專利名稱：含有Si－H官能碳硅烷成分的牙科組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含有Si-H官能碳硅烷成分的可固化牙科組合物。這種組合物具有改進的性能并可用作例如牙科填料。
市場上的牙科填料通常可以分成復合體，樹脂改性的玻璃離子粘固粉和玻璃離子粘固粉(GIZ)。復合體通常通過光引發不飽和成分(特別是(甲基)丙烯酸酯)的自由基聚合來固化。玻璃離子粘固粉通過粘固粉硬化反應來固化，而在樹脂改性的玻璃離子粘固粉中，使用這兩種機理實現固化。
特別關注的是牙科復合體，與玻璃離子粘固粉相比，它的固化得到極硬的材料，其特別適于填充牙洞。然而，市場上的牙科復合體的眾所周知的缺點在于，組合物在固化時會收縮。另一個缺點在于，牙科復合體材料的一些成分對于水解極不穩定和/或是相當于親水性的，因此若干年后會從固化的組合物中形成不希望的物質。
已經嘗試解決上述問題。
在此方面，美國專利6,653,375 B2描述了1，3-雙(1-異氰酸酯基-1-甲基乙基)苯的氨基甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯衍生物。據稱所述單體的折射率與常規牙科填料相適應，不會變色，并可替代牙科材料中的雙-GMA，而不會損害材料的機械性能。
美國專利6,624,236 B1涉及基于環硅氧烷的可交聯的單體，其制備和其在可聚合材料中的用途，特別涉及從溶膠-凝膠-可縮合的環硅氧烷(甲基)丙烯酸酯得到的聚硅氧烷以及樹脂狀組合物。
美國專利6,566,413 B1涉及可用于牙科組合物的基于可硬化的硅氧烷化合物的可聚合材料。據記載所用的硅氧烷化合物表現出低粘度，允許高填料吸收，并得到具有低聚合收縮的組合物。
在WO 01/92271 A1中，描述了預聚合的具有多環或芳香鏈段的(甲基)丙烯酸酯用于制備牙科材料。據描述，硅氧烷單體具有高分子量(例如超過600g/mol)，具有高(甲基)丙烯酸酯官能度和低粘度。
WO 2001095862 A1涉及低收縮的可聚合的牙科材料，包括二-或聚(甲基)丙烯酸酯，烷氧基化的雙酚二甲基丙烯酸酯，可聚合的單體，聚合引發劑和/或敏化劑，穩定劑和填料的混合物。據描述，聚合過程中的體積收縮小于2vol-％。
EP 0451 709 A2描述了特定通式的包括含有(甲基)丙烯酸酯部分的基團的硅烷。據描述，這種硅烷可以用作涂料組合物、塊狀材料、粘合劑和注射成型的組合物的添加劑。
然而，上述解決方案不能完全令人滿意。
因此，需要有替代材料。特別需要具有改進的性能的替代材料。
因此，本發明的一個目的是緩解上述一個或多個問題。
本發明的另一個目的還在于提供一種用于牙科領域中美觀的組合物。
本發明的另一個目的是提供一種親脂性組合物。
本發明的另一個目的是提供一種具有改進的性能的組合物，特別是一種能夠提供具有低收縮值的組合物的組合物。
已經發現，通過提供下文所述的組合物可以實現一個或多個上述目的。
意想不到的是，已經發現使用包括Si-H官能團并且不含有碳硅氧烷結構的碳硅烷化合物，能夠提供具有改進的性能的可固化牙科組合物。
因此，本發明涉及一種牙科組合物，其包括a)含有碳硅烷的成分(A)，其包括-至少1個Si-芳基鍵，-至少1個硅原子，-至少2個Si-H官能部分，其中一個硅原子可以帶有多于一個H原子；-沒有Si-氧鍵，b)不飽和成分(B1)和/或環氧成分(B2)，c)引發劑(C)，d)任選的填料(D)，e)任選的成分(E)，其選自改性劑，染料，顏料，觸變劑，流動改進劑，聚合增稠劑，表面活性劑，有氣味物質，稀釋劑和香料。
本發明還涉及一種下述的制備該組合物的方法。
此外，本發明涉及一種下述的使用該組合物的方法。
含有碳硅烷的成分(A)可以單獨使用，或與在牙科材料中作為反應性化合物的其他其他Si-H官能化合物混合使用，在需要時所述牙科材料還可以含有其他反應性和/或不反應性化合物。
本發明提供一種使牙科組合物具有改進的性能的方法。含有碳硅烷的成分(A)可能表現出相當高的折射率和相當低的粘度，使得所提供的牙科組合物可具有優異的不透明度，因此可以是非常美觀的。此外，與市場上的其他牙科組合物相比，該組合物在固化后可表現出相當低的收縮以及對水和/或水溶性染料(例如源于咖啡，茶，紅酒)的低吸收。
本發明中術語″包括″和″含有″指對特征非詳盡列出。同樣，詞″一個(one)″或″一個(a)″應被理解成″至少一個″的含義。
根據本發明的術語″牙科組合物″是一種在牙科領域中用于不同目的(通常使用少量，幾克)的可固化組合物。
根據本發明術語″不飽和成分″是一種物質或若干種物質的混合物，所述各物質的分子內含有至少1個烯屬基團。
根據本發明術語″環氧成分″是一種物質或若干種物質的混合物，所述各物質的分子內含有至少1個環氧基團。
根據本發明術語″引發劑″是一種或多種能夠啟動固化反應的物質的混合物，優選硅氫加成固化反應和/或金屬引發的環氧化物的陽離子開環聚合反應。
根據本發明術語″Si-H官能部分″指可聚合的部分，特別是通過硅氫加成反應和/或金屬引發的環氧化物的陽離子開環聚合反應，優選包括Si-H官能團。
根據本發明術語″芳基″指芳香族部分，如苯基或萘基。除了連接的Si-原子外，芳基部分可以帶有1或2個取代基，優選烷基和/或芳基醚基團(例如C1-8烷基，C2-10烯基，C3-6環烷基，C4-6環烯基，C6-10芳基)。
