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可硬化的多部分丙烯酸类组合物

阅读:448发布:2020-07-13

专利汇可以提供可硬化的多部分丙烯酸类组合物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且描述了可硬化的多部分 丙烯酸 类组合物,该组合物具有至少两个部分,该至少两个部分在混合后发生反应以形成硬 化成 固体的接合剂诸如骨接合剂,该组合物包括储存稳定的液体第一部分和液体第二部分,以及任选地另外的液体部分。这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂。该组合物包括丙烯酸类 单体 组分和引发剂组分,该引发剂组分是以在用其混合和/或活化时有效聚合丙烯酸类单体组分的量。液体第一部分包括丙烯酸类 聚合物 颗粒的 水 性分散体和丙烯酸类聚合物珠。聚合物珠处于与分散体的水相的平衡 含水量 ,该分散体通常具有在10厘泊和10,000厘泊之间的 粘度 。还描述了双筒 注射器 、填缝枪或其他接合剂混合和递送装置以及产生该组合物的方法。,下面是可硬化的多部分丙烯酸类组合物专利的具体信息内容。

1.一种可硬化的多部分丙烯酸类组合物,包括储存稳定的液体第一部分、储存稳定的液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,所述组合物包括丙烯酸类单体组分、以在用其混合和/或活化后有效聚合所述丙烯酸类单体组分的量的引发剂组分,其中所述液体第一部分包括丙烯酸类聚合物颗粒的性分散体和在所述分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于所述分散体中的所述聚合物珠处于与所述分散体的水相的平衡含水量
2.一种可硬化的多部分丙烯酸类组合物,包括液体第一部分、液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,所述组合物包括丙烯酸类单体组分、以在用其混合和/或活化后有效聚合所述丙烯酸类单体组分的量的引发剂组分,其中所述液体第一部分包括丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体和悬浮在所述水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于所述液体第一部分是储存稳定的。
3.一种可硬化的多部分丙烯酸类组合物,包括储存稳定的液体第一部分、储存稳定的液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,所述组合物还包括丙烯酸类单体组分、以在用其混合和/或活化后有效聚合所述丙烯酸类单体组分的量的引发剂组分,其中所述液体第一部分包括悬浮在丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于所述分散体中的所述聚合物珠处于与所述分散体的水相的平衡含水量,并且所述分散体具有在10厘泊和10,000厘泊之间的粘度
4.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述单体组分和所述引发剂组分位于所述多部分丙烯酸类组合物的单独的部分中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述液体第二部分包括所述丙烯酸类单体组分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中当悬浮在所述水性分散体中时,所述丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量在相对于丙烯酸类聚合物珠的量的1.0%w/w-15%w/w的范围内、更优选地1.2%w/w-13%w/w的范围内、最优选地1.5%w/w-11%w/w的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中由处于平衡的所述水性分散体的连续相提供的含水量在液体第一部分的8%w/w-30%w/w、更优选地
10%w/w-25%w/w、最优选地12%w/w-20%w/w的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中用于所述液体第一部分和所述液体第二部分的Brookfield粘度的范围在10厘泊和10,000厘泊之间、更优选地在100厘泊和7,000厘泊之间、仍然更优选地在100厘泊和5,000厘泊之间、最优选地在200厘泊和4,000厘泊之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物珠以在15%w/w-80%w/w之间、更优选地在20%w/w-70%w/w之间、最优选地在
30%w/w-60%w/w之间的量存在于所述可硬化的丙烯酸类组合物中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述液体第一部分的总的含水量在16%w/w-45%w/w的范围内、更优选地在16.5%w/w-35%w/w的范围内、最优选地在17.0%w/w-25%w/w的范围内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物颗粒与所述丙烯酸类聚合物珠的比率在4:96w/w至60:40w/w之间、更优选地在8:92至50:50之间、最优选地在10:90w/w至40:60w/w之间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物颗粒包括丙烯酸类聚合物颗粒的一个或更多个子群。
13.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物颗粒是乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒。
14.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物珠包括丙烯酸类聚合物珠的一个或更多个子群,其中较低平均粒度的子群的平均粒度优选地在10μm-100μm的范围内、更优选地在15μm-75μm的范围内、最优选地在20μm-50μm的范围内。
15.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述水性分散体中的所述丙烯酸类聚合物颗粒与所述丙烯酸类聚合物珠一起形成存在于所述多部分丙烯酸类组合物的所述液体第一部分中的聚合物的至少90%。
16.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中在所述组合物中的总的丙烯酸类单体组分的至少90%w/w存在于所述液体第二部分中,更优选地至少95%w/w,最优选地至少99%w/w。
17.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述组合物中的大体上所有的所述丙烯酸类单体组分存在于所述液体第二部分中。
18.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类单体组分存在于所述组合物的仅一个部分中。
19.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中含有所述丙烯酸类单体组分的液体部分包括溶于其中的丙烯酸类聚合物。
20.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中无论在所述第二部分中还是在其他部分中,单体在未混合的组合物中的量在15%w/w-49.5%w/w的范围内、更优选地在17.5%w/w-40%w/w的范围内、最优选地在20%w/w-35%w/w的范围内。
21.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中当单体和聚合物两者形成所述液体第二部分的本体时,丙烯酸类单体:聚合物的比率在98:2至50:
50的范围内、更优选地在95:5至60:40的范围内。
22.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中存在于所述组合物中的总的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的至少90%w/w存在于所述液体第一部分中,更优选地至少95%w/w,最优选地至少99%w/w。
23.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述组合物中的大体上所有的所述乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒存在于所述液体第一部分中。
24.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒存在于所述组合物的仅一个部分中。
