情况下，D独立地选自Si、Ti、Al和Zr。本发明优选的是Si和Ti并且最优选的是Si。
(ORg)基团是选自-OCH3、-OCH2CH3、-OCH(CH3)2、-O(CH2)2CH3、-OCH2CH(CH3)2、-O(2-乙基己基)、乙酰氧基和肟基。本发明优选的是基团-OCH3、-OCH2CH3和-OCH(CH3)2，并且最优选的是-OCH3和-OCH2CH3基团。本发明优选的正硅酸盐和正钛酸盐是Si(OCH2CH3)4和Ti(-OCH(CH3)2)4。
用来制备本发明材料的方法包括提供组分：
其中x∶y∶z的摩尔比是0.25-3∶4∶0.25-3，p和q各自独立具有2或更小的值，并且在用于水解和缩合的化学计量数量的水和催化剂存在下，共同水解组分。
化学计量是基于结合的组分上可水解的基团数。反应是在碱或酸存在下进行，酸是优选的催化剂。酸催化剂优选是HCl、磷酸和乙酸，HCl和磷酸是最优选的。
本文可用的碱是胺、NaOH、KOH和类似碱，并且本发明优选的是NaOH。通过结合预定比率的组分进行水解反应，然后以受控速率向组分中加入酸水或碱水以从烷氧基部分形成硅醇。对于本发明材料的一些末端使用应用，在这种情况下稍微高的分子量(较高数目的硅醇反应基团)是优选的，通过酸水或碱水处理硅酸盐组分一小段时间以导致在其它组分加入之前硅酸盐组分的水解和缩合。
通过优选的方法，使用丙烯酸酯作为分子的固化部分获得以下反应页序：
此反应未加热，因为较高的温度(超过约150℃)可导致反应混合物的凝胶化。水解反应有小的放热曲线，但热量不足以提供生成产物的问题。此反应不需要溶剂，但使用溶剂也在本发明的范围内。应注意，水解反应的副产物是醇。通常，此反应的产物不需要过滤。.
如上所提到，通过首先温和地水解正的前体然后加入剩余组分可能增加分子量从而增加分子上硅醇官能化的数量。
因此，可获得具有以下平均式的分子：
或，
可以提供具有下式的材料：
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中s具有1至5的平均值。.
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中t具有1至5的平均值。
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中u具有1至5的平均值。
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中v具有1至5的平均值。
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中w具有1至5的平均值。
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中m具有1至5的平均值。
在其它实施方案中，可获得具有如下平均式的分子
其中n具有1至5的平均值。
在其它实施方案中，本发明涉及式III的化合物：
其中：
D是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自H、C1-C4烷基、
和
E是Si或Ti；
Ra是选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、缩水甘油醚氧基、环氧、酯和异氰酸酯的固化基团；
Rb独立地是-(C3-C6)亚烷基-二甲基-(C6-C22烷基)季铵氯化物或-(C3-C6)亚烷基-甲基-苯基-(C6-C22烷基)季铵氯化物；
每个Ry独立地是H或C1-C4烷基；
其中A、B、Y和Z至少一个是并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和复合材料。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和改性的玻璃离聚物。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和磷酸锌粘固剂。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和氧化锌丁香酚。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和EDTA冲洗剂和润滑剂。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和氢氧化钙膏剂。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和氧化锆。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和用于假牙的丙烯酸。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和假牙粘合剂。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和假牙釉。
在其它实施方案中，提供牙科密封剂，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和密封剂。
在其它实施方案中，提供牙科材料，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和三磷酸钙。
在其它实施方案中，提供填料材料，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和填料。在某些实施方案中，填料是选自碳酸盐(诸如碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁和白云石)、硫酸盐、二氧化硅、硅酸盐硅铝酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物、碳、碳纤维、铁基填料、玻璃纤维、玻璃球、铝酸三钙、铁铝酸四钙、粘固剂、改性粘固剂、波特兰粘固剂、糖、飞灰、熔渣和其混合物的至少一种材料。在某些实施方案中，填料材料是牙科填料材料。合适的填料材料包括磷酸三钙、氧化锆、硅酸钙、二硅酸锂、磷酸二氢钙、氧化四矾、硫酸钡、氧化铋、硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、石膏、硫酸钙2H2O、粘固剂、改性粘固剂、波特兰粘固剂和其混合物。在某些实施方案中，填料材料进一步包含选自基本上由单氟磷酸钠、氟化锡、氧化锌、丁香酚-2-甲氧基-4(2-丙烯基)苯酚、矿物油和二氧化钛和其混合物的材料。