含有碳硅烷的成分(A)例如可以通過Grignard反應(參見Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie，卷XIII/2a，頁47ff.，Georg Thieme Verlag，Stuttgart，1973，第4版)，或例如通過硅氫加成反應(參見Marciniec，B.，Comprehensive Handbook on Hydrosilylation，Pergamon印刷，Oxford，1992)，根據方案(I)通過使(多)有機金屬官能成分(i)與含有硅的成分(ii)反應來合成。
Grignard反應是一種親核取代反應，其中金屬有機化合物(i)取代例如含有硅的化合物(ii)的離去基團LG，形成新的Si-C單鍵并產生含有硅的化合物(iii) 方案(I)其中R5，R6，R7，R8＝H或(環)脂肪族或芳香族或(環)脂肪族芳香族或芳香族(環)脂肪族部分，其中C和/或H原子可以被例如O，Br，Cl，和Si原子所取代，并還可以含有烯屬基團。
可以根據方案(I)利用金屬有機化合物(i)，例如在美國專利4,788,268 (在第6-17欄制備實施例1，2，4，5，6和7)中對硅氧烷基化合物所述的，或者可以用作從鹵代前體開始經由原位Grignard反應的原位Grignard反應的中間體，如對于其他碳硅烷化合物所述的，如Beck，H.，N.，Chaffee，R.，G.，J.Chem.Eng.Data 1963，8(3)，453-454的1，3，5-三(二甲基甲硅烷基)苯和2，4，6-三(二甲基甲硅烷基)苯甲醚。
(多)鹵代前體如1，3，5-三溴-苯和2，4，6-三溴-苯甲醚是市售可得的，或可以被合成，例如在Houben-Weyl，Methoden der Organischen Chemie，卷VI/3，57頁(第一制備實施例)中或56頁(第一制備實施例)，GeorgThieme Verlag，Stuttgart，1965，第4版中對于類似的芳基烷基醚化合物(如烯丙基-苯基-醚或丁-2-烯基-(2-甲氧基-苯基)-醚)所述的，例如1，5-雙(3，5-二氯-苯氧基)-戊烷或2，2-雙[3，5-二溴-4-(3-甲基丁氧基)-苯基]-丙烷，或例如由Tarbell，D.，S.，Wilson，J.，W.，J.Am.Chem.Soc.1942，64(5)，1066-1070所述的烯丙基-(2-氯-苯基)-醚。
含有硅的成分(ii)如氯-二甲基-硅烷，氯-甲基-苯基-硅烷，氯-二苯基-硅烷，氯-甲基-硅烷，氯-苯基-硅烷，或氯-硅烷是市售可得的。
本發明的含有碳硅烷的成分(A)也可以通過根據方案(II)的硅氫加成反應得到，通過使用例如在Marciniec，B.，Comprehensive Handbookon Hydrosilylation，頁107ff.，PergamonPress，Oxford，1992中所述的常用貴金屬化合物作為催化劑，使多Si-H官能碳硅烷成分(iv)與不含硅的二烯屬前體(v)反應得到，或例如美國專利6,245,828中(第19欄制備實施例2-3的合成第一步)對硅氧烷基化合物所述的。
硅氫加成反應是一種加成反應，如方案(II)所示，其中在催化劑存在下將Si-H官能化合物(iv)加到烯屬官能化合物(v)中，形成新的Si-C單鍵并產生含有硅的化合物(vi) 方案(II)其中R1，R2，R3，R4＝H或(環)脂肪族或芳香族或(環)脂肪族芳香族或芳香族(環)脂肪族部分，其中C和/或H原子也可以被例如O，Br，Cl，和Si原子所取代，并其還可以含有如烯屬基團的官能團。
Si-H官能碳硅烷成分(iv)如1，3，5-三(二甲基甲硅烷基)苯和2，4，6-三(二甲基甲硅烷基)苯甲醚可通過例如在Beck，H.，N.，Chaffee，R.，G.，J.Chem.Eng.Data 1963，8(3)，453-454中所述的原位Grignard反應來合成。
不含硅的二烯屬前體(v)如雙酚A二烯丙基醚或四溴雙酚A二烯丙基醚是市售可得的，并可以被合成，例如在Houben-Weyl，Methoden derOrganischen Chemie，卷VI/3，57頁(第一制備實施例)中或56頁(第一制備實施例)，Georg Thieme Verlag，Stuttgart，1965，第4版中對于芳基烷基醚化合物(如烯丙基-苯基-醚或丁-2-烯基-(2-甲氧基-苯基)-醚)所述的，例如2，2-雙[3，5-二溴-4-(4-戊烯基氧基)-苯基]-丙烷，或例如由Tarbell，D.，S.，Wilson，J.，W.，J.Am.Chem.Soc.1942，64(5)，1066-1070所述的烯丙基-(2-氯-苯基)-醚。
本發明的組合物的含有碳硅烷的成分(A)優選包括以下化學部分-Si-芳基鍵至少1，2，3或4個；-硅原子至少1，2，3，4，5，或6個，優選2～4個；-Si-H官能部分至少2，3，4，5，或6個，優選2～4個；-Si-氧鍵沒有；-芳香族部分至少1，2，3或4個；-任選的衍生于雙酚的間隔基部分。
相對于固化的組合物，含有碳硅烷的成分(A)的量可以低至約1wt.-％，或低至約3wt.-％，或低至約10wt.-％。
相對于固化的組合物，含有碳硅烷的成分(A)的量可以高至約90wt.-％，或高至約65wt.-％，或高至約30wt.-％。
相對于固化的組合物，不飽和成分(B1)的量可以低至約1wt.-％，或低至約3wt.-％，或低至約10wt.-％。
相對于固化的組合物，不飽和成分(B1)的量可以高至約90wt.-％，或高至約65wt.-％，或高至約30wt.-％。