25.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中总的丙烯酸类聚合物珠的至少70wt%存在于所述液体第一部分中,更典型地,至少80wt%,最典型地,至少90wt%,特别地100wt%。
26.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所有或大体上所有的所述丙烯酸类单体组分和所述乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒,如果后者存在,位于所述组合物的单独的部分中,使得例如所述第一部分的液体载体由分散体液体载体提供,并且所述第二部分的液体载体由所述丙烯酸类单体提供。
27.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述液体第一部分与所述液体第二部分的比率在按质量计1:5至5:1的范围内、更优选地在按质量计1:3至3:1的范围内。
28.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物颗粒的Z平均粒度小于2000nm、更优选地小于1000nm、最优选地小于800nm、特别地小于500nm。
29.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物颗粒的重均分子量(Mw)典型地在25,000道尔顿和3,000,000道尔顿之间、更典型地在100,000道尔顿和1,500,000道尔顿之间、优选地在250,000和1,000,000之间、例如在250,000和600,000之间。
30.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物珠的平均粒度在10μm-1000μm的范围内、更典型地在20微米-600微米的范围内、最典型地在25微米-200微米的范围内。
31.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述丙烯酸类聚合物珠的重均分子量(Mw)典型地在10,000道尔顿和3,000,000道尔顿之间、更典型地在30,000道尔顿和1,000,000道尔顿之间、优选地在50,000和700,000之间、例如在60,
000道尔顿和600,000道尔顿之间。
32.根据前述权利要求中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中填充剂存在于所述组合物中,并且所述多部分丙烯酸类组合物中的填充剂的水平高达所述多部分丙烯酸类组合物的49.9%w/w、更优选地2%w/w-39.9%w/w、最优选地5%w/w-34.9%w/w。
33.根据权利要求32所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中所述填充剂包括不透射线填充剂。
34.根据权利要求32或3中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中不透射线填充剂选自包括二化锆、酸锶、粉末状钽、粉末状钨、硫酸钡及其混合物的清单。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中在本发明的可硬化的多部分组合物中的不透射线填充剂的水平在1%w/w和50%w/w之间、更典型地在5%w/w和40%w/w之间、最典型地在6.5%w/w和30%w/w之间。
36.一种产生可硬化的多部分丙烯酸类组合物的方法,所述可硬化的多部分丙烯酸类组合物包括储存稳定的液体第一部分、储存稳定的液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,所述方法包括以下步骤:
(a)在过量引发剂的存在下乳液聚合丙烯酸类单体组合物,以产生丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体;或
(b)乳液聚合丙烯酸类单体组合物以产生丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体,并且将引发剂添加至乳液中;或
(c)在不具有过量引发剂的情况下乳液聚合丙烯酸类单体组合物以产生丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体;
(d)将来自(a)或(b)或(c)的所述分散体与丙烯酸类聚合物珠混合,其特征在于当与所述分散体混合时,所述聚合物珠的吸水量不超过将引起所述分散体不稳定的水平。
37.根据权利要求36所述的方法,其中所述聚合物珠被调整以便在最初被添加至所述分散体中时具有吸水量,所述吸水量不超过在所述珠达到其与所述分散体的水相的平衡含水量之前或之后将引起所述分散体不稳定的吸水量。
38.根据权利要求36或37所述的方法,其中所述聚合物珠被调整以便在添加至所述组合物之前被水完全饱和或部分饱和,更优选地被调整以便在添加至所述分散体之前处于其关于所述分散体的平衡含水量。
39.根据权利要求36-38中任一项所述的产生可硬化的多部分丙烯酸类组合物的方法,其中当悬浮在所述分散体中时,所述丙烯酸类聚合物珠的吸水量在(所述分散体的)0%w/w-20%w/w的范围内、更优选地在0%w/w-15%w/w的范围内、最优选地在0%w/w-10%w/w的范围内。
40.一种储存稳定的液体第一部分,用于可硬化的多部分丙烯酸类组合物,所述液体第一部分包括丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体和悬浮在所述水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于所述分散体中的所述聚合物珠处于与所述分散体的水相的平衡含水量。
41.一种固体接合剂组合物,所述固体接合剂组合物由混合根据权利要求1至35中任一项所述的多部分丙烯酸类组合物来产生。
42.一种用于由根据权利要求1至35中任一项所述的多部分丙烯酸类组合物产生丙烯酸类接合剂的工艺,包括混合第一部分和第二部分的步骤。
43.一种注射器或填缝枪或自动化混合装置,具有至少两个隔室,所述至少两个隔室包含在其第一隔室中的根据权利要求1至35中任一项所述的液体第一部分和在其第二隔室中的根据权利要求1至35中任一项所述的液体第二部分。
44.根据权利要求1至35中任一项所述的多部分骨接合剂或牙科接合剂或建筑接合剂或结构粘合剂层压粘合剂或接合组合物或密封组合物。
45.一种医学植入材料,所述医学植入材料由混合根据权利要求1至35中任一项所述的多部分丙烯酸类组合物来产生。
46.根据权利要求1至35中任一项所述的多部分组合物,用于外科学,更特别地,用于治疗人类或动物的骨或牙齿
47.根据权利要求1至35中任一项所述的多部分组合物,用于人类或动物的骨的替换或部分替换。
48.根据权利要求1至35中任一项所述的多部分丙烯酸类组合物,用于牙科学,更特别地,用于治疗人类牙齿或动物牙齿,或用于兽医外科学,更特别地,用于治疗、指/趾甲或
49.根据权利要求1至35中任一项所述的多部分组合物,用于人类牙齿、或动物牙齿、蹄、指/趾甲或角的替换或部分替换。
50.一种固体接合剂组合物,所述固体接合剂组合物由混合根据权利要求1至35中任一项所述的多部分丙烯酸类组合物来产生,其中所述固体接合剂组合物是多孔的。
51.根据权利要求50所述的固体接合剂组合物,所述固体接合剂组合物为骨接合剂,并且其中所述多孔性(尺寸和形貌)适于提供治疗剂至周围的骨和组织中的受控释放。
52.根据权利要求1至35中任一项所述的多部分丙烯酸类组合物,包含药学上有效量的治疗剂。
53.根据权利要求1-35中任一项所述的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,其中在骨接合剂或牙科接合剂组合物中,至少在所述组合物凝固成固体后,其组分是生物相容性组分。

说明书全文

可硬化的多部分丙烯酸类组合物

[0001] 本发明涉及可硬化的多部分丙烯酸类组合物,特别地但不排外地涉及具有至少两个部分的可硬化的多部分丙烯酸类组合物,该至少两个部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,诸如骨接合剂。本发明还涉及容纳多部分组合物的双筒注射器、填缝枪或其他接合剂混合和递送装置,以及产生可硬化的多部分丙烯酸类组合物的方法。
[0002] WO2013/144590公开了用于治疗人类或动物骨的可硬化的两部分丙烯酸类组合物。该组合物包括液体第一部分和液体第二部分,这两部分在混合后彼此反应以形成硬化成固体的接合剂。单体组分和引发剂组分通常位于两部分组合物的单独的部分中,使得单体组分是储存稳定的。液体第一部分包括在液体载体中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒。另外,公开了具有添加至液体第一部分中的 聚合物珠的若干个实例。
[0003] 然而,在这样的制剂中,粘度随着时间的推移而增大,同时这样的组合物的乳液衍生的液体第一部分的液相的保存期相应缩短。如果制剂的量过高,这样的制剂的另外的问题是任何聚合物珠的可能的沉降。增加的含水量导致制剂粘度的降低,从而影响分散体的稳定性。因此,通常寻求最小化或甚至避免向制剂中添加外来的液体。因此,仍然存在进一步改进这样的组合物的需求。
