JPH0819173B2 - 界面での重合を制御する重合開始剤組成物およびそれを含む硬化性組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、界面での重合を制御する重合開始剤組成物
および硬化性組成物に関するものである。

（従来の技術） 歯科治療において、歯質と高分子、金属等の材料とを
接着する必要があり、そのための接着剤として種々提案
されている。その基本的考え方は、歯質と親和性を有す
る重合性単量体を利用することにある。例えば、カルボ
キシル基を有する４−メタクリロイルオキシエトキシカ
ルボニルフタル酸あるいはその無水物、10−メタクリロ
イルオキシデシルマロン酸、リン酸基を有するものとし
て10−メタクリロイルオキシデシルジハイドロジエンホ
スフェートなどがあり、それらと混合する重合性単量体
としては、メチルメタクリレート、ビスフェノールＡ−
グリシジルメタクリレート付加物、トリエチレングリコ
ールジメタクリレート等が専ら利用されている。

これらの重合性単量体を硬化させる重合開始剤として
は、常温で化学反応によりラジカルを発生して硬化させ
るものとして、過酸化ベンゾイル／アミン系あるいはそ
れにスルフィン酸塩を添加した系およびトリブチルボラ
ンおよびその酸化物があり、光反応によりラジカルを発
生させて硬化させるものとして、カンファーキノン/N,N
−ジメチルアミノエチルメタクリレートあるいはその他
アミンの系がある。

従来の技術においては、接着促進単量体に重点が置か
れているが、その接着促進単量体が歯質界面に存在して
も、該単量体の硬化が界面から行われない限り強い接着
力は得られない。すなわち、特別に工夫された重合開始
剤を用いないかぎり、単量体の重合に伴って起こる収縮
により、最終的に硬化した時点で界面に歪が生じ、界面
が最も弱い部分となり、そこで破断しやすくなるのは当
然である。したがって、従来技術では、トリブチルボラ
ン酸化物を塩化第二鉄と組み合わせて用いる場合を除
き、接着促進単量体を用いても十分な接着力は得られて
いない。

歯質界面からの重合にトリブチルボラン酸化物塩化鉄
は確かに有効であるが、トリブチルボラン酸化物を用い
る接着剤では、トリブチルボラン酸化物を単量体の10％
ないしはそれ以上の多量を使用しなければならず、また
硬化も遅く、しかも重合性単量体としてはほとんどメチ
ルメタクリレートに限定され、ジメタクリレート類を利
用できない等の欠点があった。

また、ビニル単量体、カンファーキノンおよび５−ア
ルキルバルビツール酸よりなる光重合性歯科用材料は知
られている（特公昭59-28,569号）。しかしながら、こ
の材料は、光を照射しなければならないため、歯質との
界面の接着には不充分である。

一方、本発明者は、さきに、５−ｎ−ブチルバルビツ
ール酸および塩化第二銅をメチルメタクリレートに配合
することにより界面での重合が可能であることを見出し
た［歯科材料・器械第８巻特別号14、第89-90頁（1989
年）］。

しかしながら、５−ｎ−ブチルバルビツール酸では未
だその接着強度が不充分であるだけでなく、単量体に対
する溶解度が低いので、多量を要し、硬化時間も長くな
るという欠点があった。

（本発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決
しようとするものであって、水分の多い界面から硬化を
開始させる工夫をすることにより、水分の多い歯の象牙
質に対して優れた接着力を示すとともに、使用量が少な
く、硬化が速く、かつ重合性単量体としてMMAのみなら
ず広範囲の単量体を利用できるような重合開始剤を提供
し、さらにはそれを含む組成物を提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） これらの諸目的は、一般式Ｉ （ただし、式中、R¹は炭素原子数１〜３のアルキル基、
R²およびR³は水素原子または同一または互いに異なる炭
素原子数１〜３のアルキル基であり、またＸは酸素原子
または硫黄原子である）で示される（チオ）バルビツー
ル酸化合物、（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロゲン化
第二鉄または（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物および第
二銅または第二鉄イオン形成化合物よりなる界面での重
合を制御する重合開始剤組成物により達成される。