相對于固化的組合物，環氧成分(B2)的量可以低至約1wt.-％，或低至約3wt.-％，或低至約10wt.-％。
相對于固化的組合物，環氧成分(B2)的量可以高至約90wt.-％，或高至約65wt.-％，或高至約30wt.-％。
相對于固化的組合物，引發劑(C)的量可以低至約0.00005wt.-％，或低至約0.0002wt.-％，或低至約0.002wt.-％，按元素金屬計算，并與關于成分(A)～(E)存在的材料總重相關。
相對于固化的組合物，引發劑(C)的量可以高至約1.0wt.-％，高至約0.5wt.-％，或高至約0.1wt.-％，按元素金屬計算，并與關于成分(A)～(E)存在的材料總重相關。
相對于固化的組合物，填料(D)的量可以低至約3wt.-％，低至約25wt.-％，或低至約50wt.-％。
相對于固化的組合物，填料(D)的量可以高至約90wt.-％，高至約80wt.-％，或高至約75wt-％。
相對于固化的組合物，任選的成分(E)可以存在達到約25wt.-％，或達到約15wt.-％，或達到約3wt.-％的量。
本發明的牙科組合物優選滿足以下參數中的至少一個含有碳硅烷的成分(A)的粘度可以等于或高于約0.1Pa*s，等于或高于約1Pa*s，等于或高于約2Pa*s。
含有碳硅烷的成分(A)的粘度通常不超過約40Pa*s，可以等于或低于約20Pa*s，或等于或低于約5Pa*s。
含有碳硅烷的成分(A)的折射率通常可以等于或高于約1.510，等于或高于約1.520，或等于或高于約1.530。
折射率通常不超過約1.600，可以等于或低于約1.580，或等于或低于約1.560。
固化的牙科組合物的不透明度可以等于或高于約10％，等于或高于約40％，或等于或高于約70％。
不透明度通常不超過約92％，可以低于約90％，或低于約88％。
含有碳硅烷的成分(A)的分子質量(Mw)可以等于或高于約400，等于或高于約600，或等于或高于約800。
分子質量(Mw)通常不超過約10,000，可以等于或低于約5,000，或等于或低于約2000。
耐壓強度可以等于或高于約150MPa，等于或高于約200MPa，或等于或高于約250MPa。
撓曲強度可以等于或高于約50MPa，等于或高于約65MPa，更優選等于或高于約80MPa。
如果未另有指明，根據下述方法在標準溫度和壓力(″STP″，即23℃和1023hPa)下進行測量。
可以用Kruess AR 4D裝置(根據Abbe測量原理的折射計)測量含有碳硅烷的成分(A)的折射率。在20.0℃下測量折射率。在波長589nm處測量折射率。
可以使用Haake RotoVisco RV1裝置(對于粘度達到8000mPa*s時用轉子C60/1，或對于粘度高于8000mPa*s時用轉子C20/1和定子P61一起使用)測量含有碳硅烷的成分(A)的粘度。在23.0℃下在兩個平面和兩個平行板(即定子和轉子)之間測量粘度。在啟動并校正系統之后，安裝適合的轉子。然后降低轉子，將定子和轉子之間的距離調節到0.052mm(使用軟件RheoWin Pro Job Manager Software，Vetsion 2.94)，進行粘度測量。然后升高轉子，將待測量的材料置于定子上(對于轉子C60/1用1.0ml，或對于轉子C20/1用0.04ml)。無不適當地延遲，將轉子降低回到預先調節的測量位置。待測量的材料在23.0℃下回火。測量的剪切速率調節到產生至少5000μNm的轉矩的值(因此根據待測量的材料的粘度，通常使用的剪切速率為100，200，500，或1000s-1)。開始測量，進行60s。在開始測量后記錄20s的粘度值(Pa*s)，并將記錄值的平均值作為粘度。
含有碳硅烷的成分(A)的分子量(Mw)用GPC測定。適合的方法對于本領域所屬技術人員是已知的。此外，可以使用核磁共振譜測定分子量(端基測定)。
固化的牙科組合物的不透明度可以通過具有指定高度3.6(+/-0.1)mm和直徑20(+/-0.1)mm的樣品來測量。通過將待測量的材料填充進適合高度的、均勻并沒有氣泡的環，并通過在標準溫度或50℃下在平面、透明、硅油處理的載玻片間貯存過夜使其化學固化，來制備這些樣品。然后用Hunter Lab Associates Laboratory，Inc.，USA(SoftwareSpecWare Software，Version 1.01)的顏色測量裝置″HunterLab LabScanSpectralcolorimeter″測量不透明度，該裝置給出％值。
根據相當于ISO 9917的ISO 4049測量耐壓強度和撓曲強度。為測量耐壓強度，根據制造商的推薦制備每種材料的10個樣品(3×3×5mm)，相當于ISO 9917使用萬用測試機(Zwick Z 010，十字頭速度4mm/min)進行測量。按MPa給出耐壓強度。根據ISO 4049使用萬用測試機(ZwickZ 010，十字頭速度2mm/min)測量撓曲強度。按MPa給出撓曲強度。
本發明組合物的含有碳硅烷的成分(A)用式(A)表征芳基-[Si(A)aHb]n(A)其中各自獨立地選自A＝(環)脂肪族部分(C1～C6，優選C1)，或芳香族部分(C6～C14，優選苯基)；Br＝溴原子；C＝碳原子；Cl＝氯原子；H＝氫原子；O＝氧原子；Si＝硅原子；芳基＝芳香部分(C6～C14)，優選苯，萘，烷氧基苯，烷氧基萘，雙酚A醚，或雙酚F醚；a+b＝3；a＝0，1或2(優選a＝2)；b＝1，2或3(優選b＝1)；n＝1，2，3，4，5或6(優選n＝2～4)。
