TW201922816A - 可硬化的多組份丙烯酸組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種可硬化多組份丙烯酸組成物。組成物具有至少兩種組份,其混合在一起後彼此反應以逐漸地硬化,從而形成固體黏合劑,諸如骨黏合劑。第一組份中的珠粒包含:丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生,且Tg>70℃;及乳液聚合之丙烯酸微粒,其至少部分地塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之表面。微粒可形成多孔聚結之網。骨黏合劑組成物包含第一組份及液體第二組份,且視情況包含其他組份。可操作組份以形成在將組份混合在一起後硬化成固體塊狀物之黏合劑。組成物進一步包含第二組份中之丙烯酸單體成分及引發劑成分。亦描述一種產生可硬化的多組份組成物及固體黏合劑之經塗佈珠粒之方法。
Description
本發明係關於可硬化的多組份丙烯酸組成物、尤其但非排他地具有至少兩種組份之丙烯酸組成物,組份在混合在一起後彼此反應以逐漸地硬化,從而形成固體黏合劑,諸如骨黏合劑。
由將丙烯酸聚合物及單體混合在一起形成之可硬化的組成物適用於大範圍應用。特定效用發現於牙科、醫療、黏著劑及建構應用中,其中這些材料已經使用超過40年。
牙科應用包括假牙基座、假牙基座板、假牙襯墊、假牙修復、定製塔盤、齒冠及假牙架之鑲飾、人造牙齒、天然牙齒之鑲飾及修復及牙齒恢復填充物。醫療應用包括椎體成形術及脊柱後凸成形術中之骨腔之骨黏合劑,諸如假肢黏合劑、顱腦黏合劑及椎骨黏合劑。其他應用包括體外硬化且可隨後引入身體中之成形物品之生產。
典型可硬化的丙烯酸組成物一般由兩種成分構成。首先,通常固體成分包含聚合物顆粒及適當時其他添加劑,諸如聚合引發劑及催化劑、填充劑及染料。第二成分包含液體單體及其他添加劑,諸如加速劑/活化劑及穩定劑。當準備使用時,將兩種成分混合在一起以形成液體或半固體糊狀物,其在聚合引發劑及加速劑/活化劑之作用下,黏度逐漸增加且硬化成固體。
典型地使用的第一成分由以下組成:小球形珠粒(直徑通常為約20微米至150微米)之聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate),PMMA)及少量聚合引發劑,諸如過氧化二苯甲醯(BPO),其通常經囊封在PMMA珠粒內,但其亦可作為單獨成分添加。第二成分通常為單體,典型地為甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,MMA),其亦可含有諸如N,N-二甲基-對甲苯胺(三級胺)(N, N-dimethyl-p-toluidine,DMPT)之聚合加速劑及諸如對苯二酚(hydroquinone,HQ)之抑制劑以防止單體自發聚合。
當將兩種成分混合在一起時,聚合物顆粒經單體變濕潤、溶劑化且開始溶解。溶劑化聚合物顆粒將過氧化二苯甲醯引發劑釋放至單體中,該單體與加速劑(若存在)相互作用以產生與單體反應且引發單體之室溫加聚之基團。混合物以相對低黏度開始且發展成最終完全硬化成固體黏合劑或黏合劑狀稠度之愈來愈硬的系統。
在持續時間內,在室溫下可硬化成固體之組成物(所謂「自固化」或「冷固化」系統)之黏團時間典型地為4分鐘至10分鐘且定形時間典型地為10至分鐘25分鐘。工作時間有效地界定操作者以所需方式操縱黏團可用的時間段,例如壓成用於假牙基座製造之假牙模具,或在髖修復或更換期間壓成骨骼腔或在脊椎手術期間或注射至椎骨腔中或在工業膠結操作期間迫使進入間隙或腔。黏團時間藉由緊接在混合之後固體及液體成分之組合黏度上升的速率來測定,且受多個因素控制,諸如聚合物珠粒粒度及形狀、聚合物分子量及聚合物組成。
WO2010018412揭示可硬化的兩組份丙烯酸組成物,其中固體組份包含由聚結乳液聚合之丙烯酸微粒及視情況存在之與其混合的丙烯酸聚合物珠粒之網形成之丙烯酸聚合物顆粒。儘管揭示工作時間之改善,但一般必須利用兩種不同固體顆粒,其均需要製備及分離。
解決此問題為本發明之一個目標。提供具有減少之黏團時間之可硬化的兩組份丙烯酸組成物為明確有利的。另外,簡化製造過程將更高效且可靠地向製造商及最終使用者提供其他優點。
根據本發明之第一態樣,提供經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其包含:
a)丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生,且Tg > 70℃;及
b)乳液聚合之丙烯酸微粒,其至少部分地塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之表面。
a)丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生,且Tg > 70℃;及
b)乳液聚合之丙烯酸微粒,其至少部分地塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之表面。
較佳地,至少1%、更典型地至少2%、最典型地至少5%之珠粒聚合物核心表面用微粒塗佈。在尤其較佳具體實例中,珠粒聚合物核心表面可具有更高比例之用微粒塗佈之其表面,例如,至少10%、至少20%、至少30%、或至少40%之表面用微粒塗佈。
根據本發明之第一態樣之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒在產生可硬化的多組份丙烯酸組成物中有特定用途。
因此,根據本發明之第二態樣,提供一種可硬化的多組份丙烯酸組成物,其包含第一組份及液體第二組份及視情況存在之其他組份,組份可操作以形成在將組份混合在一起後硬化成固體塊狀物之黏合劑,組成物或進一步包含第二組份中之丙烯酸單體成分、引發劑成分及視情況存在之射線不透性填充劑(radiopacifying filler),引發劑成分以在與單體成分混合及/或活化後將單體成分有效聚合之量存在,其特徵在於第一組份包含根據第一態樣本發明之其他經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒態樣之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒。
已意外地發現,藉由用乳液聚合之丙烯酸微粒至少部分地塗佈丙烯酸珠粒,經塗佈之珠粒具有增加之工作時間及較短黏團時間,因此使使用者,通常為外科醫生具有更多時間使用呈可工作狀態之黏團。
組成物中之較佳至少50%之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒具有用至少1%、更典型地至少2%、最典型地至少5%、諸如至少10%、至少20%、至少30%、或至少40%微粒塗佈的表面。
更佳至少60%、至少70%、或至少80%之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒具有用至少1%、至少2%、或至少5%、諸如至少10%、至少20%、至少30%、或至少40%微粒塗佈的表面。
存在於該組成物中之一部分乳液聚合之微粒可能未形成丙烯酸珠粒聚合物核心之至少部分塗層之組份,亦即,一部分微粒可以微粒之團簇形式及/或以個別微粒形式存在。為避免疑問,不塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之任何自由乳液聚合之微粒或微粒之團簇可不視為第一態樣之自身經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,且若存在,僅組成存在於第二態樣之丙烯酸聚合物組成物中的總聚合物之其餘部分之組份。
較佳至少1重量%、更典型地至少2重量%、至少5重量%或至少10重量%的存在於第二態樣之組成物中之乳液聚合之丙烯酸微粒存在於丙烯酸珠粒聚合物核心之表面塗層中。在尤其較佳具體實例中,10重量%至90重量%或更佳20重量%至75重量%的存在於組成物中之乳液聚合之丙烯酸微粒存在於丙烯酸珠粒聚合物核心之表面之至少部分塗層中。
經塗佈至該珠粒聚合物核心表面上之微粒可呈任何適合之形式,諸如核心表面或黏聚微粒上之離散顆粒或聚結或部分聚結之單層的顆粒。額外單層之顆粒可聚結在珠粒聚合物核心表面上以形成多個微粒層。
較佳地,在黏聚微粒之情況下,經塗佈之微粒在核心之表面上形成微粒之微孔塊狀物。
在本發明之某些具體實例中,第一態樣之經丙烯酸塗佈之聚合物珠粒或第二態樣之組成物之第一組份為固體成分或為固體組份之組份或形成固體組份之組份。
藉由在提供可硬化的多組份丙烯酸組成物之前分離經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,有可能將有利的經塗佈之珠粒用於固體/液體可硬化的多組份丙烯酸組成物以及液體/液體可硬化的多組份丙烯酸組成物。此外,不必要單獨地摻合兩種單獨的固體粉末,因為表面經塗佈之珠粒已經包括所需固體組份。再此外,藉由塗佈珠粒,可實現液體單體中聚合物類型的優先溶解,亦即,乳液聚合之微粒防止或延緩珠粒聚合物溶解,同時乳液微粒自身溶解,由此提供對相應初始聚合物顆粒之溶解待唯一程度之控制。再此外,將乳液微粒塗佈至珠粒聚合物核心上阻礙完全形成由乳液聚合之微粒之網形成之更大顆粒,因此與例如經單獨地噴霧乾燥的那些相比提供在珠粒核心之表面上展開之更可獲得的乳液聚合之微粒。
在本發明之其他具體實例中,第一態樣之經丙烯酸塗佈之聚合物珠粒以液相提供,或第二態樣之第一組份為液體組份。
液體第一組份為有利的,因為與固體/液體組成物之混合相比,液體/液體組成物之混合一般更方便於使用者。液體可為由珠粒之塗層產生而無進一步分離之懸浮液,或其可在分離及再懸浮之後產生。
意外地,已有可能以有利方式產生經塗佈之珠粒。
根據本發明之另一態樣提供一種產生用於可硬化的多組份組成物之經塗佈之珠粒之方法,包含以下步驟:
