专利名称：牙齿修复组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及树脂基牙齿修复剂，更具体地涉及显示出很高的可凝缩性，很低的容积皱缩和改善的抗磨损/磨蚀性的修复组合物。
前牙和后牙修复典型地通过将已经损坏的，或其他需要修复的牙齿凿孔形成一个空腔而完成。该空腔用糊状物填充，然后压紧并定型使其与牙齿原来的外形一致。该糊剂然后典型地通过用光化性的光照射而硬化。该糊状物是牙齿颜色的，可填塞，可光固化，可聚合的，包含高度填充的物质的修复组合物。
后牙修复，尤其是II型，需要使用使修复剂合适地施用的型片。修复剂必须是可凝缩的。也就是说，当其被填入被型片包围的牙齿空腔时，修复剂必须以达到原来牙齿外形的方式使型片变形。另外，型片合适的变形导致与相邻牙齿的适当接触。
至今，具有适当的流变学性质，与型片一起使用的修复剂的唯一类型是汞齐。汞齐用作这样的修复剂已经很长时间了，已知它们在堵塞腐蚀产物时在修复的边缘具有良好的耐磨性，良好的边际质量，和很小的热膨胀系数。然而，其金属颜色以及银汞齐的金属成分的生物学相互作用是未确定的是其应用的不利因素。
牙齿颜色的牙修复剂组合物通常由低于50μm的玻璃填料颗粒在甲基丙烯酸型的单体树脂中的分散体组成。也可以使用屑状预聚合颗粒，它是二氧化硅在预聚合的牙用树脂中的粉状悬浮体。添加剂如颜料，引发剂和稳定剂也可以用于这些类型的组合物。因为玻璃颗粒表面一般是亲水的，又因为需要使其与用于混合的树脂共容，所以玻璃填料用硅烷处理使其表面疏水。然后将硅烷处理过的填料与树脂以比例(负载)混合，给出具有相当实用性稠度的糊状物，也就是使糊状物成型，在使用时不因为其自身重量而流动。该糊状物然后被放在要修复的牙齿上，化学或光化学引发聚合而成型并固化为硬块。固化后，该块物质具有接近牙齿结构的性质。
尽管已经发现，树脂基组合物负载的增加导致更高的粘度，但仍然没有达到汞齐类的凝缩性。因此在牙科需要可凝缩并与型片的使用共容的树脂基修复剂。
如前所述，用于牙齿修复剂组合物的树脂大多含有二甲基丙烯酸单体。这些单体由于引发聚合而通过交联迅速玻璃化。聚合后加入的玻璃颗粒对体系给出更高的模量，并通过分散加固而降低破裂的蔓延。
使用甲基丙烯酸酯树脂基的修复剂组合物的一个明显的缺点是在固化后明显地皱缩。例如，一种现代混合性组合物在固化后皱缩约3％。这一皱缩导致牙齿进一步损坏，因为细菌可以侵入。为了解决牙齿损坏的问题，在应用组合物之前，用黏合剂涂在要修复的牙齿表面。但是，在玻璃化过程的初始阶段，皱缩应力是可观的，在光固化组合物光照的头20秒为1Mpa或更高。此初始应力损害了黏合剂的效果。因此，即使使用了黏合剂，仍然会发生边缘的破坏，导致细菌侵入。此过程被定义为微裂，并一般通过染料穿透法测量。因此，也需要获得已经降低了容积皱缩和皱缩应力的牙科树脂基组合物。
用于树脂基组合物的玻璃填料的热膨胀系数与树脂相比，与牙齿结构更接近。因此，需要使牙用组合物中树脂的量尽可能少，而使填料物质的量尽可能大。在高度填充的悬浮体中限制无机填料的容积分数(负载)的主要原因是颗粒—颗粒相互作用。通过能降低颗粒间相互作用的分散剂可以改进悬浮体的流动(降低粘度)，因而容许有更高的负载。在非水体系中的分散剂通过空间稳定化机制降低颗粒间的相互作用。一层分散剂吸附在颗粒的表面，使它们互相分开，降低粘度。分散剂结构必须含有在树脂中产生空间稳定化作用的链，并且必须在颗粒表面强力吸附。因此需要提供对于用于牙齿修复的非水，高度填充的，含有可聚合基团的悬浮体有效的分散剂。
在牙齿修复中另一需要改进的关键领域是聚合的修复剂组合物的抗磨损和磨蚀能力。对于后牙修复，主要的磨损机制一般被分为三种主要类型，包括食团。对于前牙修复，磨损机制一般被分为两种主要类型，例如，包括牙刷磨蚀。磨损是由牙用组合物的不均匀性引起的，绝大部分是通过从表面“拔掉”填料颗粒，接着由较软的树脂相的磨蚀引起的。因为在这些体系中磨损在很大程度上取决于摩擦，所以，降低摩擦添加剂被期望能改进抗磨蚀性。例如，在Temin的美国专利4197234中，聚四氟乙烯粉末或其他类似的聚氟代烃树脂或聚氟氯代烃树脂被加入，以改善化学固化的牙用组合物的抗磨蚀性。但是，聚四氟乙烯添加剂或其他类似的添加剂也起浑浊剂的作用，使得修复体不美观。换句话说，修复体的颜色与周围牙齿不够协调。另外，如果不透明度高，则不能使用光固化。类似地，Fellman等人的美国专利4433958描述了几种氟聚合物在牙齿修复制剂中用作不溶于液体单体体系的固体颗粒。同样地，又得到了高度浑浊的物质。因此，还需要提供对于后牙和前牙应用都具有超级抗磨损和磨蚀性，不引起修复剂过分浑浊的牙齿修复组合物。
总之，牙科需要具有改善的皱缩性质，更高的负载能力和超级抗磨损和磨蚀性，并且是可凝缩的，与型片的应用可共容的牙齿修复剂。
本发明提供了显示一种或多种如下性质的树脂基牙齿修复剂高凝缩性，低容积皱缩，低皱缩应力，更高负载，低热膨胀系数，和高抗磨损和磨蚀性。其最广泛的形式是，本发明的牙齿修复组合物包括(1)可聚合的(甲基)丙烯酸单体；(2)填料；和(3)一种或多种下列添加剂其用量为在聚合/固化期间足以降低牙齿修复剂的容积皱缩的流变学改良剂；磷酸基分散剂；和可溶于(甲基)丙烯酸酯树脂的氟代共聚物。
用于本发明的合适的流变学改良剂包括，下列两种类型的化合物(1)下式的羟基官能的多羧酸酰胺