因此，本發明組合物的含有碳硅烷的成分(A)通常具有相當高的折射率，優選同時具有相當低的粘度，相當高的親脂性，和相當高的分子量。
盡管不希望限于任何特定機理，但是可以認為，由于在含有碳硅烷的成分(A)內的芳香族部分，因此折射率和親脂性是相當高的，這對于牙科材料獲得適合的美感以及避免因吸收水和/或水溶性染料(例如源于咖啡，茶，紅酒)而著色和/或溶脹很重要。
盡管不希望限于任何特定機理，但是同樣可以認為，由于含有碳硅烷的成分(A)的相當高的分子量和/或含有碳硅烷的成分(A)中Si-H官能部分Si(A)aHb的不同反應性，與常規(甲基)丙烯酸酯復合體相比，衍生的牙科組合物的體積收縮下降。
在優選的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)可由式(I-IV)表征，該式取決于含有碳硅烷的成分(A)的分子結構，以及在含有碳硅烷的成分(A)中結構部分{芳基-[Si(A)aHb]n}m的數量m。
在優選的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)在結構部分{芳基-[Si(A)aHb]n}m的分子中僅包括一個芳香部分(即m＝1)，以及僅包括一個芳基-Si鍵(即n＝1)，并可由式(I)表征，其中各標記如上面定義[Hb(A)aSi]d-E-{芳基-[Si(A)aHb]n}m(I)其中m＝1；n＝1；d≥1E＝(環)脂肪族部分(C2～C13的亞烷基(alkadiyl)，優選C4和C6)，其中C和/或H原子可以被O，Br，Cl，和Si原子所取代，其中各標記按上面定義的。
根據式(I)，以下結構式是含有碳硅烷的成分(A)的優選例子 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C4，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C6，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C4，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C6，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C4，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C6，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C4，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝萘基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C6，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝萘基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C4，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝萘基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，E＝C6，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝萘基以下化合物是通過原位Grignard反應合成滿足式(I)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的金屬有機成分(i)的優選的多鹵代前體的例子
以下化合物是用于合成滿足式(I)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的優選的含有硅的成分(ii)的例子(H3C)2SiClH(H3C)(H5C6)SiClH(H5C6)2SiClH(H3C)SiClH2(H5C6)SiClH2ClSiH3在另一個優選的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)在結構部分{芳基-[Si(A)aHb]n}m的分子中僅包括一個芳香族部分(即m＝1)，以及包括多于一個的芳基-Si鍵(即n≥2)，并且可由式(II)表征，其中各標記按上面定義的{芳基-[Si(A)aHb]n}m(II)
其中，各自獨立選擇m＝1n＝2，3，4，5或6(優選2和3)，其中各標記按上面定義的。
根據式(II)，以下結構式是含有碳硅烷的成分(A)的優選例子 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝2，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝2，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝2，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝2，芳基＝苯基
