JP6920463B2 - (メタ)アクリレート、モノマー組成物、該組成物から得られた歯科材料およびその製造方法 - Google Patents

(メタ)アクリレート、モノマー組成物、該組成物から得られた歯科材料およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規な(メタ)アクリレート、該(メタ)アクリレートを含有するモノマー組成物、歯科材料用モノマー組成物として用いる該モノマー組成物、該モノマー組成物を含有する歯科材料用組成物、および該歯科材料用組成物を硬化させてなる硬化物に関する。
歯科材料用組成物の代表例であるコンポジットレジンは、典型的には、モノマーを含有するモノマー組成物、フィラー、重合開始剤、重合禁止剤、および色素等を含有している。コンポジットレジン中の各成分の重量の比率をみると、通常、フィラーの重量が最も多く、モノマー組成物の重量がそれに次ぎ、これら2成分でコンポジットレジンの重量の大半を占めている。モノマー組成物は、フィラーに対するバインダーとして働き、モノマー物性およびその硬化物の物性は、それを含有するコンポジットレジンおよびその硬化物の物性および性能に大きな影響を及ぼす。
モノマー組成物としては、モノマーの生体内における安全性、および硬化物の機械的強度や耐磨耗性などの観点から、多くの場合においてラジカル重合性の多官能性メタクリレートの組成物が用いられている。多官能性メタクリレートの組成物の典型例は、2,2−ビス〔4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕プロパン(以下Bis−GMAと称する)や2,2,4−トリメチルヘキサメチレンビス(2−カルバモイルオキシエチル)ジメタクリレート(以下UDMAと称する)を主成分とし、粘度を調整するためにトリエチレングリコールジメタクリレート(以下TEGDMAと称する)を配合したものである。
歯科治療の臨床現場において、コンポジットレジンを用いた歯牙欠損の修復の歴史は古く、またその使用範囲も拡大してきている。しかしながら、コンポジットレジン硬化物の機械的物性は未だ十分とは言えず、特に強度の不足のため、高い応力がかかる部位、例えば大臼歯の歯冠材料等への適用には、制限があるのが実情である。
近年、臨床現場より、このような高い応力のかかる部位へのコンポジットレジンの適用拡大が強く求められており、より高い機械的物性を持つコンポジットレジンの開発は急務である。前述のようにコンポジットレジンに含有されるモノマー組成物の硬化物の物性は、それを含有するコンポジットレジンの硬化物の物性に大きな影響を及ぼす。
モノマー組成物の主成分として広く用いられているBis−GMA、およびUDMAの代替するモノマーを使用して、コンポジットレジンの硬化物の機械的強度を向上させようとする試みは、すでに報告例がある(特許文献1および特許文献2)。
また、主成分モノマーの改良の試みの例としては、モノマー組成物の硬化物の屈折率向上を目的とした主成分モノマーの改良(特許文献3)、およびモノマー組成物の硬化前後の重合収縮率の改善を目的とした主成分モノマーの改良(特許文献4)を挙げることができる。
特開2000−204069号公報 特表2013−544823号公報 特開平11−315059号公報 WO2012−157566号公報
上述したように、コンポジットレジンをはじめとするモノマーまたはモノマー組成物を含有する歯科材料用組成物の適用範囲の拡大には、その硬化物の機械的物性を向上させる必要がある。
上記問題点に鑑み、本発明は、高い靭性と剛性を両立する硬化物を与え得るモノマー、該モノマーを含有するモノマー組成物、歯科材料用モノマー組成物として用いる該モノマー組成物、該モノマー組成物または歯科材料用モノマー組成物を含有する歯科材料用組成物、高い機械的物性を有するその硬化物、歯科材料用組成物を硬化させてなる歯科材料、該モノマー組成物の製造方法、および該歯科材料の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意検討した結果、適度な剛直性を有する多官能イソ(チオ)シアネートと、特定のアミン化合物、適度な柔軟性を有するヒドロキシ(メタ)アクリレートより得られるウレタンウレア型(メタ)アクリレートを含有するモノマー組成物の硬化物が、高い機械的物性を示すことを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下の[1]〜[20]を含む、(メタ)アクリレート、該(メタ)アクリレートを含有するモノマー組成物、該モノマー組成物を硬化した成形体、該モノマー組成物を含有する歯科材料用組成物、および該歯科材料用組成物の硬化物などを提供する。
[1]アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、
イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソ(チオ)シアネート化合物(B)と、
重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)と、の反応生成物である(メタ)アクリレート(D)。
[2]前記(メタ)アクリレート(D)が、下記一般式(D1)で表される構造及び下記一般式(D2)で表される構造を有する[1]に(メタ)アクリレート(D)。
Figure 0006920463
(上記一般式(D1)および(D2)中、Xは酸素原子または硫黄原子を示し、*は結合手を示す。)
[3]下記一般式(1)で表される[1]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
Figure 0006920463
(上記一般式(1)中、Raは2つ又は3つのアミノ基を有するアミン化合物(A1)から全てのアミノ基を除いた残基であり、
bは、2つのイソ(チオ)シアナト基を有するイソ(チオ)シアネート化合物(B1)から全てのイソ(チオ)シアナト基を除いた残基であり、
cは、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)から1つの(メタ)アクリロイルオキシ基及び1つのヒドロキシ基を除いた残基であり、
dは水素原子またはメチル基を示し、
Xは酸素原子または硫黄原子を示し、
nはアミン化合物(A)に含まれる全てのアミノ基の数を示し、
複数存在するRb、Rc、RdおよびXはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。)
[4]下記一般式(2)で表される[1]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
Figure 0006920463
(上記一般式(2)中、R1は、中央部と2つの末端部が結合した基であり、末端部は隣接するNH基に結合しており、中央部は、二価の炭化水素基であり、その二価の炭化水素基中に含まれるエチレン基はオキシエチレン基で置き換えられていてもよく、あるいは、その二価の炭化水素基中に含まれるプロピレン基はオキシプロピレン基に置き換えられていてもよく、末端部は置換基を有していてもよいメチレン基であり、R2は、それぞれ独立に、中央部と2つの末端部が結合した基であり、末端部は隣接するNH基に結合しており、中央部は、炭素数5〜12の二価の芳香族炭化水素基、二価の炭素数5〜12の非環式炭化水素基、または二価の炭素数5〜12の脂環式炭化水素基であり、末端部は置換基を有していてもよいメチレン基であり、
3は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数1〜3のアルキル基または(メタ)アクリロイルオキシメチレン基で置換されていてもよい、炭素数2〜6の直鎖アルキレン基または炭素数2〜6の直鎖オキシアルキレン基であり、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を示し、XはOまたはSであり、複数存在するR2、R3、R4およびXはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。)
[5]前記一般式(2)において、R1が下記式(3)で示される基である[4]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
Figure 0006920463
(一般式(3)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示す。pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たす。複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。)
[6]R1の平均分子量が300〜2000である[4]または[5]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
[7]R2が、それぞれ独立に、下記式(4)、または(5)または(6)または(7)で示される基である[4]〜[6]のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート(D)。
Figure 0006920463
[8]R3が、それぞれ独立に、水素原子が炭素数1〜3のアルキル基で置換されていてもよい、炭素数2〜6の直鎖アルキレン基、または炭素数2〜6の直鎖オキシアルキレン基であることを特徴とする[3]〜[7]のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート(D)。
[9]前記アミン化合物(A)が、一般式(a1−1)で表される化合物(a1)および一般式(a2−1)で表される化合物(a2)から選択される少なくとも1種のアミン化合物である、[1]又は[2]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
Figure 0006920463
(一般式(a1−1)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示し、pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たし、複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。)
Figure 0006920463
(一般式(a2−1)中、R8、R10、R11はそれぞれ水素原子またはメチル基を示し、R9は炭素数1〜20の直鎖状非環式アルキル基、炭素数3〜20の分岐状非環式アルキル基または炭素数3〜20の脂環式アルキル基を示し、x+y+zは1〜200の整数を示し、lは0〜10の整数を示し、複数存在する場合はR8同士、R10同士またはR11同士はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)
[10]イソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソ(チオ)シアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)のアミノ基のモル数aの比(a/b)が0.01〜0.20の範囲である、[1]、[2]又は[9]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
[11]イソ(チオ)シアネート化合物(B)が、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、および4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種である、[9]又は[10]に記載の(メタ)アクリレート(D)。
[12]25℃における粘度が1〜100,000mPa・sである[1]〜[11]のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート(D)。
[13][1]〜[12]のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート(D)を含むモノマー組成物。
[14]歯科材料用モノマー組成物である、[13]に記載のモノマー組成物。
[15]メタクリロイル基およびアクリロイル基から選ばれる少なくとも1つの重合性基を含有する重合性化合物(E)(ただし、(メタ)アクリレート(D)を除く)を含有する、[13]又は[14]に記載のモノマー組成物。
[16][13]〜[15]のいずれか1項に記載のモノマー組成物を硬化した成形体。
[17][13]〜[15]のいずれか1項に記載のモノマー組成物、重合開始剤、およびフィラーを含有する歯科材料用組成物。
[18][17]に記載の歯科材料用組成物を硬化させてなる歯科材料。
[19]アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソシアネート化合物(B)とを反応させて中間体を得る工程(i)と、前記中間体と、重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応させる工程(ii)と、を含むモノマー組成物の製造方法。
[20][17]に記載の歯科材料用組成物を鋳型内に注入する工程と、前記鋳型内で前記歯科材料用組成物を硬化する工程と、
を含む歯科材料の製造方法。
本発明の(メタ)アクリレートを含むモノマー組成物からは、高い靭性と剛性を両立する硬化物が得られる。またかかる硬化物は高い機械的物性を有する。
実施例3で得た(メタ)アクリレート(D−3)を含む組成物のIRスペクトルである。 実施例6で得た(メタ)アクリレート(D−6)を含む組成物のIRスペクトルである。 実施例9で得た(メタ)アクリレート(D−9)を含む組成物のIRスペクトルである。 実施例12で得た(メタ)アクリレート(D−12)を含む組成物のIRスペクトルである。 実施例15で得た(メタ)アクリレート(D−15)を含む組成物のIRスペクトルである。
本発明の(メタ)アクリレート等を、以下詳細に説明する。
[(メタ)アクリレート(D)]
本発明の(メタ)アクリレート(D)は、アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソ(チオ)シアネート化合物(B)と、重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)と、の反応生成物である。(メタ)アクリレート(D)は、通常重合可能な単量体であり、例えば重合性組成物の一成分として用いることができる。なお本明細書では、イソ(チオ)シアナト基とは、イソシアナト基(−NCO)またはイソチオシアナト基(−NCS)を意味し、イソ(チオ)シアネートとは、イソシアネートまたはイソチオシアネートを意味する。また、本明細書において、(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。
上記(メタ)アクリレート(D)は、イソ(チオ)シアネート化合物(B)として、イソシアナト基を有する化合物を用いた場合には、ウレタンウレア(メタ)アクリレートであり、イソチオシアナト基を有する化合物を用いた場合には、前記ウレタンウレア(メタ)アクリレート中のウレタンウレアを構成するC=Oが、C=Sに置き換わった構造を有する(メタ)アクリレートである。本発明では、両者を総称してウレタンウレア型(メタ)アクリレートと称することがある。ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D)としては、ウレタンウレア(メタ)アクリレートであることが機械的物性の観点から好ましい。
(メタ)アクリレート(D)は、アミノ基を有していても、有していなくてもよい。例えば、アミン化合物(A)のアミノ基と、イソ(チオ)シアネート化合物(B)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート(C)との反応において、アミン化合物(A)の全てのアミノ基が反応していてもよく、一部のアミノ基が反応しなくてもよい。この場合、反応生成物である(メタ)アクリレート(D)と未反応のアミン化合物(A)との混合物が生じてもよい。アミノ基の有無は、例えば、FT−IR測定によって確認することができる。
(メタ)アクリレート(D)は、イソ(チオ)シアナト基を有していてもよく、有していなくてもよい。例えば、アミン化合物(A)と、イソ(チオ)シアネート化合物(B)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート(C)との反応において、イソ(チオ)シアネート化合物(B)の全てのイソ(チオ)シアナト基が反応していてもよく、イソ(チオ)シアネート化合物(B)の一部のイソ(チオ)シアナト基が反応しなくてもよい。この場合、反応生成物である(メタ)アクリレート(D)と未反応のイソ(チオ)シアネート化合物(B)との混合物が生じてもよい。イソ(チオ)シアナト基の有無は、例えば、FT−IR測定によって確認することができる。
(メタ)アクリレート(D)は、アミノ基、及び/又はイソ(チオ)シアナト基を有し、さらにヒドロキシ基を有していてもよい。例えば、アミン化合物(A)と、イソ(チオ)シアネート化合物(B)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート(C)との反応において、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の一部のヒドロキシ基が反応しなくてもよい。この場合、反応生成物である(メタ)アクリレート(D)と未反応のヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)との混合物が生じてもよい。(メタ)アクリロイルオキシ基の有無は、例えば、FT−IR測定によって確認することができる。
上記(メタ)アクリレート(D)は、好ましくは、アミン化合物(A)に含まれるアミノ基とイソ(チオ)シアネート化合物(B)に含まれるイソ(チオ)シアナト基とが反応して形成される下記一般式(D1)で表される構造を有し、イソ(チオ)シアネート化合物(B)に含まれるイソ(チオ)シアナト基とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)に含まれるヒドロキシ基とが反応して形成される下記一般式(D2)で表される構造を有する。
Figure 0006920463
上記一般式(D1)および(D2)中、Xは酸素原子または硫黄原子を示し、*は結合手を示す。Xは酸素原子であることが機械的物性の観点から好ましい。
上記アミン化合物(A)としては、得られる(メタ)アクリレート(D)の取り扱い性の観点から、2つ又は3つのアミノ基を有するアミン化合物(A1)が好ましい。