在其它实施方案中，提供复合材料，其包含填料和式I、III、IV、V或X的化合物。
在其它实施方案中，提供牙科预防膏剂/二氧化硅，其包含权利要求式I、III、IV、V或X的化合物。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和氟化物漆。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含式I、III、IV、V或X的化合物和牙科树脂。
在其它实施方案中，提供牙科托盘，所述牙科托盘用式I、III、IV、V或X的化合物处理。在某些实施方案中，牙科托盘是氟化物托盘。在某些实施方案中，牙科托盘是变白的托盘。在某些实施方案中，牙科托盘进一步包含氟化物。在某些实施方案中，提供牙科托盘，其中牙科托盘包含用式I、III、IV、V或X的化合物处理的变白的托盘。
在其它实施方案中，提供口部龈下组织的经口冲洗的方法，所述方法包含使用式I、III、IV、V或X的化合物作为冲洗剂。在某些实施方案中，经口冲洗是使用式I、III、IV、V或X的化合物的超声洁牙机。
在其它实施方案中，提供使口腔牙齿不敏感的方法，该方法包括用式I、III、IV、V或X的化合物处理牙齿。
在其它实施方案中，提供将填料材料结合到牙齿的方法，该方法包括处理牙齿以接收填料材料、用式I、III、IV、V或X的化合物处理处理过的牙齿、放置填料材料与化合物接触。在某些实施方案中，处理牙齿以接收填料材料的方法是使用酸浸蚀。
在其它实施方案中，提供将填料材料结合到牙齿的方法，该方法包括处理牙齿以接收填料材料、用已经与式I、III、IV、V或X的化合物结合的填料材料填充处理过的牙齿。
在其它实施方案中，提供组合物，其包含复合材料与式I、III、IV、V或X的化合物结合。
在其它实施方案中，提供将复合物结合至底物的方法，所述方法包括处理底物以与式I、III、IV、V或X的化合物结合并且将复合物应用于处理过的表面。
在其它实施方案中，提供包含式I、III、IV、V或X的化合物的粘合剂组合物。在某些实施方案中，所述方法包括用本文所述的粘合剂组合物处理底物并且将第二底物应用于处理过的底物。在某些实施方案中，所述方法包括将本文所述的粘合剂组合物加至非固体材料，然后将非固体材料置于底物上。
当制备时，所述材料是液体。在一些情况下，如果优选，副产物醇和任何剩余的水能被去除以提供固体材料，并且在一些情况下，该固体材料是坚硬的并且看起来几乎是结晶的，并且在一些情况下，该材料是蜡状或膏状的。
本发明的固化的、抗菌剂组合物可用于广泛的各种应用，其中具有抗菌剂性质的固化的聚合物是需要的，特别是需要粘合和弯曲强度的应用，包括但不限于，
牙科应用：牙科粘结剂、牙科底涂剂、牙科填料材料、牙科印模材料、牙模和模型材料、复合填充材料、现有的牙科粘结剂的添加剂、管式渗透液牙齿脱敏剂、缝合线、制造假牙、牙冠、贴膜或其它义齿和矫正物和需要减少的聚合收缩的应用；
医学应用：粘合剂、涂层、纤维治疗、缝合线、伤口护理、绷带、气管导管、血袋、静脉袋、线、管、导液管、植入物(包括人造眼)、假体装置和隐形眼镜；
工业和其它应用：PVC水线、水过滤、食品包裹物；化妆品和美容用品(人造指甲和其粘合剂)、热塑性塑料的增塑剂；太阳能粘合剂、军事应用(Kevlar)、电子应用(电话、移动装置、电脑和类似应用)。
在电子应用中，例如，式IV的化合物的环氧树脂形式能用于形成导体或绝缘体，取决于最终材料的需要的电器性质。如本文所用，“抗菌剂”意指破坏或抑制微生物诸如细菌、真菌、天外菌(virii)或原生动物生长的物质，并且包括连接至表面如生物膜的那些。
在实际使用中，已发现本发明的某些材料是牙齿脱敏剂。最显著的是，已发现这些材料提供各种底物间的粘合。
例如，在牙科，已发现这些材料用于生产复合物，以将填料和复合物粘固到牙齿的空洞中，用于粘固牙冠和其它牙结构，并且发现作为商业牙科粘合剂本身的粘合剂特别有用。此外，评估这些材料对牙齿的用途显示了当某些这些材料应用于牙齿时，材料被牙齿吸收，即，牙齿具有贯穿牙釉质到达牙本质的微观小管。这些小管能使细菌贯穿牙齿而运输。。据信，如果这些小管能被阻断、堵塞或填充，然后能阻止微生物在牙齿中的贯穿和运动。
这是本发明的某些材料的情况，其中已发现所述材料比任何存在的粘合剂或此时存在的牙科组合物进入小管高至少20倍。当在小管中，所述材料固化并提供小管的塞子。因此，能避免微生物在牙齿中运动和穿过，通常导致牙齿和身体更健康的环境。
某些这些材料是牙科使用的填料材料的很好的粘合剂。此外，已发现使本发明某些材料与用于牙科复合物的常用材料混合提供具有粘合剂性质的改进的复合物。
本发明最值得注意的牙科组合物是使用具有本发明新型组合物和至少一个丙烯酸酯单体的丙烯酸酯。单体可独立地选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的组合。合适的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是单官能化丙烯酸酯、二官能化丙烯酸酯、三官能化丙烯酸酯和四官能化丙烯酸酯或其混合物。本发明的范围还包括使用丙烯酸酯单体的光引发剂，诸如，例如，氨基烷基酰苯(诸如Irgacure369)、双酰基氧化膦(诸如Irgacure819)、双2，4，6三甲基苯甲酰苯基二苯基氧膦(诸如Irgacure819)、寡{2-羟基-2-甲基-1-{4-(i-甲基乙烯基)苯基}丙酮(诸如Esacure KIP150)，以上均可购自Sartomer公司以及增效剂，例如，乙基-4-(N，N’-二甲基氨基苯甲酸酯。牙科工作使用的此类组合物是用蓝光固化的。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
式I、III、IV、V或X的化合物；
波特兰粘固剂；和
任选的射线不透剂。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
式I、III、IV、V或X的化合物；和
粘固剂，其包含：