[0004] 令人惊讶地,本发明人已经发现,可以增加如上文陈述的包括单体液体组分和丙烯酸类聚合物颗粒的液体组分和在分散体中的丙烯酸类聚合物珠的多部分丙烯酸类组合物的保存期。
[0005] 根据本发明的第一方面,提供了可硬化的多部分丙烯酸类组合物,该组合物包括储存稳定的液体第一部分、储存稳定的液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,该组合物包括丙烯酸类单体组分、以在用其混合和/或活化后有效聚合丙烯酸类单体组分的量的引发剂组分,其中液体第一部分包括丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体和悬浮在所述水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于分散体中的聚合物珠处于与分散体的水相的平衡含水量。
[0006] 根据本发明的另外的可选择的方面,提供了可硬化的多部分丙烯酸类组合物,该组合物包括液体第一部分、液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,该组合物包括丙烯酸类单体组分、以在用其混合和/或活化后有效聚合丙烯酸类单体组分的量的引发剂组分,其中液体第一部分包括丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体和悬浮在所述水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于液体第一部分是储存稳定的。
[0007] 如所示的,组合物可以包括多于两个的部分,例如引发剂组分可以储存在单独的第三部分中。然而,为了方便起见,在本文中本发明的任何方面的多部分丙烯酸类组合物通常仅为两部分组合物,即通常不存在第三或另外的部分。
[0008] 优选地,所述单体组分和所述引发剂组分位于所述两部分组合物的单独的部分中直至准备使用,使得单体组分是储存稳定的。通常,液体第二部分包括丙烯酸类单体组分。
[0009] 通常,聚合物珠被调整以便在最初被添加至分散体中时具有吸水量(water absorption capacity),该吸水量不超过在珠达到其与分散体的水相的平衡含水量之前或之后将引起分散体不稳定的吸水量。在本发明的实施方案中,聚合物珠可以被调整以便在添加至组合物之前被水完全饱和或部分饱和,更优选地被调整以便在添加至分散体之前处于其关于分散体的平衡含水量。
[0010] 因此,根据本发明的另外的方面,提供了可硬化的多部分丙烯酸类组合物,该组合物包括储存稳定的液体第一部分、储存稳定的液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,该组合物还包括丙烯酸类单体组分、以在用其混合和/或活化后有效聚合丙烯酸类单体组分的量的引发剂组分,其中液体第一部分包括悬浮在丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于分散体中的聚合物珠处于与分散体的水相的平衡含水量,并且分散体具有在10厘泊和10,000厘泊之间的粘度。
[0011] 因此,在本发明中有利的是,当聚合物珠在添加至分散体之前处于或接近其平衡含水量时,防止了水性分散体的不稳定,并且增加了可硬化的丙烯酸类组合物的保存期。
[0012] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量在相对于丙烯酸类聚合物珠的量的1.0%w/w-15%w/w的范围内、更优选地1.2%w/w-13%w/w的范围内、最优选地1.5%w/w-11%w/w的范围内。
[0013] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量是相对于丙烯酸类聚合物珠的量小于16%w/w、更优选地小于14%w/w、最优选地小于12%w/w。
[0014] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量是相对于丙烯酸类聚合物珠的量大于0.7%w/w、更优选地大于0.9%w/w、最优选地大于1.2%w/w。
[0015] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量在相对于液体第一部分的量的0.6%w/w-10%w/w的范围内、更优选地0.7%w/w-8%w/w的范围内、最优选地0.9%w/w-7%w/w的范围内。
[0016] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量是相对于液体第一部分的量小于10%w/w、更优选地小于8%w/w、最优选地小于7%w/w。
[0017] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量是相对于液体第一部分的量大于0.4%w/w、更优选地大于0.5%w/w、最优选地大于0.7%w/w。
[0018] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量在相对于可硬化的组合物的量的0.3%w/w-5%w/w的范围内、更优选地0.4%w/w-4%w/w的范围内、最优选地0.5%w/w-3.5%w/w的范围内。
[0019] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量是相对于可硬化的组合物的量小于5%w/w、更优选地小于4%w/w、最优选地小于3.5%w/w。
[0020] 优选地,当悬浮在水性分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量是相对于可硬化的组合物的量大于0.2%w/w、更优选地大于0.3%w/w、最优选地大于0.4%w/w。
[0021] 通常,丙烯酸类聚合物珠的平衡含水量由聚合物珠在水性分散体中的水饱和极限来定义。
[0022] 优选地,由处于平衡的水性分散体的连续相提供的含水量在液体第一部分的8%w/w-30%w/w、更优选地10%w/w-25%w/w、最优选地12%w/w-20%w/w的范围内。
[0023] 优选地,由处于平衡的水性分散体的连续相提供的含水量大于液体第一部分的8%w/w、更优选地11%w/w、最优选地13%w/w。
[0024] 优选地,由处于平衡的水性分散体的连续相提供的含水量小于液体第一部分的30%w/w、更优选地27%w/w、最优选地25%w/w。
[0025] 优选地,由处于平衡的水性分散体的连续相提供的含水量在可硬化的丙烯酸类组合物的4%w/w-15%w/w、更优选地5%w/w-12.5%w/w、最优选地6%w/w-10%w/w的范围内。
[0026] 当本发明的丙烯酸类聚合物珠处于其平衡含水量时,不超过分散体的耐受性,并且因此分散体是稳定的。
[0027] 优选地,丙烯酸类聚合物珠以在15%w/w-80%w/w之间、更优选地在20%w/w-70%w/w之间、最优选地在30%w/w-60%w/w之间的量存在于可硬化的丙烯酸类组合物中。
[0028] 可硬化的丙烯酸类组合物中的丙烯酸类聚合物颗粒与丙烯酸类聚合物珠的比率依据最终应用而变化。优选地,丙烯酸类聚合物颗粒与丙烯酸类聚合物珠的比率在其4:96w/w至60:40w/w之间、更优选地在8:92至50:50之间、最优选地在10:90至40:60之间。这样的比率在诸如骨接合剂的应用中是有利的,提供了在短的面团时间(dough time)和长的工作时间之间的良好的平衡。
[0029] 优选地,液体第一部分的总的含水量在16.0%w/w-40%w/w的范围内、更优选地在16.5%w/w-35%w/w的范围内、最优选地在17.0%w/w-25%w/w的范围内。
[0030] 根据本发明的第二方面,提供了产生可硬化的多部分丙烯酸类组合物的方法,该可硬化的多部分丙烯酸类组合物包括储存稳定的液体第一部分、储存稳定的液体第二部分和任选地第三或另外的液体部分,这些部分在混合后发生反应以形成硬化成固体的接合剂,该方法包括以下步骤:
[0031] (a)在过量引发剂的存在下乳液聚合丙烯酸类单体组合物,以产生丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体;或
[0032] (b)乳液聚合丙烯酸类单体组合物以产生丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体,并且将引发剂添加至分散体中;或
[0033] (c)在不具有过量引发剂的情况下乳液聚合丙烯酸类单体组合物以产生丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体;
[0034] (d)将来自(a)或(b)或(c)的分散体与丙烯酸类聚合物珠混合,其特征在于当与分散体混合时,聚合物珠的吸水量不超过将引起分散体不稳定的水平。
[0035] 通过仔细选择处于该水平的聚合物珠的吸水量,分散体中的聚合物珠可以达到或保持在其平衡含水量,而不会使分散体不稳定或低于分散体的耐受性水平。