上記イソ(チオ)シアネート化合物(B)としては、得られる(メタ)アクリレート(D)の取り扱い性の観点から、2つのイソ(チオ)シアナト基を有するイソ(チオ)シアネート化合物(B1)が好ましい。
上記(メタ)アクリレート(D)の中でも、上記アミン化合物(A1)とイソ(チオ)シアネート化合物(B1)とを反応させて得られる末端にイソ(チオ)シアナト基を有する前駆体をまず作製し、この前駆体の末端イソ(チオ)シアナト基とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)に含まれるヒドロキシ基1つとを反応して得られる、下記一般式(1)で表される(メタ)アクリレートが好ましい。
Figure 0006920463
上記一般式(1)中、Raは2つ又は3つのアミノ基を有するアミン化合物(A1)から全てのアミノ基を除いた残基であり、Rbは、2つのイソ(チオ)シアナト基を有するイソ(チオ)シアネート化合物(B1)から全てのイソ(チオ)シアナト基を除いた残基であり、Rcは、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)から1つの(メタ)アクリロイルオキシ基及び1つのヒドロキシ基を除いた残基であり、Rdは水素原子またはメチル基を示し、Xは酸素原子または硫黄原子を示し、nはアミン化合物(A)に含まれる全てのアミノ基の数を示す。複数存在するRb、Rc、RdおよびXはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(1)中、Raは、中央部と2つ又は3つの末端部が結合した基であり、末端部は隣接するNH基に結合しており、中央部は、炭素数2〜700の二価又は三価の炭化水素基であり、その二価又は三価の炭化水素基中に含まれるアルキレン基は酸素原子を含んでもよく、末端部は置換基を有していてもよいメチレン基であることが好ましい。
上記アミン化合物(A1)の中でも、得られる(メタ)アクリレート(D)の取り扱い性の観点から、後述する下記一般式(a1−1)で表される化合物(a1)および下記一般式(a2−1)で表される化合物(a2)から選択される少なくとも1種のアミン化合物であることが好ましい。
上記(メタ)アクリレート(D)の中でも、アミン化合物(A)としてアミノ基を2つ有する化合物(A2)を用いて得られる(メタ)アクリレート(D1)が好ましい一態様である。
上記(メタ)アクリレート(D1)の中でも、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。なお、以下、下記一般式(2)で表される化合物は、(メタ)アクリレート(D1−1)ともいう。
Figure 0006920463
上記一般式(2)中、R1は、中央部と2つの末端部が結合した基であり、末端部は隣接するNH基に結合しており、中央部は、二価の炭化水素基であり、中央部となる二価の炭化水素基中に含まれるエチレン基はオキシエチレン基で置き換えられていてもよく、あるいは、中央部となる二価の炭化水素基中に含まれるプロピレン基はオキシプロピレン基に置き換えられていてもよく、末端部は置換基を有していてもよいメチレン基である。
なお、本発明において、上記一般式(2)中、R1における中央部が有する二価の炭化水素基は、少なくとも1つがオキシエチレン基に置き換えられていてもよいエチレン基または少なくとも1つがオキシプロピレン基に置き換えられていてもよいプロピレン基のいずれか一方を少なくとも含んでいるものである。
中央部の二価の炭化水素基としては、二価の脂肪族炭化水素基、二価の脂環含有炭化水素基または二価の芳香環含有炭化水素基が挙げられる。中央部の二価の炭化水素基としては、炭素数6〜120の二価の炭化水素基が好ましい。
前記二価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、二価の、直鎖状または分岐状の脂肪族炭化水素基などが挙げられる。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、例えば、ヘキシレン基(ヘキサメチレン基)、ヘプチレン基(ヘプタメチレン基)、オクチレン基(オクタメチレン基)、ノニレン基、デシレン基、イソデシレン基、ドデシレン基、テトラデシレン基、ヘキサデシレン基、オクタデシレン基などの直鎖状アルキレン基、例えば、オクテニレン基、デセニレン基、ウンデセニレン基、ドデセニレン基、テトラデセニレン基、ヘキサデセニレン基、オクタデセニレン基などの直鎖状アルケニレン基、例えば、オクテニレン基などの直鎖状アルキニレン基などが挙げられる。
分岐状の脂肪族炭化水素基としては、例えば、ジエチルプロピレン基、2−エチルヘキシレン基などの分岐状アルキレン基、例えば、メチルエチニレン基、メチルプロペニレン基、メチルブテニレン基などの炭素数3〜18の分岐状アルケニレン基、例えば、メチルプロピニレン基、メチルブチニレン基などの炭素数4〜8の分岐状アルキニレン基などが挙げられる。
脂環含有炭化水素基としては、例えば、二価の脂環含有炭化水素基などが挙げられる。なお、脂環含有炭化水素基は、その炭化水素基中に1つ以上の脂環式炭化水素を含有していればよく、例えば、その脂環式炭化水素に、例えば、脂肪族炭化水素基などが結合していてもよい。
このような脂環含有炭化水素基として、より具体的には、例えば、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基、シクロオクチレン基などのシクロアルキレン基などが挙げられる。また、脂肪族炭化水素基を含有する脂環含有炭化水素基としては、例えば、メチルシクロヘキシレン基、水添キシリレン基、水添テトラメチルキシリレン基、シクロヘキシルメチレン基、イソホロン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基などが挙げられる。
芳香環含有炭化水素基としては、例えば、二価の芳香環含有炭化水素基などが挙げられる。なお、芳香環含有炭化水素基は、その炭化水素基中に1つ以上の芳香族炭化水素を含有していればよく、例えば、その芳香族炭化水素に、例えば、脂肪族炭化水素基などが結合していてもよい。
このような芳香環含有炭化水素基として、より具体的には、例えば、フェニレン基、トリレン基、ジメチルフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、トリフェニレン基などの炭素数6〜20のアリーレン基、例えば、キシリレン基(フェニレンビス(メチレン)基)、フェニルプロピレン基などのアラルキレン基などが挙られる。
また、中央部の炭素数6〜120の二価の炭化水素基は、その炭化水素基に含まれる少なくとも1つのエチレン基はオキシエチレン基で置き換えられていてもよく、あるいはその炭化水素基に含まれるプロピレン基はオキシプロピレン基に置き換えられていてもよい。
1の末端部は置換基を有してもよいメチレン基であるが、かかる置換基としては、メチル基などのアルキル基などが挙げられる。
上記R1の平均分子量は300〜2000であることが好ましい。
上記一般式(2)のR1の好ましい一態様は、R1が下記式(3)で示される基である。
Figure 0006920463
一般式(3)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示す。pは0〜100の整数、好ましくは0〜70の整数、さらに好ましくは0〜35の整数である。qは0〜100の整数、好ましくは0〜70の整数、さらに好ましくは0〜40の整数である。rは1〜101の整数、好ましくは1〜70の整数、さらに好ましくは1〜35の整数である。p+rは1〜101の整数、好ましくは1〜71の整数、さらに好ましくは1〜36の整数を満たす。複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。
本発明の効果の観点から、R1としてpおよびqがともに0である、一般式(3a)で表される化合物を用いることが好ましい。
Figure 0006920463
一般式(3a)中、R5、R7およびrは、それぞれ一般式(3)のR5、R7およびrと同義である。
上記一般式(2)中、R2は、それぞれ独立に、中央部と2つの末端部が結合した基であり、末端部は隣接するNH基に結合しており、中央部は、炭素数5〜12の二価の芳香族炭化水素基、二価の炭素数5〜12の非環式炭化水素基、または二価の炭素数5〜12の脂環式炭化水素基であり、末端部は置換基を有していてもよいメチレン基である。
適度な剛性を有する観点から、R2の中央部となる二価の芳香族炭化水素基、二価の非環式炭化水素基、または二価の脂環式炭化水素基の炭素数は、通常5〜12であり、好ましくは6〜12である。
炭素数5〜12の脂環式炭化水素基としては、イソホロン基、シクロヘキシルメチレン基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチレン基などが挙げられる。中でも、硬化物の靭性の観点からビシクロ[2.2.1]ヘプチレン基が好ましい。
炭素数5〜12の非環式炭化水素基としては、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、トリメチルヘキサメチレン基などが挙げられる。中でも、硬化物の靭性の観点からトリメチルヘキサメチレン基が好ましい。
2の末端部は置換基を有してもよいメチレン基であるが、かかる置換基としては、メチル基などのアルキル基などが挙げられる。
2に含まれる中央部が芳香族炭化水素基である場合、その芳香族炭化水素基に含まれるベンゼン環に対して、2つの末端部(置換基を有していてもよいメチレン基)の位置関係は、オルト位、メタ位、またはパラ位のいずれであってもよい。しかし、本願発明の効果を奏する上では、これら2つの末端部の位置関係は、メタ位またはパラ位であることが好ましく、メタ位であることがより好ましい。
2に含まれる中央部が脂環式炭化水素基である場合、その脂環式炭化水素基に含まれる炭素環に対して、2つの末端部(置換基を有していてもよいメチレン基)の位置関係は特に限定されない。しかし、本発明の効果を奏する上では、これら2つの末端部は、上記炭素環の同一の炭素原子に対して結合していないことが好ましく、一方の上記末端部が結合した炭素環上の炭素に対して、2つ以上離れた炭素環状の炭素に対して、他方の上記末端部が結合することがより好ましい。
これら2つの末端部の位置が異なる位置異性体は、単独で使用されることもあるし、2種以上の混合物として使用されることもある。
上記R2として具体的には、下記式(4)、または(5)または(6)または(7)で示される基より選択される基が好ましい。一般式(4)の基の場合、一般的に2,5位および2,6位にメチレン基が結合する位置異性体の混合物である。
Figure 0006920463
なお、複数存在するR2はそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(2)中、R3は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数1〜3のアルキル基または(メタ)アクリロイルオキシメチレン基で置換されていてもよい、炭素数2〜6の直鎖アルキレン基または炭素数2〜6の直鎖オキシアルキレン基である。
上記一般式(2)のR3の好ましい一態様は、水素原子が炭素数1〜3のアルキル基で置換されていてもよい、炭素数2〜4の直鎖アルキレン基または炭素数2〜4の直鎖オキシアルキレン基である。
上記直鎖アルキレン基としては、例えば、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2CH2−、およびCH2CH2CH2CH2CH2CH2−などが挙げられる。これら直鎖アルキレン基の好ましい一態様は、例えば、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−、−CH2CH2CH2CH2−等である。
上記直鎖オキシアルキレン基としては、例えば、−CH2CH2OCH2CH2−、およびCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2−などが挙げられる。上記直鎖オキシアルキレン基の好ましい一態様は、例えば、−CH2CH2OCH2CH2−等である。
上記直鎖アルキレン基または直鎖オキシアルキレン基の炭素数としては、(メタ)アクリレート(D)に適度な柔軟性を持たせる観点から、炭素数は通常2〜6であり、好ましくは2〜4、より好ましくは2である。
上記直鎖アルキレン基または直鎖オキシアルキレン基に含まれる水素原子と置換可能アルキル基としては、例えば、CH3−、CH3CH2−、CH3CH2CH2−、および(CH3)2CH−などが挙げられる。(メタ)アクリレート(D)に適度な柔軟性を持たせる観点から、該アルキル基の炭素数としては、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましく、1がさらに好ましい。
上記直鎖アルキレン基または直鎖オキシアルキレン基に含まれる水素原子と置換可能な(メタ)アクリロイルオキシメチレン基としては、メタクリロイルオキシメチレン基およびアクリロイルオキシメチレン基が挙げられる。
なお、複数存在するR3はそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(2)中、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を示す。R4としては、硬化物の靱性の観点から水素原子が好ましい。複数存在するR4はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
靱性に優れた硬化物を得る観点から、上記(メタ)アクリレート(D1−1)に重合性基が3以上含まれる場合には、重合性基としてメタクリロイル基がより少なく、アクリロイル基がより多く含まれているが好ましく、重合性基としてアクリロイル基のみが含まれていること(R3の置換基となり得る(メタ)アクリロイルオキシメチレン基がアクリロイルオキシ基であること)がより好ましい。
3の上記置換基は、(メタ)アクリレート(D1−1)に含まれる両端のアクリロイル基に隣接する直鎖アルキレン基または直鎖オキシアルキレン基の炭素の隣の炭素に結合した水素を置換していることが好ましい。
上記水素原子と置換可能なアルキル基、および水素原子と置換可能な(メタ)アクリロイルオキシメチレン基の数は特に限定されないが、各R3に対して0〜8が好ましく、(メタ)アクリレート(D1−1)に適度な柔軟性を持たせる観点から、0〜4がより好ましく、0〜2がさらに好ましく、0すなわち該置換基がないことが特に好ましい。
なお、複数存在するR4はそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(2)中、Xは、酸素原子または硫黄原子を示す。一般式(2)において、Xが酸素原子である場合には、(メタ)アクリレート(D1−1)は、ウレタンウレア(メタ)アクリレートであり、Xは酸素原子であることが機械的物性の観点から好ましい。なお、複数存在するXはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。
(メタ)アクリレート(D1−1)などの(メタ)アクリレート(D)は常温で液体であることが好ましい。さらに(メタ)アクリレート(D)の65℃における粘度が、1〜50000mPa・sであることが好ましく、1〜20000mPa・sであることがより好ましく、1〜5000mPa・sであることがさらに好ましい。(メタ)アクリレート(D)の粘度がこの範囲にあると、(メタ)アクリレート(D)の粘度が低くなり、例えば、歯科材料用組成物に配合する際に有利である。なお、上記(メタ)アクリレート(D)は、高温化の保存により一部オリゴマー化してしまったものや、高粘度の副生化合物などの所望の(メタ)アクリレート(D)以外の副成分が生じた場合、これらとの混合物を形成する場合もある。しかしながら、上述の粘度範囲にあれば、これら混合物を形成する場合であっても、歯科材料用組成物として使用する際に、このような副成分の存在による問題は少ない傾向にある。上記粘度は、E型粘度計(例えば東機産業製TVE−22H)により、65℃で測定した値である。
これら(メタ)アクリレート(D)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
このような式(1)で示される構造を有するウレタンウレア型(メタ)アクリレートである(メタ)アクリレート(D1−1)などの(メタ)アクリレート(D)が本発明のモノマー組成物に含有されることにより、この組成物から得られる硬化物が、靭性と剛性を兼ね備えた材料となる。
(メタ)アクリレート(D1−1)などの(メタ)アクリレート(D)は、前述のとおり、アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソ(チオ)シアネート化合物(B)と、重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応させることにより得られる。
例えば、ウレタンウレア型(メタ)アクリレートの一例である(メタ)アクリレート(D1−1)は、後述する一般式(a1’)で表されるアミン化合物と、
イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソ(チオ)シアネート化合物(B)と、
重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)と、を反応させることにより得られる。
以下、(メタ)アクリレート(D)を製造するための上述の各成分について詳細に説明する。
[アミン化合物(A)]
(メタ)アクリレート(D)の製造に使用するアミン化合物(A)は、上述のとおり、アミノ基を2つ以上有する化合物である。上記アミン化合物(A)としては、得られる(メタ)アクリレート(D)の取り扱い性の観点から、2つ又は3つのアミノ基を有するアミン化合物(A’)が好ましい。
例えば、(メタ)アクリレート(D1−1)を製造するために使用されるアミン化合物(A’)としては、下記一般式(a1’)で表されるアミノ基を2つ有するアミン化合物が挙げられる。
Figure 0006920463
上記一般式(a1’)中、 R1は、一般式(2)のR1と同義である。
上記一般式(a1’)で表されるアミノ基を2つ有するアミン化合物の好適例としては、後述する一般式(a1−1)で表されるアミノ基を2つ有する化合物(a1)が挙げられる。
(メタ)アクリレート(D)の製造に好適に使用されるアミン化合物(A’)としては、下記一般式(a1−1)で表されるアミノ基を2つ有する化合物(a1)および下記一般式(a2−1)で表されるアミノ基を3つ有する化合物(a2)から選択される少なくとも1種の化合物が挙げられる。
(化合物(a1))
Figure 0006920463