其中的符号具有如下意义R＝具有6至60个碳原子的脂族烃基，或具有6至20个碳原子的芳香烃基，或具有被2，4，6或8个氨甲酰基间断的6至150个碳原子的脂族或脂族/芳香烃基，或具有被2至75个-O-(氧)基间断的4至150个碳原子的脂族烃基；R’＝H，或C1至C4烷基，或-Z’-(Q)y-(OH)x；x＝1至3；y＝0或1；Z＝具有2至6个碳原子的亚烷基；Z’＝具有2至6个碳原子，与Z相同或不同的亚烷基；Q＝具有2至200个碳原子，通过-O-或-O-CO-与Z或Z’连接，并被0至99个氧原子和/或羧酸酯基间断的脂族烃基；和n＝2至3；和(2)下面的反应产物(a)约15至75重量份的一种或多种液体多烷氧基化的含有多于一个羟基并且也含有选自由叔胺和仲胺的酰胺组成的6至40个碳原子的侧脂族基团的含氮化合物；(b)约8至90重量份的一种或多种多羧酸；和
(c)约0.5至20重量份的一种或多种分子量约2000或更小的液体二胺，其中反应持续进行，直至酸值在5至14的范围内，而胺值在42至84的范围内。
已经发现，在本发明的树脂和填料组合物中加入任一种流变学改良剂都能改善所得组合物的凝缩性和皱缩性。作为非限制性例子，如果使用第一种被提到的改良剂，优选地以约0.1至0.7重量份的量存在，而如果使用第二种改良剂，则优选地以总混合物的约0.1至1.5％(重量)的量加入。
用于本发明的合适的磷酸基分散剂包括下列类型的化合物(1)下式的磷酸酯
其中n＝5至10，m＝1至20；和(2)下式的磷酸酯
其中R是(甲基)丙烯酸基官能化的基团。R优选地是下列基团之一氧乙基甲基丙烯酰基，氧乙基丙烯酰基，聚氧丙基甲基丙烯酰基，甘油基二甲基丙烯酰基，和二季戊四醇五丙烯酰基。上述类型的分散剂或其组合包括在本发明的树脂和填料组合物中增加了填料负载，它导致降低的皱缩，更低的热膨胀系数和普遍改善的物理性质。分散剂优选地以总混合物的5％(重量)或更少的量存在。
用于本发明的一种合适的氟代共聚物可溶于(甲基)丙烯酸酯树脂，并且包含约40-60％(摩尔)氟代烯烃单位，约5-45％(摩尔)环己基乙烯基醚单位，约5-45％(摩尔)烷基乙烯基醚单位，和约3-15％(摩尔)羟基烷基乙烯基醚单位。这类氟代共聚物的掺入降低了组合物材料的磨损。氟代共聚物优选地以总混合物10％(重量)或更少的量存在。
这样提供了具有改善的触变性和物理性质及改善的耐磨性的牙齿修复剂。本发明的这些和其他目的和优点从优选方案和实施例的描述将变得更显而易见。
根据本发明，已经发现a)往(甲基)丙烯酸酯树脂基修复剂组合物中加入合适的流变学改良剂改善了所产生的组合物的凝缩性和皱缩性，没有负影响其他关键性质；b)加入合适的磷酸酯类分散剂增加了填料的负载，固化后提供了具有降低的皱缩特性的组合物；c)加入合适的氟代共聚物降低了组合物的磨损，没有负影响物理和美学性质；和d)加入两种或多种合适的流变学改良剂，分散剂和氟代共聚物的混合物提供了具有改善的凝缩性，皱缩性，磨损性，填料负载和其他物理和美学性质的牙齿修复组合物。带有流变学改良剂的牙齿修复组合物通常，后牙的修复，尤其是II类修复，除牙齿的上表面外，还包括一个或多个侧表面。准备好空腔后，放入型片。型片是设计为安装在牙齿的侧表面的，薄的，韧性的金属或塑料片，并被设计为可以变紧的。型片变紧导致与所说的牙齿紧密接触。然后必须用牙科仪器操作型片而达到原来牙齿的外形。牙齿的填充通过在上表面开口而完成。当牙齿用汞齐填充时，汞齐被压缩(压紧)，使得型片变形，进一步给出更近于牙齿的外形。到目前为止，这类变形用现有的树脂基组合物是不可能的，即使它们已经被推荐用于后牙修复。我们相信，只有通过使用本发明所述的材料，才可能产生类似汞齐的凝缩，这一点通过将流变学改良剂加入树脂和填料混合物而完成。当各种非牙科应用的已知流变学改良剂被试用于本发明的牙齿修复剂时，发现只有如下的改良剂提供所需的增加凝缩性，降低容积皱缩和降低皱缩应力的性质一种这类改良剂是式(1)下式的羟基官能的多羧酸酰胺
其中的符号具有如下意义R＝具有6至60个碳原子的脂族烃基，或具有6至20个碳原子的芳香烃基，或具有被2，4，6或8个氨甲酰基间断的6至150个碳原子的脂族或脂族/芳香烃基，或具有被2至75个-O-(氧)基间断的4至150个碳原子的脂族烃基；R’＝H，或C1至C4烷基，或-Z’-(Q)y-(OH)x；x＝1至3；y＝0或1；Z＝具有2至6个碳原子的亚烷基；Z’＝具有2至6个碳原子，与Z相同或不同的亚烷基；Q＝具有2至200个碳原子，通过-O-或-O-CO-与Z或Z’连接，并被0至99个氧原子和/或羧酸酯基间断的脂族烃基；和n＝2至3；和另一种这类改良剂是式(2)下面的反应产物(a)约15至75重量份的一种或多种液体多烷氧基化的含有多于一个羟基并且也含有选自由叔胺和仲胺的酰胺组成的6至40个碳原子的侧脂族基团的含氮化合物；(b)约8至90重量份的一种或多种多羧酸；和(c)约0.5至20重量份的一种或多种分子量约2000或更小的液体二胺，其中反应持续进行，直至酸值在5至14的范围内，而胺值在42至84的范围内。