基于粘固剂总重量的约50重量％至约70重量％的氧化钙；
基于粘固剂总重量的约15重量％至约29重量％的二氧化硅；
基于粘固剂总重量的小于约0.5重量％的氧化铁；和
任选的射线不透剂。
合适的波特兰粘固剂、粘固剂和任选的射线不透剂描述于US-B-7，892，342，其通过引用整体并入本文。
在某些实施方案中，化合物的至少一部分选自式IV的基团并且式V吸附(吸附或吸附)在所述填料上。使用式IV或IV的化合物吸附的填料允许汽提除去(stripped off)任何醇诸如甲醇(在R是甲基的实施方案中)。然而在甲醇将致使不合适的情况下，这使得产物能用于牙科和医学应用。因此，组合物特别适合牙膏和漱口水应用。
在某些实施方案中，Ra可另外包括选自胺、H和F的非固化基团。
在式IV的化合物的某些实施方案中，A、B、Y和Z至少一个是
(包含3组分)。
与式I、III、IV、V或X的化合物一起使用的合适的填料包括但不限于碳酸盐(包括碳酸钙和白云石)、硫酸盐(诸如硫酸钡和硫酸钙)、硅酸盐(诸如硅酸钙、硅酸三钙、硅酸二钙、硅酸锆、硅酸铝、长石、云母、霞石正长岩、滑石、粘土(即高岭土)、硅灰石、石英、硅藻土、二硅酸锂)、磷酸盐(磷酸三钙、磷酸二氢钙)、氧化物(诸如二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化四矾、氧化铋)、氢氧化物(诸如三羟化铝和氢氧化镁)、碳(诸如石油墨和碳黑)、铁基填料(诸如碳化铁/碳(Fe3C/C)、铁/碳化铁(Fe/Fe3C)和铁/碳(Fe/C)、玻璃纤维、玻璃球、铝酸三钙、铁铝酸四钙、石膏、硫酸钙2H2O、粘固剂、改性粘固剂、波特兰粘固剂和其混合物。合适的填料包括纳米填料。
在包含式I、III、IV、V或X的化合物和填料的组合物的某些实施方案中，硅酸盐是选自二氧化硅、硅铝酸盐、硅酸钙和其组合的至少一种材料。合适的二氧化硅包括沉淀的二氧化硅、气相法二氧化硅、胶状的二氧化硅或其组合。
购自Huber的一些合适的二氧化硅和硅酸钙的性质如下所示：
在某些实施方案中，包含式IV或式V的化合物和填料的组合物进一步包含波特兰粘固剂。
在某些实施方案中，包含式IV或式V的化合物和填料的组合物进一步包含粘固剂，其包含：
基于粘固剂总重量的约50重量％至约70重量％的氧化钙；
基于粘固剂总重量的约15重量％至约29重量％的二氧化硅；
基于粘固剂总重量的小于约0.5重量％的氧化铁；和
任选的射线不透剂。
在某些实施方案中，包含式IV或式V的化合物以及含或不含填料的组合物进一步包含至少一种天然橡胶、合成橡胶或其组合。
在其它实施方案中，本发明涉及组合物，其包含：
至少一种选自式IV和式V的化合物：
(包含2种和3种组分)
(包含1种组分)
其中：
p是1至约5；
D是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自H、C1-C4烷基、和
E是Si或Ti；
Ra是选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基、缩水甘油醚氧基、环氧、酯和异氰酸酯的固化基团；
Rb独立地是-(C3-C6)亚烷基-二甲基-(C6-C22烷基)季铵氯化物或-(C3-C6)亚烷基-甲基-苯基-(C6-C22烷基)季铵氯化物；
每个Ry独立地是H或C1-C4烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是和
任选地，至少一种填料；
其中所述式IV和式V的化合物吸附到所述填料上。
在某些实施方案中，本文所述的组合物进一步包含至少一种天然橡胶、合成橡胶或其组合。在某些其它实施方案中，组合物进一步包含至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物和其混合物的第一聚合物。
在某些实施方案中，包含式IV或式V的化合物以及含或不含填料的组合物进一步包含至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物和其混合物的第一聚合物。
用于本发明的组合物的合适的热塑性聚合物包括但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、丙烯酸、甲基丙酸烯或其共聚物或混合物。
用于本发明的组合物的合适的热固性聚合物包括但不限于，环氧树脂、聚酯、醇酸树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯、三聚氰胺、聚丁二烯、酚醛树脂、硅酮、脲、氨基甲酸酯、酰亚胺或其混合物。
在某些实施方案中，本发明的组合物是粉末形式。在某些实施方案中，本发明的组合物是母料形式。如本文所用，“母料，”是添加剂分散(通常很好地分散)于载体材料的产物，该载体材料与主要聚合物或塑料相容，其中它将被降低并且可以颗粒、微丸剂或粉末形式提供。在某些实施方案中，本发明的组合物进一步包含与第一聚合物相同或不同的第二聚合物。
在某些实施方案中，包含式IV或式V的化合物以及含或不含填料的组合物进一步包含至少一种第一聚合物，其中所述第一聚合物是：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；
缩醛；
丙烯酸；
甲基丙酸烯；
纤维素(诸如乙酸盐、丁酸盐、乙基纤维素、硝酸盐、丙酸盐)；
乙烯共聚物(诸如乙烯甲基丙烯酸酯、乙烯-正丁基丙烯酸酯、乙烯乙烯基乙酸盐、乙烯甲基丙烯酸、乙烯丙烯酸、乙烯乙基丙烯酸酯)；
含氟聚合物(诸如氟化乙烯丙烯、聚四氟乙烯、氯代三氟乙烯、聚乙二烯氟、乙烯四氟乙烯-乙烯氯代三氟乙烯)；
尼龙(诸如尼龙6/6、6、6/10、8、12和其共聚物)；
聚芳酯；
聚芳基砜；
聚丁烯；
聚碳酸酯；
聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金；
聚酯(诸如聚乙烯对苯二酸酯、聚丁烯对苯二酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和其共聚物)；
聚醚醚酮；
聚醚酰亚胺；
聚醚砜；
聚乙烯(低密度、线性低密度、高密度、高分子量)；
离聚物；
聚甲基戊烯；
聚苯醚；
聚苯硫醚；
聚酰亚胺；
聚丙烯(通常目的，抗冲击共聚物、无规共聚物)；
聚苯乙烯(通常目的，高度抗冲击、中度抗冲击)；