a)藉由懸浮聚合製備聚合物珠粒顆粒以形成懸浮聚合之珠粒顆粒之懸浮液;
b)藉由乳液聚合製備聚合物乳液微粒以形成乳液聚合之微粒之分散液;
c)在電解質存在下使a)之懸浮液及b)之分散液混合以實現乳液微粒與珠粒顆粒之凝聚,從而形成至少部分地用乳液聚合之丙烯酸微粒塗佈之丙烯酸珠粒聚合物核心。
a)藉由懸浮聚合製備聚合物珠粒顆粒以形成懸浮聚合之珠粒顆粒之懸浮液;
b)藉由乳液聚合製備聚合物乳液微粒以形成乳液聚合之微粒之分散液;
c)在電解質存在下使a)之懸浮液及b)之分散液混合以實現乳液微粒與珠粒顆粒之凝聚,從而形成至少部分地用乳液聚合之丙烯酸微粒塗佈之丙烯酸珠粒聚合物核心。
有利地,經塗佈之顆粒之產生可利用由於a)及/或b)之聚合過程而存在之液相。因此,不必需要珠粒及/或乳液微粒之單獨乾燥及處理。視情況,經塗佈之珠粒可分離及乾燥且用作乾燥粉末或直接用於所得液相中,或分離及乾燥且再懸浮於新液相中且用於其後。
因此,產生經塗佈之珠粒之方法可包含以下連續步驟:藉由懸浮聚合製備聚合物珠粒顆粒之典型地水性懸浮液,藉由乳液聚合製備聚合物乳液微粒之分散液,在電解質存在下使珠粒顆粒懸浮液與乳液微粒分散液混合,在攪拌下加熱混合物以實現在聚合物珠粒存在下聚合物乳液微粒之靜電受控凝聚,視情況冷卻混合物,且隨後視情況藉由脫水、洗滌及乾燥分離呈固體粉末狀產生之聚合物顆粒之混合物,或替代地,所產生之經塗佈之聚合物珠粒顆粒可保留為懸浮液,典型地在水中,而不需要分離呈乾燥形式之顆粒。珠粒顆粒懸浮液之體積一般大於待與其混合的乳液微粒分散液之體積,以使得一般將乳液微粒分散液與電解質一起或單獨地自其中添加至珠粒顆粒懸浮液。典型地,乳液微粒分散液與珠粒顆粒懸浮液之比率在其2:98至60:40 w/w、更佳在4:96至50:50 w/w、最佳在6:94至40:60 w/w之間。然而,其他比率亦為可能的。
對步驟c)中之聚合物珠粒顆粒及聚合物乳液微粒之混合物之溫度無特定限制。其通常在0℃至100℃之範圍內,較佳在40-95℃之範圍內。
典型地,懸浮聚合之連續相為水。典型地,乳液聚合之連續相為水。典型地,藉由本發明之方法產生之珠粒聚合物核心的Tg > 70℃。
在任何態樣中,核心之Tg較佳> 75℃,更典型地> 80℃,最典型地> 85℃。
可用於本發明之電解質不受特定限制,只要其能夠在聚合物珠粒懸浮液中凝聚乳液聚合之微粒即可。適合之電解質可為氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、溴化鈉、溴化鉀、溴化鋰、碘化鉀、碘化鈉、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸銨、氯化銨、硝酸鈉、硝酸鉀、氯化鈣、硫酸亞鐵、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸銅、氯化鋇、氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎂、硫酸鐵、硫酸鋁、鋁鉀礬、鐵礬、乙酸鈉、乙酸鈣、甲酸鈉、甲酸鈣及其混合物。
較佳電解質為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉、氯化銨、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鎂、氯化鋇、氯化亞鐵、硫酸鋁、鋁鉀礬及鐵礬。
可將電解質添加至呈固體形式或呈預溶解水溶液形式之聚合物珠粒及/或乳液聚合之微粒之懸浮液中。
聚合物珠粒及乳液聚合之微粒之混合物、典型地水性混合物中的電解質之濃度一般為至少0.01重量%、較佳至少1.0重量%、或更佳至少2.0重量%。
本發明之第二態樣之第一組份除聚合引發劑(諸如催化劑、填充劑、射線不透劑(radiopacifier)及染料)以外,還包含聚合物顆粒及適當時其他添加劑。本發明之液體第二成分包含一或多種液體單體及其他添加劑,諸如加速劑/活化劑及穩定劑。當準備使用時,將兩種成分混合在一起以形成液體或半固體糊狀物,其在聚合引發劑及加速劑/活化劑之作用下,黏度增加且硬化成固體。
如所指示,組成物可包括超過兩種組份,例如,引發劑成分及/或其他添加劑中之任一者可以單獨第三組份儲存,但為方便起見,本文中本發明之態樣中之任一者之多組份丙烯酸組成物典型地僅為兩組份組成物,亦即,不存在第三或其他組份。
丙烯酸組成物第一組份及液體第二組份較佳在0℃與30℃之間、更佳在18℃與25℃之間、最佳在20℃與23℃之間且在任何情況下典型地在標準大氣壓範圍下儲存及反應。由混合丙烯酸組成物第一組份與液體第二組份製備黏合劑可以將由熟習此項技術者理解之各種方式,例如手動混合進行。
典型地,引發劑成分以將單體成分有效完全聚合之量存在。舉例而言,至少將85% w/w單體成分,更典型地,至少90% w/w,最典型地,95至98% w/w單體成分聚合。此外,引發劑成分可以超過將單體成分有效完全聚合之量存在。
射線不透性填充劑可視情況存在於經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒中或第一或第二態樣之乳液聚合之丙烯酸微粒中,或存在於第二態樣之組成物之另一組份中。
組成物中之較佳至少90% w/w,更佳至少95% w/w,最佳至少99% w/w總丙烯酸單體成分存在於液體第二組份中。在較佳具體實例中,組成物中之實質上所有丙烯酸單體成分存在於液體第二組份中。典型地,因此,丙烯酸單體成分僅存在於組成物之一個組份中。典型地,含有液體組份之丙烯酸單體成分包括溶解於其中之丙烯酸聚合物顆粒。
典型地,丙烯酸單體成分及引發劑成分位於多組份組成物之單獨組份中以使得含有單體成分之組份儲存穩定以聚合。
在另一態樣中,本發明延伸至一種由混合根據本文中之任何態樣之多組份丙烯酸組成物產生之固體黏合劑組成物。
有利地,本發明用於處理人類或動物骨骼,一般用作其置換及/或用作黏合劑。
此外,在另一態樣中,本發明延伸至第一或其他經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒態樣之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒以在可硬化的多組份丙烯酸組成物中用作黏團時間縮短劑(dough time reduction agent)或用作機械強度促進劑。
根據本發明之另一態樣,提供一種根據本發明之第二態樣自多組份丙烯酸組成物產生丙烯酸黏合劑之方法,包含混合第一、第二及視情況存在之其他組份的步驟。
以上混合過程可藉由任何適合手段,例如手動混合過程。
根據本發明之第二態樣自多組份丙烯酸組成物產生丙烯酸黏合劑之方法可包含以下步驟:
a)使丙烯酸組成物第一組份與液體第二組份混合以製備黏團;
b)視情況,藉由手動操縱或注射將黏團置放在模具或體腔中或植入物周圍;及
c)使黏團定形且硬化成固體塊狀物。
a)使丙烯酸組成物第一組份與液體第二組份混合以製備黏團;
b)視情況,藉由手動操縱或注射將黏團置放在模具或體腔中或植入物周圍;及
c)使黏團定形且硬化成固體塊狀物。
如所指示,組成物包括乳液聚合之微粒。這些微粒可根據熟習此項技術者已知之技術製得。
丙烯酸聚合物顆粒典型地在適合之其他組成物添加劑存在下作為單獨成分為熟習此項技術者已知的。這種組成物添加劑包括引發劑、催化劑、染料及填充劑。
另一優勢為由本發明形成之可硬化的組成物亦顯示長的工作時間,由此為操作者提供較長時間段以在應用期間以所需方式操縱黏合劑黏團。
本發明之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒之優勢為在丙烯酸單體組成物存在下達至之快速黏團時間。然而,黏團之工作時間及定形時間需要視應用而變化。此可藉由改變丙烯酸聚合物顆粒之量、類型及粒度來達成。因此,丙烯酸聚合物珠粒及乳液聚合之微粒之粒度及所存在乳液聚合之微粒之量將視最終應用而定,且此將由熟習此項技術者理解。
顆粒之平均粒度愈大,工作時間將愈長。熟習此項技術者亦將理解聚合物之分子量及加速劑之存在亦可影響工作時間及定形時間。本發明之一重要態樣因此為可藉由經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒顆粒之存在達成之縮短的黏團時間,而本發明不受限於特別縮短或增加之工作時間或定形時間,因為此將視應用而定。在本發明中可達成之典型黏團時間為30秒(諸如30秒)至10分鐘。因此,在在聚合反應中早期點達至黏團時間,且因此延長工作時間時,本發明允許使用較低黏度黏團。
為產生丙烯酸聚合物顆粒(諸如本發明之珠粒或微粒)之至少一種丙烯酸單體組成物之聚合可在有或無過量引發劑下進行。
典型地,本發明之任何態樣之可硬化的組成物之一較佳具體實例藉由以下製備:
a)在引發劑存在下、且視情況在過量引發劑存在下懸浮聚合丙烯酸單體/聚合物糖漿以產生丙烯酸聚合物珠粒顆粒;
b)在引發劑存在下、且視情況在過量引發劑存在下乳液聚合丙烯酸單體組成物以產生乳液聚合之微粒之分散液;
c)在電解質存在下使步驟a)之丙烯酸聚合物珠粒顆粒及步驟b)之乳液聚合之微粒視情況與所添加引發劑混合以形成經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,視情況分離該等經塗佈之珠粒以分別形成液體或固體第一組份;
d)產生含有液體第二組份之丙烯酸單體及加速劑/活化劑;
a)在引發劑存在下、且視情況在過量引發劑存在下懸浮聚合丙烯酸單體/聚合物糖漿以產生丙烯酸聚合物珠粒顆粒;
b)在引發劑存在下、且視情況在過量引發劑存在下乳液聚合丙烯酸單體組成物以產生乳液聚合之微粒之分散液;
c)在電解質存在下使步驟a)之丙烯酸聚合物珠粒顆粒及步驟b)之乳液聚合之微粒視情況與所添加引發劑混合以形成經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,視情況分離該等經塗佈之珠粒以分別形成液體或固體第一組份;