式1的改良剂可以从BYK Chemie USA，Wallinford，CT以商品名BYK_-405获得。式2的改良剂可以从Rheox Corporation，Hightstown，NJ以商品名Thixatrol_VF-10获得。两种改良剂都具有给组合物糊状物提供假塑性和触变性质的作用。这些流变学改良剂和其触变性质分别在美国专利4857111和5536871中描述，其全文引作本文参考。含有改良剂之一，或两种改良剂联合的组合物的可凝缩性质，能够达到外形而没有空洞和缺口，因为该材料对填充呈现出阻力。本发明的可凝缩组合物也可用于不需要型片的修复，如I，III和V型。
当树脂和填料在行星式混合器内混合时，在糊状物混合期间，可以直接加入流变学改良剂。或者，可将流变学改良剂在挥发性溶剂中的溶液，如10％改良剂的乙醇溶液，喷雾到填料上，接着干燥。这是将流变学改良剂配制到自固化和粉末—液体组合物中的优选方法。以足以实现所需的降低容积皱缩和皱缩应力并改善凝缩性质的量加入改良剂，该量随用于树脂和填料的组合物而变化，但是，例如0.1至5％(重量)的范围是可以预计的。对于式1的改良剂，该量很可能在约0.1至0.7％(重量)，对于式2的改良剂为约0.1至1.5％(重量)。如果加入太多改良剂，则组合物变得太稠，因而难于生产和操作。如果加入太少的改良剂，将达不到所需的效果。在本发明的优选方案中，将0.3至0.6％(重量)的式1的改良剂或0.5至1.2％(重量)的式2改良剂加入组合物糊状物中。
当被填充的空腔深于2mm时，常规的光固化树脂基组合物必须分为最大厚度为2mm的层，使得在聚合期间的皱缩作用最小。当用本发明的组合物时，因为本发明的组合物在固化时显示出降低的皱缩，并且允许适当深度的固化，所以在安放常规光固化树脂基组合物期间所用的分层技术可以省略，或者层厚可以明显增加，使得安放更简单和对技术更少敏感性。下列实施例将进一步举例说明本发明这些方面的优点。
实施例1根据如下方法制备一份对照样品和两份试验样品。将甲基丙烯酸酯树脂，如表1所述，导入行星式混合器内并恒温至50℃。然后往试验样品2的树脂中加入式1的流变学改良剂，并将式2的流变学改良剂加入试验样品3的树脂中。将混合器开动5分钟以混合树脂相，然后在3-5小时的周期内慢慢加入含有列于表2中的物理掺合的成分的填料。再继续混合1小时，并将产生的糊状物在稀薄的氧压下除去空气。表3详细列出了所制备的样品糊状物的物理性质。除非指明，所有测量都用标准ISO方法进行，标准偏差提供在括号内。表1、树脂组合物
表2、填料组合物
1平均颗粒大小2Degussa Corp.，Ridgefield Park，N.J.3Degussa Corp.，Ridgefield Park，N.J.
应理解的是，不同于上表1中所列出的单体也可用于树脂组合物，例如，BisGMA(双酚A二缩水甘油基醚二甲基丙烯酸酯)，乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，三甘醇二甲基丙烯酸酯，四甘醇二甲基丙烯酸酯，1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯，1，12-十二烷醇二甲基丙烯酸酯，二尿烷二甲基丙烯酸酯(Rohamere 6661-0，HulsAmerican，Somerset NJ)，三甲基醇丙烷三甲基丙烯酸酯，甘油基二甲基丙烯酸酯，新戊基甘醇二甲基丙烯酸酯。类似地，对于在上表2中列出的填料成分，其他填料成分也可以用于填料组合物。例如，无机玻璃和晶体化合物如方英石，氧化硅，氧化铝，玻璃陶瓷如硅铝酸玻璃陶瓷，硅酸锆，硼硅酸铝钡，硼硅酸铝锶；和有机材料如用于制备非均匀的微填牙用组合物的屑状预聚合颗粒。表3、组合物的物理性质
1BYK_-405，BYK Chemie USA，Wallinford，CT2Thixatrol_VF-10，Rheox Corporation，Hightstown，NJ3在直径10mm和高4mm的圆柱体表面3次测量的平均值。样品被光固化40秒，测量前在37℃于水中贮存24小时。4使用在水中的浮力法。皱缩通过在1g碟型样品固化前后的密度之差测量。报道3个样品的平均值。5带有1mm针的精密针入度计(GCA Corp.，Chicago，IL)被无附加重量(0g)地使用。糊状物被放入直径10mm高8mm的模内。报道3次测量的平均值。6未固化的糊状物的弹性模量(G’)用SR-200应力流变仪(RheometricsScientific，Piscataway，NJ)以片-片构型测量。片的直径为10mm，有0.5mm的缝，片的表面用100微米氧化铝砂磨。测量在30℃，以0.1rad./sec，0.5最大应变以振动方式进行。大约2kg的初始重量以轴向应用于组合物，使其与缝隙的尺寸一致。当达到0.5mm缝隙时，在应用初始重量后，糊状物被松弛10ksec时，法向力是轴向的糊状物阻力。
示于表3中的性质证明，在试验样品2和3中使用流变学改良剂，与不含本发明改良剂的对照样品1的组合物相比，容积皱缩降低超过50％。通过加入根据本发明原理的流变学改良剂，可以达到小于约2％的容积皱缩。另外，含有流变学改良剂的未固化组合物的弯曲模量(G’)显著增加，导致增加的凝缩性。而且，固化深度和组合物的其他关键性质，如硬度和抗弯强度，没有由于加入改良剂而有任何明显的负影响。带有分散剂的牙齿修复剂将一种新分散剂包括在本发明牙用组合物制剂中导致增加的填料负载和降低的粘度，固化后提供具有降低的皱缩，更低的热膨胀系数和普遍改善的物理性质的牙齿修复剂。用于本发明的合适的分散剂有磷酸酯(包括单酯，二酯和三酯)。具体地，可用于本发明的磷酸酯选自如下a)含有羧酸酯基和醚基的磷酸酯，和b)含有羧酸酯基而不含醚基的磷酸酯。这些分散剂对于用于牙科的非水性的含有可聚合基团(例如，丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)的高度填充的悬浮体是有效的，更具体地，对于含有甲基丙烯酸酯树脂的高度填充的玻璃悬浮体是有效的。可用于本发明的分散剂优选地占组合物糊状物的5％(重量)或更少。为了使分散剂在最终组合物糊状物中达到良好的分布均匀性，将分散剂首先与树脂混合，接着慢慢加入填料。