[0036] 优选地,当悬浮在分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的吸水量在(分散体的)0%w/w-20%w/w的范围内、更优选地在0%w/w-15%w/w的范围内、最优选地在0%w/w-10%w/w的范围内。
[0037] 优选地,当悬浮在分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的吸水量小于(分散体的)10%w/w、更优选地5%w/w、最优选地0%w/w。
[0038] 优选地,当悬浮在分散体中时,丙烯酸类聚合物珠的吸水量小于(珠的)5%w/w、更优选地3%w/w、最优选地0%w/w。
[0039] 本领域已知的用于制备包括两种液体组分的可硬化的丙烯酸类组合物的方法通常涉及在制备组合物之前干燥聚合物珠。然而,与标准实践相反,已经令人惊讶地发现,根据本发明的聚合物珠的调整可以增加丙烯酸类组合物特别是丙烯酸类组合物的液体第一部分的保存期。
[0040] 通常,聚合物珠被调整以便具有吸水量,以使得聚合物珠能够吸收水直至但不超过其水平衡水平,而不使分散体低于耐受性水平。在本发明的实施方案中,聚合物珠可以被调整以便在添加至分散体中之前被水完全饱和或部分饱和。
[0041] 丙烯酸类聚合物颗粒和丙烯酸类聚合物珠
[0042] 丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体形成本文定义的丙烯酸类聚合物分散体。
[0043] 因此,通常,丙烯酸类聚合物分散体(丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体)为液体第一部分提供连续相。丙烯酸类聚合物分散体通常由丙烯酸类聚合物颗粒、至少一种乳化剂和水组成。
[0044] 通常,丙烯酸类聚合物颗粒可以包括丙烯酸类聚合物颗粒的一个或更多个子群。丙烯酸类聚合物颗粒的一个或更多个子群可以通过平均粒度和/或分子量(Mw)彼此区分。
例如,可以存在丙烯酸类聚合物颗粒的两个、三个或四个子群。当组合物中存在多于一个群体时,本文对于子群的提及包括所有群体,即本发明的丙烯酸类聚合物颗粒或丙烯酸类聚合物珠本身可以被描述为相对于另一个的子群。
[0045] 优选地,本文的丙烯酸类聚合物颗粒是乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒。优选地,丙烯酸类聚合物颗粒通过常规的乳液聚合物加工来产生。优选地,丙烯酸类聚合物颗粒是由乳液聚合形成的乳液聚合的颗粒,使得乳液颗粒可以被聚结在一起、被团聚在一起或是独立的。
[0046] 聚合物珠与水性分散体的混合形成了丙烯酸类聚合物珠在水性分散体中的悬浮液。优选地,丙烯酸类聚合物珠在液体载体中形成分散体。通常,这是丙烯酸类聚合物珠在连续相中的分散体。
[0047] 本文中使用的术语“悬浮液”意指非溶剂化的形式,并且包括分散体。
[0048] 丙烯酸类聚合物珠的制造方法通常是常规的悬浮聚合或分散聚合以产生大体上球形的聚合物珠。可选择地,丙烯酸类聚合物珠可以通过其他常规的聚合技术、随后的任何必要的进一步处理诸如碾磨以产生常规的珠尺寸的聚合物颗粒来形成。通常,珠通过悬浮聚合来制造。
[0049] 通常,丙烯酸类聚合物珠可以包括丙烯酸类聚合物珠的一个或更多个子群。丙烯酸类聚合物珠的一个或更多个子群可以通过平均粒度和/或分子量(Mw)彼此区分。例如,可以存在丙烯酸类聚合物珠的两个、三个或四个子群。
[0050] 优选地,当存在丙烯酸类聚合物颗粒/珠的三个或更多个子群时,存在至少1wt%、更优选地5wt%、最优选地10wt%的每一个子群。
[0051] 除非另外指示,否则如本文中使用的术语“珠”或其任何变型不意图被限制性地解释并且是指任何合适尺寸、形状和表面纹理的离散的聚合物颗粒。(在本发明的上下文中,术语“珠”可以用于区分丙烯酸类聚合物珠和通过乳液聚合形成的丙烯酸类聚合物颗粒。)[0052] 通常,水性分散体中的丙烯酸类聚合物颗粒与丙烯酸类聚合物珠一起形成在混合液体部分之前存在于多部分丙烯酸类组合物的液体第一部分中的聚合物的至少90%、更优选地在混合液体部分之前存在于液体第一部分中的聚合物的至少95%、最优选地在混合液体部分之前存在于液体第一部分中的聚合物的约100%。在混合液体部分后,单体通常溶解引发剂,然后使丙烯酸类聚合物颗粒和/或丙烯酸类聚合物珠聚合并且引起混合的组合物形成接合剂,该接合剂逐渐硬化,最终凝固成固体。通常,多部分丙烯酸类组合物的液体第一部分中的水性分散体的固体含量是在60%w/w-10%w/w的范围内、更典型地在20%w/w-55%w/w的范围内、最典型地在30%w/w-52%w/w的范围内。优选的范围取决于期望的性质,例如机械性质。例如,为了在得到的固体中获得大于40MPa的抗压强度,多部分丙烯酸类组合物的液体第一部分的固体含量的优选范围是70%w/w-90%w/w、更优选地是75%w/w-
90%w/w、最优选地是80%w/w-90%w/w。
[0053] 丙烯酸类聚合物颗粒和丙烯酸类聚合物珠通常形成多部分丙烯酸类组合物的液体第一部分的固体含量的在30%w/w-99.5%w/w之间、更优选地35%w/w-99.5%w/w、最优选地40%w/w-99.5%w/w。余量通常由其他固体组成,该其他固体可以是填充剂、颜料、染料、催化剂和引发剂,尽管也可能存在残余的乳化剂。
[0054] 第二部分可以包括单体、水或其他溶剂作为足以为其他组分提供液体载体的液体组分,该其他组分可以包括技术人员已知的其他聚合物组合物组分,诸如聚合物、引发剂(如果不存在单体)、填充剂、颜料、染料、催化剂、促进剂、增塑剂等。就这一点而言,尽管可以在液体载体诸如水或有机溶剂中使用引发剂糊状物,任选地在增塑剂的存在下,以形成液体第二部分,但更典型的是在第二部分中具有作为液体载体的丙烯酸类单体,任选地具有溶解在其中的丙烯酸类聚合物颗粒,并且具有添加的其他组分诸如促进剂、填充剂、不透射线物(radiopacifier)、染料等。通常,无论是在第二部分还是其他部分,单体在未混合的组合物中的量在15%w/w-49.5%w/w的范围内,更优选地在17.5%w/w-40%w/w的范围内,最优选地在20%w/w-35%w/w的范围内。
[0055] 液体第一部分与液体第二部分的比率优选地在按质量计1:5至5:1的范围内,更优选地在按质量计1:3至3:1的范围内。
[0056] 当单体和聚合物两者形成液体第二部分的本体(bulk)时,丙烯酸类单体:聚合物的比率在98:2至50:50的范围内,更优选地在95:5至60:40的范围内。
[0057] 优选地,通过将本发明的任何方面中的所述第一部分和第二部分混合而产生的固体的抗压强度大于40MPa,更优选地大于70MPa。在所产生的固体中发现的抗压强度的典型范围是40MPa-130MPa,更优选地是70MPa-130MPa。
[0058] 优选地,丙烯酸类聚合物颗粒的Z平均粒度小于2000nm,如使用Malvern Zetasizer纳米系列S粒度分析仪通过光散射确定的(将一滴分散体添加至在测量比色皿中的1ml的去离子水,允许测试样品在25℃平衡并且使用由仪器提供的软件确定Z平均粒度),更优选地小于1000nm,最优选地小于800nm,特别是小于500nm。用于乳液聚合的颗粒的优选的Z平均粒度范围在10nm-2000nm、更优选地20nm-1000nm、最优选地50nm-500nm、特别地100nm-450nm之间,如使用如上文的Malvern Zetasizer通过光散射确定的。
[0059] 丙烯酸类聚合物颗粒的重均分子量(Mw)典型地在25,000道尔顿和3,000,000道尔顿之间,更典型地在100,000道尔顿和1,500,000道尔顿之间,优选地在250,000和1,000,000之间,例如在250,000和600,000之间。关于这个目的,分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)来确定。
[0060] 丙烯酸类聚合物颗粒的核壳(C:S)比率典型地在C:S 95%wt:5%wt和C:S 40%wt:60%wt之间,更典型地在C:S 90%wt:10%wt和C:S 50%wt:50%wt之间,优选地在C:S 85%wt:15%wt和C:S 70%wt:30%wt之间。
[0061] 通常,丙烯酸类聚合物颗粒可以是单级的、或多级的,即所谓的核/壳颗粒。就这一点而言,可能合适的是使用单一的单体,诸如用于制造种子、核和壳的甲基丙烯酸甲酯。在此情况下,特别是如果种子、核和壳的组成和分子量被设计成相同的,则可以采用技术人员已知的标准的单级乳液聚合技术。然而,为了获得对其结构特别是其组成、粒度和分子量展示某种控制的乳液颗粒,使用多级核-壳乳液聚合方法是优选的。
[0062] 为了通过乳液聚合制造核-壳颗粒,便利的是采用初始地形成种子颗粒的广泛使用的方法,所述种子颗粒然后充当用于进一步生长的核,即用于产生聚合物的核以及随后的壳。V.L.Dimonie等人,“Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers”,P.A.Lovell and M.S.El-Aasser,Eds,John Wiley&Sons Ltd,第9章,第294-326页,(1997)更详细地描述这个概念。种子颗粒可以使用无乳化剂的技术(即,由离子的水溶性引发剂诸如过硫酸、过硫酸钠或过硫酸铵的使用产生颗粒稳定化)或通过使用乳化剂来形成且稳定化。在形成种子颗粒后,由另外的等分的单体和引发剂的连续添加形成核和壳。