一般式(a1−1)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示す。pは0〜100の整数、好ましくは0〜70の整数、さらに好ましくは0〜35の整数である。qは0〜100の整数、好ましくは0〜70の整数、さらに好ましくは0〜40の整数である。rは1〜100の整数、好ましくは1〜70の整数、さらに好ましくは1〜35の整数である。p+rは1〜101の整数、好ましくは1〜71の整数、さらに好ましくは1〜36の整数を満たす。複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。
一般式(a1−1)で表される化合物(a1)の平均分子量(MW)は、通常100〜4000、好ましくは200〜4000、さらに好ましくは400〜2000である。なお、平均分子量は液体クロマトグラフィー質量分析(LC−MS)により確認できる。一般式(a1−1)で表される化合物として、例えば、HK−511、ED−600、ED−900、ED−2003、D−230、D−400、D−2000、D−4000(HUNTSMAN社製 商品名)等を挙げることができるが、これら例示化合物のみに限定されるものではない。
化合物(a1)としては、本発明の効果の観点から、pおよびqがともに0である、一般式(a1−1a)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006920463
一般式(a1−1a)中、R5、R7およびrは、それぞれ一般式(1)のR5、R7およびrと同義である。
これら化合物(a1)は1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
(化合物(a2))
化合物(a2)は一般式(a2−1)で表される。
Figure 0006920463
一般式(a2−1)中、R8、R10、R11はそれぞれ水素原子またはメチル基を示す。R9は炭素数1〜20の直鎖状非環式アルキル基、炭素数3〜20の分岐状非環式アルキル基または炭素数3〜20の脂環式アルキル基を示す。x+y+zは1〜200の整数を示す。lは0〜10の整数を示す。複数存在する場合はR8同士、R10同士またはR11同士はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
一般式(a2−1)中、x+y+zは通常1〜200の整数であるが、好ましくは1〜100の整数、さらに好ましくは1〜50の整数である。lは通常0〜10の整数であるが、好ましくは0〜5の整数、さらに好ましくは0または1である。一般式(a2−1)で表される化合物の重量平均分子量(MW)は、通常100〜5000、好ましくは400〜5000、さらに好ましくは400〜3000とすることができる。
9で表される炭素数1〜20の直鎖状非環式アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、n−オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などが挙げられる。R9で表される炭素数3〜20の分岐状非環式アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、2−プロピルペンチル基、イソデシル基などが挙げられる。R9で表される炭素数3〜20の脂環式アルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などが挙げられる。
一般式(a2−1)で表される化合物として、例えば、T−403、T−3000(XTJ−509)、T−5000(HUNTSMAN社製 商品名)等を挙げることができるが、これら例示化合物のみに限定されるものではない。これら化合物(a2)は1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。また化合物(a1)および(a2)を混合して用いてもよい。
アミン化合物(A)は1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
[イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソ(チオ)シアネート化合物(B)]
(メタ)アクリレート(D)の製造に使用するイソ(チオ)シアネート化合物(B)は、上述のとおり、イソ(チオ)シアナト基を2つ以上有する化合物である。
イソ(チオ)シアネート化合物(B)としては、例えば、脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物、複素環ポリイソシアネート化合物、脂肪族ポリイソチオシアネート化合物、脂環族ポリイソチオシアネート化合物、芳香族ポリイソチオシアネート化合物、含硫複素環ポリイソチオシアネート化合物、およびこれらの変性体などが挙げられる。イソ(チオ)シアネート化合物(B)としては、得られる(メタ)アクリレート(D)の取り扱い性の観点から、2つのイソ(チオ)シアナト基を有するイソ(チオ)シアネート化合物(B’)が好ましい。
イソ(チオ)シアネート化合物(B’)としては、より具体的には、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアナトメチルエステル、リジントリイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシレンジイソシアネート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)ナフタリン、メシチリレントリイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)スルフィド、ビス(イソシアナトエチル)スルフィド、ビス(イソシアナトメチル)ジスルフィド、ビス(イソシアナトエチル)ジスルフィド、ビス(イソシアナトメチルチオ)メタン、ビス(イソシアナトエチルチオ)メタン、ビス(イソシアナトエチルチオ)エタン、ビス(イソシアナトメチルチオ)エタン等の脂肪族ポリイソシアネート化合物;
イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジメチルメタンイソシアネート、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、3,8−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン、3,9−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン、4,8−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン、4,9−ビス(イソシアナトメチル)トリシクロデカン等の脂環族ポリイソシアネート化合物;
フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4'− ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルスルフィド−4,4−ジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート化合物;
2,5−ジイソシアナトチオフェン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)チオフェン、2,5−ジイソシアナトテトラヒドロチオフェン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)テトラヒドロチオフェン、3,4−ビス(イソシアナトメチル)テトラヒドロチオフェン、2,5−ジイソシアナト−1,4−ジチアン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)−1,4−ジチアン、4,5−ジイソシアナト−1,3−ジチオラン、4,5−ビス(イソシアナトメチル)−1,3−ジチオラン等の複素環ポリイソシアネート化合物;等が挙げられる。
イソ(チオ)シアネート化合物(B’)としては、例えば、ヘキサメチレンジイソチオシアネート、リジンジイソチオシアネートメチルエステル、リジントリイソチオシアネート、m−キシリレンジイソチオシアネート、ビス(イソチオシアナトメチル)スルフィド、ビス(イソチオシアナトエチル)スルフィド、ビス(イソチオシアナトエチル)ジスルフィド等の脂肪族ポリイソチオシアネート化合物;
イソホロンジイソチオシアネート、ビス(イソチオシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソチオシアネート、シクロヘキサンジイソチオシアネート、メチルシクロヘキサンジイソチオシアネート、2,5−ビス(イソチオシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソチオシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、3,8−ビス(イソチオシアナトメチル)トリシクロデカン、3,9−ビス(イソチオシアナトメチル)トリシクロデカン、4,8−ビス(イソチオシアナトメチル)トリシクロデカン、4,9−ビス(イソチオシアナトメチル)トリシクロデカン等の脂環族ポリイソチオシアネート化合物;
トリレンジイソチオシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソチオシアネート、ジフェニルジスルフィド−4,4−ジイソチオシアネート等の芳香族ポリイソチオシアネート化合物;
2,5−ジイソチオシアナトチオフェン、2,5−ビス(イソチオシアナトメチル)チオフェン、2,5−イソチオシアナトテトラヒドロチオフェン、2,5−ビス(イソチオシアナトメチル)テトラヒドロチオフェン、3,4−ビス(イソチオシアナトメチル)テトラヒドロチオフェン、2,5−ジイソチオシアナト−1,4−ジチアン、2,5−ビス(イソチオシアナトメチル)−1,4−ジチアン、4,5−ジイソチオシアナト−1,3−ジチオラン、4,5−ビス(イソチオシアナトメチル)−1,3−ジチオラン等の含硫複素環ポリイソチオシアネート化合物;等が挙げられる。
また、これらの塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換体、アルキル置換体、アルコキシ置換体、ニトロ置換体や多価アルコールとのプレポリマー型変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ビュレット変性体、ダイマー化あるいはトリマー化反応生成物等も使用できる。
これらイソ(チオ)シアネート化合物(B’)の中でも、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、および4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましく、
2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタンがより好ましい。
イソ(チオ)シアネート化合物(B)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
[重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)]
(メタ)アクリレート(D)の製造に使用する重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)は、上述のとおり、メタクリロイル基およびアクリロイル基から選ばれる少なくとも1つの重合性基、およびヒドロキシ基を有する化合物である。重合性基を1つ以上有するヒドロキシアクリレート化合物としては、得られる(メタ)アクリレート(D)の取り扱い性の観点から、メタクリロイル基およびアクリロイル基から選ばれる1つの重合性基、および1つのヒドロキシ基を有する、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C’)が好ましい。
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C’)として好適な1つの重合性基および1つのヒドロキシル基を有するヒドロキシアクリレート化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートなどが挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C’)として好適な1つの重合性基および1つのヒドロキシル基を有するヒドロキシメタクリレート化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレートなどが挙げられる。
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
本発明の(メタ)アクリレート(D)は、ウレタンウレア型(メタ)アクリレートであり、前述のように前記アミン化合物(A)と、前記イソ(チオ)シアネート化合物(B)と、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応させることにより得られるが、その反応は、公知または公知に準ずる方法により行うことができる。
反応の際には、触媒を添加してもよいし、また添加しなくてもよいが、反応速度を向上させるために、触媒を添加することが好ましい。該触媒としては、アミン化合物(A)に含まれるアミノ基とイソ(チオ)シアネート化合物(B)に含まれるイソ(チオ)シアナト基との反応、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)に含まれるヒドロキシ基とイソ(チオ)シアネート化合物(B)に含まれるイソ(チオ)シアナト基との反応を加速する公知の触媒を使用できる。
上記触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクテートおよびオクタン酸スズなどの有機スズ化合物、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、アセチルアセトナトジルコニウム、アセチルアセトナト鉄およびアセチルアセトナトゲルマニウムなどのスズ以外のその他の有機金属化合物、トリエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、2,6,7−トリメチル−1−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N',N'−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン、N,N,N',N'−ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N,N',N'−テトラ(3−ジメチルアミノプロピル)−メタンジアミン、N,N'−ジメチルピペラジンおよび1,2−ジメチルイミダゾールなどのアミン化合物およびそれらの塩、トリ−n−ブチルホスフィン、トリ−n−ヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンおよびトリ−n−オクチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン化合物などが挙げられる。
これらの中でも、少量で反応が進行し、イソ(チオ)シアネート化合物(B)に対して選択性が高い、ジブチルスズジラウレートおよびオクタン酸スズが好ましい。上記触媒を使用する場合には、アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)との合計重量100重量%に対して、0.001〜0.5重量%を添加することが好ましく、0.002〜0.3重量%を添加することがより好ましく、0.01〜0.3重量%を添加することがさらに好ましく、0.01〜0.2重量%を添加することがよりさらに好ましく、0.05〜0.2重量%を添加することが特に好ましい。上記下限値を下回る添加量では、触媒の効果が小さくなり、反応時間が著しく長くなる可能性があり、上記上限値を超える添加量では、触媒効果が過大となり、多量の反応熱が発生し温度制御が困難になることがある。該触媒は反応の開始時に全量投入してもよく、必要に応じて逐次もしくは分割して反応系に投入してもよい。このような逐次もしくは分割された触媒の投入は、反応初期の多量の反応熱の発生を抑制するため、反応温度の制御をより容易にする。
反応温度に関しては、特に制限はないが、0〜120℃であることが好ましく、20〜100℃であることがより好ましく、40〜80℃であることがさらに好ましい。上記下限値を下回る温度で反応を実施すると、反応速度が極度に低下するため、反応の完結までに非常に長い時間を要し、場合によっては反応が完結しない恐れがある。一方、上記上限値を超える温度で反応を実施すると、副反応により不純物が生成する恐れがある。このような不純物は、製造されたウレタンウレア型(メタ)アクリレートである(メタ)アクリレート(D)の着色原因となることがある。
前述の好ましい温度範囲における安定的な製造を行う点からは、反応温度は制御されていることが好ましい。通常、前述したアミノ基とイソ(チオ)シアナト基との反応、およびヒドロキシ基とイソ(チオ)シアナト基との反応は発熱反応であるので、その発熱量が大きく、反応物の温度が好ましい反応温度範囲を超えて上昇する恐れがある場合、冷却を行う場合がある。また、反応がほぼ完結し、反応物の温度が好ましい反応温度範囲を超えて低下する恐れがある場合、加熱を行う場合がある。
本発明のウレタンウレア型(メタ)アクリレートである(メタ)アクリレート(D)は重合活性を有する。したがって、その製造中において、高い温度に晒された際に意図しない重合反応が進行する可能性がある。そのような意図しない重合反応を防止するために、反応を開始する前または反応中に公知の重合禁止剤を添加することができる。重合禁止剤は、(メタ)アクリレート(D)の製造をする際にアクリレート基の反応を抑制できれば特に限定されないが、例えば、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)、ヒドロキノン(HQ)、ヒドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)、およびフェノチアジン(PTZ)等が挙げられる。これら重合禁止剤の中でも、BHTは、他のフェノール性重合禁止剤と比較するとイソシアナト基と反応することによって消費されることが少なく、またアミン系の重合禁止剤で見られるような着色が少ないことから特に好ましい。添加する重合禁止剤の量は特に限定されないが、アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の合計重量100重量%に対して、0.001〜0.5重量%を添加することが好ましく、0.002〜0.3重量%を添加することがより好ましく、0.005〜0.3重量%を添加することがさらに好ましく、0.005〜0.1重量%を添加することがさらに好ましく、0.01〜0.1重量%を添加することがさらに好ましい。上記下限値を下回る添加量では、重合禁止剤として能力を発揮できない可能性があり、上記上限値を超える添加量では、(メタ)アクリレート(D)を含むモノマー組成物、例えば歯科材料用組成物として使用した際に、硬化速度が極度に遅くなり、実用性に制限が加えられる場合がある。