これらの諸目的は、一般式Ｉで示される（チオ）バル
ビツール酸化合物、（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロ
ゲン化第二鉄または（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物お
よび第二銅または第二鉄イオン形成化合物およびラジカ
ル重合性単量体よりなる硬化性組成物によっても達成さ
れる。

本発明はまた、ラジカル重合性単量体100重量部に対
し、該（チオ）バルビツール酸化合物0.1〜10重量部お
よび（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロゲン化第二鉄ま
たは（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物および第二銅イオ
ンまたは第二鉄イオン、形成化合物0.0001〜0.1重量部
含有してなる硬化性組成物。本発明はさらに、該硬化性
組成物が歯質接着用である硬化性組成物である。

（作用） 水分の多い象牙質界面から重合を開始するためには、
その界面にとりこまれやすい物質とのレドックス系開始
剤とすることが考えられる。界面に取り込まれやすいレ
ドックス系の成分としては塩化銅、塩化鉄等があげられ
る。それに組み合わせる成分を種々探索した結果、（チ
オ）バルビツール酸化合物が最適であることを見いだし
た。

本発明に用いられる象牙質に取り込まれやすいレドッ
クス系成分としては、塩化第二銅、臭化第二銅等のハロ
ゲン化第二銅、塩化第二鉄、臭化第二鉄等のハロゲン化
第二鉄等があり、好ましくはハロゲン化第二銅である。
また、ハロゲンイオン形成化合物および第二銅または第
二鉄イオン形成化合物、好ましくは第二銅イオン形成化
合物との組合わせもレドックス系成分として使用でき
る。ハロゲンイオン形成物としては、メチルアミン、ジ
メチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエ
チルアミン、トリエチルアミン、ｎ−プロピルアミン、
イソプロピルアミン、ブチルアミン類、ピリジン類等の
アミン類の塩酸塩、臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸
塩、メタクリロイルコリンクロイド、アクリロイルコリ
ンクロリド等がある。第二銅または第二鉄イオン形成化
合物としては、酢酸銅、プロピオン酸銅、コハク酸銅、
アクリル酸銅、メタクリル酸銅、マレイン酸銅、フマル
酸銅、酢酸鉄、プロピオン酸塩、コハク酸鉄、アクリル
酸鉄、メタクリル酸鉄、マレイン酸鉄、フマル酸鉄等の
有機酸塩がある。

（チオ）バルビツール酸化合物として、1,3,5−トリ
メチル（チオ）バルビツール酸、1,3,5−トリエチル
（チオ）バルビツール酸、1,3−ジメチル−５−エチル
（チオ）バルビツール酸、１−メチル−３−プロピル−
５−エチル（チオ）バルビツール酸、１−エチル−３−
プロピル−５−メチル（チオ）バルビツール酸、1,5−
ジメチル（チオ）バルビツール酸、１−メチル−５−エ
チル（チオ）バルビツール酸、５−メチル（チオ）バル
ビツール酸、５−エチル（チオ）バルビツール酸、５−
プロピル（チオ）バルビツール酸などがあげられる。

（チオ）バルビツール酸化合物100重量部に対する
（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロゲン化第二鉄または
（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物および第二銅または第
二鉄イオン形成化合物の量は0.001〜１重量部、好まし
くは0.01〜0.5重量部である。

本発明による硬化性組成物は、一般式Ｉで示される
（チオ）バルビツール酸化合物、（ａ）ハロゲン化第二
銅またはハロゲン化第二鉄または（ｂ）ハロゲンイオン
形成化合物および第二銅または第二鉄イオン形成化合物
およびラジカル重合性単量体よりなるものである。

ラジカル重合性単量体としては、メチル（メタ）アク
リレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル
（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート等
のアルキル（メタ）アクリレート、カルボキシル基やリ
ン酸基を側鎖に有する（メタ）アクリル酸のエステル
類、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、ブチレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メ
タ）アクリレート等のジオール類のジアクリル酸または
ジメタクリル酸のエステル類、トリメチロールプロパン
ジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ−グリシジ
ルメタクリレート付加物等がある。