聚砜；
聚氨酯；
聚氯乙烯；
氯化的聚氯乙烯；
聚氯乙烯-丙烯酸；
聚氯乙烯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；
苯乙烯丙烯腈；
苯乙烯页丁烯二酸酐；
热塑性弹性体；
热塑性硫化橡胶；或
其共聚物或混合物。
在某些实施方案中，包含式I、III、IV、V或X的化合物和填料的组合物进一步包含至少一种热塑性聚合物、热固性聚合物或其组合。合适的热塑性聚合物包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯和类似的，其共聚物和混合物。
在某些实施方案中，包含式I、III、IV、V或X的化合物以及含或不含填料的组合物作为聚合制品是有用的，诸如膜、片、容器、泡沫容器、瓶、板条箱、塑料部件、玩具、管道、泡沫绝缘体、面板、塑木或类似制品。在某些实施方案中，制备聚合制品通过吹塑薄膜、流延薄膜、挤出(诸如型材挤出、片材挤出和泡沫挤出)、旋转成型、注塑成型、吹塑成型、泡沫、涂层或其组合或类似方法。
在某些实施方案中，包含式I、III、IV、V或X的化合物以及含或不含填料的组合物作为牙膏、漱口水、隐形眼镜(例如在加热固化系统中和HEMA以及少量甲基丙烯酸乙二醇酯)、人造指甲和其粘合剂以及其类似的是有用的。
在其它实施方案中，本发明涉及制备聚合物的方法，其包括：
提供至少一种包含本文所述的式IV的化合物的组合物；
使所述式IV的化合物水解以形成已水解的式IV的化合物；和
使所述已水解的式IV的化合物与至少一种共聚单体反应。
在某些优选的实施方案中，本发明涉及制备聚合物的方法，其包括：
提供至少一种包含本文所述的式IV的化合物的组合物；
基本上完全使所述式IV的化合物水解以形成基本上完全已水解的式IV的化合物；和
使所述基本上完全已水解的式IV的化合物与至少一种共聚单体反应。
在某些实施方案中，共聚单体选自乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和其组合，优选地，所述共聚单体是甲基丙烯酸甲酯。该方法可在加入外部热量和不加入外部热量下进行。在某些优选的实施方案中，该方法可在不加入外部热量下进行。在某些实施方案中，该方法进一步包括如果存在时去除水和有机溶剂。
式IV或式X的化合物可用于增加它们并入的组合物的接触角(并因此增加表面能)。因此，本发明的化合物用于增加聚合组合物的可印性和/或可染性的方法，例如，这将导致更好的印刷质量并允许使用环境友好的基于水的油墨代替基于溶剂的油墨。此类方法包括将式IV或式X的化合物并入聚合组合物，作为单独的组分或作为聚合物自身的残基(通过与至少一种共聚单体聚合)。
式IV或式X的化合物可用于增加它们并入的组合物的亲水性、提高抗静电性质并减少表面电阻率(通过吸引水)。此类方法包括将式IV或式X的化合物并入聚合组合物，作为单独的组分或作为聚合物自身的残基(通过与至少一种共聚单体聚合)。
本发明在以下实施例中进一步被定义，其中所有部分和比例以重量计，除非另外说明。应当理解，这些实施例虽然表示本发明的优选实施方案，但仅以举例说明的方式给出，并且不应被解释为以任何方式的限制。从上述讨论和这些实施例中，本领域技术人员能确定本发明的基本特征，并且在不违背其精神和范围下，能做出本发明的各种变化和修改以使其适应各种用途和情况。
实施例
实施例1：制备甲基丙烯酸酯可固化的抗菌的含有硅的化合物
通过在三种反应物的合适的摩尔比下连续搅动混合，制备本发明的可固化的抗菌的含有硅的化合物：
反应物1：具有硅烷官能化的化合物
反应物2：具有硅烷官能化和甲基丙烯酸酯可固化部分的化合物
反应物3：具有硅烷官能化和抗菌部分以形成本发明的反应产物的化合物。
如果需要，然后向式I的反应产物中加入水以使存在于分子上的至少一部分可水解的基团水解。
根据此方法制备几种固化的、抗菌化合物。结果示于表1：
表1
实施例2：甲基丙烯酸酯可固化的抗菌的含有硅的化合物的固化
通过在三种反应物的合适的摩尔比下连续搅动混合，制备本发明的可固化的抗菌的含有硅的化合物：
反应物1：具有硅烷官能化的化合物
反应物2：具有硅烷官能化和甲基丙烯酸酯可固化部分的化合物
反应物3：具有硅烷官能化和抗菌部分以形成本发明的反应产物的化合物。
然后向式I的反应产物中加入水以使存在于分子上的至少一部分可水解的基团水解。
然后将光引发剂和增效剂加至已水解的产物中。还加入HEMA、bisGMA、TEGDMA和/或HDDMA。
几种可固化的抗菌的化合物根据此方法被固化。结果示于表2：
表2
实施例3：抗菌活性试验
通过在三种反应物的合适的摩尔比下连续搅动混合，制备本发明的可固化的抗菌的含有硅的化合物：
反应物1：具有硅烷官能化的化合物
反应物2：具有硅烷官能化和甲基丙烯酸酯可固化部分的化合物
反应物3：具有硅烷官能化和抗菌部分以形成本发明的反应产物的化合。
任选地，向式I的反应产物中加入水以使存在于分子上的至少一部分可水解的基团水解。
根据此方法制备几种可固化的抗菌的化合物。依照检测的标准方法对所选样品、水和废水进行菌落计数(试验9215A；异养菌平皿计数)(第21版)。结果示于表3：
表3
实施例4：制备乙烯基可固化的抗菌的含有硅的化合物
通过在三种反应物的合适的摩尔比下连续搅动混合，制备本发明的可固化的抗菌的含有硅的化合物：
反应物1：具有硅烷官能化的化合物
反应物2：具有硅烷官能化和乙烯基可固化部分的化合物
反应物3：具有硅烷官能化和抗菌部分以形成本发明的反应产物的化合物。
然后向式I的反应产物中加入水以使存在于分子上的至少一部分可水解的基团水解。
根据此方法制备几种可固化的抗菌的化合物。结果示于表4：
表4
实施例5：制备甲基丙烯酸酯可固化的抗菌的化合物
通过在三种反应物的合适的摩尔比下连续搅动混合，制备本发明的可固化的抗菌的含有硅的化合物：
反应物1：具有硅酸盐、钛酸盐或锆酸盐或官能化的化合物(或其混合物)
反应物2：具有硅烷或钛酸盐官能化和甲基丙烯酸酯可固化部分的化合物
反应物3：具有硅烷官能化和抗菌部分以形成本发明的反应产物的化合物。
然后向式I的反应产物中加入水以使存在于分子上的至少一部分可水解的基团水解。
根据此方法制备几种可固化的抗菌的化合物。结果示于表5A：
表5A
实施例6：牙科树脂中可固化的抗菌的含硅的化合物的固化