在本发明的一个方案中，分散剂是具有如下结构的磷酸酯式3
其中n等于5至10，而m等于1至20。
本发明分散剂中羧酸酯基的存在导致了与(甲基)丙烯酸酯基树脂体系卓越的共容性。在本发明优选的方案中，式3所述结构的分散剂的m值为1至2，而n值为5至9。在另一优选的方案中，式3的分散剂优选地为组合物糊状物的约0.5至约3.5％(重量)。下列实施例将进一步举例说明本发明的这一方面。实施例2根据下面的方法制备掺有上述式3的分散剂的三个样品(试验样品4-6)。将如表1中所述的一种甲基丙烯酸酯树脂导入行星式混合器内并恒温在50℃。对于试验样品4-6，将具有式3所述结构，m值为1，n值为5-10的磷酸酯加入到树脂中。所测试的分散剂从BYK Chemie USA，Wallingford，CT以商品名Disperbyk_-111获得，它在美国专利5151218中公开，该文献全文引作本文参考。将混合器开动约5分钟以混合树脂相，然后在约3小时的周期内慢慢加入含有列于表2中的物理掺合成分的填料。再继续混合1小时，并将产生的糊状物在稀薄的氧压下除去空气。表4详细列出了所制备的三个试验样品以及对照样品1的物理性质。除非指明，所有测量都用标准ISO方法进行，标准偏差提供在括号内。表4、组合物的物理性质
1Disperbyk_-111，BYK Chemie USA，Wallinford，CT2在直径10mm和高4mm的圆柱体表面3次测量的平均值。样品被光固化40秒，测量前在37℃于水中贮存24小时。3使用在水中的浮力法。皱缩通过在1g碟型样品固化前后的密度之差测量。报道3个样品的平均值。4带有1mm针的精密针入度计(GCA Corp.，Chicago，IL)被无附加重量(0g)地使用。糊状物被放入直径10mm高8mm的模内。报道3次测量的平均值。5与上面同样的试验，但用扁平头而不用针，以模拟用具有扁平头的牙科仪器在组合物上冲击的效果。
对照样品1与试验样品5的对比证明，填料体积负载可以通过加入磷酸酯而从57.5％增加到61.7％(从77至80％(重量))，而粘度保持与对照样品的粘度相似。针入度读数在一定程度上是粘度的测量尺度，但没有建立直接的联系。如表3中报道的G’和法向力的测量虽然在含有流变学改良剂的组合物糊状物中有用，但当分散剂被加入糊状物中时，已经被证明不可靠。表4进一步显示，组合物的物理性质不因为加入了分散剂而受到负影响。如试验样品6中所示，进一步将体积负载增加至64.9％(82％(重量))虽然导致抗弯强度的降低，但提供了仍然满足美国牙科协会对于修复剂组合物指南的物理性质。试验还证明，容积皱缩降低约30％可以通过如试验样品5中所示，将体积负载从57.5％增加至61.7％实现。当放入牙齿空腔内并固化时，预期会产生改善的适应性。
在本发明的另一方案中，分散剂是具有如下结构的磷酸酯式4
其中R是(甲基)丙烯酸酯官能化基团。
同样地，上述分散剂(式4)羧酸酯基的存在导致与(甲基)丙烯酸酯基树脂体系卓越的共容性。在优选的方案中，本发明的上述分散剂具有在式4中所示的结构，R是下列之一化合物1R＝氧乙基甲基丙烯酰基
化合物2R＝氧乙基丙烯酰基
化合物3R＝聚氧丙基甲基丙烯酰基
化合物4R＝甘油基二甲基丙烯酰基
化合物5R＝二季戊四醇五丙烯酰基
化合物1-5的每个都可以用二步制备。第一步，羟基官能团甲基丙烯酸酯与己内酯在开环聚合条件下，在催化量的SnCl2存在下缩合制备聚酯。第二步，聚酯与多聚磷酸(浓度为117.5％)在65℃反应给出磷酸酯。作为例子，制备羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)衍生的化合物1的反应式示于如下
在本发明另一优选的方案中，式4的分散剂优选地以组合物糊状物的约0.5至3.5％(重量)的量加入。下列实施例进一步举例说明本发明的这一方面。实施例3在装有气流管，热电偶，冷凝器和搅拌器的4-颈反应釜中，干燥气流下，将26.0重量份的羟乙基甲基丙烯酸酯(HEMA)与114.1重量份的己内酯，0.14重量份的氢醌甲基醚(MEHQ)和0.007重量份的氯化亚锡混合。将混合物恒温至120℃并连续搅拌18小时。己内酯的消失用逆相柱HPLC(高压液相色谱)监测，用70/30乙腈/水作洗脱剂。产生的液体聚己内酯改良的HEMA基本上是无色的。
在配有搅拌器和冷凝器的三颈烧瓶中，恒定的干燥气流下，将70.0克上述产物(聚己内酯改良的HEMA)与8.45克117.5％磷酸混合。将混合物在搅拌下于70℃加热4小时。产生浅黄色油状物。用0.1N氢氧化钠滴定显示磷酸酯已经形成。
用上述工艺制备的各种式4的甲基丙烯酸酯衍生物列于表5中。表5、聚己内酯修饰的甲基丙烯酸一磷酸酯