d)產生含有液體第二組份之丙烯酸單體及加速劑/活化劑;
一種尤其較佳方法將過量引發劑引入至懸浮聚合步驟a)及/或乳液聚合步驟b)中以使得殘餘引發劑囊封在丙烯酸聚合物珠粒顆粒及/或乳液聚合之微粒內且因此在經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒中。然而,可替代地,引發劑亦可隨後添加至步驟c)中之丙烯酸聚合物組成物第一組份。
當將兩種組份混合在一起時,經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒經單體變濕潤、溶劑化且開始溶解。在之表面上乳液聚合之微粒與聚合物珠粒核心相比以更快速率溶解。溶劑化聚合物顆粒將引發劑釋放至單體中,單體與加速劑(若存在)相互作用以產生與單體反應且引發單體之室溫加聚之基團。混合物以相對低黏度黏合劑開始且發展成最終完全硬化成其最終定形組成物之愈來愈硬的系統。
黏合劑之此不斷變化黏度之特徵在於如由BS ISO 5833:2002定義之黏團及定形時間及達到之最大放熱溫度。黏團時間視為在開始混合之後黏合劑達成當輕輕觸摸時不黏附於帶手套之手指之黏團狀塊體的時間之長度。定形時間視為達至在環境與最大值之間的溫度所消耗之時間。
黏團及定形時間及最大放熱溫度為確定如何使用可硬化組成物之極重要參數。在持續時間內,在室溫下可硬化的組成物(所謂「自固化」或「冷固化」系統)之黏團時間典型地為4分鐘至10分鐘且定形時間典型地為10分鐘至25分鐘。這些參數有效限定操作者以所需方式操縱黏團可用之時段,例如,壓成用於假牙基座製造之假牙模具或在髖修復或置換期間壓成骨腔或在脊椎手術期間注入椎骨腔中。使操作者可獲得之工作時間最大化可為有利的。此應在不增加定形時間之情況下理想地實現,因為此限定膠結或固定操作之端點。因此,此將注意集中於縮短黏團時間上。因此,在本發明中,典型黏團時間低至30秒。較佳地,黏團時間為30秒至至多10分鐘,諸如9分鐘或8分鐘。黏團時間藉由液體成分之組合緊接在混合之後黏度升高之速率確定且受多種因素控制,諸如聚合物珠粒粒度及形狀、聚合物分子量及聚合物組成物。
聚合物珠粒
聚合物珠粒
根據本發明之丙烯酸珠粒聚合物核心藉由懸浮聚合產生。在丙烯酸聚合物領域中,這些聚合物珠粒為熟習此項技術者所熟知。
除非另外規定,否則不意謂將如本文中所使用之術語珠粒限制性地解釋且其指任何適合尺寸、形狀及表面紋理之離散聚合物顆粒。然而,這些珠粒典型地為光滑的且大體上為球形。然而,在本申請案之上下文中,術語珠粒可用於區別此類型之丙烯酸聚合物顆粒與乳液聚合之微粒或由聚結乳液聚合之微粒形成之更大顆粒。
無論本發明之丙烯酸珠粒聚合物核心或未經塗佈之亞群之珠粒顆粒(如本文所描述)之珠粒顆粒之平均粒度較佳為至少1 μm,諸如2μm或2.5 μm,且在任何情況下可為至多60μm、120μm或180 μm。典型地,珠粒顆粒可在1μm 至180 μm、更佳2μm 至150 μm、最佳2.5μm 至120 μm之範圍內。
一般而言,本文中藉由適合於特徵化之顆粒之尺寸的技術測定平均粒度。舉例而言,亞微米顆粒之特徵可在於其Z平均粒度,而> 10 µm之顆粒之特徵可在於其平均粒度。在1µm與10 µm之間之顆粒之特徵可在於任一量測值。因此,本文中,乳液聚合之微粒之特徵較佳在於其Z平均粒度,且珠粒顆粒之特徵較佳在於其平均粒度。
在較佳具體實例中,除該群經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒核心以外,一或多個其他亞群之丙烯酸聚合物顆粒還存在於多組份丙烯酸組成物中。典型地,其他亞群為未經塗佈之亞群之丙烯酸珠粒聚合物。在任何情況下,其他亞群之丙烯酸聚合物顆粒可能或可能不會在分子量(MW)、分子量分佈、孔隙、(共聚)殘留單體之性質及分佈、粒度、粒度分佈及/或聚合物類型、存在或不存在殘餘引發劑及(若存在)殘餘引發劑之量及類型方面不同於經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒核心及/或乳液聚合之微粒。其他亞群之丙烯酸聚合物顆粒可因此具有一或多種類型,例如懸浮聚合、乳液聚合、及/或整體聚合。典型地,若懸浮聚合,則亞群以聚合物珠粒形式存在,且若乳液聚合,則亞群以可一起聚結、一起或獨立黏聚之乳液聚合之微粒形式存在。可替代地,亞群可以壓碎、研磨或碾磨整體聚合之丙烯酸聚合物或壓碎、研磨或碾磨丙烯酸珠粒聚合物形式存在。
舉例而言,可存在兩種、三種或四種亞群之丙烯酸聚合物顆粒。典型地,存在未經塗佈之丙烯酸珠粒聚合物之至少一種其他亞群,較佳在組成物之第一組份中,特定言之在與其的固體第一組份中。較佳地,在存在丙烯酸聚合物顆粒之亞群之情況下,存在至少1重量%、更佳5重量%、最佳10重量%之各亞群。
在存在珠粒之亞群以及珠粒之主群之情況下,較小粒度亞群可在10微米至90微米之範圍內,且較大粒度亞群可在50微米至300微米之範圍內,其限制條件為較大粒度亞群與較小平均粒度亞群相比具有較高平均粒度。
乳液聚合之微粒
乳液聚合之微粒
乳液聚合之微粒可呈任何適合之形式。典型地,乳液聚合之微粒在至少部分地塗佈聚合物珠粒時在聚合物珠粒之表面上呈聚結乳液聚合之微粒之網形式。
為避免疑問,藉由聚結不意謂個別微粒完全合併,但其聯合在一起足以形成顆粒之網。典型地,微粒開始緊密接觸但亦保留個別特徵。
如使用Malvern Zetasizer奈米系列S粒度分析器藉由光散射測定(將一滴乳液添加至量測光析槽中之1 ml去離子化水中,使測試樣品在25℃下平衡及使用由儀器提供之軟體測定Z平均粒度),乳液聚合之微粒之Z平均粒度較佳小於2 μm,更佳小於1 μm,最佳小於0.8 μm,尤其小於0.5 μm。如使用如上所述之Malvern Zetasizer藉由光散射測定,乳液聚合之微粒之較佳Z平均粒度範圍在0.01μm至2 μm,更佳0.02μm 至1 μm,最佳0.05μm至0.5 μm,尤其0.1μm至0.45 μm之間。在任何情況下,為執行其功能,本發明之乳液聚合之微粒與經塗佈之珠粒聚合物核心相比具有較小粒度/Z平均粒度。
乳液聚合之微粒在抗衝擊改質劑之領域中為人所熟知。出於此原因,典型地將諸如丁二烯或丙烯酸丁酯之抗衝擊改質劑以共聚單體形式引入多階段核殼顆粒之一個殼層中。然而,在本發明之可硬化的組成物中,可能不需要抗衝擊改質劑。因此,本發明之乳液微粒可不含抗衝擊改質劑共聚殘留單體。
丙烯酸聚合物微粒之核殼(C:S)比率典型地在C:S 95:5重量%與C:S 40:60重量%之間,更典型地在C:S 90:10重量%與C:S 50:50重量%之間,較佳地在C:S 85:15重量%與C:S 70:30重量%之間。
典型地,乳液聚合之微粒可為單階段或多階段,亦即所謂核/殼顆粒。在此方面,使用諸如甲基丙烯酸甲酯之單一單體製造種子、核心及殼層可為足夠的。在此情況下,尤其若將種子、核心及殼層之組成物及分子量設計為相同,則可採用熟習此項技術者已知之標準單階段乳液聚合技術。然而,為獲得顯示對其結構(特定言之其組成、粒度及分子量)有一些控制之乳液聚合之微粒,較佳使用多階段核-殼乳液聚合方法。
為藉由乳液聚合製造核-殼顆粒,使用首先形成種子顆粒,其隨後充當進一步生長之核,亦即產生為藉由乳化聚合製造核-殼型顆粒,使用首先形成種子顆粒,其隨後充當進一步生長之核,亦即產生聚合核心隨後殼層之廣泛使用方法為方便的。隨後殼層之廣泛使用方法為方便的。該概念更詳細地由V.L.Dimonie等人,「Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers」,P.A.Lovell及M.S.El-Aasser編,John Wiley&Sons Ltd,第9章,第294-326頁(1997)描述。可形成種子顆粒且使用可形成種子顆粒且使用不含乳化劑技術(亦即,由使用諸如過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨之離子水溶性引發劑產生之顆粒穩定)或經由使用乳化劑將其穩定。一旦形成種子顆粒,自依序添加單體及引發劑之其他等分試樣形成核心及殼層。
典型地,將乳液聚合之微粒塗覆於聚合物珠粒而不分離呈乾燥形式之微粒,亦即將乳液聚合之微粒塗覆於聚合物珠粒作為由乳液聚合過程形成之分散液。
然而,可在藉由乾燥液體乳液以形成粉末將微粒塗覆至聚合物珠粒之表面之前分離乳液聚合之微粒。
較佳地,不分離呈乾燥形式之乳液聚合之微粒,因為此涉及另一製造步驟。
在分離乳液聚合之微粒時,乾燥乳液聚合之微粒之較佳手段為使用噴霧乾燥。然而,直接乾燥乳液聚合之微粒之其他方法亦為可能的,例如真空槳式或旋轉乾燥。這些乾燥技術及先前乳液聚合允許非常謹慎地控制乳液聚合之微粒尺寸,其得到容易的可再現及減少批次至批次變化。
本文中之乾燥意謂將相關固體之水分含量減少至< 10% w/w,更佳< 5% w/w,最佳< 2% w/w。
在乾燥或使用之前乳液之固體含量重量%典型地在5重量%與60重量%之間,更典型地在7.5重量%與55重量%之間,較佳地在10重量%與52.5重量%之間。
乳液聚合之微粒典型地為丙烯酸聚合物微粒。
如先前所提及,本發明延伸至額外亞群之乳液聚合之丙烯酸微粒,其存在於組成物中,典型地存在於其第一組份中,更典型地存在於其固體第一組份中,且最典型地呈與塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之那些不同之聚結乳液聚合之微粒之網形式。適合地,這種網可藉由噴霧乾燥乳液聚合之丙烯酸微粒形成。
經塗佈之聚合物珠粒
經塗佈之聚合物珠粒
有利地,乳液聚合之微粒在塗佈於聚合物珠粒上時形成多孔聚結之網,更佳地,形成微孔聚結之網。
根據本發明之另一態樣,提供經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其包含:
a)丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生;及