アミン化合物(A)、イソ(チオ)シアネート化合物(B)、およびヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の反応の際に、溶媒を使用してもよい。溶媒は、アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)に対する反応性が実用上なく、反応を阻害せず、また、原料および生成物を溶解させるものであれば、特に限定されない。また、溶媒を使用せずに反応を行ってもよい。アミン化合物(A)およびヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)は、通常、低粘度の液体であるためイソ(チオ)シアネート化合物(B)と混和することができ、溶媒を使用せずに反応を行うことができる。
アミン化合物(A)、イソ(チオ)シアネート化合物(B)、およびヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の反応の際には、イソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソ(チオ)シアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)のアミノ基のモル数aの比(a/b)は、好ましくは0.01〜0.20、より好ましくは0.01〜0.18である。
また、イソ(チオ)シアネート化合物(B)中のイソ(チオ)シアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)中のアミノ基のモル数aおよびヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)中の活性水素基のモル数cの合計モル数(a+c)の比((a+c)/b)は、好ましくは0.70〜1.30、より好ましくは0.70〜1.20、さらに好ましくは0.90〜1.10である。
上記モル数の比を満たすことにより、耐熱性、耐溶剤性および耐衝撃性に優れたウレタンウレア型(メタ)アクリレートである(メタ)アクリレート(D)をより好適に得ることができる。
アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを混和してウレタンウレア型(メタ)アクリレートである(メタ)アクリレート(D)を製造する方法については、特に限定されない。例えば、反応容器中のイソ(チオ)シアネート化合物(B)に対して、アミン化合物(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)との混和物を、投入量を制御しながら添加してこれらを混和して(メタ)アクリレート(D)を製造する方法、反応容器中のイソ(チオ)シアネート化合物(B)に対して、アミン化合物(A)を、投入量を制御しながら添加してこれらを混和して中間体を作製した後、この中間体に対して、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)を、投入量を制御しながら添加してこれらを混和して(メタ)アクリレート(D)を製造する方法(中間体を経由する製造方法)、反応容器に対してアミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを同時に投入量を制御しながら添加してこれらを混和して(メタ)アクリレート(D)を製造する方法などが挙げられる。このような混和による製造方法によれば、前述したアミノ基とイソ(チオ)シアナト基との反応、およびヒドロキシ基とイソ(チオ)シアナト基との反応により発生する熱量を適切な範囲に制御できるので、反応中の温度制御が容易になる。また、アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応容器に全量入れた後に昇温を行うことにより、これら化合物の反応を行う方法を採用することもできる。反応時には、反応熱により急激に反応温度が上昇することがあるので、適宜冷却による温度制御が必要となる場合がある。
上記製造方法の中でも、反応性および得られた(メタ)アクリレート(D)のポットライフの観点から、中間体を経由する製造方法が好ましい。
中間体を経由する製造方法の場合には、アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアナト基を2つ以上有するイソ(チオ)シアネート化合物(B)とを反応させて中間体を得る工程(i)と、前記中間体とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応させる工程(ii)を含む製造方法が好ましい。以下、各工程について説明する。
[工程(i)]
工程(i)においては、イソ(チオ)シアネート化合物(B)に、所定量のアミン化合物(A)を一括添加または分割添加して、これらを反応させる。イソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソ(チオ)シアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)のアミノ基のモル数aの比(a/b)は、好ましくは0.01〜0.20、より好ましくは0.01〜0.18である。
アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)との反応は添加剤(例えば、反応促進剤、安定剤など)の存在下で行ってもよい。反応温度は、使用する化合物や添加剤の種類や使用量および生成する中間体の性状により異なるため、一概に限定されるものではなく、操作性、安全性、便宜性等を考慮して、適宜選ばれる。
[工程(ii)]
工程(ii)においては、工程(i)で得られた中間体に、さらにヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)を添加してこれらを反応させる。反応温度は、使用する化合物により異なるため、一概に限定されるものではなく、操作性、安全性、便宜性等を考慮して、適宜選ばれるが、90℃もしくはそれ以下が好ましい。使用する化合物の溶解性に応じて加熱してもよい。加熱温度はその化合物の安定性、安全性を考慮して決定される。
アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを一括混合すると、反応熱が大きくなり、予期せぬ重合性基(アクリロイル基またはメタクリロイル基)同士の副反応が起こり、(メタ)アクリレートの重合反応が進行する場合がある。アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とを反応させて中間体を得た後に、この中間体にヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)を添加する製造方法によれば、上述した副反応が抑制できる傾向にあり、効率よくウレタンウレア型(メタ)アクリレートである(メタ)アクリレート(D)を製造できる。
また、イソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応させて中間体を作製する工程、それに続けて得られた中間体とアミン化合物(A)とを反応させる工程を経て、(メタ)アクリレート(D)を製造する場合、その中間体にはイソ(チオ)シアネート残基が残っているため、アミン化合物(A)との反応熱が大きくなり、予期せぬ重合性基(アクリロイル基またはメタクリロイル基)同士の副反応が起こり、(メタ)アクリレートの重合反応が進行する場合がある。
これに対して、上記の工程(i)および(ii)を含む中間体を経由する製造方法によれば、工程(i)において、好適には上記範囲のモル比a/bの範囲にてアミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とを反応させて中間体を得ており、アミン化合物(A)のアミノ基がほとんど残っていないため、上述した副反応が抑制できる傾向にある。
酸素は、アクリロイル基およびメタクロイル基を含む化合物の重合禁止剤として有効である。そのため、反応の際に、意図しないアクリロイル基およびメタクロイル基の重合を防止するために、反応器の中に酸素を導入することがある。酸素は、例えば、乾燥空気、または酸素ガスなどの形態で反応器に導入できるが、好ましくは乾燥空気の形態で反応器に導入する。乾燥空気は、例えば、凝縮型エアードライヤー等の使用をはじめとした公知の方法で乾燥させて、水を除去することで得ることができる。その他の態様として、窒素等の不活性気体と酸素との混合ガスを反応器に導入することもできる。窒素等の不活性気体と酸素との混合ガスの態様も上記乾燥空気の態様と同様に好ましい。窒素等の不活性気体との混合ガスは、酸素ガスもしくは酸素を含む前述の乾燥空気に窒素を所定比率で混合することで得ることができる。該窒素は公知の方法で乾燥させて水を除去してあるものが好ましい。導入方法は特に限定されないが、例えば、反応容器の底部から、気泡状で連続的、もしくは間欠的に導入できる。また、反応容器上部の空隙部分に連続的、もしくは間欠的に導入してもよい。乾燥空気の導入量は、反応容器の大きさなどに応じて適宜設定すればよいが、例えば、反応容器が1Lの場合、通常1〜500ml/分、好ましくは1〜300ml/分である。1ml/分より少ないと十分な量の酸素が導入できず、重合禁止剤として作用しない可能性があり、500ml/分より多いと反応時にイソ(チオ)シアネート化合物(B)の揮発を増加させ、(メタ)アクリレート(D)の硬化後の物性を低下させるおそれがある。
アミン化合物(A)、イソ(チオ)シアネート化合物(B)、およびヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の反応時に水が系中の不純物として存在すると、イソ(チオ)シアネート化合物(B)と水とが反応することにより、目的物よりも高分子量の不純物を生じる恐れがある。かかる不純物量の増大は、生成物の粘度の上昇の原因となり、好ましくない。したがって、上記反応の際に反応系中には、極力水が存在しないことが好ましい。
そのため、アミン化合物(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)に含有される水分量は極力少ないことが好ましく、具体的には、アミン化合物(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の全量に対して、水分量が、0.5重量%以下であることが好ましく、0.3重量%以下であることがより好ましく、0.1重量%以下であることがさらに好ましい。アミン化合物(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)に含有される水分量が上記値を超える場合は、公知の方法で水を取り除いた後に、(メタ)アクリレート(D)の原料に供することが好ましい。また、アミン化合物(A)、イソ(チオ)シアネート化合物(B)、およびヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)の反応を行う反応容器内は、公知の方法で乾燥させて、水を除去することが好ましい。
このようにして製造された(メタ)アクリレート(D)は、単離するなどして1種単独で用い得るが、2種以上混合した状態で用いてもよい。例えば、アミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)と2種以上のヒドロキシアクリレート化合物(C)とを原料とし(メタ)アクリレート(D)を作製した場合、あるいはアミン化合物(A)とイソ(チオ)シアネート化合物(B)とヒドロキシアクリレート化合物(C)およびヒドロキシメタクリレート化合物(C)とを原料とし(メタ)アクリレート(D)を作製した場合などは、2種以上の(メタ)アクリレート(D)が含まれることになる。
本発明のモノマー組成物は、上記(メタ)アクリレート(D)を含む。本発明のモノマー組成物は、(メタ)アクリレート(D)以外の成分を含んでいてもよい。
[重合性化合物(E)]
本発明におけるモノマー組成物は、上述した(メタ)アクリレート(D)に加えて、さらにメタクリロイル基およびアクリロイル基から選ばれる少なくとも1つの重合性基を含有する重合性化合物(E)(ただし、(メタ)アクリレート(D)を除く)を含有してもよい。
上記重合性化合物(E)に含有される重合性基の数は、1つでもよいし、2つ以上でもよい。好ましい重合性基の数は2以上10以下であり、より好ましい重合性基の数は2以上6以下であり、さらに好ましい重合性基の数は2以上4以下である。
重合性化合物(E)の分子量としては、80〜1000が好ましく、150〜700がより好ましい。分子量がこの範囲より小さいと低沸点となるため、モノマー組成物を調製する際の操作性の観点から下限値を上記にすることが好ましい。分子量がこの範囲より大きいと粘度が高くなる傾向があり、モノマー組成物、例えば歯科材料用モノマー組成物を調製する際の操作性の観点から上限値を上記にすることが好ましい。
重合性化合物(E)は常温で液体であることが好ましい。さらに重合性化合物(E)の65℃における粘度は、1〜50000mPa・sであることが好ましく、1〜20000mPa・sであることがより好ましく、1〜5000mPa・sであることがさらに好ましく、1〜3000mPa・sであることが特に好ましい。粘度がこの範囲にあると、モノマー組成物の粘度が低くなり、組成物として使用する際に有利である。さらに、重合性化合物(E)の65℃における上記粘度は、(メタ)アクリレート(D)の65℃における粘度よりも低いことがより好ましい。なお、上記重合性化合物(E)は、高温化の保存により一部オリゴマー化してしまったものなどの所望の重合性化合物(E)以外の副成分を含む場合もある。しかしながら、上述の粘度範囲にあれば、モノマー組成物として使用する際に、このような副成分の存在による問題は少ない傾向にある。上記粘度は、E型粘度計により、65℃で測定した値である。
これら重合性化合物(E)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
重合性基を1つだけ有する上記重合性化合物(E)としては、例えば、下記一般式(E−1)で示される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0006920463
上記一般式(E−1)中、R12は水素またはメチル基であり、R13は酸素または窒素を含有してもよい炭素数1〜20の一価の有機基を示す。
上記一価の有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等の炭素数1〜20の非環式炭化水素基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキニル基、アリール基等の炭素数1〜20の環式炭化水素基などの炭化水素基;アルコキシアルキル基、アルコキシアルキレングリコール基、テトラヒドロフルフリル基等の上記炭化水素基の少なくとも一部の炭素−炭素結合の間に、酸素が挿入された基(ただし酸素が連続して挿入されることはない。)などの炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜20の環式炭化水素基は、非環式炭化水素部分を有していてもよい。また、これら基中に含まれる非環式炭化水素部分は直鎖状または分岐状のいずれでもよい。
上記炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基に直鎖状のアルキレン部分が含まれている場合には、その少なくとも1つのメチレン基が、エステル結合、アミド結合、カーボネート結合、ウレタン結合(カルバモイル基)、またはウレア結合で置き換えられていてもよい(ただし、メチレン基が連続して置き換えられることはない。)。
また、上記炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基などの有機基に含まれる水素原子が、カルボキシル基、リン酸基等の酸基、水酸基、アミノ基、エポキシ基等の官能基に置き換えられていてもよい。
上記一般式(E−1)で示されるメタクリロイル基を有する化合物としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、エトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングルコールメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレートなどが挙げられる。
上記一般式(E−1)で示されるアクリロイル基を有する化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングルコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートなどが挙げられる。
重合性基を2つ以上有する上記重合性化合物(E)としては、例えば、下記一般式(E−2)で示される重合性化合物が挙げられる。
Figure 0006920463
上記一般式(E−2)中、R14およびR15は水素またはメチル基を示し、これらは同一でも異なっていてもよく、R16は酸素または窒素を含有してもよい炭素数1〜40の二価の有機基を示す。ただし、上記一般式(E−2)で示される化合物には、(メタ)アクリレート(D)は含まれない。
上記二価の有機基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基等の炭素数1〜40の非環式炭化水素基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、シクロアルキニレン基、アリーレン基等の炭素数1〜40の環式炭化水素基などの炭化水素基;オキシアルキレン基等の上記炭化水素基の少なくとも一部の炭素−炭素結合の間に、酸素が挿入された基(ただし酸素が連続して挿入されることはない。)などの炭素数1〜40の酸素含有炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜40の環式炭化水素基としては、非環式炭化水素部分を有していてもよい。また、これら基中に含まれる非環式炭化水素部分は直鎖状または分岐状のいずれでもよい。