试验表明向包含70重量％的bisGMA和30重量％的HEMA的树脂共聚单体共混物中加入样品26(如下)增加了相对亲水的树脂共混物的转化程度。结果示于图1。
同样地，向包含70重量％的BisGMA和30重量％的TEGDMA的树脂共聚单体共混物中加入样品33(如下)、非固化季铵-官能化的硅烷增加了相对亲水的树脂共混物的转化程度。结果示于图2。
这些结果显示，偶然发现，向牙科树脂中加入季铵-官能化的硅烷具有通过消灭接触面上的细菌以及改善固化特征的材料而改善树脂复合物和目前对临床医生可用的牙本质粘合剂的质量的潜力。然而，随着季铵硅烷加至存在的具有恒定70/30组合的树脂共聚单体共混物，可能这些结果表示BisGMA的稀释作用的增加，其进而导致BisGMA分子的分子移动性增加。BisGMA由于其分子刚性和分子间氢键而具有高度粘性，必须用乙二醇二甲基丙烯酸酯诸如TEGDMA稀释以便于处理。使用TEGDMA稀释液的潜在不利包括其浸出潜在的和更高的水吸附。因此，进行进一步的研究以检查是否季铵硅烷可用于取代树脂复合配方中的TEDGMA。
实验性设计和方法
1.试验材料
具有甲基丙烯酸酯官能团的四种季铵硅烷(样品26、样品K18.5、样品27和样品43)将被检验。这些硅烷(QASM)将以各种量加至一般的BisGMA/TEGDMA树脂共聚单体共混物以便稀释液的量保持恒定30重量％：
2.转化程度
每种树脂共混物将加至Teflon模具，该模具的上方和下方被麦拉片(Mylar)覆盖，并且在模具的每侧各自光固化60秒以生成6mm直径和1mm厚的树脂盘(N=3)。这些树脂盘缺乏空气抑制层。根据Ruyter(1981)报道的方法，使用衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)将检测季铵硅烷或并入钛酸盐的聚合树脂共混物的固化特征。将通过比较未固化和固化状态的脂肪族(1638cm-1)-至-芳香族(1608cm-1)C=C吸收峰的比率的变化来确定单体转化百分比。
3.收缩应力和收缩应力比率
使用如Watts和Cash(1991)所述的粘固盘方法将测量并入季铵硅烷甲基丙烯酸酯后的不同树脂共混物的聚合收缩应力(％)(图3)。每个实验树脂将进行三次重复。通过收缩应力数据的数值微分将获得收缩应力速率，其中将获得最大收缩应力速率(％/秒)和最大速率时的时间(秒)。
4.三点弯曲
使用由直径10mm的Teflon模具制备的7×3×0.3mm树脂束，使用微型三点弯曲装置将实施弯曲试验(图4A)。使用通用的试验机器(Vitrodyne V100，Liveco Inc，Burlington，VT)以1mm/分钟的剪切头速度，通过在中心载荷聚合物束到断裂处将确定树脂束(N=10)的弯曲性能。将由载荷位移数据制备压力-应力曲线，其中使用统计/曲线拟合软件将确定弯曲系数、弯曲强度和韧性系数(在压力-应力曲线下的面积)。另外的树脂束将在去离子水储存4周并通过将其在去离子水中载荷至2％应力(图4B)用三点弯曲进行测试，以在水储存之前和之后获得各自的弯曲系数。
5.树脂薄膜的水渗透性
通过将60uL各自的树脂共混物移液至干净的玻璃平板上，树脂薄膜将从每个并入硅烷的树脂共混物中挤出。然后将用Mylar和显微镜载玻片覆盖树脂滴以使树脂混合物铺开，形成直径大约5.5cm的圆形薄膜。然后将从玻璃的顶部和底部将树脂薄膜各自进行40秒光固化。可由使用的树脂溶液体积和树脂薄膜的直径计算每个聚合的树脂薄膜的平均厚度。
根据Tay等(2002)报道的银浸渍方案，每个聚合的树脂薄膜将浸入50重量％氨化硝酸银溶液中48小时。浸入示踪物溶液后，在蒸馏水中银浸渍的薄膜将被彻底冲洗并在荧光下置于光显影溶液中8小时以将二胺银离子络合物还原成金属银。然后通过将每个薄膜夹在环氧树脂树脂之间处理银浸渍的薄膜用于透射电子显微镜(TEM)。将制备九十纳米厚的截面、每个包含一张树脂薄膜的整个截面和上面和下面的聚合的环氧树脂。用在110kV操作的(图4)透射电子显微镜检测它们无污染以比较五张薄膜版在加入季铵硅烷之前和之后的水渗透性特征。
6.数据分析
双因素ANOVA和Tukey多重比较检验将用于检测作用1)QASM的类型和2)它们在树脂共聚单体共混物的转化程度、收缩应力、收缩应力速率和弯曲强度时的浓度，寻求识别最好的QASM和替代树脂组合物中TEGDMA的最佳浓度。将首先检测数据以确定当量浓度的有效性(Shapiro-Wilk检验)和等方差性的假设(改进的Levee检验)。如果那些假设出现违背情况，获得的数据将使用基于分类的比较统计版本进行分析。数据显著性将被提前设定为α=0.05。
实施例7至10：在二氧化硅填料上的吸附
对于实施例7：Huber250沉淀的二氧化硅分散于去离子水，然后用氢氧化钠调节至pH10。在连续搅动下向此中逐滴加入Siquat5772抗菌剂(在甲醇中不挥发的72％的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTM)。使其混合60分钟。将溶液称重；倾入浅玻璃盘，置于45℃的空气循环箱24小时。从烘箱中去除干粉末，重新称重并用电机和pistil研磨。
对于实施例8：
A部分：Siquat5772抗菌剂和VTM置于烧杯中并搅动。逐滴加入pH10的水并使其混合60分钟。
B部分：Zeodent250沉淀的二氧化硅分散于去离子水中，用氢氧化钠调节至pH10。
在连续搅动下，A部分缓慢加至B部分。使其混合60分钟。将溶液称重；倾入浅玻璃盘，置于45℃的空气循环箱24小时。从烘箱中去除干粉末，重新称重并用研钵和研杵研磨。
使用与实施例8相同的程序制备实施例9和10。
实施例7至10的配方数据示于表6，所有数量以克计。
表6
实施例10所用的配方可用作牙膏。
实施例11：在二氧化硅填料上的吸附
在实验的另一组，Siquat5700抗菌剂(甲醇中42％的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵)稀释至2％活性在pH10的水中，然后以下表所示的浓度(数量以克示出)加至沉淀的二氧化硅(来自Huber的Zeodent103，113，165)和硅酸钙(来自Huber的Zeodent250)中。手工进行混合直到水/5700溶液很好地混合入二氧化硅。配方数据示于表7。
表7
实施例12：聚合物载体
在聚合物载体中的式IV的化合物的样品(来自bisGMA和HEMA的甲基丙酸烯；环氧树脂)根据下表制备(数量以克计)。以下缩写用于表中：