所有上述化合物都可以在含有甲基丙烯酸酯树脂的高度填充的玻璃悬浮体中用作分散剂。根据下列方法制备了9个试验样品(试验样品7-15)。将如表1中所述的一种甲基丙烯酸酯树脂导入行星式混合器内并恒温在50℃。任何将具有式4所述结构的磷酸酯加入树脂中，使其占具有80％(重量)填料负载的总树脂/填料混合物的1.5％(重量)。将混合器开动几分钟以混合树脂相，然后在约3小时的周期内慢慢加入含有列于表2中的物理掺合成分的填料。再继续混合1小时，并将产生的糊状物在稀薄的氧压下除去空气。表6详细列出了所制备的式4试验样品糊状物(7-15)以及对照样品1和试验样品5(含有式3的分散剂)的物理性质。除非指明，所有测量都用标准ISO方法进行，标准偏差提供在括号内。表6、用各种分散剂制备的糊状物的物理性质
1在直径10mm和高4mm的圆柱体表面3次测量的平均值。样品被光固化40秒，测量前在37℃于水中贮存24小时。2带有1mm针的精密针入度计(GCA Corp.，Chicago，IL)被无附加重量(0g)地使用。糊状物被放入直径10mm高8mm的模内。报道3次测量的平均值。3与上面同样的试验，但用扁平头而不用针，以模拟用具有扁平头的牙科仪器在组合物上冲击的效果。
表6中所示的性质证明，当包括化合物1的磷酸酯时，糊状物的粘度戏剧性地降低。如前所述，虽然不是直接相关，针入度计试验还是能指示糊状物的粘度。也证明了这样一点当与商购材料Disperbyk_-111(式3分散剂)相比时，式4分散剂的分散效果(降低粘度)明显增加。而且，加入聚己内酯改良的甲基丙烯酸酯一磷酸酯，组合物的物理性质没有明显下降。
作为进一步对比，列于上面的最有效的分散剂，化合物1c，也以不同的负载和量被配制入糊状物中(试验样品16-18)。试验样品8和16-18的结果列于表7中。表7、各种负载下的化合物1c
在表7中所示的结果证明，具有可接受的物理性质的低相对粘度糊状物可以以82％填料负载，及2％的基于1c化合物的式4分散剂制备。相反，不掺分散剂的糊状物不能以高于77％的填料负载制备出来。见表6中的对照样品1。带有氟代共聚物的牙齿修复剂组合物在本发明的另一方面，有效量的已知氟代共聚物材料如在Yamabe等人的美国专利4345057中公开的，该文献全文引作本文参考，被加入树脂/填料混合物中，提供当用于口内时具有改善的耐磨性的本发明牙齿修复剂组合物。在Yamabe等人的专利中所述的并被用作本发明牙齿修复剂的添加剂的材料是氟代烯烃，环己基乙烯基醚，烷基乙烯基醚和羟基烷基乙烯基醚的氟代共聚物。用于本发明时，氟代共聚物添加剂包含上述四种成分，比例为约40-60摩尔％氟代烯烃单位，约5-45摩尔％环己基乙烯基醚单位，约5-45摩尔％烷基乙烯基醚单位和约3-15摩尔％羟基烷基乙烯基醚单位。优选地，氟代共聚物添加剂包含上述四种成分，比例为约45-55摩尔％氟代烯烃单位，约10-30摩尔％环己基乙烯基醚单位，约10-35摩尔％烷基乙烯基醚单位和约5-13摩尔％羟基烷基乙烯基醚单位。在本发明的优选方案中，氟代共聚物占组合物糊状物的约10％(重量)或更少，更优选地，少于1％(重量)。
用于本发明的氟代共聚物可溶于(甲基)丙烯酸酯树脂，尤其是二甲基丙烯酸酯树脂，不以有害的方式干扰糊状物的固化，并且在固化后对所产生组合物的物理性质和美感没有负影响。下列实施例将进一步举例说明本发明的这一方面。实施例4根据下面的方法制备在组合物树脂中掺入氟代共聚物的四个样品(试验样品19-22)。将如表1中所述的一种甲基丙烯酸酯树脂导入行星式混合器内并恒温在50℃。将氟代共聚物LF-200(由Zeneca Resins Co.，Wilminton，MA供应)加入到树脂中。另一种合适的氟代共聚物是X-910LM(也可从Zeneca Resins获得)。最初，氟代共聚物以60％二甲苯溶液形式提供，但二甲苯在80℃和0.1Torr真空蒸发。试验样品19-22所用的树脂混合物含有3.6％(重量)的已蒸发的氟代共聚物，以及96.4％(重量)的表1中的树脂。将混合器开动约5分钟以混合树脂相，然后在约3-5小时的周期内慢慢加入含有列于表2中的物理掺合成分的填料，直到填料负载为77％(重量)。再继续混合1小时，并将产生的糊状物在稀薄的氧压下除去空气。表8详细列出了所制备的试验样品以及对照样品1的物理性质。除非指明，所有测量都用标准ISO方法进行，标准偏差提供在括号内。表8、组合物的物理性质
1Lumiflon LF-200，Zeneca Resins Co.，Wilminton，MA2在直径10mm和高4mm的圆柱体样品表面3次测量的平均值。样品被光固化40秒，测量前在37℃于水中贮存24小时。3带有1mm针或1mm扁平头的精密针入度计(GCA Corp.，Chicago，IL)被无附加重量(0g)地使用。糊状物被放入直径10mm高8mm的模内。报道3次测量的平均值。4磨损试验在3-体磨损模型中用特定的设备进行。一片直径26mm，厚1.0mm固化的组合物在一个杯子内与具有相当于珐琅硬度的直径13mm的玻璃陶瓷棒(Macor，Dow Corning Corp.，Coming，NY)底平面摩擦。该杯子内装有以1∶1的比例悬浮于水中的10g聚甲基丙烯酸甲酯珠，用于模拟食物颗粒。组合物片以约2Hz旋转，而该棒用垂直位置凸轮轴以0.33Hz上下运动，与片表面接触。最大接触压力为35MPa。每1万转换一次珠子的浆状物，每3万转测量一次片重。