上記炭素数1〜40の炭化水素基または炭素数1〜40の酸素含有炭化水素基に直鎖状のアルキレン部分が含まれている場合には、その少なくとも1つのメチレン基が、エステル結合、アミド結合、カーボネート結合、ウレタン結合(カルバモイル基)、またはウレア結合で置き換えられていてもよい(ただし、メチレン基が連続して置き換えられることはない。)。
また、上記炭素数1〜40の炭化水素基、炭素数1〜40の酸素含有炭化水素基などの有機基に含まれる水素原子が、カルボキシル基、リン酸基等の酸基、水酸基、アミノ基、エポキシ基等の官能基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の重合性基に置き換えられていてもよい。
上記一般式(E−2)で示される重合性化合物のうち、好適な重合性化合物の一例としては、上記R16が炭素数2〜20、望ましくは炭素数4〜12の直鎖アルキレン基である重合性化合物が挙げられる。
上記好適な重合性化合物であり、メタクリロイル基を有する化合物としては、例えば、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、1,8−オクタンジオールジメタクリレート、1,9−ナノンジオールジメタクリレート、1,10−デカンジオールジメタクリレートなどが挙げられる。
上記好適な重合性化合物であり、アクリロイル基を有する化合物としては、例えば、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,8−オクタンジオールジアクリレート、1,9−ナノンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレートなどが挙げられる。
また、上記一般式(E−2)で示される重合性化合物のうち、好適な重合性化合物の他の例としては、上記R16が炭素数2〜20、望ましくは炭素数4〜12の直鎖オキシアルキレン基である重合性化合物が挙げられる。
上記好適な重合性化合物であり、メタクリロイル基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレートなどが挙げられる。
上記好適な重合性化合物であり、アクリロイル基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。
さらに、上記一般式(E−2)で示される重合性化合物のうち、好適な重合性化合物の他の例として、下記一般式(E−3)で示されるカルバモイル基を有する重合性化合物を挙げることができる。ただし、下記一般式(E−3)で示される化合物には、(メタ)アクリレート(D)は含まれない。
Figure 0006920463
上記一般式(E−3)中、R14およびR15は水素またはメチル基であり、これらは同一でも異なっていてもよく、R17およびR18は酸素を含有してもよい炭素数1〜12の二価の有機基であり、これらは同一でも異なっていてもよい。
上記二価の有機基としては、例えば、アルキレン基等の炭素数1〜12の非環式炭化水素基、シクロアルキレン基、アリーレン基等の炭素数1〜12の環式炭化水素基などの炭化水素基;オキシアルキレン基等の上記炭化水素基の少なくとも一部の炭素−炭素結合の間に、酸素が挿入された基(ただし酸素が連続して挿入されることはない。)などの炭素数1〜12の酸素含有炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜12の環式炭化水素基は、非環式炭化水素部分を有していてもよい。また、これら基中に含まれる非環式炭化水素部分は直鎖状または分岐状のいずれでもよい。
また、上記炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜12の酸素含有炭化水素基などの有機基に含まれる水素原子が、カルボキシル基、リン酸基等の酸基、水酸基、アミノ基、エポキシ基等の官能基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の重合性基に置き換えられていてもよい。
上記一般式(E−3)中、R19は酸素を含有してもよい炭素数1〜20の二価の有機基を示す。上記二価の有機基としては、例えば、アルキレン基等の炭素数1〜20の非環式炭化水素基、および、オキシアルキレン基等の上記炭化水素基の少なくとも一部の炭素−炭素結合の間に、酸素が挿入された基(ただし酸素が連続して挿入されることはない。)などの炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜20の環式炭化水素基は、非環式炭化水素部分を有していてもよい。また、これら基中に含まれる非環式炭化水素部分は直鎖状または分岐状のいずれでもよい。
また、上記炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基などの有機基に含まれる水素原子が、カルボキシル基、リン酸基等の酸基、水酸基、アミノ基、エポキシ基等の官能基に置き換えられていてもよい。
上記一般式(E−3)で示されるメタクリロイル基を有する化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、または1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレート等のヒドロキシメタクリレートと、2,4−または2,6−トルエンジイソシアネート、4,4'−、2,4'−または2,2'−ジフェニルメタン−ジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−または2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレン−ジイソシアネート等のジイソシアネートとの反応生成物であるウレタンメタクリレートなどが挙げられ、このようなウレタンメタクリレートとしては、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンビス(2−カルバモイルオキシエチル)ジメタクリレート(UDMA)などが挙げられる。
上記一般式(E−3)で示されるアクリロイル基を有する化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、または1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート等のヒドロキシアクリレートと、2,4−または2,6−トルエンジイソシアネート、4,4'−、2,4'−または2,2'−ジフェニルメタン−ジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−または2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレン−ジイソシアネート、等のジイソシアネートとの反応生成物であるウレタンアクリレートなどが挙げられ、このようなウレタンアクリレートとしては、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンビス(2−カルバモイルオキシエチル)ジアクリレートなどが挙げられる。
また、好ましい上記一般式(E−2)で示される重合性化合物の別の例として、下記一般式(E−4)の重合性化合物を挙げることができる。
Figure 0006920463
上記一般式(E−4)中、R14およびR15は水素またはメチル基を示し、これらは同一でも異なっていてもよく、R20およびR21は酸素を含有してもよい炭素数1〜12の二価の有機基を示し、これらは同一でも異なっていてもよい。
上記二価の有機基としては、例えば、アルキレン基等の炭素数1〜12の非環式炭化水素基、シクロアルキレン基、アリーレン基等の炭素数1〜12の環式炭化水素基などの炭化水素基;オキシアルキレン基等の上記炭化水素基の少なくとも一部の炭素−炭素結合の間に、酸素が挿入された基(ただし酸素が連続して挿入されることはない。)などの炭素数1〜12の酸素含有炭化水素基等が挙げられる。上記炭素数1〜12の環式炭化水素基は、非環式炭化水素部分を有していてもよい。また、これら基中に含まれる非環式炭化水素部分は直鎖状または分岐状のいずれでもよい。
また、上記炭素数1〜12の炭化水素基、炭素数1〜12の酸素含有炭化水素基などの有機基に含まれる水素原子が、カルボキシル基、リン酸基等の酸基、水酸基、アミノ基、エポキシ基等の官能基、アクリロイル基、メタクリロイル基等の重合性基に置き換えられていてもよい。
上記一般式(E−4)中、R22は酸素を含有してもよい炭素数1〜20の二価の有機基を示す。
上記二価の有機基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基などの炭素数1〜20の炭化水素基;オキシアルキレン基等の上記炭化水素基の少なくとも一部の炭素−炭素結合の間に、酸素が挿入された基(ただし酸素が連続して挿入されることはない。)などの炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基などが挙げられる。上記炭素数1〜20の環式炭化水素基は、非環式炭化水素部分を有していてもよい。
また、上記炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の酸素含有炭化水素基などの有機基に含まれる水素原子が、カルボキシル基、リン酸基等の酸基、水酸基、アミノ基、エポキシ基等の官能基に置き換えられていてもよい。
上記一般式(E−4)で示されるメタクリロイル基を有する化合物としては、例えば、2,2−ビス〔4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕プロパン(Bis−GMA)、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジメタクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジメタクリレートなどが挙げられる。
上記一般式(E−4)で示されるアクリロイル基を有する化合物としては、例えば、2,2−ビス〔4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕プロパン、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレートなどが挙げられる。
また本発明のモノマー組成物を歯科用接着材の用途に使用する場合などには、上記重合性化合物(E)として、接着の機能を発揮する重合性化合物が含有されていることが好ましい。このような接着の機能を発揮する重合性化合物(E)として、例えば、メタクリロイル基およびアクリロイル基から選ばれる少なくとも1つの重合性基と酸性基を有する重合性化合物が挙げられる。酸性基として、例えば、リン酸残基、ピロリン酸残基、チオリン酸残基、カルボン酸残基およびスルホン酸残基等が挙げられる。
メタクリロイル基とリン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルジハイドロジェンホスフェート、9−メタクリロイルオキシノニルジハイドロジェンホスフェート、10−メタクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート、11−メタクリロイルオキシウンデシルジハイドロジェンホスフェート、20−メタクリロイルオキシエイコシルジハイドロジェンホスフェート、1,3−ジメタクリロイルオキシプロピル−2−ジハイドロジェンホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルフェニルリン酸、2−メタクリロイルオキシエチル 2'−ブロモエチルリン酸、メタクリロイルオキシエチルフェニルホスホネート、およびこれらの酸塩化物などが挙げられる。
アクリロイル基とリン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、2−アクリロイルオキシエチルジハイドロジェンホスフェート、9−アクリロイルオキシノニルジハイドロジェンホスフェート、10−アクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート、11−アクリロイルオキシウンデシルジハイドロジェンホスフェート、20−アクリロイルオキシエイコシルジハイドロジェンホスフェート、1,3−ジアクリロイルオキシプロピル−2−ジハイドロジェンホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルフェニルリン酸、2−アクリロイルオキシエチル 2'−ブロモエチルリン酸、アクリロイルオキシエチルフェニルホスホネート、およびこれらの酸塩化物などが挙げられる。
メタクリロイル基とピロリン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、ピロリン酸ジ(2−メタクリロイルオキシエチル)およびこれらの酸塩化物などが挙げられる。
アクリロイル基とピロリン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、ピロリン酸ジ(2−アクリロイルオキシエチル)およびこれらの酸塩化物などが挙げられる。
メタクリロイル基とチオリン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、2−メタクリロイルオキシエチルジハイドロジェンジチオホスフェート、10−メタクリロイルオキシデシルジハイドロジェンチオホスフェート、およびこれらの酸塩化物などが挙げられる。
アクリロイル基とチオリン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、2−アクリロイルオキシエチルジハイドロジェンジチオホスフェート、10−アクリロイルオキシデシルジハイドロジェンチオホスフェート、およびこれらの酸塩化物などが挙げられる。
メタクリロイル基とカルボン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、4−メタクリロイルオキシエトキシカルボニルフタル酸、5−メタクリロイルアミノペンチルカルボン酸および11−メタクリロイルオキシ−1,1−ウンデカンジカルボン酸、およびこれらの酸塩化物または酸無水物等が挙げられる。
アクリロイル基とカルボン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、4−アクリロイルオキシエトキシカルボニルフタル酸、5−アクリロイルアミノペンチルカルボン酸および11−アクリロイルオキシ−1,1−ウンデカンジカルボン酸、およびこれらの酸塩化物または酸無水物等が挙げられる。
メタクリロイル基とスルホン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、2−スルホエチルメタクリレート、および2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。
アクリロイル基とスルホン酸残基とを有する重合性化合物としては、例えば、2−スルホエチルアクリレート、および2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。
また、本発明のモノマー組成物には、重合性化合物(E)には分類されない、酸性基を有する重合性化合物を含んでいてもよい。このような酸性基を有する重合性化合物としては、例えば、スチレンスルホン酸等のスルホン酸残基含有重合性化合物など挙げられる。これら酸性基を有する重合性化合物は、1種単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のモノマー組成物に、上記酸性基を有する重合性化合物が含まれる場合には、酸性基を有する重合性化合物の配合量は特に制限はされないが、酸性基を有する重合性化合物に含有される重合性基が、モノマー組成物の全重合性基の数に対して、通常50%以下の量となるように、酸性基を有する重合性化合物がモノマー組成物に含まれる。
本発明のモノマー組成物100重量%中の(メタ)アクリレート(D)の量としては、その用途等によっても異なり、適宜設定することが可能だが、通常は50〜100重量%、好ましくは60〜90重量%である。また、本発明のモノマー組成物100重量%中の重合性化合物(E)の量としては通常は0〜60重量%、好ましくは10〜40重量%である。
本発明のモノマー組成物の粘度については、特に限定はないが、65℃において1〜100,000mPa・sの範囲が好ましく、5〜60,000mPa・sの範囲がより好ましく、10〜30,000mPa・sの範囲がさらに好ましく、100〜10,000mPa・sの範囲であることがよりさらに好ましい。上記上限値を超える粘度となると、モノマー組成物にフィラー等の成分を添加して、本発明の歯科材料用組成物を製造する際に分散性が悪くなり、均一に混和することが困難になるおそれがある。一方、上記下限値を下回る粘度では、モノマー組成物にフィラー等の成分を添加して、本発明の歯科材料用組成物を製造する際に気泡の混入が多くなり、やはり均一に混和することが困難になるおそれがある。なお、モノマー組成物は高温下での保存により一部オリゴマー化する場合がある。上記粘度は、オリゴマー化する前の調整直後のモノマー組成物についてのものである。
本発明におけるモノマー組成物の色相については特に限定はないが、歯科材料の原料として使用するため色相が良好であることが好ましい。具体的にはAPHAで、500以下が好ましく、200以下がより好ましく、100以下がさらに好ましい。
本発明のモノマー組成物を製造するあたり、(メタ)アクリレート(D)と重合性化合物(E)とを混合する方法は、特に制限はない。例えば、(メタ)アクリレート(D)と重合性化合物(E)とを容器中に入れ、適宜加温しながら均一となるまで撹拌することにより、本発明のモノマー組成物が得られる。
本発明のモノマー組成物は、その保存安定性の向上のために、前述の重合禁止剤を含有することができる。前述のように(メタ)アクリレート(D)を合成する際に添加することもできるし、必要に応じてその後の工程中で添加することができる。
本発明のモノマー組成物は、後述の重合開始剤を添加することにより、常温重合性、熱重合性、または光重合性を有するようになる。かかるモノマー組成物を硬化することにより成形体(硬化物)が得られる。本発明のモノマー組成物を硬化した成形体(硬化物)の硬化物は、従来のモノマー組成物を硬化した成形体(硬化物)と比べて、高い機械的物性を有しており、特に高破断強度と高破断エネルギーの両方をバランスよく兼ね備えている。別の言い方をすれば、靭性と剛性を兼ね備えた材料である。