其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝4，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝2，芳基＝萘基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，n＝2，芳基＝萘基以下化合物是通過原位Grignard反應合成滿足式(II)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的金屬有機成分(i)的優選的多鹵代前體的例子
以下化合物是合成滿足式(II)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的含有硅的成分(ii)的優選例子(H3C)2SiClH(H3C)(H5C6)SiClH(H5C6)2SiClH(H3C)SiClH2(H5C6)SiClH2ClSiH3在另一個優選的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)在結構部分{芳基-[Si(A)aHb]n}m的分子中包括多于一個的芳香部分(即m≥2)，并且可由式(III)表征，其中各標記按上面定義的F-{芳基-[Si(A)aHb]n}m(III)其中各自獨立地選自
m＝2，3或4(優選2)；n＝1，2，3，4，5或6(優選2～4)；F＝(環)脂肪族部分(C0～C25的亞烷基(alkadiyl)，優選C0～C9)，其中C和/或H原子也可以被O，Br，Cl，和Si原子所取代，其中各標記按上面定義的。
根據式(III)，以下結構式是含有碳硅烷的成分(A)的優選例子 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝1，F＝C1，其中C碳O所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝1，F＝C1，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝1，2，F＝C3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，F＝C3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，F＝C3，芳基＝苯基
其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，F＝C3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，F＝C7，其中C部分地被O所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，F＝C5，其中C部分地被O所取代，芳基＝萘基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝3，n＝2，F＝C8，其中C部分地被O所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝4，n＝2，F＝C9，其中C部分地被O所取代，芳基＝苯基以下化合物是通過原位Grignard反應合成滿足式(III)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的金屬有機成分(i)的多鹵代前體的優選例子
以下化合物是合成滿足式(III)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的優選的含有硅的成分(ii)的例子(H3C)2SiClH(H3C)(H5C6)SiClH(H5C6)2SiClH(H3C)SiClH2(H5C6)SiClH2ClSiH3在另一個優選的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)在結構部分{芳基-[Si(A)aHb]n}m的分子中包括多于一個芳香部分，并且可由式(IV)表征，其中各標記按上面定義的G-{芳基-[Si(A)aHb]n}m(IV)其中彼此獨立地選自m＝2，3或4(優選2)；n＝1，2，3，4，5或6(優選2～4)；G＝(環)脂肪族或芳香族或(環)脂肪族芳香族或芳香族(環)脂肪族部分(C1～C100的二基，優選C3～C63)，其中C和/或H原子可以被O，Br，Cl，和Si原子所取代。
其中各標記按上面定義的。
根據式(IV)，以下結構式是含有碳硅烷的成分(A)的優選例子 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C3，芳基＝苯基
其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C3，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C10，其中C部分地被O所取代，芳基＝萘基以下化合物是通過原位Grignard反應合成滿足式(IV)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的金屬有機成分(i)的多鹵代前體的優選例子 以下化合物是合成滿足式(IV)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(I)所用的優選的含有硅的成分(ii)的例子(H3C)2SiClH(H3C)(H5C6)SiClH(H5C6)2SiClH(H3C)SiClH2(H5C6)SiClH2ClSiH3在式(IV)的更詳細的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)可以由式(IVa)代表，其中各標記按上面定義的