b)乳液聚合之丙烯酸微米顆粒,其至少部分地塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之表面,其中微米顆粒形成多孔聚結之網,更佳地,微孔聚結之網。
a)丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生;及
b)乳液聚合之丙烯酸微米顆粒,其至少部分地塗佈丙烯酸珠粒聚合物核心之表面,其中微米顆粒形成多孔聚結之網,更佳地,微孔聚結之網。
乳液聚合之微粒之聚結不使其完全合併,且相反,其在珠粒之表面上形成聯合微粒之網。另外,其亦可作為個別微粒聚結至珠粒之表面上。
本發明中之微孔包括平均孔隙尺寸在0.1nm與2000 nm之間、更佳在1nm至1000 nm、最佳在10nm至500 nm之間的網絡。經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒之表面塗層之範圍及程度可藉由諸如SEM檢查之檢查確定。孔隙尺寸可藉由掃描電子顯微法(SEM)根據以下測試方法測定:將經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或珠粒之樣品分散至標準鋁SEM短柱上之導電自黏著碳突片上。藉由真空金屬化用金屬(Au/Pd)薄層塗佈樣品以避免裝入SEM儀器。可使用FEI Quanta FEG 250 Environmental SEM使用5 kV之加速電壓及10 mm之工作距離取SEM影像。成像在數個經塗佈之珠粒上進行,且代表性影像在不同放大倍數下獲得。
典型地,經塗佈在聚合物珠粒上之聚結乳液聚合之微粒之網具有大的表面積,其至少部分地由空隙之存在產生網。
典型地,如上文所提及,對於較佳固體/液體兩組份可硬化的組成物,乳液聚合之微粒凝聚至聚合物珠粒上,且隨後過濾及乾燥經塗佈之珠粒。典型地,已發現乳液聚合之微粒可聚結成不嚴謹的六邊形,其一般在同一平面內為緊密封裝的基質,在本發明之情況下,由於空穴及缺陷,在此配置以及顆粒網之三維結構中,多孔大結構產生。乳液聚合之微粒亦必然在聚合物珠粒上以較小簇以及呈個別微粒存在於聚結之網中。
由於聚合物珠粒上之微粒之聚結之網的性質,組成網之微粒實質上仍存在。
為避免疑問,本文中對乳液聚合之微粒之平均粒度之任何參考係關於乳液聚合之微粒自身且不關於由聚結微粒之網形成之任何更大顆粒之平均粒度。
射線不透劑
射線不透劑
適合射線不透性填充劑可選自包含二氧化鋯、碳酸鍶、粉末狀鉭、粉末狀鎢、硫酸鋇及其混合物之清單。射線不透性填充劑較佳為硫酸鋇。
本文中之射線不透性意謂使材料在經受X射線時可與周圍材料更可區別之能力。
可將射線不透性填充劑添加至組成物之任何或兩種組份。然而,視情況,至少一些射線不透性填充劑可囊封在丙烯酸聚合物顆粒/珠粒或本發明之經塗佈之珠粒內及/或吸附於丙烯酸聚合物顆粒/珠粒或本發明之經塗佈之珠粒上或在亞群之丙烯酸顆粒/珠粒中。
儘管以上,例如在液體第二組份中,一些或全部射線不透性填充劑亦可能以不囊封及/或吸附於丙烯酸聚合物顆粒中或上之形式存在於組成物及/或硬化黏合劑中。此為獨立添加之射線不透性填充劑或自囊封或吸附形式遷移成周圍液體之射線不透性填充劑。
射線不透性填充劑可囊封在丙烯酸聚合物微粒及/或丙烯酸聚合物珠粒內及/或吸附於丙烯酸聚合物微粒及/或丙烯酸聚合物珠粒上。然而,視情況,射線不透性填充劑囊封在聚合物珠粒、更佳亞群之未經塗佈之珠粒聚合物內及/或吸附於聚合物珠粒、更佳亞群之未經塗佈之珠粒聚合物上。
典型地,本發明之可硬化的多組份組成物中之射線不透性填充劑之含量在1% w/w與50% w/w之間,更典型地,在5% w/w與40% w/w之間,最典型地,在6.5% w/w與30% w/w之間。
聚合物及其他成分量
聚合物及其他成分量
典型地,在單體混合之前,與任何未經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒一起的經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒形成至少98% w/w之存在於本發明之組成物中之未溶解的聚合物,在混合之前,更佳至少99% w/w、最佳大約100% w/w之未溶解的聚合物存在於該組成物中。經塗佈與未經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒之比率在存在時典型地為5:1至1:5 w/w之比率。在混合後,單體聚合且導致混合組成物形成逐漸硬化最終定形成固體之黏合劑。一些聚合物(較佳為如本文所定義之丙烯酸聚合物)亦可在混合之前溶解於單體組成物中。在丙烯酸單體組份中,溶解聚合物之該等含量典型地在0-60% w/w、更典型地10-30% w/w範圍內。
與射線不透性填充劑一起之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒可典型地形成50%至99.9% w/w、更佳60%至97.5% w/w、最佳65%至94.5% w/w之間之丙烯酸聚合物組成物第一組份。其餘部分一般由其他固體組成,這些固體可為填充劑、顏料、染料、催化劑及引發劑。
乳液聚合之微粒與懸浮聚合之珠粒之比率視最終應用而變化。然而,在諸如骨黏合劑之一些應用中,其比率在其1:99至50:50 w/w,更佳在3:97至40:60 w/w,最佳在5:95至30:70 w/w之間為有利的。然而,在此不應有限制,且其他比率亦為可能的。
除單體以外,液體第二組份還可包括熟習此項技術者已知之其他聚合物組成物成分,諸如丙烯酸聚合物、染料、催化劑、加速劑/活化劑、抑制劑、塑化劑等。具有丙烯酸單體作為視情況具有溶解於其中之丙烯酸聚合物顆粒及具有所添加其他成分(諸如加速劑、抑制劑、染料等)之組成物中之唯一液體載劑更為典型。一般而言,無論在第二或其他組份中之可硬化的組成物中之單體之量在10%至70% w/w、更典型地在15%至60% w/w、更佳在20%至50% w/w之範圍內。典型地,單體以第二組份中之此等整個組成的含量存在。
典型地,液體第二組份不包括溶解的聚合物。然而,當溶解樹脂或顆粒之兩種單體及丙烯酸聚合物形成第二液體組份或其他液體組份之整體時,丙烯酸單體:聚合物之比率在99:1至40:60 w/w之範圍內。
丙烯酸聚合物組成物第一組份在與單體組成物混合之前可以乾燥粉末形式存在。乾燥粉末成分與單體成分之重量比一般< 3:1,更佳< 2.5:1,最佳< 2.2:1。典型地,重量比在2.15至1.85:1之範圍內。
加速劑/活化劑可在0.1%至5質量%,更典型地,0.5至3質量%之範圍內存在於未混合組成物中。
多組份丙烯酸組成物中之殘餘或添加之不反應引發劑之總含量典型地為丙烯酸組成物之0.1%至10% w/w,較佳為0.15%至5% w/w,更佳為0.2%至4.0% w/w。
當引發劑用於成分中之一者時,此可自身囊封在聚合物珠粒及/或乳液聚合之微粒內或單獨添加至組成物之任何組份中。儘管可能使引發劑與丙烯酸單體成分一起在液體組份中,但此將僅具有短存放期。因此,典型地,引發劑及丙烯酸單體成分位於組成物之單獨組份。
當聚合物溶解於液體第二組份或任何其他液體組份中之單體中時,聚合物必須較佳含有非常低(例如,<0.1% w/w)含量之殘餘引發劑以避免縮短存放期。
引發劑可存在於形成丙烯酸組成物之組份之丙烯酸聚合物顆粒中。丙烯酸聚合物顆粒中之引發劑可為用於形成聚合物顆粒之殘餘量之不反應引發劑,其因此為過量引發劑之等效物。一些引發劑可或者或另外經添加為多組份組成物之單獨成分。在無論是否經塗佈之珠粒聚合物顆粒或其他顆粒之乳液聚合之微粒或珠粒聚合物顆粒中,反應前存在之殘餘引發劑之含量典型地為聚合物顆粒之0.001%至10% w/w,較佳為0.1%至6% w/w,更佳為0.1%至5% w/w。
引發劑較佳以將實現至少大於90%聚合,更典型地,大於93%,更典型地大於95%聚合之單體成分之聚合的含量存在。
另一聚合物成分可存在於溶解或部分溶解於丙烯酸單體成分中之液體第二組份中。
聚合物成分典型地在熟習此項技術者已知之適合其他聚合物組成物成分存在下。這些聚合物組成物添加劑包括引發劑、乳化劑、催化劑、顏料、染料及填充劑。
特定材料
特定材料
可以用於引發丙烯酸珠粒聚合物顆粒之懸浮聚合之引發劑及因此可在組成物中形成殘餘引發劑以引發硬化過程之引發劑包括:偶氮化合物、過氧化物、過氧化酯及過硫酸鹽,尤其包括偶氮雙(異丁腈)、偶氮雙(2-甲基丁腈)、偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、偶氮雙(4-氰基戊酸)、二月桂醯基過氧化物、過氧新癸酸第三丁酯、二苯甲基過氧化物、異丙苯基過氧化物、己酸第三丁基過氧-2-乙基酯、乙酸第三丁基過氧二乙基酯、過氧基苯甲酸第三丁酯、第三丁基氫過氧化物、過硫酸鉀、過硫酸銨及過硫酸鈉。
可用於引發乳液聚合之引發劑及因此可在組成物中形成殘餘引發劑以引發硬化過程之引發劑為過硫酸鹽(例如,鉀、鈉或銨)、過氧化物(例如,過氧化氫、過氧化二苯甲醯、第三丁基氫過氧化物、第三戊基氫過氧化物)、二(2-過氧二碳酸乙基己酯或過氧化月桂醯)及偶氮引發劑(例如,4,4'-偶氮雙(4-氰基戊酸))。
除以上乳液引發劑以外,用於硬化階段之尤其較佳引發劑為過氧化二苯甲醯。
可用於習知或不含乳化劑之乳液聚合及因此可以殘餘引發劑形式存在之引發劑包括:離子水溶性引發劑,諸如過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨。
此外,可將以上引發劑中之任何一或多種獨立添加至組成物中。
在一尤其較佳具體實例中,丙烯酸聚合物顆粒將引發劑併入其聚合物基質中。引發劑可併入丙烯酸聚合物珠粒顆粒及/或乳液聚合之微粒之聚合物基質中。較佳地,將引發劑併入經塗佈或未經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒顆粒中。因此,在此具體實例中,引發劑不分別添加至組成物之第一組份中。