本発明のモノマー組成物には、殺菌剤、消毒剤、安定化剤、保存剤などの添加剤を本発明の効果を損なわない限り必要に応じて含有してもよい。
本発明のモノマー組成物は、上述のような特性を有するため、歯科材料用モノマー組成物として好適である。
[歯科材料用組成物]
本発明のモノマー組成物は、本発明の歯科材料用組成物の成分として好適に使用でき、歯科材料用組成物は、上述したモノマー組成物、重合開始剤、およびフィラーなどを含有する。かかる歯科材料用組成物は、常温重合性、熱重合性、または光重合性を有し、例えば歯科修復材料として好ましく使用することができる。
モノマー組成物の配合量は、歯科材料用組成物100重量%に対して、通常20〜80重量%、好ましくは20〜50重量%の範囲である。
上記重合開始剤は、歯科分野で用いられる一般的な重合開始剤を使用することができ、通常、歯科材料用組成物に含まれる重合性化合物の重合性と重合条件を考慮して選択される。
常温重合を行う場合には、たとえば、酸化剤および還元剤を組み合わせたレドックス系の重合開始剤が好適である。レドックス系の重合開始剤を使用する場合、酸化剤と還元剤が別々に包装された形態をとり、使用する直前に両者を混合する必要がある。
酸化剤としては、特に限定されないが、例えば、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、ケトンパーオキサイド類およびハイドロパーオキサイド類などの有機過酸化物を挙げることができる。上記有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイドおよびm−トルオイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類;t−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス−t−ブチルパーオキシイソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートおよびt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシエステル類;ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイドおよびラウロイルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシケタール類;メチルエチルケトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類;t−ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類などが挙げられる。
また、還元剤としては、特に限定されないが、通常第三級アミンが用いられる。第三級アミンとしては、例えば、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−3,5−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−3,4−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−4−エチルアニリン、N,N−ジメチル−4−i−プロピルアニリン、N,N−ジメチル−4−t−ブチルアニリン、N,N−ジメチル−3,5−ジ−t−ブチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−p−トルイジン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジメチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,4−ジメチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−エチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−i−プロピルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−t−ブチルアニリン、N,N−ジ(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジ−i−プロピルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジ−t−ブチルアニリン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸n−ブトキシエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸(2−メタクリロイルオキシ)エチル、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−n−ブチルジエタノールアミン、N−ラウリルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、(2−ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N,N−ビス(メタクリロイルオキシエチル)−N−メチルアミン、N,N−ビス(メタクリロイルオキシエチル)−N−エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メタクリロイルオキシエチルアミン、N,N−ビス(メタクリロイルオキシエチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)アミン、トリス(メタアクリロイルオキシエチル)アミンなどが挙げられる。
これら有機過酸化物/アミン系の他には、クメンヒドロパーオキサイド/チオ尿素系、アスコルビン酸/Cu2+塩系、有機過酸化物/アミン/スルフィン酸(またはその塩)系等のレドックス系重合開始剤を用いることができる。また、重合開始剤として、トリブチルボラン、有機スルフィン酸なども好適に用いられる。
加熱による熱重合を行う場合には、過酸化物、もしくはアゾ系化合物を使用することが好ましい。
過酸化物としては特に限定されないが、例えば、過酸化ベンゾイル、t−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドなどが挙げられる。アゾ系化合物としては特に限定されないが、例えば、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
可視光線照射による光重合を行う場合には、α−ジケトン/第三級アミン、α−ジケトン/アルデヒド、α−ジケトン/メルカプタン等のレドックス系開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、α−ジケトン/還元剤、ケタール/還元剤、チオキサントン/還元剤などが挙げられる。α−ジケトンとしては、例えば、カンファーキノン、ベンジルおよび2,3−ペンタンジオンなどが挙げられる。ケタールとしては、例えば、ベンジルジメチルケタールおよびベンジルジエチルケタールなどが挙げられる。チオキサントンとしては、例えば、2−クロロチオキサントンおよび2,4−ジエチルチオキサントンなどが挙げられる。還元剤としては、例えば、ミヒラ−ケトン等、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N,N−ビス〔(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−N−メチルアミン、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブトキシエチル、N−メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノベンゾフェノン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−p−トルイジンおよびジメチルアミノフェナントール等の第三級アミン;シトロネラール、ラウリルアルデヒド、フタルジアルデヒド、ジメチルアミノベンズアルデヒドおよびテレフタルアルデヒド等のアルデヒド類;2−メルカプトベンゾオキサゾール、デカンチオール、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、4−メルカプトアセトフェノン、チオサリチル酸およびチオ安息香酸等のチオール基を有する化合物;等を挙げることができる。これらのレドックス系に有機過酸化物を添加したα−ジケトン/有機過酸化物/還元剤の系も好適に用いられる。
紫外線照射による光重合を行う場合には、ベンゾインアルキルエーテルおよびベンジルジメチルケタール等が好適である。また、(ビス)アシルフォスフィンオキサイド類の光重合開始剤も好適に用いられる。
(ビス)アシルフォスフィンオキサイド類のうち、アシルフォスフィンオキサイド類としては、例えば、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルメトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドおよびベンゾイルジ−(2,6−ジメチルフェニル)ホスホネートなどが挙げられる。ビスアシルフォスフィンオキサイド類としては、例えば、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイドおよび(2,5,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイドなどが挙げられる。これら(ビス)アシルフォスフィンオキサイド類の光重合開始剤は、単独もしくは各種アミン類、アルデヒド類、メルカプタン類およびスルフィン酸塩等の還元剤と併用することもできる。これらは、上記可視光線の光重合開始剤とも好適に併用することができる。
上記重合開始剤は1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。重合開始剤の配合量は、歯科材料用組成物100重量%に対して、通常0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜5重量%の範囲である。
フィラーは、歯科分野で用いられる一般的なフィラーを使用することができる。フィラーは、通常、有機フィラーと無機フィラーに大別される。
有機フィラーとしては、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル−メタクリル酸エチル共重合体、架橋型ポリメタクリル酸メチル、架橋型ポリメタクリル酸エチル、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびスチレン−ブタジエン共重合体などの微粉末が挙げられる。
無機フィラーとしては、例えば、各種ガラス類(二酸化珪素を主成分とし、必要に応じ、重金属、ホウ素およびアルミニウム等の酸化物を含有する)、各種セラミック類、珪藻土、カオリン、粘土鉱物(モンモリロナイト等)、活性白土、合成ゼオライト、マイカ、フッ化カルシウム、フッ化イッテルビウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン、ヒドロキシアパタイト等の微粉末が挙げられる。このような無機フィラーの具体例としては、例えば、バリウムボロシリケートガラス(キンブルレイソーブT3000、ショット8235、ショットGM27884およびショットGM39923など)、ストロンチウムボロアルミノシリケートガラス(レイソーブT4000、ショットG018−093およびショットGM32087など)、ランタンガラス(ショットGM31684など)、フルオロアルミノシリケートガラス(ショットG018−091およびショットG018−117など)、ジルコニウムおよび/またはセシウム含有のボロアルミノシリケートガラス(ショットG018−307、G018−308およびG018−310など)が挙げられる。
また、これら無機フィラーに重合性化合物を予め添加し、ペースト状にした後、重合硬化させ、粉砕して得られる有機無機複合フィラーを用いても差し支えない。
また、歯科材料用組成物において、粒径が0.1μm以下のミクロフィラーが配合された組成物は、歯科用コンポジットレジンに好適な態様の1つである。かかる粒径の小さなフィラーの材質としては、シリカ(例えば、商品名アエロジル)、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどが好ましい。このような粒径の小さい無機フィラーの配合は、コンポジットレジンの硬化物の研磨滑沢性を得る上で有利である。
これらのフィラーに対しては、目的に応じて、シランカップリング剤などにより表面処理が施される場合がある。かかる表面処理剤としては、公知のシランカップリング剤、例えば、γ−メタクリルオキシアルキルトリメトキシシラン(メタクリルオキシ基とケイ素原子との間の炭素数:3〜12)、γ−メタクリルオキシアルキルトリエトキシシラン(メタクリルオキシ基と珪素原子との間の炭素数:3〜12)、ビニルトリメトキシシラン、ビニルエトキシシランおよびビニルトリアセトキシシラン等の有機珪素化合物が使用される。表面処理剤の濃度は、フィラー100重量%に対して、通常0.1〜20重量%、好ましくは1〜10重量%の範囲である。
これらのフィラーは1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。フィラーの配合量は、歯科材料用組成物(例えばコンポジットレジンペースト)の操作性(粘稠度)やその硬化物の機械的物性を考慮して適宜決定すればよく、歯科材料用組成物中に含まれるフィラー以外の全成分100重量部に対して、通常10〜2000重量部、好ましくは50〜1000重量部、より好ましくは100〜600重量部である。
本発明の歯科材料用組成物は、本発明のモノマー組成物、前述の重合開始剤、および前述のフィラー以外の成分を、目的に応じて適宜含んでもよい。例えば、保存安定性を向上させるための前述した重合禁止剤を含んでもよい。また、色調を調整するために、公知の顔料、染料等の色素を含んでもよい。さらに、硬化物の強度を向上させるために、公知のファイバー等の補強材を含んでもよい。
本発明の歯科材料用組成物は、前述の重合開始剤の重合方式にあわせ適切な条件で硬化することができる。例えば、可視光照射による光重合開始剤を含有している本発明の歯科材料用組成物の場合は、該歯科材料用組成物を所定の形状に加工したのち、公知の光照射装置を用いて所定の時間可視光を照射することにより、所望の硬化物を得ることができる。照射強度、照射強度等の条件は、歯科材料用組成物の硬化性に合わせて適切に変更することができる。また、可視光をはじめとした、光照射により硬化した硬化物を、さらに適切な条件で熱処理をすることにより、硬化物の機械的物性を向上させることもできる。
本発明の歯科材料は、例えば、上述歯科材料用組成物を鋳型内に注入する工程と、前記鋳型内で前記歯科材料用組成物を硬化する工程とを含む製造方法により得られる。
以上のようにして得られる本発明の歯科材料用組成物の硬化物は、歯科材料として好適に用いることができる。
本発明の歯科材料用組成物の使用方法は、歯科材料の使用法として一般に知られているものであれば、特に制限されない。例えば、本発明の歯科材料用組成物の場合を齲蝕窩洞充填用コンポジットレジンとして使用する場合は、口腔内の窩洞に該歯科材料用組成物を充填した後、公知の光照射装置を用いて光硬化させることにより、目的を達成できる。また、歯冠用コンポジットレジンとして使用する場合は、適切な形状に加工した後、公知の光照射装置を用いて光硬化させ、さらに所定の条件で熱処理を行うことで、所望の歯冠材料を得ることができる。
本発明のモノマー組成物を配合した本発明の歯科材料用組成物の硬化物は、従来のモノマー組成物を配合した従来の歯科材料用組成物の硬化物と比べて、高い機械的物性を有しており、特に高破断曲げ破断強度を示す。本発明の歯科材料用組成物の硬化物が、高い機械的物性を有する詳細な理由は不明であるが、歯科材料用組成物、特に代表的な例であるコンポジットレジンの場合は、モノマー組成物とフィラーの重量が組成物の全体量の大半を占めており、この2成分が、コンポジットレジン硬化物の機械的物性に与える影響は非常に大きい。無機フィラーとモノマー組成物の硬化物の物性を比較した場合、一般的に無機フィラーの強度がはるかに高いが、他方、本発明のモノマー組成物の硬化物は柔軟性に優れる。したがって、コンポジットレジン硬化物中において、無機フィラーはハードセグメント的成分であり、該硬化物はソフトセグメント的成分とみなすことができる。このような系において、ソフトセグメント的成分の剛性をいたずらに向上させても、コンポジットレジン硬化物の機械的物性は向上せず、却って硬いが脆い材料となることがある。むしろ、ソフトセグメント的成分に関しては、ある程度の剛性を維持したうえで、靭性を向上させたほうが、むしろコンポジットレジン硬化物の機械的物性は向上すると考えられる。本発明のモノマー組成物は、特定構造の(メタ)アクリレート(D)を好ましくは特定量含有することにより、硬化した際に、靭性と剛性を兼ね備えている材料となる。そのため、コンポジットレジン硬化物中のソフトセグメント的成分として好適であり、高い機械的物性を有しており、特に高破断曲げ破断強度を示すものと推定される。
本発明における歯科材料用組成物は、歯科材料として好適に用いることができ、例えば、歯科修復材料、義歯床用レジン、義歯床用裏装材、印象材、合着用材料(レジンセメントやレジン添加型グラスアイオノマーセメント)、歯科用接着材(歯列矯正用接着材や窩洞塗布用接着材)、歯牙裂溝封鎖材、CAD/CAM用レジンブロック、テンポラリークラウンや、人工歯材料等を挙げることができる。
本発明における歯科材料用組成物は、歯科修復材料としても好ましく使用することができる。また、歯科修復材料を適用範囲別に分類すると、歯冠用コンポジットレジン、齲蝕窩洞充填用コンポジットレジン、支台築造用コンポジットレジン、および充填修復用コンポジットレジン等に分類できるが、本発明の歯科材料用組成物の硬化物は、高い機械的物性を示すため、歯冠用コンポジットレジンとして特に好ましく使用できる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本発明の実施例に使用した化合物の略号を以下に示す。
EBADMA(2.6):エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(2.6EO変成)
UDMA:2,2,4−トリメチルヘキサメチレンビス(2−カルバモイルオキシエチル)ジメタクリレート(SARTOMER社製)
HEA:2−ヒドロキシエチルアクリレート
HPA:2−ヒドロキプロピルアクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