bisGMA是双酚A双(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)醚
HEMA是甲基丙烯酸2-羟乙酯
环氧树脂324是来自Dow Chemical Co.的D.E.R.324环氧树脂
TEOS是四乙氧基硅烷
Z-6030是甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
Z-6040是环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷
5772是3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵72.1％
加入溶剂、催化剂、光引发剂和增效剂后，样品12B和12F形成涂层，如下表所示(数量以克计)。两种配方(12G和12H)均形成极好的涂层。
实施例13：制备甲基丙烯酸酯可固化的、抗菌的化合物
通过在三种反应物的合适的摩尔比下连续搅动混合，制备本发明的可固化的抗菌的含有硅的化合物：
反应物1：具有硅酸盐官能化的化合物：四乙氧基硅烷(TEOS)
反应物2：具有硅烷官能化和甲基丙烯酸酯可固化部分的化合物：甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(Z-6030)
反应物3：具有硅烷官能化和抗菌的部分的化合物：3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵72.1％)(5772)
以形成本发明的反应产物(QAMS-3)。
然后向式IV的反应产物中加入水以使存在于分子上可水解的基团完全水解。
配方数据示于表8。
表8
组分 质量(克) 摩尔比率
TEOS 20.833 1
5772(72.1％) 49.63 1
Z-6030 74.52 3
水 28.8 16
总计 -- 260.183
然后在不加热下，QAMS-3产物在甲基丙烯酸甲酯中的不同重量比例下(1％、5％、10％、15％和20％)聚合，如表9所示。
表9
制备的聚合物，如表9所示，是稳定的，并且不形成沉淀。FTIR系列光谱示于图6A、6B和6C。
实施例14：并入聚合物
根据表10制备本发明的组合物(式IV的化合物以2％吸附在二氧化硅上)：
表10
其中：
TEOS=四乙氧基硅烷
MPTMS=甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷
Siquat5772=十八烷基二甲基三甲氧基甲硅烷基丙基氯化铵(72％)
A部分：Siquat5772、TEOS和MPTMS置于烧杯并搅动。逐滴加入pH10的水，使其混合60分钟。
B部分：Huber103沉淀的二氧化硅分散于去离子水中，用氢氧化钠调节pH为10。
在连续搅动下，A部分缓慢加至B部分。使其混合60分钟。将溶液称重；倾入浅玻璃盘，置于45℃的空气循环箱24小时。从烘箱中去除干粉末，重新称重、破碎并筛分。
制备粉末并处理成乙烯一甲基丙烯酸酯载体树脂中的20％fi勺母料化合物。所有材料成批聚集并使用以下设备和处理条件送入挤出机的后方：
挤出机：2 1/2”推进器
生产量：250lb／hr
比率：40至1
制粒机：水下切割
热曲线：进料区50°F、桶加热300°F、钢模400°F、换网装置350°F
生成两种母料。仅包含产物材料载体和乙烯-甲基丙烯酸酯(EMA)树脂的对照母料以及包含本发明的组合物和EMA树脂的产物母料。然后使用2％浓度的对照母料和本发明的2％和4％浓度的母料生产吹塑薄膜膜样品，管子19”x0.002”。
还可使用其他设备处理材料，诸如Banbury混合器、捏合机和任何使树脂和粉末混合的装置。此外，这包括在微丸化之前将粉末加至树脂反应器薄片。
塑薄膜膜样品的混合如下：
混合1对照：
97％Dow2045G线性低密度树脂
2％对照母料
1％助滑添加剂(95％线性低密度聚乙烯和5％芥酸酰胺母料)
一茶匙的紫色浓缩液
混合2：
97％Dow2045G线性低密度树脂
2％本发明的母料
1％助滑添加剂(95％线性低密度聚乙烯和5％芥酸酰胺母料)
一茶匙的蓝色浓缩液
混合3：
93％Dow2045G线性低密度树脂
6％本发明的母料
1％助滑添加剂(95％线性低密度聚乙烯和5％芥酸酰胺母料)
一茶匙的蓝色浓缩液
使用吹塑薄膜、凹槽送入挤出机生产薄膜样品：
螺丝：55mm
钢模：4”
模隙：55mil
热曲线：
区1：400°F
区2：420°F
区3：400°F
换网装置：400°F
下模：400°F
上模：400°F
压力：4800psi
RPM：2500
除了将粉末混合入树脂作为母料，这些粉末还可混合入粉末或液体热固性体系。可用的合适的热固性塑料和聚合物的实施例包括填充的、未填充的和共混物，诸如，例如，环氧树脂、聚酯、烷基、邻苯二甲酸二烯丙酯、三聚氰胺、聚丁二烯、酚醛树脂、硅酮、脲、氨基甲酸酯、酰亚胺或其混合物。
实施例15：制备典型的式IV的化合物
以比率TEOS：6030：5772=1：3：1制备混合物，特别地：
TEOS：10.417g
Z-6030：37.27g
5772：34.465g
在容器中使用磁力搅拌棒@～200rpm。加入水(pH10，1：3：1：48)(43.2mL)。使混合物水解和浓缩至少6小时或过夜。已水解和浓缩的产物在100℃加热约2小时。用FTIR光谱监测反应。在硅酸盐网状物中Si-O-Si键呈现～1130cm-1至～1030cm-1的宽条带，取决于聚合程度(环状和线性Si-O-Si的比率决定此面积的曲线，例如峰形)。对于QAMS-3(具有三个Ra基团的式IV的化合物)，在反应结束后在1040cm-1得到峰值(参见Deng等，Chem Mater1995，7：2259-2268)。
式IV的化合物(QAMS)溶解于不同数量的MMA单体并固化：
QAMS-MMA共聚单体基团包含0(对照)、1、5、10和15重量％的QAMS：
QAMS0g-MMA20g
QAMS0.2g-MMA198g
QAMS1g-MMA19g
QAMS2g-MMA18g
QAMS3g-MMA17g
实施例16：将式IV的化合物并入牙科粘合剂和其UV固化
下表显示制备式IV的化合物(按列举的次序加入组分)和随后用光引发剂和增效剂对材料进行UV固化：