[0063] 用于液体第一部分和液体第二部分的Brookfield粘度范围可以在10厘泊和10,000厘泊之间,更优选地在100厘泊和7,000厘泊之间,还更优选地在100厘泊和5,000厘泊之间,最优选地在200厘泊和4,000厘泊之间。本文的自由流动的液体可以由这样的粘度范围来定义。
[0064] 优选地,第二方面的步骤(a)包括种子、核和至少一个壳的乳液聚合步骤。特别优选的方法将过量的引发剂引入到乳液聚合步骤(a)中,使得用乳液颗粒封装残余的引发剂。优选地,在多级乳液聚合中,过量的引发剂在最终阶段期间被引入,使得其存在于多级颗粒的外壳中。然而,可选择地,引发剂还可以随后被添加至丙烯酸类聚合物分散体中。
[0065] 乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的优点是在丙烯酸类单体组合物的存在下达到的快速的面团时间。然而,面团的工作时间和凝固时间需要依据应用而变化。如果需要非常短的工作时间和凝固时间,则已知的是乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒可以单独使用。然而,在大多数应用中,将需要较长的工作时间和凝固时间,并且这可以通过添加丙烯酸类聚合物珠和通过改变珠的量和粒度来实现。已知较小的平均粒度(例如典型地<20微米)的聚合物颗粒/珠也给出短的工作时间,但通过增加较大粒度的颗粒的量和通过增加粒度本身,可以实现较长的工作时间。因此,另外的丙烯酸类聚合物颗粒/珠的粒度和量取决于最终应用,并且这将被技术人员所理解。
[0066] 本文的聚合物珠可以含有如上文关于乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒描述的封装的残余的引发剂。
[0067] 尽管本文的丙烯酸类聚合物珠的平均粒度如上所提及地是可变的,但取决于最终应用,用于本文的丙烯酸类聚合物珠的典型的平均粒度是在10微米-1000微米(μm)的范围内,更典型地在20微米-600微米的范围内,最典型地在25微米-300微米的范围内。在存在珠的子群以及珠的主要群体的情况下,较小粒度的子群可以在10微米-100微米的范围内,并且较大粒度的子群可以在50微米-300微米的范围内,条件是较大粒度的子群相比于较小平均粒度的子群具有更高的平均粒度。
[0068] 虽然,在可硬化的组合物的聚合物组分中的聚合物的分子量可以影响面团时间和工作时间,但本发明不限于任何特定的分子量。在任何情况下,另外的丙烯酸类聚合物颗粒的分子量的减小和/或粒度的增大可以被用于增加可硬化的组合物的工作时间。
[0069] 丙烯酸类聚合物珠的重均分子量(Mw)典型地在10,000道尔顿和3,000,000道尔顿之间,更典型地在30,000道尔顿和1,000,000道尔顿之间,优选地在50,000和700,000之间,例如在60,000道尔顿和600,000道尔顿之间。为了这个目的,分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)来确定。
[0070] 平均粒度越大,工作时间越长。技术人员还将理解,聚合物的分子量和促进剂的存在也可以影响工作时间和凝固时间。本发明不限于特定的工作时间或凝固时间,因为这将取决于应用。
[0071] 对本发明的用途没有特别的温度限制。然而,通常,其是在对于操作者可接受的温度被使用,即在可以由操作者在室内或室外所遇到的正常工作条件期间发现的温度,例如5℃-40℃以及大气压和/或施加的注射器压
[0072] 尽管有前述内容,本发明的方面的丙烯酸类组合物的特别有利的应用是其作为骨接合剂组合物的用途。这样的组合物用于椎体成形术中。关于本发明的组合物的类似应用是牙修复。
[0073] 然而,在许多工业应用中,本发明的优点可以被认为是普遍合意的,并且因此本发明不限于骨接合剂和牙科应用,尽管这些是优选的实施方案。
[0074] 乳液聚合的颗粒是抗冲改性剂的领域中所熟知的。出于这个原因,抗冲改性剂诸如丁二烯或丙烯酸丁酯通常作为共聚单体被引入到多级核壳颗粒的壳中的一个中。然而,在本发明的多部分组合物中,可以不需要抗冲改性剂。因此,本发明的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒可以不含抗冲改性剂共聚单体残余物。
[0075] 引发剂和另外的组分
[0076] 水性分散体的水载体可以包括其他组分。这些组分可以溶于水中,诸如选自聚乙二醇、甘油和D-山梨糖醇的增溶剂。
[0077] 通常,多部分丙烯酸类组合物中的填充剂的水平是多部分丙烯酸类组合物的0%w/w-49.9%w/w,更优选地2%w/w-39.9%w/w,最优选地5%w/w-34.9%w/w。填充剂可以存在于部分中的任一个中,或可以分布在多个部分中。
[0078] 促进剂可以以按质量计0.1%至5%、更典型地按质量计0.5%-3%的范围存在于未混合的组合物中。
[0079] 在多部分丙烯酸类组合物中的未反应的引发剂(无论残余的或添加的)的总的水平典型地是多部分丙烯酸类组合物的0.1%w/w-10%w/w,优选地0.15%w/w-5%w/w,更优选地0.2%w/w-4.0%w/w。
[0080] 当组分中的一种使用引发剂时,可以将引发剂封装在聚合物珠或聚合物乳液中和/或单独添加。
[0081] 当聚合物溶于单体中时,聚合物必须含有非常低水平的残余的引发剂,以避免保存期的缩短。
[0082] 引发剂可以存在于形成丙烯酸类组合物的丙烯酸类聚合物颗粒和丙烯酸类聚合物珠两者中。在丙烯酸类聚合物颗粒和丙烯酸类聚合物珠中的引发剂可以是在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠的形成中使用的残余量的未反应的引发剂,因此残余量是引发剂的超出的量的等值。一些引发剂可以可选择地或另外地作为单独的组分添加至多部分组合物。在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠中,在与第二部分反应之前存在的残余的引发剂的水平典型地是丙烯酸类聚合物颗粒的0.001%w/w-10%w/w,优选地0.1%w/w-6%w/w,更优选地0.1%w/w-5%w/w。
[0083] 优选地,引发剂以将实现至少大于90%聚合、更典型地大于93%聚合、更典型地大于95%聚合的单体组分的聚合的水平存在。
[0084] 可以用于引发丙烯酸类聚合物颗粒的悬浮聚合并且因此可以在组合物中形成残余的引发剂以引发硬化过程的引发剂包括:偶氮化合物、过化物、过氧酯类以及过硫酸盐,特别是偶氮双(异丁腈)、偶氮双(2-甲基丁腈)、偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、偶氮双(4-氰基戊酸)、过氧化二月桂酰、过氧化新癸酸叔丁酯、过氧化二苄基(dibenzyl peroxide)、枯基过氧化物(cumyl peroxide)、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化二乙基乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵以及过硫酸钠。
[0085] 可以用于引发丙烯酸类聚合物颗粒的乳液聚合并且因此可以在组合物中形成残余的引发剂以引发硬化过程的引发剂是过硫酸盐(例如,过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵)、过氧化物(例如,过氧化氢、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、特戊基过氧化氢、过氧化二酸二(2-乙基己基)酯或过氧化月桂酰)、以及偶氮引发剂(例如,4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸))。
[0086] 用于硬化阶段的特别优选的引发剂是过氧化二苯甲酰。
[0087] 可以用于无乳化剂的乳液聚合并且因此可以作为残余的引发剂存在的引发剂包括:离子的水溶性引发剂,诸如过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
[0088] 另外,上文的引发剂中的任何一种或更多种可以独立地被添加至组合物中。
[0089] 在特别优选的实施方案中,丙烯酸类聚合物颗粒将引发剂并入到其聚合物基质中。相应地,在该实施方案中,引发剂不单独地添加至组合物的液体第一部分中。