NBDI:2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンと2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとの混合物
XDI:m−キシリレンジイソシアネート
TMXDI:1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネート
TMHDI:2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートと2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとの混合物
ED−600:重量平均分子量600のポリ(プロピレングリコール)ブロックポリ(エチレングリコール)ブロックポリ(プロピレングリコール)ビス(2−アミノプロピルエーテル)
DBTDL:ジブチルスズジラウレート
BHT:ジブチルヒドロキシトルエン
CQ:カンファーキノン
DMAB2−BE:4−(ジメチルアミノ)安息香酸2−ブトキシエチル
[曲げ試験の方法]
本発明の実施例および比較例における曲げ試験の方法を、以下に示す。
(モノマー組成物または歯科材料用モノマー組成物の硬化体からなる曲げ試験片の作製)
実施例および比較例のモノマー組成物10重量部に対して、CQ0.5重量部、DMAB2−BE0.5重量部を添加し、均一になるまで室温で撹拌してさらに、シリカガラス(Fuselex−X(株式会社 龍森))15重量部を配合し、乳鉢を用いて均一になるまで撹拌したのち、脱泡を行うことで組成物(歯科材料用組成物)を調製した。得られた組成物(歯科材料用組成物)を、2x2x25mmのステンレス製型に入れ、可視光照射装置(松風社製 ソリディライトV)を用いて、片面3分間ずつ両面合わせて6分間ずつ光照射した。さらに型より取りだした試験片を、オーブン中において130℃、2時間の条件で熱処理した。オーブンより取り出した試験片を室温まで冷却したのち、密閉できるサンプル瓶中に試験片を蒸留水に浸漬して、37℃で24時間保持したものを試験片として使用した。
(曲げ試験)
上記方法で作成した試験片を、試験機(島津製作所製 オートグラフEZ−S)を使用して、支点間距離20mm、クロスヘッドスピード1mm/分で三点曲げ試験を行った。
[粘度の測定方法]
本発明の実施例および比較例における粘度は、E型粘度計(東機産業製TVE−22H)を用い測定した。温度は循環式恒温水槽を用いて、65℃にコントロールした。
[屈折率の測定方法]
本発明の実施例および比較例における屈折率は、アッベ式フルデジタル屈折率系(Anton Paar社製Abbemat550)を用い測定した。温度は25℃にコントロールした。
[IRスペクトルの測定方法]
各実施例で得られた(メタ)アクリレート(A−1)を含む反応生成物のIRスペクトル(赤外吸収スペクトル)を、株式会社パーキンエルマージャパン製、フーリエ変換赤外分光分析装置、Spectrum Two/UATR (Universal Attenuated Total Reflectance)を用いて測定した。
各実施例で得られたモノマー組成物を20℃にて24時間静置した後、20℃でIRスペクトルの測定を行った。
[実施例1]
十分に乾燥させた攪拌羽根、および温度計を備えた100mL4ツ口フラスコ内に、NBDI 22.94重量部、およびED−600 2.00重量部を滴下装入し、60℃で3時間反応させて中間体を含む溶液を得た。得られた中間体を含む溶液を、90℃まで昇温し、DBTDL0.1重量部、BHT0.05重量部を添加し、溶解させて均一溶液とした後、さらにHEA 25.06重量部を1時間かけて滴下した。滴下中に反応熱により内温が上昇したので、90℃以下となるように滴下量をコントロールした。全量滴下後反応温度を90℃に保って、10時間反応を行った。この際、HPLC分析で反応の進行を追跡して、反応の終点を確認した。反応器から生成物を排出することにより、ウレタンウレアアクリレート(D−1)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−1))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は1330mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5051であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−1)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(1)を得た。
得られたモノマー組成物(1)2.4重量部に、CQ0.012重量部、DMAB2−BE0.012重量部を添加し、均一になるまで室温で撹拌して、さらにシリカガラス3.6重量部を加えて、歯科材料用組成物(1)を得た。歯科材料用組成物(1)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.0GPa、破断強度203MPa、破断エネルギー49mJであった。
[実施例2]
NBDI、ED−600、およびHEAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例1と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−2)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−2))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は1440mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5047であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−2)を含む組成物24.0重量部と、EBADMA(2.6)6.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(2)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(2)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(2)を得た。歯科材料用組成物(2)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.0GPa、破断強度192MPa、破断エネルギー46mJであった。
[実施例3]
NBDI、ED−600、およびHEAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例1と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−3)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−3))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は1720mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5045であった。ウレタンウレアアクリレート(D−3)を含む組成物のIRスペクトルを図1に示す。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−3)を含む組成物24.0重量部と、EBADMA(2.6)6.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(3)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(3)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(3)を得た。歯科材料用組成物(3)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率7.3GPa、破断強度180MPa、破断エネルギー39mJであった。
[実施例4]
NBDI22.94重量部をXDI20.52重量部に、HEA25.06重量部をHPA27.52重量部に、それぞれ変更し、ED−600を装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例1と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−4)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−4))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は640mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5153であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−4)を含む組成物24.0重量部と、EBADMA(2.6)6.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(4)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(4)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(4)を得た。歯科材料用組成物(4)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.2GPa、破断強度199MPa、破断エネルギー40mJであった。
[実施例5]
XDI、ED−600、およびHPAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例4と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−5)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−5))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は960mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5152であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−5)を含む組成物24.0重量部と、EBADMA(2.6)6.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(5)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(5)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(5)を得た。歯科材料用組成物(5)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.3GPa、破断強度210MPa、破断エネルギー40mJであった。
[実施例6]
XDI、ED−600、およびHPAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例4と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−6)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−6))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は1560mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5149であった。ウレタンウレアアクリレート(D−6)を含む組成物のIRスペクトルを図2に示す。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−6)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(6)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(6)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(6)を得た。歯科材料用組成物(6)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.0GPa、破断強度191MPa、破断エネルギー38mJであった。
[実施例7]
NBDI22.94重量部をTMXDI25.05重量部に変更し、HEAおよびED−600を装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例1と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−7)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−7))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は2210mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5171であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−7)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(7)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(7)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(7)を得た。歯科材料用組成物(7)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.5GPa、破断強度175MPa、破断エネルギー30mJであった。
[実施例8]
TMXDI、ED−600、およびHPAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例7と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−8)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−8))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は2470mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5166であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−8)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(8)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(8)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(8)を得た。歯科材料用組成物(8)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.2GPa、破断強度178MPa、破断エネルギー34mJであった。
[実施例9]
TMXDI、ED−600、およびHPAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例7と同様に反応を行い、ウレタンウレアアクリレート(D−9)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−9))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は3400mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5164であった。ウレタンウレアアクリレート(D−9)を含む組成物のIRスペクトルを図3に示す。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−9)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(9)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(9)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(9)を得た。歯科材料用組成物(9)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率7.8GPa、破断強度178MPa、破断エネルギー39mJであった。
[実施例10]
HEA25.06重量部をHEMA26.48重量部に変更し、NBDIおよびED−600を装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例1と同様に反応を行い、ウレタンウレアメタクリレート(D−10)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−10))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は1030mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5018であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−10)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(10)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(10)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(10)を得た。歯科材料用組成物(10)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.3GPa、破断強度194MPa、破断エネルギー30mJであった。
[実施例11]