有利地,在顆粒之聚合期間可硬化的組成物之引發劑可以過量引發劑形式經添加以使得一些引發劑用於顆粒之聚合但過量引發劑以顆粒形式併入聚合物基質中。隨後,在用單體濕潤及溶解之後,釋放引發劑且因此其能夠引發硬化階段。在核/殼顆粒中,引發劑較佳併入外殼中,亦即在多階段乳液聚合過程之最終階段期間,且因此過量引發劑用於最終殼層聚合階段。在聚合物顆粒之聚合期間,亦可使用多於一種引發劑。在多種引發劑情況下,有利的為引發劑中之一種在聚合中實質上用完且第二引發劑過量且僅部分使用以使得將過量第二引發劑併入顆粒中。此程序可由具有不同半衰期之引發劑輔助以使得較短半衰期引發劑(亦即,在給定溫度及反應介質下具有較高分解速率之引發劑)優先用完。此外,較高溫度可在第一引發劑存在下用於驅動聚合完成同時較低溫度可在意欲作為殘餘引發劑之第二引發劑存在下延遲單體之聚合。然而,第二引發劑中之一些將必然用完,因為為將引發劑併入顆粒中,一些聚合必須在第二引發劑存在下進行。不論使用一或多種引發劑,剩餘作為殘餘物之引發劑之量視引發劑暴露於聚合條件及反應物之時間及相對於第一引發劑(若存在)之反應性而定。熟習此項技術者應瞭解殘餘引發劑之精確量將視實驗條件而定且可容易藉由試誤法測定隨後藉由謹慎控制單體及引發劑之數量及製程條件使其可再現。添加過量引發劑之時間亦與聚合物之分子量有關。若在聚合太早添加,則顆粒之分子量將減少。因此,所需分子量亦將影響添加過量引發劑之時間以使得併入過量引發劑同時獲得特定應用所需之分子量。
較佳地,本發明之產生方法之步驟(b)包含種子、核心及至少一個殼層乳液聚合步驟。一尤其較佳方法將過量引發劑引入乳液聚合步驟中以使得將殘餘引發劑囊封於乳化微粒內。較佳地,在多階段乳液聚合中,在最終階段期間引入過量引發劑以使得其存在於多階段顆粒之外殼中。然而,或者,亦可將引發劑隨後添加至丙烯酸聚合物乳液中。
為避免疑問,藉由「過量引發劑(excess initiator)」意謂不需要完成丙烯酸聚合物顆粒之聚合且在丙烯酸聚合物顆粒之初始聚合終止之後可用於隨後反應之引發劑之部分。
囊封殘餘引發劑或添加引發劑(例如過氧化二苯甲醯)之量之變化具有改變可硬化的組成物之定形時間之效果。增加之引發劑含量導致縮短之定形時間。另外,丙烯酸單體組成物中之加速劑(例如DMPT)之量之變化亦可影響定形時間。增加之加速劑濃度導致縮短之定形時間。
典型地,本文中引發劑將以0.1%至5% w/w總單體及引發劑之含量存在於組成物中。
在根據本發明之組成物中,可使用其他填充劑且這些填充劑將為此領域之熟習此項技術者已知。另外,除填充劑以外可使用有機不透x射線單體。在其生產期間此等可共聚合成任何丙烯酸聚合物顆粒或併入丙烯酸單體組成物中。典型有機不透x射線單體包括鹵化甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯,例如,甲基丙烯酸2,3-二溴丙酯或2-甲基丙烯醯氧基乙基-2,3,5-三碘苯甲酸酯。為避免任何疑問,不將這些不透x射線單體視為填充劑。
可用於乳液聚合之乳化劑為習知乳液聚合中典型的乳化劑,包括陰離子(例如,磺基丁二酸二辛鈉、磺基丁二酸之乙氧基化醇半酯二鈉、N-(1,2-二羧基乙基)-N-十八烷磺基丁二酸酯、硫酸化烷基苯酚乙氧基化物之鈉鹽、烷磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或硫酸2-乙基己鈉)、非離子(例如,聚乙二醇壬基苯基醚、聚氧化乙烯辛基苯基醚或二官能性環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物)或陽離子乳化劑(例如,十六烷基三甲基溴化銨或烷基聚乙二醇醚銨氯甲烷)。亦可使用適用於與丙烯酸乳液一起使用之反應性或可聚合乳化劑或界面活性劑,例如,十二烷基烯丙基磺基丁二酸鈉、十二烷基磺酸苯乙烯鈉醚、乙基磺酸甲基丙烯醯胺十二烷基鈉、聚氧化乙烯或氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物之甲基丙烯酸或乙烯基苯甲基巨分子單體或溴化甲基丙烯醯基乙基十六基二甲基銨。
在液體第二組份或任何其他液體組份中使本發明之其他組份與液體載劑混合可藉由熟習此項技術者已知用於混合固體或液體與液體之任何適合技術進行。
藉由將本發明之任何態樣中之組份混合產生之固體之抗壓強度較佳大於40 MPa,更佳大於70 MPa。所產生之固體中發現之抗壓強度之典型範圍為40 MPa 至130 MPa,更佳70 MPa 至130 MPa。
定義
定義
術語「吸附(adsorbed)」採用其常見意義且意謂黏合至其表面。
本文中之術語「液體(liquid)」不需要定義因為其為熟習此項技術者充分理解。然而,為避免疑問,其亦包括具有因此易於藉由施加壓力遞送通過注射器或填縫槍出口之液體載劑(諸如漿料、懸浮液、乳液或糊狀物)的可流動材料。典型地,術語液體適用於至少5℃與35℃之間,更典型地5℃與30℃之間的材料或組成物。
術語「分散液」包括懸浮液及膠體。然而,一般而言,聚合物乳液微粒之分散液為其膠態分散液,且在任何情況下典型地為水性分散液。
術語「懸浮液」及「膠體」均意謂非溶劑化形式。
術語「固體組份」意謂非液體或非氣態組份,且一般為通常由一種粉末或粉末之混合物組成且不包括液體載劑之自由流動乾燥顆粒材料。
根據本發明之組成物之液體成分為儲存穩定的。「儲存穩定」意謂單體或液體在溫度及時間之正常可接受儲存條件(亦即在5℃與30℃之間及1天至250天,更典型地15℃至25℃及1天至170天)下不聚合。
本文中所用之術語「經塗佈」或「塗佈」在聚合物珠粒與聚合物微粒之間之關係的情形下意謂至少一個單一層之微粒在特定區域內封閉聚合物珠粒之表面。
本文中Z平均粒度使用Malvern Zetasizer奈米系列S粒度分析器藉由光散射測定。
本文中平均粒度可使用Coulter LS230雷射繞射儀器測定。
本文中術語「微粒」意謂平均粒度< 10 μm、較佳< 2 μm、更佳< 1 μm之平均粒度的聚合物顆粒。
本文中與經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒顆粒、乳液聚合之微粒、懸浮聚合之珠粒顆粒或其他顆粒有關之丙烯酸聚合物意謂獨立地對於各丙烯酸聚合物成分,聚烷基(烷)丙烯酸酯或(烷)丙烯酸之均聚物或烷基(烷)丙烯酸酯或(烷)丙烯酸與一或多種其他乙烯基單體之共聚物且其中至少50%之殘留單體為丙烯酸殘留單體,更典型地在該等含量下至少其70%、最典型至少其80%尤其為甲基丙烯酸甲酯殘基。典型地,使用甲基丙烯酸甲酯之均聚物或甲基丙烯酸甲酯與一或多種其他乙烯單體之共聚物。其他乙烯單體包括另一烷基(烷)丙烯酸烷酯或(烷)丙烯酸,諸如甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二烷酯、丙烯酸十二烷酯、丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸或丙烯酸;羥基官能丙烯酸酯,諸如甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙基乙酯、丙烯酸2-羥乙酯或丙烯酸羥丙酯;乙烯化合物,諸如苯乙烯、乙烯吡咯啶酮或乙烯吡啶;及可相容交聯單體,諸如甲基丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯或1,6-己二醇二丙烯酸酯,尤其可相容丙烯酸交聯單體。典型地,經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒顆粒、乳液聚合之微粒或懸浮聚合之珠粒顆粒之丙烯酸聚合物獨立地為甲基丙烯酸甲酯之均聚物或其與一或多種上述乙烯基單體、更佳與苯乙烯或丙烯酸甲酯之共聚物。
交聯單體可用於使丙烯酸聚合物顆粒交聯。對於乳液聚合之微粒而言,交聯可在核心及殼層、或僅核心或僅殼層中進行。交聯用於微調可硬化的多組份丙烯酸組成物之特性之目的。
乳液聚合之微粒之重均分子量(Mw)典型地在25,000道爾頓與3,000,000道爾頓之間,更典型地在100,000道爾頓與1,500,000道爾頓之間,較佳在250,000與1,000,000之間,例如在250,000與600,000之間。為此目的,可藉由凝膠滲透層析法(GPC)測定分子量。
儘管可硬化的組成物之聚合物成分中之聚合物之分子量可影響黏團及工作時間,但本發明不限於任何特定分子量。在任何情況下,分子量之減少及/或丙烯酸聚合物顆粒之粒度之增加可用於增加可硬化的組成物之工作時間。
珠粒類型之聚合物顆粒之重均分子量(Mw)典型地在10,000道爾頓與3,000,000道爾頓之間,更典型地在30,000道爾頓與1,000,000道爾頓之間,較佳在50,000道爾頓與700,000道爾頓之間,例如在60,000道爾頓與600,000道爾頓之間。為此目的,可藉由凝膠滲透層析法(GPC)測定分子量。
術語「群」一般由熟習此項技術者理解,但為避免疑問係指具有特定平均粒度、重均分子量、粒度分佈及分子量分佈之多種聚合物顆粒,因為其通常藉由已一起經歷相同聚合過程之單體產生,且亞群應理解為另一群聚合物顆粒。這種亞群之重均分子量及粒度可在針對本文中丙烯酸聚合物微粒及經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒所界定之範圍內。