[0090] 有利地,用于根据本发明的多部分丙烯酸类组合物的引发剂可以在丙烯酸类聚合物颗粒的乳液聚合期间作为过量的引发剂被添加,使得一些引发剂在乳液颗粒的聚合中被使用,但随着乳液颗粒的形成,过量的引发剂被并入到聚合物基质中。随后,在用单体润湿和溶解之后,引发剂被释放并且因此能够引发硬化期。在核/壳颗粒中,引发剂优选地被并入到外壳中,即在多级乳液聚合过程的最终阶段期间,并且因此,过量的引发剂被用于最终壳聚合阶段。在丙烯酸类聚合物颗粒的聚合期间,还可以使用多于一种的引发剂。在多种引发剂的情况下,有利的是引发剂中的一种在聚合中大体上被用完并且第二引发剂是过量的并且仅部分被使用,使得过量的第二引发剂被并入到颗粒中。可以通过具有不同半衰期的引发剂来协助这个程序,使得较短半衰期的引发剂(即,在给定的温度和反应介质下具有较高的分解速率的引发剂)优先地被用完。另外,较高的温度可以用于在第一引发剂的存在下驱动聚合完成,而较低的温度可以在意图作为残余的引发剂的第二引发剂的存在下延迟单体的聚合。然而,第二引发剂中的一些将不可避免地被用完,因为要将引发剂并入到颗粒中,一些聚合必须在第二引发剂的存在下发生。无论使用一种或更多种引发剂,作为残余物留下的引发剂的量取决于引发剂暴露于聚合条件和反应物的时间,以及关于第一引发剂(如果存在)的相对反应性。技术人员将理解的是,残余的引发剂的精确量将取决于实验条件,并且可以通过试验和误差来容易地确定,并且然后可以通过小心控制单体和引发剂的量以及工艺条件来可再现性地做出。过量的引发剂的添加时间还与聚合物的分子量有关。如果在聚合中过早地添加,则颗粒的分子量将减小。相应地,所需要的分子量也将影响过量的引发剂的添加时间,使得过量的引发剂被并入,同时实现对于特定应用所需要的分子量。
[0091] 为了避免疑问,“过量的引发剂”意指完成丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠的聚合所不需要的并且可用于随后的反应的引发剂的部分,该随后的反应在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠的聚合完成之后。
[0092] 优选地,液体组合物的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒将合适的引发剂化合物并入到其聚合物基质中,在多级乳液颗粒的情况下,引发剂在最终阶段被并入到其外壳中。
[0093] 封装的残余的引发剂或添加的引发剂(例如,过氧化二苯甲酰)的量的变化具有改变可硬化的组合物的凝固时间的效果。增加的引发剂水平导致缩短的凝固时间。另外,在丙烯酸类单体组合物中的促进剂(例如,DMPT)的量的变化也可以影响凝固时间。增加的促进剂浓度导致缩短的凝固时间。
[0094] 在医疗应用和一些牙科应用中,所使用的填充剂有利地是不透x射线的填充剂,使得填充剂可以在治疗或手术期间通过x射线观察到。用于这个目的合适的填充剂包括本文提及的被封装/吸收在聚合物颗粒或珠内的或游离的不透射线物。在义齿的生产中或在工业应用中,也可以使用其他填充剂并且这些填充剂是这样的领域的本领域技术人员所已知的。另外,有机的不透x射线的单体可以代替填充剂被使用。这些单体可以在丙烯酸类聚合物颗粒或丙烯酸类聚合物珠的产生期间被共聚到任一丙烯酸类聚合物颗粒或丙烯酸类聚合物珠中,或被并入到丙烯酸类单体组合物中。典型的有机的不透x射线的单体包括卤化的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2,3,5-三碘苯甲酸-2-甲基丙烯酰氧基乙基酯(2-methacryloyloxyethyl-2,3,5-triiodobenzoate)。
[0095] 可以在乳液聚合中使用并且因此存在于随后的液体第一部分中的乳化剂是在常规的乳液聚合中是典型的那些乳化剂,包括阴离子乳化剂(例如,二辛基磺基琥珀酸钠、磺基琥珀酸的乙氧基化醇半酯二钠(disodium ethoxylated alcohol half ester of sulfosuccinic acid)、N-(1,2-二羧基乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酸四钠、硫酸化的烷基酚乙氧基化物的钠盐、烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠或2-乙基己基硫酸钠)、非离子乳化剂(例如,聚乙二醇壬基苯基醚、聚环氧乙烷辛基苯基醚、或双官能环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物)或阳离子乳化剂(例如,十六烷基三甲基溴化铵或烷基聚乙二醇醚甲基氯化铵)。还可以使用适合于与丙烯酸乳液一起使用的反应性或可聚合的乳化剂或表面活性剂,例如,十二烷基烯丙基磺基琥珀酸钠、苯乙烯十二烷基磺酸钠醚(styrene  sodium dodecylsulfonate ether)、十二烷基乙基磺酸钠甲基丙烯酰胺(dodecyl sodium ethylsulfonate methacrylamide)、聚环氧乙烷或环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物的甲基丙烯酸大分子单体或乙烯基苄基大分子单体或甲基丙烯酰基乙基十六烷基二甲基溴化铵。
[0096] 水性分散体的另外的组分的混合可以通过技术人员已知的任何合适的技术来进行,用于将固体或液体与液体混合。
[0097] 不透射线填充剂(Radiopacifying Fillers)
[0098] 如上文提及的,填充剂可以包括不透射线填充剂。
[0099] 合适的不透射线填充剂可以选自包括二氧化锆、碳酸锶、粉末状钽、粉末状钨、硫酸钡及其混合物的清单。不透射线填充剂可以更合适地是硫酸钡或二氧化锆。
[0100] 本文中不透射线意指当经受X射线时致使材料更可区别于周围的材料的能力。
[0101] 不透射线填充剂可以添加至组合物的任何部分或两部分中。然而,已经发现将不透射线填充剂的至少一些封装在液体部分中的丙烯酸类聚合物颗粒/珠内和/或吸附在其上是有利的。
[0102] 尽管如上所述的,还可能的是,不透射线填充剂中的一些或全部以不被封装在丙烯酸类聚合物颗粒/珠中和/或不被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒/珠上的形式存在于组合物和/或硬化的接合剂中,例如在液体第一部分和/或液体第二部分中。这是独立地添加的不透射线填充剂或已经从封装的或吸附的形式迁移到周围液体中的不透射线填充剂。
[0103] 不透射线填充剂可以被封装在丙烯酸类聚合物颗粒或丙烯酸类聚合物珠内和/或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒或丙烯酸类聚合物珠上。
[0104] 在本发明中,无论组合物中存在丙烯酸类聚合物颗粒或珠的两个或多于两个子群,任何封装的和/或吸附的不透射线填充剂都可以被封装和/或吸附在丙烯酸类聚合物颗粒或珠的仅一个子群或多于一个子群中。然而,优选地,不透射线填充剂被封装在聚合物珠内和/或被吸附在聚合物珠上,或者被封装在两个或更多个珠子群内和/或被吸附在两个或更多个珠子群上。
[0105] 通常,当不透射线填充剂是硫酸钡时,硫酸钡既被封装在丙烯酸类聚合物颗粒/珠(更典型地,珠聚合物颗粒)内,也被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒/珠(更典型地,珠聚合物颗粒)上。在另一方面,对于其他不透射线填充剂诸如二氧化锆,二氧化锆通常仅被封装。
[0106] 通常,存在于组合物中并且因此通常也存在于最终硬化的组合物中的总的不透射线填充剂的至少25%w/w被封装在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠内和/或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠上,更典型地至少50%w/w,最典型地至少75%w/w被这样封装和/或吸附。
[0107] 因此,在组合物中并且因此通常也在最终硬化的组合物中的在20%w/w和100%w/w之间的不透射线填充剂被封装在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠内和/或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠上,更典型地在30%w/w和100%w/w之间,最典型地在60%w/w和100%w/w之间。虽然优选的是封装的和/或吸附的不透射线填充剂的水平被保持在最终硬化的组合物中,然而在单体中可能存在载体颗粒的一些溶解并且相应地,在可选择的方案中,被封装在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠内和/或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠上的不透射线填充剂在最终硬化的组合物中的水平是在10%w/w和100%w/w之间,更典型地在20%w/w和95%w/w之间,最典型地在50%w/w和90%w/w之间。