表8中所示的性质证明，以总浓度小于树脂/填料混合物的1％(重量)加入可溶性氟代共聚物降低了组合物的磨损，尤其是在三体磨损试验中，将磨损速率降低至小于不加可溶性氟代共聚物的组合物之值的一半。而且，组合物的物理性质和美感不受明显影响。即，产生的组合物的半透明度，固化深度和弯曲强度和模量与不含氟代共聚物的组合物(对照样品1)大致相同。带有流变学改良剂，分散剂和氟代其聚物添加剂的牙齿修复剂组合物上述添加剂组合物的加入提供了与没有这类添加剂的组合物相比具有卓越性质的牙齿修复剂组合物。根据上述方法制备8个试验样品。试验样品23和24将树脂/填料混合物与式1的流变学改良剂和式3的分散剂结合。试验样品25-27将树脂/填料混合物与不同量的式1的流变学改良剂和不同量的基于化合物1c的式4的分散剂结合。试验样品28-30也将氟代共聚物加入上述结合体之一中。表9详细列出了所制备的样品糊状物的物理性质。表9、带有添加剂混合物的糊状物的性质
<p>将各种组合物进行试验以测定使凝缩性，皱缩，磨损和物理性质达到最佳所需的每种添加剂的量。已经发现，在流变学改良剂和氟代共聚物之间存在重要的相互作用，因为两种添加剂都影响组合物的触变性质。例如，流变学改良剂使组合物糊状物变稠，而分散剂使糊状物变稀。流变学改良剂和分散剂之间的相互作用提供了具有改善的操作性的组合物材料。在理论上，这些不同的添加剂似乎具有矛盾的作用，而总的效果是具有改善的操作性的杰出的牙用组合物材料。因此，总的说来，当所有的三种添加剂都被结合在树脂/填料混合物中时，组合物糊状物的各种性质是最佳的。如表9所示，试验样品27和28提供了以指定量存在添加剂时，最佳的综合性质。
作为其最优选的形式之一，本发明的牙用组合物包含约80％(重量)的如表2所述的填料，约0.2至约0.3％(重量)的式1的流变学改良剂，约2％(重量)式3的分散剂或基于化合物1c的式4的分散剂，约0.72％(重量)氟代共聚物，余量为如表1所述的树脂。此制剂据信具有约4mm的层深限制。当需要更大的层深，高达5mm或更多时，最好用不包括氟代共聚物的制剂，虽然牺牲了由氟代共聚物提供的改善的耐磨性，在所有其他方面，上述优选的制剂将保持相同。
本发明已经通过其方案的描述而举例说明，而方案已经被相当详细地说明，这不是限制性的，也不在任何意义上要将权利要求这样详细限制。其他优点和改进对于本专业技术人员应该是显而易见的。例如，加入到树脂/填料混合物中的流变学改良剂，分散剂和/或氟代共聚物的量将随用于树脂和填料的具体组合物而变化。在更广泛的方面，本发明不限于特定的细节，代表性的方法和所示及所述的举例说明性的实施例。因此，可以离开这类细节，只要不偏离申请人普遍的发明概念的范围或精神。
权利要求
1.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和其量为在其聚合期间足以降低牙齿修复剂的容积皱缩的流变学改良剂。
2.权利要求1的修复剂，其中流变学改良剂的量为，相对于没有流变学改良剂的相同组合物，足以使牙齿修复剂的容积皱缩降低至少50％。
3.权利要求1的修复剂，其中在其聚合期间，牙齿修复剂的容积皱缩小于2％。
4.权利要求1的修复剂，其中流变学改良剂的量为，相对于没有流变学改良剂的相同组合物，足以使牙齿修复剂的凝缩性增加。
5.权利要求1的修复剂，其中流变学改良剂以约0.1至约1.5％(重量)的范围存在。
6.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和其量为在其聚合期间足以降低牙齿修复剂的容积皱缩的流变学改良剂，流变学改良剂选自如下的一组(1)下式的羟基官能的多羧酸酰胺
其中的符号具有如下意义R＝具有6至60个碳原子的脂族烃基，或具有6至20个碳原子的芳香烃基，或具有被2，4，6或8个氨甲酰基间断的6至150个碳原子的脂族或脂族/芳香烃基，或具有被2至75个-O-(氧)基间断的4至150个碳原子的脂族烃基；R’＝H，或C1至C4烷基，或-Z’-(Q)y-(OH)x；x＝1至3；y＝0或1；Z＝具有2至6个碳原子的亚烷基；Z’＝具有2至6个碳原子，与Z相同或不同的亚烷基；Q＝具有2至200个碳原子，通过-O-或-O-CO-与Z或Z’连接，并被0至99个氧原子和/或羧酸酯基间断的脂族烃基；和n＝2至3；和(2)下面的反应产物(a)约15至75重量份的一种或多种液体多烷氧基化的，含有多于一个羟基，并且也含有选自由叔胺和仲胺的酰胺组成的6至40个碳原子的侧脂族基团的含氮化合物；(b)约8至90重量份的一种或多种多羧酸；和(c)约0.5至20重量份的一种或多种分子量约2000或更小的液体二胺，其中反应持续进行，直至酸值在5至14的范围内，而胺值在42至84的范围内。
7.权利要求6的修复剂，其中流变学改良剂的量为，相对于没有流变学改良剂的相同组合物，足以使牙齿修复剂的容积皱缩降低至少50％。
8.权利要求6的修复剂，其中在其聚合期间，牙齿修复剂的容积皱缩小于2％。
9.权利要求6的修复剂，其中流变学改良剂的量为，相对于没有流变学改良剂的相同组合物，足以使牙齿修复剂的凝缩性增加。
10.权利要求6的修复剂，其中流变学改良剂以约0.1至约1.5％(重量)的范围存在。
11.权利要求6的修复剂，其中所说的流变学改良剂是下式的羟基官能的多羧酸酰胺