なお、該ラジカル重合性単量体は、完全な単量体であ
ってもよいが、部分的に重合体を含むシラップ状物であ
ってもよい。

前記ラジカル重合性単量体100重量部に対する（チ
オ）バルビツール酸化合物の量は、0.1〜10重量部、好
ましくは0.5〜５重量部であり、また（ａ）ハロゲン化
第二銅またはハロゲン化第二鉄または（ｂ）ハロゲンイ
オン形成化合物および第二銅イオンまたは第二鉄イオン
形成化合物0.0001〜0.5重量部、好ましくは0.001〜0.1
重量部である。

重合開始剤の溶解性を改善したり、水分の多い界面で
の単量体の濡れをよくするため重合性単量体に、水溶性
の単量体である２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ
ート、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシエチルピロリド
ン、2,3−ジヒドロキシプロピル（メタ）アクリレー
ト、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート、ジアセトン（メタ）アクリルアミド
等をラジカル重合性単量体に対して0.5〜50重量％、好
ましくは１〜10重量％添加することもできる。また、前
記硬化性組成物には、該ラジカル重合性単量体に対し
て、エタノール、イソプロパノール、アセトン、テトラ
ヒドロフラン等の水溶性有機溶媒を0.1〜50重量％、好
ましくは１〜10重量％添加することも必要に応じて行な
ってもよい。

本発明による硬化性組成物には、その他の重合体、充
填剤、安定剤等を含んでいてもよい。

歯の象牙質との接着を行うに当たっては、象牙質を予
め塩化第二銅や塩化第二鉄を含むクエン酸水溶液で前処
理、水洗しておくか、あるいはクエン酸、リン酸エチレ
ンジアミン四酢酸などで前処理、水洗した後、塩化第二
銅の0.001〜0.1％水溶液を塗布しておき、そこへ塩化第
二銅または鉄および（チオ）バルビツール酸化合物を含
む単量体組成物を適用する方法がとられる。エナメル質
への接着では、酸によるエッチングのみでよい。

本発明に関わる重合開始剤組成物を用いることによ
り、常温において含水している歯質への接着が可能にな
るだけでなく、含水状態にある界面への接着、含水した
フィルム、繊維などの材料表面での重合やグラフト重合
が可能となる。

（実施例） つぎに、参考例および実施例を挙げて本発明をさらに
詳細に説明する。

接着力の測定方法 牛前歯をダイアモンドカッターで切断し、唇面側の象
牙質面をそのまま接着試料とした。３重量％塩化第二銅
を含む10重量％クエン酸水溶液で30秒間処理し、水洗、
乾燥した後、直径5mmの孔のあいたプラスチック粘着テ
ープをはりつけ、接着面積を規定した。硬化性組成物を
そこにのせ、アクリル棒を接着させた。30分間室温に放
置し、さらに37℃の蒸留水中に24時間浸漬した後、引張
り試験を行い、接着力を測定した。５個の試験片での平
均値を求めた。

実施例１ ２重量％の２−ヒドロキシエチルメタクリレートを含
むメチルメタクリレート（MMA）に0.003重量％の塩化第
二銅を溶かして液成分とし、ポリメチルメタクリレート
（PMMA）系粉末に２％の1,3,5−トリメチル−２−チオ
バルビツール酸を混合したものを粉成分とした。この粉
と液を1:1で混合したものは9.4分で硬化した。この混合
物を用いて象牙質の接着を行ったところ13.9MPaの接着
力が得られた。

実施例２〜６ 第１表に記載の濃度およびバルビツール酸化合物を用
い、実施例１と同様にして行った。

実施例７ 実施例５において、メチルメタクリレートにさらにエ
チレングリコールジメタクリレートを１％添加して同様
に行ったところ、硬化時間は5.8分、接着力は14MPaであ
った。