实施例17：去除醇副产物
本实施例显示制备式IV的化合物，其中加热聚合物以从反应化学物质中去除醇副产物。因此，在终产物中终产物不包含水或醇。制备示于下面的表11。所有数量以克计，除非标明。
表11
17-1 17-2 17-3 17-4 17-5 17-6
HEMA 30.46 7.6 76
TEGDMA 33.79
Bis-GMA 33.79 15.23
TEOS 2.08 2.08 8.32 16.64 4.16 41.6
Z-6030 7.44 7.44 29.2 28.4 14.6 146
5700@42％ 11.8 11.8
5772@72％ 27.5 27.5 13.75 137.5
混合，分钟 60 60 60 60 60 60
水(pH=2) 3.6 3.6 3.6 7.2 27 270
混合(小、时) 24 24 24 24
加热，70℃ 2小时 3小时 1Hr/90C
去除12 9.04 20.97
实施例18：
本实施例显示制备式IV的化合物与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚单体或氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯(UDMA)共同反应。所有数量以克计，除非标明。
实施例19-23：具有填料的组合物
这些实施例显示制备具有各种填料的式IV的化合物。所有数量以克计，除非标明。
实施例19：
二氧化硅
实施例20
实施例21
二氧化硅
实施例22
实施例23
当本文的范围用于物理性质诸如分子量或化学性质诸如化学式时，其中具体实施方案的范围的所有组合和子组合旨在被包括。
此文件中引用或描述的每个专利、专利申请和出版物的公开内容据此通过引用整体并入本文。
本领域的技术人员将理解可对本发明的优选的实施方案做出许多变化和修改并且在不违背本发明的精神下可做出此类变化和修改。因此，其旨在所附权利要求涵盖如落在本发明的真实精神和范围内所有此类等价物变化。

Claims (46)

1.一种组合物，其包含：
其中：
p是1至5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、C1-C8烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C8)烷基或三氟-取代的(C1-C8)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
2.根据权利要求1所述的组合物，其中Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团。
3.一种根据权利要求1所述的组合物，
其中A、B、Y和Z至少一个是
4.一种根据权利要求1所述的组合物，
A、B、Y和Z各自独立地选自H、
5.一种根据权利要求1所述的组合物，
其中Rb独立地是-(C3-C6亚烷基)-(二甲基)-(C6-C22烷基)季铵氯化物或 -(C3-C6亚烷基)-(甲基)-(苯基)-(C6-C22烷基)季铵氯化物。
6.一种根据权利要求1所述的组合物，
其中Rb是-(C3亚烷基)-(二甲基)-(C18烷基)季铵氯化物。
7.一种根据权利要求1所述的组合物，
其中Ry是(C1-C2)烷基。
8.一种根据权利要求1所述的组合物，
其中Ra是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基。
9.一种根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含：
至少一种填料；
其中所述一种式IV的化合物吸附在所述填料上。
10.一种根据权利要求9所述的组合物，
其中所述填料是选自碳酸盐、硫酸盐、二氧化硅、硅酸盐硅铝酸盐、磷酸盐、氧化物、氢氧化物、碳、碳纤维、铁基填料、玻璃纤维、玻璃球、铝酸三钙、铁铝酸四钙、粘固剂、改性粘固剂、波特兰粘固剂、糖、飞灰、熔渣和其混合物的至少一种材料。
11.一种根据权利要求10所述的组合物，其中所述碳酸盐选自碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁和白云石。
12.一种根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含：波特兰粘固剂。
13.一种根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含：
粘固剂，其包含：
基于粘固剂总重量的50重量％至70重量％的氧化钙；
基于粘固剂总重量的15重量％至29重量％的二氧化硅；
基于粘固剂总重量的小于0.5重量％的氧化铁；和
任选的射线不透剂。
14.一种根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含：
至少一种天然橡胶、合成橡胶或其组合。
15.一种根据权利要求14所述的组合物，其进一步包含：
至少一种填料；
其中所述一种式IV的化合物吸附在所述填料上。
16.一种根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含：
至少一种选自热塑性聚合物、热固性聚合物和其混合物的第一聚合物。
17.一种根据权利要求16所述的组合物，
其中所述热塑性聚合物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、丙烯酸、甲基丙酸烯或其共聚物或混合物。
18.一种根据权利要求16所述的组合物，
其中所述热固性聚合物是环氧树脂、聚酯、醇酸树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯、三聚氰胺、聚丁二烯、酚醛树脂、硅酮、脲、氨基甲酸酯、酰亚胺或其混合物。
19.一种根据权利要求16所述的组合物，其进一步包含：
至少一种填料；
其中所述一种式IV的化合物吸附在所述填料上。
20.一种根据权利要求16所述的组合物，
其中所述组合物是粉末形式。
21.一种根据权利要求16所述的组合物，
其中所述组合物是母料形式。
22.一种根据权利要求16所述的组合物，其进一步包含：
与所述第一聚合物相同或不同的第二聚合物。
23.一种根据权利要求16所述的组合物，