其中的符号具有如下意义R＝具有6至60个碳原子的脂族烃基，或具有6至20个碳原子的芳香烃基，或具有被2，4，6或8个氨甲酰基间断的6至150个碳原子的脂族或脂族/芳香烃基，或具有被2至75个-O-(氧)基间断的4至150个碳原子的脂族烃基；R’＝H，或C1至C4烷基，或-Z’-(Q)y-(OH)x；x＝1至3；y＝0或1；Z＝具有2至6个碳原子的亚烷基；Z’＝具有2至6个碳原子，与Z相同或不同的亚烷基；Q＝具有2至200个碳原子，通过-O-或-O-CO-与Z或Z’连接，并被0至99个氧原子和/或羧酸酯基间断的脂族烃基；和n＝2至3，所说的流变学改良剂以约0.1至约0.7％(重量)的范围存在。
12.权利要求6的修复剂，其中所说的流变学改良剂是下面的反应产物(a)约15至75重量份的一种或多种液体多烷氧基化的，含有多于一个羟基，并且也含有选自由叔胺和仲胺的酰胺组成的6至40个碳原子的侧脂族基团的含氮化合物；(b)约8至90重量份的一种或多种多羧酸；和(c)约0.5至20重量份的一种或多种分子量约2000或更小的液体二胺，其中反应持续进行，直至酸值在5至14的范围内，而胺值在42至84的范围内，所说的改良剂以约0.1至1.5％(重量)的范围存在。
13.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和磷酸酯分散剂。
14.权利要求13的修复剂组合物，其中磷酸酯分散剂包括羧酸酯基和醚基。
15.权利要求13的修复剂组合物，其中磷酸酯分散剂包括羧酸酯基，但不包括醚基。
16.权利要求13的修复剂组合物，其中磷酸酯分散剂是聚己内酯改良的甲基丙烯酸一磷酸酯。
17.权利要求13的修复剂组合物，其中磷酸酯分散剂为牙齿修复剂组合物的约5％(重量)或更少。
18.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和选自如下的一组分散剂(1)下式的磷酸酯
其中n＝5至10，m＝1至20；和(2)下式的磷酸酯
其中R是(甲基)丙烯酸酯基官能化的基团。
19.权利要求18的牙齿修复剂组合物，其中R基团选自氧乙基甲基丙烯酰基，氧乙基丙烯酰基，聚氧丙基甲基丙烯酰基，甘油基二甲基丙烯酰基和二季戊四醇五丙烯酰基。
20.权利要求18的牙齿修复剂组合物，其中分散剂为牙齿修复剂组合物的约5％(重量)或更少。
21.权利要求18的牙齿修复剂组合物，其中分散剂是下式的磷酸酯
其中n＝5至10，m＝1至20，所说的分散剂以牙齿修复剂的约0.5至3.5％(重量)的范围存在。
22.权利要求18的牙齿修复剂组合物，其中分散剂是下式的磷酸酯
其中R是选自如下的基团氧乙基甲基丙烯酰基，氧乙基丙烯酰基基，聚氧丙基甲基丙烯酰基，甘油基二甲基丙烯酰基，和二季戊四醇五丙烯酰基，所说的分散剂以牙齿修复剂的约0.5至3.5％(重量)的范围存在。
23.权利要求18的牙齿修复剂组合物，其中分散剂是聚己内酯改良的甲基丙烯酸一磷酸酯，以牙齿修复剂的约0.5至3.5％(重量)的范围存在。
24.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和氟代烯烃，环己基乙烯基醚，烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚的氟代共聚物。
25.权利要求24的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物为牙齿修复组合物的约10％(重量)或更少。
26.权利要求24的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物为牙齿修复组合物的约1％(重量)或更少。
27.权利要求24的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物由约40-60％(摩尔)氟代烯烃单位，约5-45％(摩尔)环己基乙烯基醚单位，约5-45％(摩尔)烷基乙烯基醚单位，和约3-15％(摩尔)羟基烷基乙烯基醚单位组成。
28.权利要求24的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物由约45-55％(摩尔)氟代烯烃单位，约10-30％(摩尔)环己基乙烯基醚单位，约10-35％(摩尔)烷基乙烯基醚单位，和约5-13％(摩尔)羟基烷基乙烯基醚单位组成。
29.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和氟代烯烃，环己基乙烯基醚，烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚的氟代共聚物，其中氟代共聚物由约40-60％(摩尔)氟代烯烃单位，约5-45％(摩尔)环己基乙烯基醚单位，约5-45％(摩尔)烷基乙烯基醚单位，和约3-15％(摩尔)羟基烷基乙烯基醚单位组成。
30.权利要求29的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物为牙齿修复组合物的约10％(重量)或更少。
31.权利要求29的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物为牙齿修复组合物的约1％(重量)或更少。