[0108] 通常,不透射线填充剂在本发明的可硬化的多部分组合物中的水平在1%w/w和50%w/w之间,更典型地在5%w/w和40%w/w之间,最典型地在6.5%w/w和30%w/w之间。优选地,不透射线填充剂以被封装在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠内或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠上的指定的组成水平存在。通常,不透射线填充剂以处于或大约在硬化的接合剂(即完全聚合的产物)中的被封装在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠内或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠上的指定的组成水平存在。因此,封装的和/或吸附的不透射线填充剂应优选地不被释放到基质单体中并且因此通常以在可硬化的组合物的液体部分中的悬浮液中的丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠中或其上的指定的组成水平存在。然而,在混合期间,吸附的不透射线填充剂中的一些可以迁移到单体中,并且另外,聚合物颗粒和/或珠中的一些可以溶解,由此将不透射线填充剂释放到基质单体中。因此,存在于最终硬化的接合剂中的封装的不透射线填充剂的水平可以从以上组成水平被降低多达40%,更典型地多达
20%。
[0109] 有利地,在最终硬化的产品中的高水平的封装还通过将丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠的一个或更多个子群并入到组合物中来实现,该一个或更多个子群具有比具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的子群的平均粒度更低的平均粒度。这些较低平均粒度的丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠的平均粒度典型地<30μm,更典型地<20μm,最典型地<10μm。典型的较低平均粒度的子群范围是0.01μm-30μm,更典型地0.02μm-20μm,最典型地0.1μm-10μm。这样的较低平均粒度的子群可以存在于可硬化的组合物的任何液体部分中,但通常与单体保持分离,使得它们在混合之后优先溶于单体中,从而防止或减少具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的子群的溶解。因此,具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的较大平均粒度的丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠不溶解或不以与较低平均粒度的子群相同的程度溶于单体中。
[0110] 因此,在乳液颗粒的情况下,较低平均粒度的子群的Z平均粒度优选地在0.01μm至2μm的范围内,更优选地在0.02μm至1μm的范围内,最优选地在0.05μm至0.5μm的范围内,特别是在0.1μm至0.45μm的范围内。
[0111] 在珠颗粒的情况下,被添加以相比较高平均粒度的珠颗粒在单体中具有改善的溶解的较低平均粒度的子群的平均粒度优选地在1μm-30μm的范围内,更优选地在2μm-20μm的范围内,最优选地在2.5μm-15μm的范围内。
[0112] 虽然任何丙烯酸类聚合物颗粒可以被用作较低平均粒度的子群,但优选的是,使用如本文定义的乳液颗粒。
[0113] 具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的子群的平均粒度优选地在10μm至1000μm的范围内,更优选地在20μm至600μm的范围内,最优选地在25μm至200μm的范围内。通常,在这样的范围内,这应该被用于指平均粒度。
[0114] 通常,在本文中,平均粒度通过适合于颗粒的尺寸被表征的技术来确定。因此,较低平均粒度的子群可以使其平均粒度通过相比于与其相比较的子群不同的技术来表征。然而,在相关子群的平均粒度是清楚地可区分的情况下,这是合适的。在平均粒度是相对接近的情况下,可能合适的是仅使用相同的技术。例如,亚微米颗粒可以通过其Z平均粒度来表征,然而>10μm的颗粒可以通过其平均粒度来表征。在1μm和10μm之间的颗粒可以通过任一测量来表征,并且如果用于比较的两个子群落在此范围内,那么应该采用相同的技术。因此,在本文中,乳液颗粒优选地通过其Z平均粒度来表征,并且珠颗粒优选地通过其平均粒度来表征。
[0115] 优选地,较低平均粒度的子群的粒度充分地低于具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的子群的粒度以延迟后者在单体中的溶解。优选地,平均粒度相比较大颗粒的平均粒度低至少10%。
[0116] 优选地,在存在两个或多于两个子群时,不透射线填充剂被封装和/或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒/珠的仅一个子群中,但其可以被封装和/或被吸附在多于一个的子群中,如上文提及的。通常,不透射线填充剂仅被封装在丙烯酸类聚合物珠内和/或被吸附在丙烯酸类聚合物珠上,但其可以可选择地仅仅或另外地被封装在乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒中和/或被吸附在乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒上,并且在任一情况下在第一部分和/或第二部分中。通常,便利的是将不透射线填充剂封装和/或吸附在组合物的仅一个部分中,优选地其第一部分。如果不透射线填充剂被封装和/或被吸附在丙烯酸类聚合物的仅一个子群类型中,则丙烯酸类聚合物的另外的子群类型仍然可以存在于组合物中。例如,如果不透射线填充剂被封装和/或被吸附在乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒或丙烯酸类聚合物珠中,则两种类型的颗粒仍然可以存在于在组合物中。在优选的实施方案中,组合物包括在第一部分和第二部分两者中的丙烯酸类聚合物珠以及在液体第一部分中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒,并且不透射线填充剂可以被封装和/或被吸附在丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠的任何一个或更多个子群中。然而,优选地,不透射线填充剂仅被封装和/或被吸附在丙烯酸类聚合物珠中,更优选地在无论是子群还是以另外的方式在液体第一部分中的丙烯酸类聚合物珠中。
[0117] 通常,在组合物中的总的封装的和/或吸附的不透射线填充剂的至少50%w/w存在于丙烯酸类聚合物珠中,更典型地至少90%w/w,最典型地至少95%w/w存在于丙烯酸类聚合物珠中,并且更优选地以这些水平存在于液体第一部分中的丙烯酸类聚合物珠中。特别优选的是填充剂以这些水平存在于液体部分中的处于悬浮中的这样的珠中。
[0118] 与其中不透射线填充剂作为单独的组分添加的情况相比,不透射线填充剂的封装具有降低填充的液体部分的粘度的另外的优点。例如,与非封装的不透射线物等效系统相比,粘度可以降低30%或更多。
[0119] 一种封装的方法是将不透射线填充剂诸如硫酸钡分散在丙烯酸类单体内,然后通过例如本体聚合、乳液聚合或悬浮聚合使单体聚合,从而将不透射线填充剂封装在得到的丙烯酸类聚合物颗粒/珠内。优选的方法是将不透射线填充剂封装在珠聚合物颗粒内,诸如封装在通过悬浮聚合产生的那些珠聚合物颗粒内。
[0120] 已经令人惊讶地发现,通过将不透射线填充剂封装在丙烯酸类聚合物颗粒/珠内,在通过将液体第一部分和液体第二部分混合而形成的连续基质中的不透射线填充剂颗粒的浓度被降低,从而减少在连续基质中的应力集中缺陷数。因此,可以避免在所有填充剂被发现在连续基质中时将发生的机械性质的正常降低。另外,通过将不透射线填充剂初始地精细分散在单体中并且然后将其封装在丙烯酸类聚合物内,通过使用甚至较低量的填充剂来实现相同的不透射线效果是可能的。这导致机械性质的进一步的增强。另外,液体部分的粘度降低,从而有利于各个液体部分之间的更好的粘度匹配,特别是如果不透射线物被发现于液体第一部分中并且单体组分被发现于液体第二部分中时。
[0121] 在本发明的特别优选的方面中,含有丙烯酸类聚合物珠和封装的和/或吸附的不透射线填充剂的液体部分还含有乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒。
[0122] 因此,通常,丙烯酸类聚合物分散体为液体第一部分提供连续相。通常,本文的丙烯酸类聚合物分散体包含乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒、至少一种乳化剂和水,或由乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒、至少一种乳化剂和水组成。然而,本发明的水性分散体也具有悬浮在其中的丙烯酸类聚合物珠。因此,除非另外指示,否则本文的水性分散体的性质(诸如粘度)是具有悬浮于其中的丙烯酸类聚合物珠的水性分散体的性质。此外,除非另外指示,否则当水性分散体形成本文的液体第一部分时,则液体第一部分的性质是水性分散体的性质,并且反之亦然。
[0123] 如所指出的,组合物可以包括封装的和/或吸附的不透射线物。这些颗粒或珠可以根据本领域技术人员已知的技术来制造。然而,优选的生产特征包括:在不透射线填充剂的存在下乳液聚合至少一种丙烯酸类单体组合物,以产生具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物分散体;和/或在不透射线填充剂的存在下悬浮聚合、本体聚合或溶液聚合至少一种丙烯酸类单体组合物,以产生具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物珠颗粒。