(IVa)其中彼此獨立地選自p＝0，1，2，3或4；o＝0，1，2，3，4或5；Q＝H，CH3，R，S＝H，CH3，苯基或C5-9亞烷基(例如R+S＝(CH2)5，CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-CH2，CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2，或CH2-C(CH3)2-CH2-CH(CH3)-CH2)；T，U＝H或CH3；V，W，X，Y＝H，Br或Cl其中各標記按上面定義的。
根據式(IVa)，以下結構式是含有碳硅烷的成分(A)的優選例子 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C49，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基
其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C59，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C57，其中C部分地被Br，O，和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C63，其中C部分地被Br，O，和Si所取代，芳基＝苯基在o＝0的式(IVa)的另一個更詳細的實施方案中，含有碳硅烷的成分(A)可以由式(IVb)代表，其中各標記按上面定義的 式(IVb)
根據式(IVb)，以下結構式是含有碳硅烷的成分(A)的優選例子 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C29，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C34，其中C部分地被O和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C33，其中C部分地被Br，O，和Si所取代，芳基＝苯基 其中A＝C1，a＝2，b＝1，m＝2，n＝2，G＝C37，其中C部分地被Br，O，和Si所取代，芳基＝苯基以下化合物是合成滿足式(IVa和IVb)要求的含有碳硅烷的成分(A)的方案(II)所用的優選的多Si-H官能碳硅烷成分(iv)的例子
優選的不含硅的二烯屬前體(v)的例子是
有用的不飽和成分(B1)可以通過硅氫加成反應與含有碳硅烷的成分(A)反應。這種不飽和成分(B1)包括具有烯屬基團的衍生于有機聚硅氧烷和/或碳硅烷的化合物，以及其他帶有烯屬基團的無硅化合物。不飽和成分(B1)優選是每個分子具有至少2個烯屬基團的有機聚硅氧烷和/或每個分子具有至少2個烯屬基團的碳硅烷和/或每個分子具有至少2個烯屬基團的無硅化合物。
有用的環氧成分(B2)可以通過金屬引發的環氧化物的陽離子開環聚合反應與含有碳硅烷的成分(A)反應。這種環氧成分(B2)可以是具有環氧基團的衍生于有機聚硅氧烷和/或碳硅烷的化合物，以及其他帶有環氧基團的無硅化合物。環氧成分(B2)優選是每個分子具有至少2個環氧基團的有機聚硅氧烷，和/或每個分子具有至少2個環氧基團的碳硅烷，和/或每個分子具有至少2個環氧基團的無硅化合物。這種環氧成分的例子可見US 6,245,828 A1，EP 1 368 402 A1和US 2003035899 A1。
有用的引發劑(C)在不飽和化合物(B1)和/或環氧化合物(B2)存在下，可以引發組合物的含有碳硅烷的成分(A)的固化。
這種引發劑可以是光固化或化學固化。這兩種類型的引發劑對于本領域所屬技術人員均是公知的。
這種引發劑的代表性例子包括，例如在Marciniec，B.，Comprehensive Handbook on Hydrosilylation，p8ff.，Pergamon Press，Oxford，1992中，或例如在美國專利5,145,886，6,046,250，6,376,569中所述的例如鉑(氧化態0和/或+2)，鈀(氧化態0和/或+2)，或銠(氧化態0和/或+1)的配合物。
引發劑(C)優選是通過用四甲基二乙烯基二硅氧烷還原六氯鉑酸制備的鉑配合物。這些化合物是已知的。可以促進加成交聯的其他鉑化合物也是適合的。適合的鉑-硅氧烷配合物的例子例如記載在美國專利3,715,334，3,775,352和3,814,730。鉑催化劑優選用量為0.00005～0.5wt.-％，特別是0.0002～0.2wt.-％，各自按元素鉑計算，并與關于成分(A)～(E)存在的材料總重相關。
為控制反應性，可能需要加入抑制劑，其防止過早交聯成彈性體。這種抑制劑是已知的，并例如記載在美國專利3,933,880中。其例子包括炔屬不飽和醇，如3-甲基-1-丁炔-3-醇，1-乙炔基環己烷-1-醇，3，5-二甲基-1-己炔-3-醇和3-甲基-1-戊炔-3-醇。基于乙烯基硅氧烷的抑制劑的例子包括1，1，3，3-四甲基-1，3-二乙烯基硅氧烷和含有乙烯基的聚-，低聚-和二硅氧烷。