32.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；和两种或多种选自如下一组的添加剂a)在其聚合期间其量足以降低牙齿修复剂的容积皱缩的流变学改良剂；b)磷酸酯分散剂；和c)可溶于甲基丙烯酸酯树脂的氟代共聚物。
33.权利要求32的牙齿修复组合物，其中流变学改良剂选自如下的一组(1)下式的羟基官能的多羧酸酰胺
其中的符号具有如下意义R＝具有6至60个碳原子的脂族烃基，或具有6至20个碳原子的芳香烃基，或具有被2，4，6或8个氨甲酰基间断的6至150个碳原子的脂族或脂族/芳香烃基，或具有被2至75个-O-(氧)基间断的4至150个碳原子的脂族烃基；R’＝H，或C1至C4烷基，或-Z’-(Q)y-(OH)x；x＝1至3；y＝0或1；Z＝具有2至6个碳原子的亚烷基；Z’＝具有2至6个碳原子，与Z相同或不同的亚烷基；Q＝具有2至200个碳原子，通过-O-或-O-CO-与Z或Z’连接，并被0至99个氧原子和/或羧酸酯基间断的脂族烃基；和n＝2至3；和(2)下面的反应产物(a)约15至75重量份的一种或多种液体多烷氧基化的，含有多于一个羟基，并且也含有选自由叔胺和仲胺的酰胺组成的6至40个碳原子的侧脂族基团的含氮化合物；(b)约8至90重量份的一种或多种多羧酸；和(c)约0.5至20重量份的一种或多种分子量约2000或更小的液体二胺，其中反应持续进行，直至酸值在5至14的范围内，而胺值在42至84的范围内。
34.权利要求32的牙齿修复组合物，其中分散剂选自如下的一组(1)下式的磷酸酯
其中n＝5至10，m＝1至20；和(2)下式的磷酸酯
其中R是选自如下的一组基团氧乙基甲基丙烯酰基，氧乙基丙烯酰基，聚氧丙基甲基丙烯酰基，甘油基二甲基丙烯酰基，和二季戊四醇五丙烯酰基。
35.权利要求32的牙齿修复组合物，其中氟代共聚物由约40-60％(摩尔)氟代烯烃单位，约5-45％(摩尔)环己基乙烯基醚单位，约5-45％(摩尔)烷基乙烯基醚单位，和约3-15％(摩尔)羟基烷基乙烯基醚单位组成。
36.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；流变学改良剂；磷酸酯分散剂；和氟代共聚物。
37.一种牙齿修复剂，包括填料；可聚合的丙烯酸单体；选自如下的流变学改良剂(1)下式的羟基官能的多羧酸酰胺
其中的符号具有如下意义R＝具有6至60个碳原子的脂族烃基，或具有6至20个碳原子的芳香烃基，或具有被2，4，6或8个氨甲酰基间断的6至150个碳原子的脂族或脂族/芳香烃基，或具有被2至75个-O-(氧)基间断的4至150个碳原子的脂族烃基；R’＝H，或C1至C4烷基，或-Z’-(Q)y-(OH)x；x＝1至3；y＝0或1；Z＝具有2至6个碳原子的亚烷基；Z’＝具有2至6个碳原子，与Z相同或不同的亚烷基；Q＝具有2至200个碳原子，通过-O-或-O-CO-与Z或Z’连接，并被0至99个氧原子和/或羧酸酯基间断的脂族烃基；和n＝2至3；和(2)下面的反应产物(a)约15至75重量份的一种或多种液体多烷氧基化的，含有多于一个羟基，并且也含有选自由叔胺和仲胺的酰胺组成的6至40个碳原子的侧脂族基团的含氮化合物；(b)约8至90重量份的一种或多种多羧酸；和(c)约0.5至20重量份的一种或多种分子量约2000或更小的液体二胺，其中反应持续进行，直至酸值在5至14的范围内，而胺值在42至84的范围内；选自如下一组的分散剂(1)下式的磷酸酯
其中n＝5至10，m＝1至20；和(2)下式的磷酸酯
其中R是选自如下的一组基团氧乙基甲基丙烯酰基，氧乙基丙烯酰基，聚氧丙基甲基丙烯酰基，甘油基二甲基丙烯酰基，和二季戊四醇五丙烯酰基；以及氟代烯烃，环己基乙烯基醚，烷基乙烯基醚和羟烷基乙烯基醚的氟代共聚物，其中氟代共聚物由约40-60％(摩尔)氟代烯烃单位，约5-45％(摩尔)环己基乙烯基醚单位，约5-45％(摩尔)烷基乙烯基醚单位，和约3-15％(摩尔)羟基烷基乙烯基醚单位。
38.一种修复牙齿的方法，包括如下步骤预备用于修复的牙齿；和将权利要求6的牙齿修复组合物用于所预备的牙齿。
39.一种修复牙齿的方法，包括如下步骤预备用于修复的牙齿；和将权利要求18的牙齿修复组合物用于所预备的牙齿。
40.一种修复牙齿的方法，包括如下步骤预备用于修复的牙齿；和将权利要求24的牙齿修复组合物用于所预备的牙齿。
41.一种修复牙齿的方法，包括如下步骤预备用于修复的牙齿；和将权利要求32的牙齿修复组合物用于所预备的牙齿。
42.一种修复牙齿的方法，包括如下步骤预备用于修复的牙齿；和将权利要求37的牙齿修复组合物用于所预备的牙齿。
全文摘要
本发明提供了一种具有高凝缩性,低容积皱缩,低皱缩应力的树脂基牙齿修复剂。为此,将一种或多种流变学改良剂,分散剂和氟代共聚物与甲基丙烯酸酯树脂和细矿物填料混合,所加入的流变学改良剂,分散剂和氟代共聚物的量足以改善所产生的组合物的凝缩性以达到类似于汞齐的凝缩,在聚合期间使容积皱缩降低到小于约2%,改善耐磨性,并提供具有普遍改善的物理性质的组合物。
文档编号A61K6/087GK1245678SQ9910807
公开日2000年3月1日 申请日期1999年6月9日 优先权日1998年6月9日
发明者克里斯托·安格列塔基斯 申请人:科尔公司