JP2022141573A - 歯科用硬化性組成物 - Google Patents
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本発明の光カチオン硬化性組成物において、重合性成分である(a)カチオン重合性単量体は、光酸発生剤の分解によって生じる酸によって重合する化合物であれば特に限定されず、エポキシ化合物、オキセタン化合物、環状エーテル化合物、ビニルエーテル化合物、双環状オルトエステル化合物、環状アセタール化合物、双環状アセタール化合物、環状カーボネート化合物等の従来の光カチオン硬化性組成物でカチオン重合性単量体として使用されているものが特に制限なく使用できる。入手が容易でかつ体積収縮が小さく、重合反応が速いという観点からは、エポキシ化合物及び/又はオキセタン化合物を使用することが好適である。
本発明の光カチオン硬化性組成物において、(b)光酸発生剤は、光照射による反応によって強い酸を生じる化合物であれば特に限定されず、ヨードニウム塩化合物、スルホニウム塩化合物、ビスムトニウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物等の従来の光カチオン硬化性組成物で光酸発生剤として使用されているものが特に制限なく使用できる。入手が容易でかつ重合活性が高いと言う理由から、ヨードニウム塩化合物を使用することが好ましい。また、(b)光酸発生剤は、必要に応じて単独または2種以上混合して用いても何等差し支えない。
ジフェニルヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウム、ジトリルヨードニウム、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、p-イソプロピルフェニル-p-メチルフェニルヨードニウム、ビス(m-ニトロフェニル)ヨードニウム、p-tert-ブチルフェニルフェニルヨードニウム、p-メトキシフェニルフェニルヨードニウム、ビス(p-メトキシフェニル)ヨードニウム、p-オクチルオキシフェニルフェニルヨードニウム、p-フェノキシフェニルフェニルヨードニウム、ビス(p-ドデシルフェニル)ヨードニウム、トリフェニルスルホニウム、トリトリルスルホニウム、p-tert-ブチルフェニルジフェニルスルホニウム、ジフェニル-4-フェニルチオフェニルスルホニウム、ジフェニル-2,4,6-トリメチルフェニルスルホニウム、テトラフェニルビスムトニウム、トリフェニル-2,4,6-トリメチルフェニルビスムトニウム、1-メチルピリジニウム、1-メチル2-クロロピリジニウム等。
テトラキスペンタフルオロフェニルボレート、テトラ(ノナフルオロ-tert-ブトキシ)アルミネート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロアルセナート、テトラフルオロボレート、トリフルオロメタンスルホナート、パークロレート等。
本発明の光カチオン硬化性組成物において、(c)光増感剤は、光エネルギーを吸収して光酸発生剤の分解を促進するものであれば、特に制限なく、ケトン化合物(特にα-ジケトン化合物)、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、チアジン系色素、アジン系色素、アクリジン系色素、キサンテン系色素、スクアリウム系色素、ピリリウム塩系色素等を使用することができる。これらの中でも硬化体の着色を抑制すると言う理由からカンファーキノン、ベンジル、ジアセチル、アセチルベンゾイル、2,3-ペンタジオン、2,3-オクタジオン、4,4’-ジメトキシベンジル、4,4’-オキシベンジル、9,10-フェナンスレンキノン、アセナフテンキノン等のα-ジケトン化合物を使用することが好ましく、カンファーキノンを使用することが特に好ましい。
本発明の光カチオン硬化性組成物において、(d)チオフェン化合物は、分子内にチオフェン環を有する化合物であれば、特に制限なく公知の化合物を使用することができる。本発明においては、チオフェン化合物は電子供与性化合物として用いるため、電子供与性が高い化合物が望ましい。電子供与性を高めるためには、π共役系の拡張が有効であることが知られている。よって、チオフェン骨格にπ共役系置換基を有する化合物を好適に用いることができる。上記π共役系置換基を構成する部分構造としては、ベンゼン環の他、チオフェン環、フラン環、ピロール環などのヘテロアリール環が挙げられる。本発明におけるチオフェン化合物は、π共役系置換基を有していることが好ましく、前記π共役系置換基が1つ以上のベンゼン環またはチオフェン環を有することが特に好ましい。また、チオフェンと上記の部分構造からなるπ共役系は、アルキル基やアルコキシ基などの他の置換基で置換されていてもよい。このような(d)チオフェン化合物としては、2-フェニルチオフェン誘導体、2,2’-ビチオフェン誘導体、2-チエニルフラン誘導体、2-チエニルピロール誘導体等が挙げられ、中でも下記一般式(1)又は(2)で示される化合物が好適に使用される。