本發明的組合物還可以包括填料(D)，優選無機填料，如石英，磨砂玻璃，氧化硅凝膠以及熱解硅酸和沉淀硅酸或它們的顆粒。還優選至少部分使用X-射線不透明的填料。這些例如可以是X-射線不透明的玻璃，即例如含有鍶，鋇或鑭(例如根據美國專利3,971,754)的玻璃。一些填料可以含有X-射線不透明的添加劑，如三氟化釔，六氟鋯酸鍶或稀土金屬的氟化物(例如根據EP 0 238 025 A1)。為更好地混入到聚合物基體中，憎水化處理無機填料可能是有利的。常見憎水劑包括硅烷，例如(5-己烯基)三甲氧基硅烷，或[2-(3-環己烯基)-乙基]三甲氧基硅烷。所述填料優選平均粒徑＜20μm，特別是＜5μm，更特別是＜2μm，粒徑上限是150μm，特別是70μm，更特別是25μm。這種填料存在量占組合物的約3～約90wt.-％，特別是約25～約80或約50～約75wt.-％。
非增強填料也可以用在本發明中，如石英，方石英，硅酸鈣，硅藻土，硅酸鋯，蒙脫石如斑脫土，沸石，包括分子篩如鋁硅酸鈉，金屬氧化物粉末，如氧化鋁或氧化鋅或它們的混合氧化物，硫酸鋇，碳酸鈣，石膏，玻璃和塑料粉末。
適合的填料還包括增強填料，例如熱解或沉淀的硅酸和氧化硅鋁的混合氧化物。上述填料可以被憎水化處理，例如用有機硅烷或硅氧烷處理或者用羥基醚化成烷氧基。可以使用一種類型的填料或至少兩種填料的混合物。
增強和非增強填料的組合是特別優選的。在此方面，增強填料的量可以為約1～約10wt.-％，特別為約2～約5wt.-％。
在所述總范圍內的差，即約2～約89wt.-％是非增強填料。
優選熱解制備的高度分散的硅酸作為增強填料，所述硅酸優選通過表面處理進行憎水處理。例如可以用二甲基二氯硅烷，六甲基二硅氮烷，四甲基環四硅氧烷或聚甲基硅氧烷進行表面處理。
特別優選的非增強填料是可表面處理的石英，方石英，碳酸鈣和鋁硅酸鈉。通常按與加固填料相同的方法進行表面處理。
可以單獨或混合加入任選的添加劑(E)，如穩定劑，改性劑，染料，顏料，觸變劑，流動改進劑，或降粘劑，聚合增稠劑，表面活性劑，和稀釋劑。
上述含有碳硅烷的成分(A)可以用作牙科組合物中的單體，所述牙科組合物優選通過硅氫加成反應和/或金屬引發的環氧化物的陽離子開環聚合來固化。
本發明的牙科組合物可以用作牙科填料，牙冠和牙橋材料，膠合材料，鑲嵌物或裱貼物。
含有碳硅烷的成分(A)也可用于制備牙科材料，其制備方法包括如下步驟a)提供含有含有碳硅烷的成分(A)的牙科組合物；b)將該牙科組合物應用至表面；c)固化該牙科組合物。
所述表面通常是牙齒，牙冠或牙橋的表面。
本發明的牙科組合物可以是1組分混合物或2組分混合物。這通常取決于所用的引發劑。如果引發劑是光固化的，那么該牙科組合物可以是1組分混合物，如果引發劑是氧化還原固化的，那么該牙科組合物應該是2組分混合物。
因此，本發明還涉及一種組分試劑盒，包括基本組分(I)和催化劑組分(II)，其中該基本組分(I)包括含有碳硅烷的成分(A)，不飽和成分(B1)和/或環氧成分(B2)，和填料(D)，和所述的催化劑組分(II)包括引發劑(C)，和其中成分(E)或者存在于該基本組分中或該催化劑組分中或者存在于該基本組分和該催化劑組分中。
本發明的牙科組合物通常包裝在容器或盒子中，優選在牙科強制器(dental compule)中。這種強制器的例子記載在美國專利5,322,440 A1或4,391,590或5,165,890中。
本發明還涉及一種制造可固化牙科組合物的方法，包括如下步驟a)提供上述成分(A)，(B1)，和/或(B2)，(C)，任選的(D)和任選的(E)；b)混合步驟a)的各成分，其中成分(A)通過Grignard反應或原位Grignard反應得到或者通過硅氫加成反應得到。
Grignard反應或原位Grignard反應包括使上述(多)有機金屬官能成分(i)或(多)鹵代前體和含有硅的成分(ii)反應。
硅氫加成反應包括使上述的多Si-H官能碳硅烷成分(iv)和不含硅的二烯屬前體(v)反應。
實施例下面通過實施例說明本發明。實施例僅用于說明目的，并非用于限制本發明。
根據上述參考文獻制備表1中列出的化合物，測量它們的折射率和粘度。
表1
制備根據本發明的含有碳硅烷化合物的牙科組合物以及含有現有技術參考化合物的牙科組合物，測量它們的不透明度。
表權利要求
1.牙科組合物，其包括a)含有碳硅烷的成分(A)，其包括■至少1個Si-芳基鍵，■至少1個硅原子，■至少2個Si-H官能部分；■無Si-氧鍵，b)不飽和成分(B1)和/或環氧成分(B2)，c)引發劑(C)，d)任選的填料(D)，e)任選的成分(E)，其選自改性劑，染料，顏料，觸變劑，流動改進劑，聚合增稠劑，表面活性劑，有氣味物質，稀釋劑和香料。
2.根據權利要求1所述的牙科組合物，其滿足以下要求中的至少一個■成分(A)其折射率等于或高于約1.510；■成分(A)其粘度等于或高于約0.1Pa*s；■成分(A)其分子質量等于或高于約400；■固化的組合物的不透明度等于或高于約10％；■固化的組合物的耐壓強度等于或高于約150MPa；■固化的組合物的撓曲強度等于或高于約50MPa。
3.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中相對于總組合物，a)含有碳硅烷的成分(A)其存在量至少1wt.-％，b)不飽和成分(B1)和/或環氧成分(B2)其存在量至少1 wt.-％，c)引發劑(C)其存在量至少0.00005wt.-％，按元素金屬計算，d)任選的填料(D)其存在量至少3wt.-％，e)任選的成分(E)其存在量小于25wt.-％。