其中所述第一聚合物或所述第二聚合物，如果存在，独立地选自：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；
缩醛；
丙烯酸；
甲基丙酸烯；
纤维素；
乙烯共聚物；
含氟聚合物；
尼龙；
聚芳酯；
聚芳基砜；
聚丁烯；
聚碳酸酯；
聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金；
聚酯；
聚醚醚酮；
聚醚酰亚胺；
聚醚砜；
聚乙烯；
离聚物；
聚甲基戊烯；
聚苯醚；
聚苯硫醚；
聚酰亚胺；
聚丙烯；
聚苯乙烯；
聚砜；
聚氨酯；
聚氯乙烯；
氯化的聚氯乙烯；
聚氯乙烯-丙烯酸；
聚氯乙烯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；
苯乙烯丙烯腈；
苯乙烯顺丁烯二酸酐；
热塑性弹性体；
热塑性硫化橡胶；和
其共聚物和混合物。
24.一种聚合制品，其包含：
根据权利要求1或16所述的组合物或根据权利要求1或16所述的组合物的聚合残基。
25.一种根据权利要求24所述的聚合制品，
其中所述聚合制品通过吹塑薄膜、流延薄膜、型材挤出、片材挤出、泡沫挤出、旋转成型、注塑成型、吹塑成型、泡沫、涂布或其组合制备。
26.一种根据权利要求24所述的聚合制品，
其中所述聚合制品是薄膜、片材、容器、泡沫容器、瓶、板条箱、塑料部件、玩具、管道、泡沫绝缘体、面板、塑木、可植入装置或假体装置。
27.一种涂层材料，其包含：
根据权利要求1或16所述的组合物。
28.一种固化的涂层，其包含：
根据权利要求1或16所述的组合物的聚合残基。
29.一种牙膏，其包含：
根据权利要求1所述的组合物。
30.一种漱口水，其包含：
根据权利要求1所述的组合物。
31.一种电子元件，其包含：
根据权利要求1或16所述的组合物的聚合残基。
32.一种制备式IV的化合物的方法：
其中：
p是1至5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、(C1-C8)烷基、或三氟-取代的(C1-C8)烷基、
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C8)烷基或三氟-取代的(C1-C8)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
所述方法，其包括步骤：
制备混合物，其包含：
其中：
Rf独立地是羟基、(C1-C8)烷基或取代的(C1-C8)烷基；
每个R9独立地是H、(C1-C8)烷基、三氟-取代的(C1-C8)烷基、CH3-C(＝O)-O-或肟自由基；
x:y:z的摩尔比是1-3:4:1-3；
q和r各自独立地具有2或更小的值；并且
向所述混合物中加入基本上化学计量数量的水和至少一种催化剂。
33.权利要求32的方法，其中Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团。
34.一种试剂盒，其包含:
根据权利要求1所述的组合物；
至少一种聚合引发剂；
任选地，至少一种增效剂；和
任选地，至少一种填料。
35.一种根据权利要求34所述的试剂盒，其进一步包含：
至少一种共聚单体。
36.一种组合物，其包含：
至少一种填料；
至少一种式X的化合物：
其中：
p是1至5；
D独立地是Ti、Al或Zr；
Rb独立地是
其中：
Rc是(C1-C2)烷基；
Rd是(C1-C2)烷基或苯基；
Re是(C6-C22)烷基；
X-是选自氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、磺酸根和乙酸根的阴离子；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基或三氟-取代的(C1-C4)烷基；并且
其中所述至少一种式X的化合物吸附在所述填料上。
37.一种组合物，其包含：
至少一种式IV的化合物：
其中：
p是1至5；
D独立地是Si、Ti、Al或Zr；
A、B、Y和Z各自独立地选自
H、(C1-C8)烷基、或三氟-取代的(C1-C8)烷基，和
E独立地是Si或Ti；
Ra独立地是包含至少一个选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、(C2-C8)烯基、缩水甘油醚氧基、酯、氨基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异氰酸基、氨基酸、核酸和巯(C1-C6)烷基的固化基团的官能团；
每个Ry独立地是H、(C1-C4)烷基、三氟-取代的(C1-C4)烷基；并且
其中A、B、Y和Z至少一个是
38.根据权利要求37所述的组合物，
其中A、B、Y和Z每个是
39.根据权利要求37所述的组合物，其进一步包含：
至少一种填料；
其中所述一种式IV的化合物吸附在所述填料上。
40.一种制备聚合物的方法，其包括：
提供至少一种根据权利要求1所述的组合物；
基本上完全使所述式IV的化合物水解以形成基本上完全已水解的式IV的化合物；和
使所述基本上完全已水解的式IV的化合物与至少一种共聚单体反应。
41.一种根据权利要求40所述的方法，
其中所述共聚单体选自(C2-C8)烯烃、氯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和其组合。
42.一种根据权利要求40所述的方法，
其中所述共聚单体是甲基丙烯酸甲酯、乙烯、丙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、双酚A-甲基丙烯酸缩水甘油酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯和其组合。
43.一种根据权利要求40所述的方法，
其中所述方法在不加入外部热量下进行。
44.一种根据权利要求40所述的方法，其进一步包括：
去除水和有机溶剂，如果存在。
45.一种根据权利要求40所述的方法，
其中所述完全水解步骤是在选自酸或碱的催化剂的存在下进行。
46.由根据权利要求40所述的方法生产的产品。
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