本発明の光カチオン硬化性組成物には、目的・用途等必要に応じて、上記各成分に加えて、本発明の効果を損なわない種類及び配合量の範囲で、他の配合成分が含まれていてもよい。以下、このような「その他成分」について説明する。
本発明の光カチオン硬化性組成物は、光酸発生剤の分解を抑制するための添加剤として、フェノール系酸化防止剤を含んでいてもよい。フェノール系酸化防止剤は従来公知のものが何ら制限無く利用できる。例えば、4-メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6-ジ-t-ブチルフェノール、ジブチルヒドロキシトルエン、2,4-ジ-t-ブチルフェノール、2-t-ブチル-4,6-ジメチルフェノール等が挙げられる。
本発明の光カチオン硬化性組成物を歯科用充填修復材料として用いる場合には、充填材(フィラー)を配合することが好ましい。
本発明の光カチオン硬化性組成物は、歯科用接着材を用いて接着を行ったときの接着強さ向上のため、ラジカル重合性単量体を含むことが好ましい。本発明の光カチオン硬化性組成物は、光照射によりラジカル種が発生するため、カチオン重合と同時にラジカル重合も進行する。一般的な歯科用接着剤はラジカル重合性組成物であるため、歯科用硬化性組成物として用いる場合は、ラジカル重合性単量体を添加することが好ましい。特に好ましいラジカル重合性単量体は(メタ)アクリル化合物である。ラジカル重合性単量体の配合量は、少量であれば低い重合収縮率を保ったまま、既存接着剤との接着強さを向上させることができる。
本発明の光カチオン硬化性組成物を歯科用組成物に用いた場合、上記した成分に加えて、歯科用硬化性組成物、特に歯科用充填修復材料の配合成分として公知の他の成分が配合されていてもよい。
本発明の光カチオン硬化性組成物の製造方法は特に制限されるものではなく、公知の硬化性組成物の製造方法を適宜採用すればよい。具体的には、暗所において、本発明の硬化性組成物を構成する、カチオン重合性単量体、光酸発生剤、及び必要に応じて配合されるその他の配合成分を所定量秤取り、これらを混合してペースト状とすればよい。このようにして製造された本発明の光カチオン硬化性組成物は、使用時まで遮光下で保存される。
実施例及び比較例で使用した化合物とその略号を下に示す。
・KR-470:下記式で示される化合物(信越化学工業製)
・OXT-121:下記式で示される化合物(東亞合成製)
・OX1:下記式で示される化合物(東亞合成製)
・OX2:下記式で示される化合物(宇部興産製)。
・DPIB:下記式で示されるテトラキスペンタフルオロフェニルボレートを対アニオンとするヨードニウム塩(東京化成工業製)
・CQ:カンファーキノン(東京化成工業製)
(4-1)チオフェン化合物(d)
・Th1:2,3,4,5-テトラフェニルチオフェン(東京化成工業製)
・Th2:2,2’-ビチオフェン(東京化成工業製)
・Th3:5-オクチル-2,2’-ビチオフェン(東京化成工業製)
・Th4:5,5’-ジヘキシル-2,2’-ビチオフェン(東京化成工業製)
・Th5:5,5’’-ジブロモ-2,2’:5’,2’’-ターチオフェン(東京化成工業社製)
・Th6:2,2’-(9,9-ジオクチル-9H-フルオレン-2,7-ジイル)ビスチオフェン(シグマアルドリッチ社製)
上記各チオフェン化合物(d)の構造式を以下に示す。
・DMAn:9,10-ジメチルアントラセン(東京化成工業製)
・DMBE:p-ジメチルアミノ安息香酸エチル(東京化成工業製)
・TMBn:1,2,4-トリメトキシベンゼン(シグマアルドリッチ社製)
・3Ph:p-テルフェニル(東京化成工業製)
上記各化合物の構造式を以下に示す。
(5-1)フェノール系酸化防止剤
・BHT:ジブチルヒドロキシトルエン(東京化成工業製)
・HQME:ヒドロキノンモノメチルエーテル(和光純薬製)
(5-2)充填剤
・F1:球状シリカ-ジルコニア(γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン表面処理物)