本文中丙烯酸單體意謂任何一或多種適合之烷基(烷)丙烯酸酯或(烷)丙烯酸,諸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸或丙烯酸、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸異冰片酯或甲基丙烯酸異冰片酯;羥基官能性丙烯酸酯,諸如甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙基乙酯、丙烯酸2-羥基乙酯或丙烯酸羥丙酯;及可相容交聯單體,諸如甲基丙烯酸烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯或1,6-己二醇二丙烯酸酯。典型地,尤其對於第二組份,甲基丙烯酸甲酯為較佳丙烯酸單體。其他共聚單體可與丙烯酸單體(諸如乙烯化合物,諸如苯乙烯、乙烯吡咯啶酮或乙烯吡啶)及其他可相容交聯單體(諸如二乙烯基苯)一起使用。較佳丙烯酸共聚單體為苯乙烯及丙烯酸甲酯。
本發明之丙烯酸單體成分視情況具備隨附適合之抑制劑,諸如氫醌(HQ)、甲基氫醌(methyl hydroquinone,MeHQ)、2,6-二-第三丁基-4-甲氧基苯酚(Topanol O)及2,4-二甲基-6-第三-丁基苯酚(Topanol A)。存在抑制劑以防止單體自發聚合。適合之抑制劑為氫醌以確保在室溫下有較長存放期。
聚合活化劑或加速劑亦可視情況存在,諸如N,N-二甲基-對甲苯胺(N,N-dimethyl-p-toluidine,DMPT)及N,N-二羥乙基-對甲苯胺(N,N-dihydroxyethyl-p-toluidine,DHEPT)(均為三級胺)或有機可溶過渡金屬催化劑。活化劑或加速劑之存在視最終應用而定。在「冷固化」為必需之情況下,諸如在牙科或骨黏合劑應用中,加速劑通常為必需的。然而,對於一些應用,亦可能在「熱固化」系統中使用熱。舉例而言,可藉由熱來活化假牙。在存在於組成物中時,加速劑/活化劑典型地以在引發劑存在下將有效地活化聚合反應之含量存在,典型地此呈總單體及加速劑/活化劑之0.1%至5% w/w之含量。
本文中烷基意謂C1
-C18
烷基,其中術語烷基(alkyl)及烷(alk)涵蓋環烷基及羥基官能性C1
-C18
烷基。本文中烷意謂C0
-C8
烷。
「丙烯酸組成物」意謂其中至少50%總單體及殘留單體以以上定義之丙烯酸單體中之一或多者之形式存在或衍生自以上定義之丙烯酸單體中之一或多者之組成物,更典型地,至少70%,最典型地95%或尤其99%之總單體或殘留單體存在於組成物中。
對本發明之用途無特定溫度限制。然而,一般而言,其在操作者可接受之溫度,亦即可由操作者在室內或室外遇到之在正常工作條件期間發現之溫度(例如5℃至40℃)及大氣壓及/或施加之注射器壓力下使用。
儘管前述,本發明之態樣之丙烯酸組成物之尤其有利應用為其用作骨黏合劑組成物。這些組成物用於關節造形術及椎體成形術。本發明之組成物之類似應用為牙科修復。
然而,本發明之優點可視為許多工業應用中一般所需,且因此儘管這些為較佳具體實例,但本發明不受限於骨黏合劑及牙科應用。
乳液聚合之微粒在抗衝擊改質劑之領域中為人所熟知。出於此原因,典型地將諸如丁二烯或丙烯酸丁酯之抗衝擊改質劑以共聚單體形式引入多階段核殼顆粒之一個殼層中。然而,在本發明之多組份組成物中,可能不需要抗衝擊改質劑。因此,本發明之乳液聚合之丙烯酸聚合物微粒可不含抗衝擊改質劑共聚殘留單體。
根據本發明之任何態樣,本發明延伸至多組份骨黏合劑或牙科黏合劑或建築黏合劑或結構黏著劑或層壓黏著劑或接頭或密封組成物。
較佳地,在骨黏合劑或牙科黏合劑組成物中,其成分為生物相容性成分,至少一種組成物定形成固體。
對於本發明之組成物主要針對之醫療應用(諸如骨黏合劑及牙科學),組成物為生物相容的且尤其硬化成就地生物相容性固體黏合劑或黏著劑。因此,本發明之組成物發現作為醫療植入材料(諸如骨黏合劑或在牙科應用中有效之固體)之尤其有利效用。因此,本發明之多組份組成物典型地為骨黏合劑組成物或牙科組成物。
根據本發明之另一態樣,提供一種由混合根據本發明之多組份丙烯酸組成物產生之醫療植入材料。
根據本發明之又另一態樣,提供一種根據本發明任何之態樣之多組份組成物,其用於手術,更明確而言用於治療人類或動物骨骼或牙齒或與人類或動物骨骼或牙齒相關聯或代替人類或動物骨骼或牙齒。
根據本發明之又另一態樣,提供一種根據本發明之任何態樣之多組份組成物,其用於置換或部分置換人類或動物骨骼。
根據本發明之又另一態樣,提供一種根據本發明之任何態樣之多組份組成物,其用於牙科學,更特定言之用於治療人類牙齒或動物牙齒或用於獸醫手術,更特定言之,用於治療蹄、趾甲或角。
根據本發明之又另一態樣,提供一種根據本發明之任何態樣之多組份組成物,其用於置換或部分置換人類牙齒或動物牙齒、蹄、趾甲或角。
自本發明形成之可硬化的組成物亦顯示長的工作時間,從而為操作者提供較長時間段以在塗覆期間以所需方式操縱黏合劑黏團。
有利地,最終固化硬化之黏合劑組成物可為多孔的。此孔隙率使可硬化組成物之機械特性與例如椎骨骨骼之機械特性匹配,從而避免經由植入模數比周圍天然骨骼高之人工材料相關之熟知問題。
然而,在任何情況下,亦可改變本發明之調配物以調節孔隙之含量及變化機械特性,例如以獲得滿足ISO 5833:2002之要求之機械特性。
本發明之又另一優勢在用作骨黏合劑時為孔隙之控制(尺寸及表面形狀)允許對治療劑(諸如抗生素或抗真菌劑)控制釋放至骨骼及組織周圍的改善的控制。
如上文所提及之孔隙特定言之為液體/液體組成物之特徵。
根據本發明之另一態樣,提供一種由使根據本發明之任何態樣之多孔的多組份丙烯酸組成物混合而產生之固體黏合劑組成物。典型地,固體黏合劑孔隙適於控制釋放一或多種治療劑。
本發明延伸至多組份組成物或根據本發明之任何態樣之第一組份,其包含醫藥學上有效量之治療劑。在混合多組份丙烯酸組成物、植入且隨後形成固體黏合劑組成物之後,治療劑溶離至植入物周圍,得到治療性,典型地抗微生物或抗真菌劑效果。
適合之治療劑可選自包含慶大黴素(gentamicin)、萬古黴素(vancomycin)、頭孢唑林(cefazolin)、環丙沙星(ciprofloxacin)、利奈唑胺(linezolid)、左氧氟沙星(levofloxacin)、利福平(rifampin)、克林達黴素(clindamycin)及托普黴素(tobramycin)之清單。這些治療劑可獨立地或作為兩種或更多種治療劑之混合物使用。待使用之治療劑之總量典型地為總第一組份之1重量%至5重量%。
本發明之較佳組成物為冷固化組成物,換言之,不需要單獨的熱活化步驟,且組成物在混合在一起後固化。
在一較佳具體實例中,本發明之組成物包括第一組份中之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒及第一及視情況存在之第二組份中之未經塗佈之丙烯酸珠粒聚合物,且第一組份及第二組份中之引發劑包含無引發劑之丙烯酸聚合物(較佳地,PMMA)於丙烯酸單體(較佳地,MMA)與加速劑中之溶液。
實施例
特徵化技術:
實施例
特徵化技術:
分子量藉由凝膠滲透層析法量測,使用聚(甲基丙烯酸甲酯)標準物用於校準。使用四氫呋喃作為移動相。量測重均分子量(Mw)、數均分子量(Mn)及多分散性(Mw/Mn)。
Z平均乳液粒度使用Malvern Zetasizer奈米系列S粒度分析器測定。
使用Coulter LS230雷射繞射儀器測定丙烯酸聚合物珠粒之平均粒度。
在25℃使用烏氏黏度計(Ubbelohde viscometer)OB型在三氯甲烷(1重量%溶液)中量測降低之黏度(RV,dl/g)。
藉由滴定方法測定殘餘過氧化二苯甲醯含量重量%。
使用Metrohm 874對具有831電量計之樣品處理器藉由Karl方法測定含水量重量%。
使用布氏黏度計(Brookfield viscometer)DV-E型用軸值5及速度20操作在25℃下測定丙烯酸乳液之布氏黏度(Brookfield viscosity,BV,厘泊(centipoise,cP))。
使用FEI Quanta FEG 250 Environmental SEM進行掃描電子顯微法(SEM)成像。藉由將乾燥聚合物粉末輕輕地直接噴灑至安放在SEM短柱上之導電碳黏稠突片上製備SEM成像之試樣。謹慎地移動任何鬆散材料,且在SEM成像之前將非常薄的兩個穿過導電金屬塗層(Au/Pd)塗覆至樣品。
製備實例1
50.1重量%固體丙烯酸聚合物分散液(MMA/苯乙烯85/15重量%共聚物)之製備
製備實例1
50.1重量%固體丙烯酸聚合物分散液(MMA/苯乙烯85/15重量%共聚物)之製備
將600公克去離子水添加至裝配有氮氣入口、冷凝器及電操作不鏽鋼槳式攪拌器之五公升圓底玻璃燒瓶中。藉助於水浴將水加熱至80℃同時以150轉/分鐘(revolutions per minute,rpm)攪拌。氮氣流穿過在液體表面以上之燒瓶之蒸氣空間。
製備由850公克甲基丙烯酸甲酯(MMA)、150公克苯乙烯、5.0公克月桂基硫酸鈉及300公克去離子水組成之乳化單體混合物。在添加之前及在整個添加中將此混合物攪拌60分鐘以使其保持乳化。
在水溫80℃之情況下,聚合物種子(階段1)藉由將30公克之乳化單體混合物添加至燒瓶隨後添加10毫升之2重量%的過硫酸鉀於去離子水中之溶液來製備。在略微放熱之後,反應進行三十分鐘直至溫度返回至80℃。
藉由首先將10毫升2重量%的過硫酸鉀於去離子水中之溶液添加至燒瓶中隨後使用蠕動泵連續添加300公克乳化單體混合物大約25分鐘來使核心隨後在聚合物種子顆粒(階段2)上生長。在完成單體混合物之添加之後,反應再進行15分鐘直至溫度返回至80℃。隨後重複此步驟兩次。
在攪拌下將30.0公克75%的活性過氧化二苯甲醯溶解於剩餘370公克乳化單體混合物中45分鐘。
藉由首先將10毫升2重量%的過硫酸鉀於去離子水中之溶液添加至燒瓶中隨後使用蠕動泵連續添加含有乳化之單體混合物之所添加BPO大約25分鐘來使含BPO之殼層隨後在核心(階段3)上生長。在所有單體混合物已添加之後,反應再進行十五分鐘直至溫度返回至80℃。
所得丙烯酸聚合物分散液隨後冷卻至低於40℃,且過濾穿過150微米篩網。
丙烯酸聚合物分散液之固體含量為50.1重量%,降低之黏度為2.72 dl/g,布氏黏度為130 cp,殘餘過氧化二苯甲醯為2.2重量%,且z平均分散液粒度為254 nm。
製備實施例2
25重量%固體丙烯酸聚合物分散液(PMMA均聚物)之製備