NBDI、ED−600、およびHEMAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例10と同様に反応を行い、ウレタンウレアメタクリレート(D−11)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−11))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は1340mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5019であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−11)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(11)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(11)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(11)を得た。歯科材料用組成物(11)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率8.4GPa、破断強度218MPa、破断エネルギー42mJであった。
[実施例12]
NBDI、ED−600、およびHEMAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例10と同様に反応を行い、ウレタンウレアメタクリレート(D−12)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−12))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は2440mPa・sであった。25℃における屈折率は1.5017であった。ウレタンウレアアクリレート(D−12)を含む組成物のIRスペクトルを図4に示す。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−12)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(12)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(12)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(12)を得た。歯科材料用組成物(12)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率7.9GPa、破断強度183MPa、破断エネルギー31mJであった。
[実施例13]
NBDI21.63重量部をTMHDI21.86重量部に変更し、ED−600およびHEMAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例10と同様に反応を行い、ウレタンウレアメタクリレート(D−13)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−13))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は310mPa・sであった。25℃における屈折率は1.4846であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−13)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(13)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(13)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(13)を得た。歯科材料用組成物(13)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率7.4GPa、破断強度180MPa、破断エネルギー32mJであった。
[実施例14]
TMHDI、ED−600、およびHEMAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例13と同様に反応を行い、ウレタンウレアメタクリレート(D−14)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−14))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は320mPa・sであった。25℃における屈折率は1.4851であった。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−14)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(14)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(14)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(14)を得た。歯科材料用組成物(14)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率6.8GPa、破断強度189MPa、破断エネルギー48mJであった。
[実施例15]
TMHDI、ED−600、およびHEMAを装入する量を表1に記載の量に変更する以外は実施例13と同様に反応を行い、ウレタンウレアメタクリレート(D−15)(ウレタンウレア型(メタ)アクリレート(D−15))を含む組成物50gを得た。65℃における粘度は560mPa・sであった。25℃における屈折率は1.4841であった。ウレタンウレアアクリレート(D−15)を含む組成物のIRスペクトルを図5に示す。
得られたウレタンウレアアクリレート(D−15)を含む組成物12.0重量部と、EBADMA(2.6)3.0重量部とを容器に入れ、均一になるまで50℃で撹拌して、モノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)(15)を得た。
モノマー組成物(1)をモノマー組成物(15)に変更する以外は、実施例1と同様に、CQ及びDMAB2−BEを添加し、さらにシリカガラスを加えて、歯科材料用組成物(15)を得た。歯科材料用組成物(15)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率6.8GPa、破断強度179MPa、破断エネルギー33mJであった。
[比較例1]
UDMA2.4重量部に、CQ0.012重量部、DMAB2−BE0.012重量部を添加し、均一になるまで室温で撹拌して、さらにシリカガラス3.6重量部を加えて、歯科材料用組成物(16)を得た。歯科材料用組成物(16)の硬化物の曲げ試験を実施したところ、弾性率5.9GPa、破断強度170MPa、破断エネルギー28mJであった。
Figure 0006920463
*1:イソ(チオ)シアネート化合物(B)のイソ(チオ)シアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)のアミノ基のモル数aの比(a/b)
本発明のモノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)を含有する歯科材料用組成物の硬化物は、従来の歯科材料用組成物の硬化物と比較して破断強度が大きく向上していることがわかる。すなわち、靭性と剛性を兼ね備えた本発明のモノマー組成物(歯科材料用モノマー組成物)を使用することにより、歯科材料用組成物の硬化物の破断強度が向上することが示された。

Claims (15)

  1. アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、
    イソシアナト基を2つ以上有するイソシアネート化合物(B)と、
    重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)と、の反応生成物である(メタ)アクリレート(D)であり、
    前記アミン化合物(A)が、下記一般式(a1−1)で表される化合物(a1)であり、
    前記イソシアネート化合物(B)が、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、および1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)が、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、および1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記アミン化合物(A)の平均分子量は、100〜600である
    (メタ)アクリレート(D)。
    Figure 0006920463
    (一般式(a1−1)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示し、pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たし、複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。)
  2. 前記(メタ)アクリレート(D)が、下記一般式(D1)で表される構造及び下記一般式(D2)で表される構造を有する請求項1に(メタ)アクリレート(D)。
    Figure 0006920463
    (上記一般式(D1)および(D2)中、Xは酸素原子を示し、*は結合手を示す。)
  3. 下記一般式(1)で表される請求項1に記載の(メタ)アクリレート(D)。
    Figure 0006920463
    (上記一般式(1)中、Raは前記アミン化合物(A)から全てのアミノ基を除いた残基であり、
    bは、前記イソシアネート化合物(B)から全てのイソシアナト基を除いた残基であり、
    cは、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)から1つの(メタ)アクリロイルオキシ基及び1つのヒドロキシ基を除いた残基であり、
    dは水素原子またはメチル基を示し、
    Xは酸素原子を示し、
    nはアミン化合物(A)に含まれる全てのアミノ基の数を示し、
    複数存在するRb、Rc、RdおよびXはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。)
  4. 下記一般式(2)で表される請求項1に記載の(メタ)アクリレート(D)。
    Figure 0006920463
    (上記一般式(2)中、R1は、下記式(3)で示される基であり、R2は、前記イソシアネート化合物(B)から全てのイソシアナト基を除いた残基であり、
    3は、それぞれ独立に、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)から1つの(メタ)アクリロイルオキシ基及び1つのヒドロキシ基を除いた残基であり、R4は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を示し、XはOであり、複数存在するR2、R3、R4およびXはそれぞれ、同一でも異なっていてもよい。)
    Figure 0006920463
    (一般式(3)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示す。pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たす。複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。)
  5. 2が、それぞれ独立に、下記式(4)、または(5)または(6)または(7)で示される基である請求項に記載の(メタ)アクリレート(D)。
    Figure 0006920463
  6. アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、
    イソシアナト基を2つ以上有するイソシアネート化合物(B)と、
    重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)と、の反応生成物である(メタ)アクリレート(D)であり、
    前記アミン化合物(A)が、下記一般式(a1−1)で表される化合物(a1)であり、
    前記イソシアネート化合物(B)が、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、および1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)が、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、および1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記イソシアネート化合物(B)のイソシアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)のアミノ基のモル数aの比(a/b)が0.01〜0.20の範囲である、(メタ)アクリレート(D)。
    Figure 0006920463
    (一般式(a1−1)中、R 5 〜R 7 はそれぞれ水素原子またはメチル基を示し、pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たし、複数存在する場合はR 6 同士またはR 7 同士は同一でも異なっていてもよい。)
  7. 25℃における粘度が1〜100,000mPa・sである請求項1〜6のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート(D)。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の(メタ)アクリレート(D)を含むモノマー組成物。
  9. アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、
    イソシアナト基を2つ以上有するイソシアネート化合物(B)と、
    重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)と、の反応生成物である(メタ)アクリレート(D)であり、
    前記アミン化合物(A)が、下記一般式(a1−1)で表される化合物(a1)であり、
    前記イソシアネート化合物(B)が、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、および1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)が、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、および1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種である、メタ)アクリレート(D)を含む、歯科材料用モノマー組成物。
    Figure 0006920463
    (一般式(a1−1)中、R 5 〜R 7 はそれぞれ水素原子またはメチル基を示し、pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たし、複数存在する場合はR 6 同士またはR 7 同士は同一でも異なっていてもよい。)
  10. メタクリロイル基およびアクリロイル基から選ばれる少なくとも1つの重合性基を含有する重合性化合物(E)(ただし、(メタ)アクリレート(D)を除く)を含有する、請求項8又は9に記載のモノマー組成物。
  11. 請求項8〜10のいずれか1項に記載のモノマー組成物を硬化した成形体。
  12. 請求項8〜10のいずれか1項に記載のモノマー組成物、重合開始剤、およびフィラーを含有する歯科材料用組成物。
  13. 請求項12に記載の歯科材料用組成物を硬化させてなる歯科材料。
  14. アミノ基を2つ以上有するアミン化合物(A)と、イソシアナト基を2つ以上有するイソシアネート化合物(B)とを反応させて中間体を得る工程(i)と、前記中間体と、重合性基を1つ以上有するヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)とを反応させる工程(ii)と、を含むモノマー組成物の製造方法であり、
    前記アミン化合物(A)が、下記一般式(a1−1)で表される化合物(a1)であり、
    前記イソシアネート化合物(B)が、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ビス(イソシアナトシクロへキシル)メタン、2,5−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、2,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ−[2.2.1]−ヘプタン、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、および1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(C)が、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、および1,4−シクロヘキサンジメタノールモノメタクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種であり、
    前記工程(i)において、イソシアネート化合物(B)のイソシアナト基のモル数bに対する、アミン化合物(A)のアミノ基のモル数aの比(a/b)が0.01〜0.20の範囲である、
    モノマー組成物の製造方法。
    Figure 0006920463
    (一般式(a1−1)中、R5〜R7はそれぞれ水素原子またはメチル基を示し、pは0〜100の整数を示し、qは0〜100の整数を示し、rは1〜100の整数を示し、p+rは1〜101の整数を満たし、複数存在する場合はR6同士またはR7同士は同一でも異なっていてもよい。)
  15. 請求項12に記載の歯科材料用組成物を鋳型内に注入する工程と、前記鋳型内で前記歯科材料用組成物を硬化する工程と、
    を含む歯科材料の製造方法。

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