(5-3)ラジカル重合性単量体
・D-2.6E:2,2-ビス(4-メタクリルオキシポリエトキシフェニル)プロパン(新中村化学工業製)
・3G:トリエチレングリコールジメタクリレート(新中村化学工業製)。
実施例1
50質量部のKR-470及び50質量部のOXT-121からなるカチオン重合性単量体100質量部に対して、光酸発生剤として1.0質量部のDPIB、光増感剤として0.2質量部のCQ、電子供与性化合物として0.2質量部のTh1、およびフェノール系酸化防止剤として0.2質量部のBHTを加え、赤色光下にて6時間撹拌して光カチオン硬化性組成物を調製した。
得られた光カチオン硬化性組成物について、硬化体の表面硬度、硬化体の色調変化、ゲル化までの保存日数(ゲル化耐性の指標となる。)を下記方法で評価した。結果を表1に示す。
調製した光カチオン硬化性組成物を、7mmφ×1.0mmの孔を有するポリアセタール製のモールドに充填し、ポリプロピレンフィルムで圧接した。ついで歯科用の光照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)を用い、10秒間光照射を行った(照射面における光強度400mW/cm2)。光照射後、直ちに充填物の状態を確認し、組成物全体が硬化しているかどうかを確認した。組成物全体が硬化している場合、得られた硬化体をモールドから取り出し、微小硬度計(MMT-X7型、株式会社松沢精機製)にてヴィッカース圧子を用いて、荷重100gf、荷重保持時間30秒で試験片にできたくぼみの対角線長さにより表面硬度を求めた。
硬化体の表面硬度の評価の際と同様の方法で調製した硬化体を調製し、光照射直後に分光色彩計(SE7700、日本電色工業株式会社製)で色調を測定した。色調を測定後の硬化体を遮光条件下7日間保管した後、再度同様に色調を測定した。光照射直後と7日間保管後の色差ΔE*を色調変化の値とした。
0.8 ≦ ΔE*<1.6:AA級許容差(わずかに色差が感じられるレベル)
1.6 ≦ ΔE*<3.2:A級許容差(ほとんど気付かない色差レベル)
3.2 ≦ ΔE*<6.5:B級許容差(印象レベルでは同じ色として扱えるレベル)
6.5 ≦ ΔE*<13.0:C級許容差(JIS標準色票、マンセル色票等の1歩度に相当するレベル)
調製した光カチオン硬化性組成物0.1gを2mLスクリュー管瓶に入れ、遮光条件下50℃恒温装置内で保存した。この光カチオン硬化性組成物を、1日おきに恒温装置から取り出し、暗所下において室温まで放冷した後、該硬化性組成物の性状を観察した。この際に、光カチオン硬化性組成物が、サンプル管瓶を傾けても全く流動しないゲル状になった時点の日数をゲル化時間とした。
配合する電子供与性化合物を表1に記載したように変化させた以外は実施例1と同様にして光カチオン硬化性組成物を調製し、実施例1と同様にして硬化体の表面硬度、硬化体の色調変化、ゲル化までの保存日数を評価した。結果を併せて表1に示した。
カチオン重合性単量体の組成をKR―470(60質量部)、OX1(26質量部)、OX2(14質量部)に変更すると共にカチオン重合性単量体100質量部に対してラジカル重合性単量体としてD-2.6E及び3Gを、夫々7質量部及び4質量部(計11質量部)加え、更に配合する電子供与性化合物及びその他添加剤の種類及び量を表2に記載したように変化させた以外は実施例1と同様にして組成物を調製し、実施例1と同様にして硬化体の表面硬度、硬化体の色調変化、ゲル化までの保存日数を評価した。結果を表2に示した。
カチオン重合性単量体100質量部に対して、配合するラジカル重合性単量体の種類及び量、充填剤の量、電子供与性化合物の種類及び量並びにその他触媒(光酸発生剤及び増感剤)の量を表3に記載したように変化させた以外は実施例6と同様にして組成物を調製し、実施例1と同様にして硬化体の表面硬度、硬化体の色調変化を評価した。また、実際の保管条件に近い温度で評価するために保存温度を50℃から37℃に変更する他は実施例1と同様にしてゲル化までの保存日数を測定するとともに、接着強さ、重合収縮率を下記の方法で評価した。結果を表3に示した。