製備實施例2
25重量%固體丙烯酸聚合物分散液(PMMA均聚物)之製備
將1500公克去離子水添加至裝配有氮氣入口、冷凝器及電操作不鏽鋼槳式攪拌器之五公升圓底玻璃燒瓶中。藉助於水浴將水加熱至80℃同時以150轉/分鐘(rpm)攪拌。氮氣流穿過在液體表面以上之燒瓶之蒸氣空間。
製備由500公克甲基丙烯酸甲酯、1.0公克1-十二烷硫醇及5.0公克75%活性磺基丁二酸二辛鈉乳化劑(商標名:Aerosol™ OT)組成之單體混合物。在使用之前混合此等成分。
在水溫80℃之情況下,聚合物種子(階段1)藉由將50公克之單體混合物添加至燒瓶隨後添加10毫升之2重量%的過硫酸鉀於去離子水中之溶液來製備。在略微放熱之後,反應進行三十分鐘直至溫度返回至80℃。
藉由首先將20毫升2重量%的過硫酸鉀於去離子水中之溶液添加至燒瓶中隨後使用蠕動泵連續添加350公克乳化單體混合物大約35分鐘來使核心隨後在聚合物種子顆粒(階段2)上生長。在完成單體混合物之添加之後,反應再進行十五分鐘直至溫度返回至80℃。
將14.0公克75%活性過氧化二苯甲醯溶解於剩餘100公克單體混合物中。此在聚合物中產生大約2重量%之殘餘過氧化二苯甲醯(BPO)含量。
藉由首先將五毫升2重量%的過硫酸鉀於去離子水中之溶液添加至燒瓶中隨後使用蠕動泵連續添加含單體混合物之所添加BPO大約10分鐘來使含BPO之殼層隨後在核心(階段3)上生長。在所有單體混合物已添加之後,反應再進行十五分鐘直至溫度返回至80℃。
所得分散液隨後冷卻至低於40℃,且過濾穿過150微米篩網。
丙烯酸聚合物分散液之固體含量為25重量%,降低之黏度為2.02 dl/g,布氏黏度為150 cp,殘餘過氧化二苯甲醯為1.90重量%,且z平均分散液粒度為197 nm。
實施例1
丙烯酸聚合物珠粒之製備及乳液聚合物塗層之添加
實施例1
丙烯酸聚合物珠粒之製備及乳液聚合物塗層之添加
藉由將1750毫升去離子水及8公克羥乙基纖維素粉末(來自Aqualon有限公司之Natrosol HEC 250HR)添加至含有不鏽鋼錨定型攪拌器之5公升玻璃燒瓶中來製備懸浮聚合之水相。以400 rpm攪拌燒瓶內含物且將其加熱至40℃以溶解羥乙基纖維素。隨後添加含有1,000公克甲基丙烯酸甲酯及44.0公克75%活性過氧化二苯甲醯之有機相,攪拌器速度調整至650 rpm,且使用水浴將反應器燒瓶之內含物加熱至77℃至80℃。在77℃至80℃繼續聚合直至反應器內含物經歷放熱,典型地至大約92℃至95℃。反應器燒瓶內含物隨後冷卻至室溫。
將乳液聚合物塗層塗覆至這些珠粒上如下進行:將820公克丙烯酸聚合物珠粒漿液添加至裝配有不鏽鋼錨定型攪拌器之5公升玻璃燒瓶中,隨後添加200公克去離子水及20公克硫酸鋁。隨後在攪拌下以300 rpm將混合物加熱至85℃。在硫酸鋁已溶解之後,經20分鐘逐滴添加製備實例1中製備之84公克的最終丙烯酸分散液。在將混合物冷卻至室溫之前將混合物在85℃以300 rpm再攪拌60分鐘。具有凝聚乳液聚合物塗層之所得聚合物珠粒隨後過濾,用去離子水洗滌,在50℃在空氣循環烘箱中乾燥且篩分穿過840微米篩網。乾燥產物為平均粒度為95微米之自由流動聚合物。
實施例2
實施例2
重複實施例1,除了使用製備實施例1之30公克的硫酸鋁及167公克的丙烯酸聚合物分散液。
具有凝聚乳液聚合物塗層之乾燥聚合物珠粒具有平均粒度為110微米之自由流動粉末之稠度。
實施例3
實施例3
重複實施例1,除了使用製備實施例1之30公克的硫酸鋁及225公克的丙烯酸聚合物分散液。
具有凝聚乳液聚合物塗層之乾燥聚合物珠粒具有平均粒度為104微米之自由流動粉末之稠度。
實例4
實例4
重複實施例1,除了使用製備實施例2之167公克的丙烯酸聚合物分散液。具有凝聚乳液聚合物塗層之乾燥聚合物珠粒具有平均粒度為96微米之自由流動粉末之稠度。
比較實施例1
未經塗佈之聚合物珠粒之製備
比較實施例1
未經塗佈之聚合物珠粒之製備
以實施例1相同之方式製備聚合物珠粒,但省略塗覆乳液聚合物塗層。分析未經塗佈之聚合物珠粒,得到以下結果:平均粒度為68 µm,殘餘過氧化苯甲醯含量為3.0重量%,重均分子量(Mw)為250道爾頓,降低之黏度2.00 dl/g。
比較實施例2及實施例5至8
粉末/液體混合物之製備及黏團、工作及定形時間之測定
比較實施例2及實施例5至8
粉末/液體混合物之製備及黏團、工作及定形時間之測定
這些實施例涉及使來自比較實施例1及實施例1、2、3及4之粉末與單體液體混合以測定各粉末/液體混合物之黏團、工作及定形時間。單體液體由99重量份含MMA單體之60 ppm HQ抑制劑及1重量份N,N-二甲基-對甲苯胺(DMPT)加速劑組成。混合比為10.5 g聚合物粉末比6 ml單體液體。兩種成分首先在23℃之恆溫箱中平衡至少10小時。隨後將所需量之聚合物粉末放入聚丙烯燒杯中,隨後放入單體液體。時間自將粉末添加至液體之點開始。隨後使用金屬刮勺進行手動混合30秒,因此覆蓋材料且使其靜置。週期性地,評估材料,且記錄黏團、工作及定形時間。表1記錄結果。
可看出,乳液聚合物塗層在實施例5至8中之效果與比較實施例2相比顯著縮短黏團時間,由此使得工作時間顯著增加。
表1:
比較實施例3及實施例9及10
未經塗佈及經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒之摻合物
表1:
比較實施例3及實施例9及10
未經塗佈及經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒之摻合物
為證實黏團、工作及定形時間可如何微調,比較實施例1之未經塗佈之珠粒與實施例3之經乳液聚合物塗佈之珠粒之粉末摻合物以比較實施例1:實施例3之100:0、50:50及25:75重量%比率製備。此等摻合物藉由將相關量之各成分稱重出至150公克容量實驗室等級圓錐摻合器中,且隨後摻合10分鐘來製備。所得摻合物隨後用於測定如下黏團、工作及定形時間:
製備由99重量份含MMA單體之60 ppm HQ抑制劑及1重量份N,N-二甲基-對甲苯胺(DMPT)加速劑組成之單體液體。此與各聚合物粉末以10.5 g聚合物粉末比6 ml單體液體之混合比混合。兩種成分首先在23℃之恆溫箱中平衡至少10小時。隨後將所需量之聚合物粉末放入聚丙烯燒杯中,隨後放入單體液體。時間自將粉末添加至液體之點開始。隨後使用金屬刮勺進行手動混合30秒,因此覆蓋材料且使其靜置。週期性地,評估材料,且記錄黏團、工作及定形時間。表2記錄結果。
製備由99重量份含MMA單體之60 ppm HQ抑制劑及1重量份N,N-二甲基-對甲苯胺(DMPT)加速劑組成之單體液體。此與各聚合物粉末以10.5 g聚合物粉末比6 ml單體液體之混合比混合。兩種成分首先在23℃之恆溫箱中平衡至少10小時。隨後將所需量之聚合物粉末放入聚丙烯燒杯中,隨後放入單體液體。時間自將粉末添加至液體之點開始。隨後使用金屬刮勺進行手動混合30秒,因此覆蓋材料且使其靜置。週期性地,評估材料,且記錄黏團、工作及定形時間。表2記錄結果。
可看出,將實施例3之經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒併入粉末摻合物(實施例9及10)之效果與不含有任何經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒的比較實施例3相比顯著縮短黏團時間,由此使工作時間顯著增加。
表2:
比較實施例4及實施例11及12
未經塗佈之及經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒與射線不透劑(氧化鋯)之摻合物
表2:
比較實施例4及實施例11及12
未經塗佈之及經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒與射線不透劑(氧化鋯)之摻合物
評估將射線不透劑添加至聚合物粉末之效果。所選射線不透劑為氧化鋯(IV)(可以5 µm粉末購自西格瑪-阿爾德里奇(Sigma - Aldrich),產品碼為230693),且此以20:80重量%的氧化鋯:聚合物粉末之比率與比較實施例1之未經塗佈之珠粒及實施例3或4之經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒摻合。此等摻合物藉由將相關量之各成分稱重出至150公克容量實驗室等級圓錐摻合器中,且隨後摻合10分鐘來製備。所得摻合物隨後用於測定如下黏團、工作及定形時間:製備由99重量份含MMA單體之60 ppm HQ抑制劑及1重量份N,N-二甲基-對甲苯胺(DMPT)加速劑組成之單體液體。此與各聚合物粉末以10.5 g聚合物粉末比6 ml單體液體之混合比混合。兩種成分首先在23℃之恆溫箱中平衡至少10小時。隨後將所需量之聚合物粉末放入聚丙烯燒杯中,隨後放入單體液體。時間自將粉末添加至液體之點開始。隨後使用金屬刮勺進行手動混合30秒,因此覆蓋材料且使其靜置。週期性地,評估材料,且記錄黏團、工作及定形時間。表3記錄結果。
可看出,即使在氧化鋯射線不透劑存在下,實施例13至14中之乳液聚合物塗層之效果與比較實施例4相比顯著縮短黏團時間,由此使工作時間顯著增加。
表3
表3
經乳液聚合物塗佈之聚合物珠粒之掃描電子顯微法(SEM)檢驗
藉由SEM成像檢驗實例4之產物以展示具有凝聚乳液聚合物塗層之乾燥聚合物珠粒之形態。
圖1(300微米比例尺)展示凝聚乳液聚合物顆粒(大約0.2微米直徑)主要塗佈聚合物珠粒。
圖2(3微米比例尺)展示乳液聚合物顆粒凝聚在一起以形成微孔形態。
未經塗佈之聚合物珠粒之掃描電子顯微法(SEM)檢驗
藉由SEM成像檢驗比較實例1之產物以展示無乳液聚合物塗層之乾燥聚合物珠粒之形態。圖3展示珠粒缺乏結構且具有光滑的表面。
應注意與本申請案有關之本說明書同時或在此之前申請且以本說明書對公眾檢閱開放之所有文本及文獻,且所有這些文本及文獻之內容均以引用方式併入本文中。