4.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中含有碳硅烷的成分(A)由式(A)代表芳基-[Si(A)aHb]n(A)其中彼此獨立地選自A＝脂肪族或環脂肪族部分(C1～C6)或芳香族部分(C6～C14)；Br＝溴原子；C＝碳原子；Cl＝氯原子；H＝氫原子；O＝氧原子；Si＝硅原子；芳基＝芳香族部分(C6～C14)；a+b＝3；a＝0，1或2；b＝1，2或3；n＝1，2，3，4，5或6。
5.根據權利要求4所述的牙科組合物，其中含有碳硅烷的成分(A)由式(I)，(II)，(HI)或(IV)之一代表[Hb(A)aSi]d-E-{芳基-[Si(A)aHb]n}m(I)其中彼此獨立地選自m＝1；n＝1；d≥1E＝(環)脂肪族部分(C2～C13的亞烷基)，其中C和/或H原子可以被O，Br，Cl，和Si原子所取代，其中其他標記按權利要求4所定義的；{芳基-[Si(A)aHb]n}m(II)其中彼此獨立地選自m＝1n＝2，3，4，5或6；其中其他標記按權利要求4所定義的；F-{芳基-[Si(A)aHb]n}m(III)其中彼此獨立地選自m＝2，3或4；n＝1，2，3，4，5或6；F＝(環)脂肪族部分(C0～C25的亞烷基)，其中C和/或H原子可以被O，Br，Cl，和Si原子所取代；其中其他標記按權利要求4所定義的；G-{芳基-[Si(A)aHb]n}m(IV)其中彼此獨立地選自m＝2，3或4；n＝1，2，3，4，5或6；G＝(環)脂肪族或芳香族或(環)脂肪族芳香族或芳香族(環)脂肪族部分(C1～C100的二基)，其中C和/或H原子可以被O，Br，Cl，和Si原子所取代；其中其他標記按權利要求4所定義的。
6.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中含有碳硅烷的成分(A)由式(IVa)或(IVb)之一代表 (IVa) (IVb)其中彼此獨立地選自p＝0，1，2，3或4；o＝0，1，2，3，4或5；Q＝H或CH3，R，S＝H，CH3，苯基或C5～C8亞烷基；T，U＝H或CH3；V，W，X，Y＝H，Br或Cl其中其他標記按權利要求4所定義的。
7.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中含有碳硅烷的成分(A)選自
8.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中不飽和成分(B1)選自具有烯屬基團的衍生于有機聚硅氧烷和/或碳硅烷的化合物以及其他帶有烯屬基團的無硅化合物，以及環氧成分(B2)選自具有環氧基團的衍生于有機聚硅氧烷和/或碳硅烷的化合物以及其他帶有環氧基團的無硅化合物。
9.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中引發劑(C)包括光固化引發劑或化學固化引發劑或二者的組合。
10.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其中填料(D)包括增強或非增強填料或二者的組合。
11.根據前述權利要求任一項所述的牙科組合物，其填充在容器或盒子中。
12.組分試劑盒，包括基本組分(I)和催化劑組分(II)，其中基本組分(I)包括含有碳硅烷的成分(A)，不飽和成分(B1)和/或環氧成分(B2)，和填料(D)，催化劑組分(II)包括引發劑(C)，和其中成分(E)或者存在于該基本組分或該催化劑組分中或存在于該基本組分和該催化劑組分中。
13.制造可固化牙科組合物的方法，包括如下步驟a)提供成分(A)，(B1)和/或(B2)，(C)，任選的(D)和任選的(E)；b)混合步驟a)的各成分，其中成分(A)通過Grignard反應或原位Grignard反應得到或者其中成分(A)通過硅氫加成反應得到。
14.根據權利要求13所述的方法，其中Grignard反應或原位Grignard反應包括使(多)有機金屬官能成分或(多)鹵代前體反應，以及硅氫加成反應包括使多Si-H官能碳硅烷成分和不含硅的二烯屬前體反應。
15.利用根據權利要求1～10中任一項所述的牙科組合物作為牙科填料，牙冠和牙橋材料，膠合材料，鑲嵌物或裱貼物的方法。
16.根據權利要求1～7中任一項所述的含有碳硅烷的成分(A)用于制備牙科材料的用途，其制備方法包括如下步驟a)提供牙科組合物，其包括含有碳硅烷的成分(A)；b)將該牙科組合物應用至表面；c)固化該牙科組合物。
全文摘要
本發明涉及一種牙科組合物，其包括a)含有碳硅烷的成分(A)，其包括至少1個Si－芳基鍵，至少1個硅原子，至少2個Si－H官能部分，沒有Si－氧鍵，b)不飽和成分(B1)和/或環氧成分(B2)，c)引發劑(C)，d)任選的填料(D)，和e)任選的成分(E)，其選自改性劑，染料，顏料，觸變劑，流動改進劑，聚合增稠劑，表面活性劑，有氣味物質，稀釋劑和香料。
文檔編號A61K6/093GK1997333SQ200480043586
公開日2007年7月11日 申請日期2004年7月14日 優先權日2004年7月14日
發明者彼得·比辛格爾, 阿德里安·埃克特, 賴因霍爾德·黑希特, 烏韋·霍艾澤爾 申請人:3M埃斯佩股份公司