歯科用レジンブロック硬化体を研磨機で耐水研磨紙120番、次いで600番を用いて研磨した後、サンドブラスト処理を行った。サンドブラスト処理を行った面に、厚さ180μm、直径3mmの穴を有する両面テープを固定し、ついで厚さ0.5mm、直径8mmの穴のあいたパラフィンワックスを上記円孔上に同一中心となるように固定して模擬窩洞を形成した。この模擬窩洞内に歯科用接着材(ボンドマーライトレス、トクヤマデンタル製)を塗布し、10秒間放置後、圧縮空気を約10秒吹き付けて乾燥した。更にその上に調製した光カチオン硬化性組成物を充填し、ポリプロピレンフィルムで圧接し、歯科用照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)で20秒間光照射(照射面における光強度800mW/cm2)して、接着試験片を作成した。その後、歯科用セメントを用いて、硬化体上に金属製アタッチメントを接着した。これを37℃の水に24時間浸漬後、引張り試験機(オートグラフ、島津製作所製)を用いてクロスヘッドスピードを2mm/min.にて引張り、被着体(歯科用レジンブロック硬化体)と光カチオン硬化性組成物の引張り接着強さを測定した。1試験当たり、4本の引張り接着強さを上記方法で測定し、その平均値を接着強さの値とした。
直径3mm、高さ7mmの孔を有するSUS製割型に、直径3mm、高さ4mmのSUS製プランジャーを填入して孔の高さを3mmに調整した。次に、この孔内に調製した光カチオン硬化性組成物を充填した後、孔の上端をポリプロピレンフィルムで圧接した。その後、SUS製割型のポリプロピレンフィルムが貼り付けられた面を下に向けた状態で、歯科用照射器(トクソーパワーライト、株式会社トクヤマ製)の備え付けてあるガラス製台の上に載せた。そして、更にSUS製プランジャーの上から微小な針の動きを計測できる探針を接触させた。この状態で、歯科用照射器によって歯科用硬化性組成物を重合硬化させ(照射面における光強度800mW/cm2)、照射開始より3分後の収縮率[%]を、探針の上下方向の移動距離から算出した。
光酸発生剤(b)、及び光増感剤(c)を含む光カチオン重合開始剤;を含有する光カチオン硬化性組成物からなる歯科用硬化性組成物であって、
下記式(1)~(4)
の何れかの式で示されるチオフェン化合物(d)からなる電子供与性化合物を更に含有する、
ことを特徴とする前記歯科用硬化性組成物である。
本発明の光カチオン硬化性組成物において、(d)チオフェン化合物は、電子供与性化合物として用いるため、電子供与性が高い化合物が望ましい。電子供与性を高めるためには、π共役系の拡張が有効であることが知られている。よって、チオフェン骨格にπ共役系置換基を有する化合物を好適に用いることができる。上記π共役系置換基を構成する部分構造としては、ベンゼン環の他、チオフェン環、フラン環、ピロール環などのヘテロアリール環が挙げられる。本発明におけるチオフェン化合物は、π共役系置換基を有していることが好ましく、前記π共役系置換基が1つ以上のベンゼン環またはチオフェン環を有することが特に好ましい。また、チオフェンと上記の部分構造からなるπ共役系は、アルキル基やアルコキシ基などの他の置換基で置換されていてもよい。このような観点から(d)チオフェン化合物としては、下記一般式(1)~(4)の何れかの式で示される化合物が使用される。
Claims (10)
- (a)カチオン重合性単量体、
(b)光酸発生剤、
(c)光増感剤、及び
(d)チオフェン化合物
を含有することを特徴とする光カチオン硬化性組成物。 - アントラセン化合物及び/又は芳香族アミン前化合物からなる電子供与性化合物の含有量が(d)チオフェン化合物:1質量部に対して0.2質量部以下である、請求項1に記載の光カチオン硬化性組成物。
- 前記(d)チオフェン化合物が、チオフェン骨格上に1つ以上のπ共役系置換基を有する化合物である、請求項1又は2に記載の光カチオン硬化性組成物。
- 前記π共役系置換基が1つ以上のベンゼン環またはチオフェン環である、請求項1~3の何れか一項に記載の光カチオン硬化性組成物。
- 前記(a)カチオン重合性単量体が、エポキシ化合物およびオキセタン化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を含み、前記(b)光酸発生剤が、ヨードニウム塩であり、前記(c)光増感剤がカンファーキノンである、請求項1~5の何れか一項に記載の光カチオン硬化性組成物。
- フェノール系酸化防止剤を更に含む、請求項1~6の何れか一項に記載の光カチオン硬化性組成物。
- 充填材を更に含む、請求項1~7の何れか一項に記載の光カチオン硬化性組成物。
- カチオン重合性単量体100質量部に対して、ラジカル重合性単量体を10~70質量部を含む、請求項1~8の何れか一項に記載の光カチオン硬化性組成物。
- 請求項1~9の何れか一項に記載の光カチオン硬化性組成物からなる歯科用硬化性組成物。
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