実施例８ 実施例１において、２−ヒドロキシエチルメタクリレ
ートの代わりにエタノールを用いた他は同様に行ったと
ころ、硬化時間は９分、接着力は12.7MPaであった。

実施例９ 実施例１において、メチルメタクリレートに５重量％
の２−ヒドロキシエチルメタクリレート、0.01重量％の
メタクリル酸銅、0.05重量％のメタクリロイルコリンク
ロリドを添加したものを液成分、チオバルビツール酸の
代りに1,3,5−トリメチルバルビツール酸を用いた以外
は、同様に行なったところ、硬化時間3.0分で接着力は
9.1MPaであった。

実施例10 実施例１において、0.003％の塩化第二銅の代りに、
0.03％の塩化第二鉄を用いて同様に行なったところ、硬
化時間10.5分、接着力は12.8MPaであった。

実施例11 実施例１において、0.003％の塩化第二銅の代りに、
0.01％の鉄アセチルアセトネートおよび、0.08％のｎ−
プロピルアミン塩酸塩を添加したものを液成分としたほ
かは同様に行ったところ、硬化時間6.5分、接着力は9.5
MPaであった。

実施例12 接着力の測定方法において３％の塩化第二銅を含む10
％クエン酸水溶液で象牙質を処理する代りに、10％クエ
ン酸水溶液で処理、水洗、乾燥し、0.01％の塩化第二銅
水溶液を塗布、乾燥後、実施例１の硬化性組成物で接着
したところ、13.2MPaの接着力が得られた。

比較例１ ５重量％の４−メタクリロイルオキシエトキシカルボ
ニルフタル酸無水物を含むメチルメタクリレートにトリ
ブチルボラン酸化物9.8重量％を加えた液成分およびポ
リメチルメタクリレート系粉末を混合して接着剤とした
市販品の「スーパーボンド」を用いたところ、硬化時間
は11.0分、接着力は11.9MPaであった。

（発明の効果） 以上述べたように、一般式Ｉで示される（チオ）バル
ビツール酸化合物、（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロ
ゲン化第二鉄または（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物お
よび第二銅または第二鉄形成化合物よりなる界面での重
合を制御する重合開始剤組成物であるから、該重合開始
剤組成物を用いることにより、少量でも常温において速
やかに単量体を硬化させ、歯質に対して強い接着力を得
ることができる。

また、本発明による硬化性組成物は、前記重合開始剤
およびラジカル重合性単量体よりなるものであるから、
常温において含水している歯質への接着が可能になるだ
けでなく、含水状態にある界面への接着、含水したフィ
ルム、繊維等の材料表面での重合やグラフト重合も可能
となる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式Ｉ （ただし、式中、R¹は炭素原子数１〜３のアルキル基、
   R²およびR³は水素原子または同一または互いに異なる炭
   素原子数１〜３のアルキル基であり、またＸは酸素原子
   または硫黄原子である）で示される（チオ）バルビツー
   ル酸化合物、（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロゲン化
   第二鉄または（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物および第
   二銅または第二鉄イオン形成化合物よりなる界面での重
   合を制御する重合開始剤組成物。
2. 【請求項２】一般式Ｉで示される（チオ）バルビツール
   酸化合物、（ａ）ハロゲン化第二銅またはハロゲン化第
   二鉄または（ｂ）ハロゲンイオン形成化合物および第二
   銅または第二鉄イオン形成化合物およびラジカル重合性
   単量体よりなる硬化性組成物。
3. 【請求項３】ラジカル重合性単量体100重量部に対し、
   該（チオ）バルビツール酸化合物0.1〜10重量部および
   （ａ）ハロゲン化第二銅またはハロゲン化第二鉄または
   （ｂ）ハロゲンイオン形成化合物および第二銅イオンま
   たは第二鉄イオン、形成化合物0.0001〜0.1重量部含有
   してなる請求項２に記載の硬化性組成物。
4. 【請求項４】該硬化性組成物が歯質接着用である請求項
   ２または３に記載の硬化性組成物。