本說明書中所揭示之所有特徵(包括任何隨附申請專利範圍、摘要及圖式)及/或如此揭示之任何方法或製程之所有步驟可以任何組合形式組合,此類特徵及/或步驟中之至少一些相互排斥之組合除外。
除非另外明確說明,否則本說明書(包括任何隨附申請專利範圍、摘要及圖式)中所揭示之各特徵可經達成相同、等效或類似目的之替代特徵置換。因此,除非另外明確說明,否則所揭示之各特徵僅為一系列通用等效或類似特徵之一個實例。
本發明不限於前述具體實例之細節。本發明延伸至本說明書(包括任何隨附申請專利範圍、摘要及圖式)中所揭示之特徵之任何新穎特徵或任何新穎組合或延伸至如此揭示之任何方法或製程之步驟的任何新穎步驟或任何新穎組合。
無
現將參看隨附實例及參看圖式來描述本發明之具體實例,其中:
圖1展示根據本發明之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒的表面之SEM影像;圖2展示與圖1之影像相比在更高放大率下根據本發明之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒的表面上之乳液聚合之微粒之SEM影像;且圖3展示無乳液聚合之微粒塗層下之丙烯酸聚合物珠粒之表面之SEM視圖。
Claims (26)
- 一種經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其包含: a)丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生,且Tg > 70℃;及 b)乳液聚合之丙烯酸微粒,其至少部分地塗佈該丙烯酸珠粒聚合物核心之表面。
- 一種經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其包含: a)丙烯酸珠粒聚合物核心,其藉由懸浮聚合產生;及 b)乳液聚合之丙烯酸微粒,其至少部分地塗佈該丙烯酸珠粒聚合物核心之表面,其中該等微粒形成多孔聚結之網,更佳地,形成微孔聚結之網。
- 如請求項1所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其中該微粒形成多孔聚結之網,更佳地,形成微孔聚結之網。
- 如請求項2所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其中藉由懸浮聚合產生之該丙烯酸珠粒聚合物核心的Tg>70℃。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其中至少1%之該珠粒聚合物核心表面用該等微粒塗佈,更典型地至少2%、最典型地至少5%、諸如至少10%、或至少20%、或至少30%、或至少40%之該表面用該等微粒塗佈。
- 一種可硬化的多組份丙烯酸組成物,諸如骨黏合劑組成物,其包含第一組份及液體第二組份及視情況存在之其他組份,該等組份經操作以形成黏合劑,其在將該等組份混合在一起後硬化成固體塊狀物,該組成物進一步包含第二組份中之丙烯酸單體成分、引發劑成分及視情況存在之射線不透性填充劑(radiopacifying filler),該引發劑成分以在以此混合及/或活化後可有效使該單體成分聚合之量存在,其特徵在於該第一組份包含如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒。
- 如請求項6所述之可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該組成物中至少50%的該等經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒具有用該等微粒塗佈至少1%、更典型地至少2%、最典型地至少5%、諸如塗佈至少10%、至少20%、至少30%、或至少40%的表面。
- 如請求項6或7所述之可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中至少1重量%的存在於該組成物中之該等乳液聚合之丙烯酸微粒存在於該等經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒之表面塗層中,更典型地,至少2重量%、諸如至少5重量%或至少10重量%且在尤其較佳具體實例中10重量%至90重量%或更佳20重量%至75重量%的存在於該組成物中之該等乳液聚合之丙烯酸微粒存在於該等丙烯酸珠粒聚合物核心之表面之該至少部分塗層中。
- 如請求項6至8中任一項所述之可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該等經塗佈之微粒在該核心之表面上形成多孔、典型地微孔聚結之微粒網。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該等經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或該可硬化的多組份丙烯酸組成物之第一組份為固體成分或為固體組份之組份或形成固體組份之組份。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中如請求項1所述之丙烯酸珠粒聚合物核心或未經塗佈之珠粒顆粒亞群的該等珠粒顆粒之平均粒度為至少1 μm,諸如2μm或2.5 μm且在任何情況下可為至多60μm、120μm或180 μm。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該等乳液聚合微粒之Z平均粒度小於2 μm、更佳小於1 μm、最佳小於0.8 μm、尤其小於0.5 μm。
- 如前述請求項中任一項所述之可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該等經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒以及任何未經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒在單體混合之前形成至少98% w/w的存在於本發明之該組成物中之未溶解的聚合物,更佳地,在混合之前形成至少99% w/w、最佳大約100% w/w的存在於該組成物中之未溶解的聚合物。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中乳液聚合之微粒與懸浮聚合之珠粒之比率為在其1:99至50:50 w/w、更佳為3:97至40:60 w/w、最佳為5:95至30:70 w/w之間的其比率。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該丙烯酸聚合物珠粒或乳液聚合之微粒獨立地可為聚烷基(烷)丙烯酸酯或(烷)丙烯酸之均聚物或烷基(烷)丙烯酸酯或(烷)丙烯酸與一或多種其他乙烯基單體之共聚物,且其中至少50%之該等殘留單體為丙烯酸殘留單體,更典型地至少其70%、最典型地其至少80%、尤其在該等含量下為殘留甲基丙烯酸甲酯。
- 如前述請求項中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒或可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中丙烯酸聚合物珠粒或乳液聚合之微粒之聚合物獨立地為甲基丙烯酸甲酯之均聚物或甲基丙烯酸甲酯與一或多種其他乙烯基單體之共聚物,更佳地為甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯或丙烯酸甲酯之共聚物。
- 如請求項6至16中任一項所述之可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該液體第二組份之丙烯酸單體選自任何一或多種適合之烷基(烷)丙烯酸酯或(烷)丙烯酸,諸如甲基丙烯酸甲酯,視情況與一或多種共聚單體,諸如苯乙烯及丙烯酸甲酯。
- 如請求項6至17中任一項所述之可硬化的多組份丙烯酸組成物,其中該多組份組成物為骨黏合劑組成物或牙科組成物或用於醫療植入之組成物。
- 一種產生可硬化的多組份組成物之經塗佈之珠粒的方法,該方法包含以下步驟: a)藉由懸浮聚合製備聚合物珠粒顆粒以形成懸浮聚合之珠粒顆粒之懸浮液; b)藉由乳液聚合製備聚合物乳液微粒以形成乳液聚合之微粒之分散液; c)在電解質存在下使a)之懸浮液與b)之分散液混合以實現該等乳液微粒與該等珠粒顆粒之凝聚,從而形成至少部分地用乳液聚合之丙烯酸微粒塗佈之丙烯酸珠粒聚合物核心。
- 如請求項19所述之方法,其中乳液微粒分散液與珠粒顆粒懸浮液之比率在其2:98至60:40 w/w、更佳4:96至50:50 w/w、最佳6:94至40:60 w/w之間。
- 如請求項19或20所述之方法,其中所產生之該珠粒聚合物核心之Tg>70℃。
- 如請求項1至5、10至12或14至16中任一項所述之經塗佈之丙烯酸聚合物珠粒,其在可硬化的多組份丙烯酸組成物中用作黏團時間縮短劑(dough time reduction agent)或用作機械強度促進劑。
- 一種固體黏合劑組成物,其由混合如請求項6至18中任一項所述之多組份丙烯酸組成物產生。
- 一種固體黏合劑組成物,其由混合如請求項6至18中任一項所述之多組份丙烯酸組成物產生,其為多孔的。
- 如請求項24所述之固體黏合劑組成物,其中該固體黏合劑孔隙適於控制釋放一或多種治療劑。
- 一種自如請求項6至18中任一項所述之多組份丙烯酸組成物產生丙烯酸黏合劑之方法,該方法包含以下步驟: a)使該丙烯酸組成物第一組份與該液體第二組份混合以製備黏團; b)視情況藉由手動操縱或注射將該黏團置放在模具或體腔中或植入物周圍;及 c)使該黏團定形且硬化成固體塊狀物。
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