[0124] 优选地,组合物中的总不透射线填充剂的至少90%w/w存在于液体组合物的一个部分中,更优选地至少95%w/w,最优选地至少99%w/w,并且在任何情况下,优选地悬浮于其中。在优选的实施方案中,组合物中大体上所有的不透射线填充剂都存在于液体组合物的一个部分中,优选地悬浮于其中。因此,典型地,不透射线填充剂存在于组合物的仅一个部分中,该部分可以是第一部分或第二部分,更典型地,第一部分。尽管如上所述的,不透射线填充剂可以存在于组合物的多于一个的部分中。
[0125] 优选地,组合物中具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的总的丙烯酸类聚合物颗粒/珠的至少90%w/w存在于液体第一部分中,更优选至地少95%w/w,最优选地至少99%w/w,并且在任何情况下,优选地悬浮于其中。在优选的实施方案中,组合物中具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的大体上所有的丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠都存在于液体第一部分中,优选地悬浮于其中。因此,通常,具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物颗粒/珠在混合之前存在于组合物的仅一个部分中。
[0126] 通常,所有或大体上所有的所述丙烯酸类单体组分与所述具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物颗粒和/或珠位于所述组合物的单独的部分中,使得封装的和/或吸附的不透射线填充剂在混合之前不被释放到单体组分中,并且因此减少存在于最终硬化的材料的聚合物基质中的释放的不透射线填充剂。
[0127] 另外的方面
[0128] 本发明的丙烯酸类组合物第一部分可以作为具有或不具有如本文定义的被添加的另外的组分的液体单独地提供,用于随后作为可硬化的组合物中的液体第一部分使用。
[0129] 因此,本发明延伸到用于根据本发明任一方面的可硬化的多部分丙烯酸类组合物的储存稳定的液体第一部分,该液体第一部分包括丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体和悬浮在所述水性分散体中的丙烯酸类聚合物珠,其特征在于分散体中的聚合物珠处于与分散体的水相的平衡含水量。
[0130] 在本发明任何方面的优选的实施方案中,液体第一部分包括液体载体(优选地,PMMA分散体)中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒、根据本发明第一方面的丙烯酸类聚合物珠和引发剂,并且第二部分包括丙烯酸类单体(优选地,MMA)和促进剂。
[0131] 在本发明的另外的优选的实施方案中,第一部分包括液体载体(优选地,PMMA分散体)中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒、根据本发明第一方面的丙烯酸类聚合物珠和引发剂,并且第二部分包括无引发剂的丙烯酸类聚合物(优选地,PMMA)在具有促进剂的丙烯酸类单体(优选地,MMA)中的溶液。
[0132] 另外,通常,在这些优选的实施方案中,不透射线物可以存在于任一部分中。
[0133] 在本发明的优选的两部分实施方案中,第一液体部分包括在液体载体(优选地,PMMA分散体)中、优选地悬浮在液体载体中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒、丙烯酸类聚合物珠颗粒(优选地PMMA珠)和引发剂,该丙烯酸类聚合物珠颗粒任选地具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂,并且第二部分包括丙烯酸类单体(优选地MMA单体)和促进剂。任选地,在该实施方案中,乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的Z平均粒度低于具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物珠的平均粒度。
[0134] 在本发明的另外的优选的两部分实施方案中,第一部分包括在液体载体(优选地PMMA分散体)中、优选地悬浮在液体载体中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒、丙烯酸类聚合物珠颗粒和引发剂,该丙烯酸类聚合物珠颗粒任选地具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂,并且第二部分包括无引发剂的丙烯酸类聚合物(优选地PMMA)在具有促进剂的丙烯酸类单体(优选地MMA)中的溶液。任选地,在该实施方案中,乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的Z平均粒度低于具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物珠的平均粒度。
[0135] 在本发明的另外的优选的实施方案中,第一部分包括任选地具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的无引发剂的丙烯酸类聚合物珠(优选地PMMA珠),在液体载体中的、优选地悬浮在液体载体中的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒,丙烯酸类单体(优选地,MMA单体)和促进剂,并且第二部分包括引发剂糊状物。引发剂糊状物是可商购的,通常作为与水或增塑剂的混合物。任选地,在该实施方案中,乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的Z平均粒度低于具有封装的和/或吸附的不透射线填充剂的丙烯酸类聚合物珠颗粒的平均粒度。
[0136] 根据本发明的另外的方面,提供了由将根据本发明的任何方面的多部分丙烯酸类组合物混合而产生的固体接合剂组合物。
[0137] 根据本发明的另外的方面,提供了由根据本发明的任何方面的多部分丙烯酸类组合物产生丙烯酸类接合剂的工艺,所述工艺包括将第一部分和第二部分混合的步骤。
[0138] 以上工艺可以是手动混合工艺。另外,设想了手动混合装置的使用,诸如调整的注射器或填缝枪。此外,可以使用自动化混合装置。这样的调整用于混合单独的组分和在硬化之前递送混合的接合剂的装置是本领域技术人员已知的。
[0139] 因此,根据本发明的另外的方面,提供了注射器或填缝枪或自动化混合装置,其具有至少两个隔室,所述至少两个隔室包含在其第一隔室中的根据本发明的任何方面的液体第一部分和在其第二隔室中的根据本发明的任何方面的液体第二部分,并且还包含本文公开的任何方面的另外的组分。
[0140] 本发明延伸到根据本发明的任何方面的多部分骨接合剂或牙科接合剂或建筑接合剂或结构粘合剂层压粘合剂或接合组合物或密封组合物。
[0141] 优选地,在骨接合剂或牙科接合剂组合物中,至少在组合物凝固成固体后,其组分是生物相容性组分。
[0142] 对于医学应用,诸如本发明的组合物主要涉及的骨接合剂和牙科学,组合物是生物相容性的并且特别地原位硬化成生物相容性的固体接合剂或粘合剂。因此,作为医学植入材料诸如骨接合剂或在牙科应用中有效的固体,本发明的组合物发现了特别有利的应用。因此,多部分组合物通常是骨接合剂组合物或牙科组合物。
[0143] 根据本发明的另外的方面,提供了由混合根据本发明的多部分丙烯酸类组合物而产生的医学植入材料。
[0144] 根据本发明的仍然另外的方面,提供了根据本发明的任何方面的多部分组合物,用于外科学,更特别地用于治疗人类或动物的骨或牙齿
[0145] 根据本发明的仍然另外的方面,提供了根据本发明的任何方面的多部分组合物,用于人类或动物的骨的替换或部分替换。
[0146] 根据本发明的仍然另外的方面,提供了根据本发明的任何方面的多部分组合物,用于牙科学,更特别地用于治疗人类牙齿或动物牙齿,或用于兽医外科学,更特别地用于治疗、指/趾甲或
[0147] 根据本发明的仍然另外的方面,提供了根据本发明的任何方面的多部分组合物,用于人类牙齿或动物牙齿、蹄、指/趾甲或角的替换或部分替换。
[0148] 在一个优选的实施方案中,含有丙烯酸类聚合物颗粒和珠的丙烯酸类聚合物组合物液体部分包括,聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的分散体和丙烯酸类聚合物珠颗粒的仅单一的群体,前者通常控制面团时间,并且后者通常控制工作时间。
[0149] 本发明的多部分可硬化的组合物在硬化期间还达到低的最大放热温度,因此在骨接合剂的情况下避免了丙烯酸类骨接合剂的熟知的问题--组织坏死
[0150] 由本发明形成的可硬化的组合物还展示出长的工作时间,从而为操作者提供较长的时间段以在应用期间以期望的方式操纵接合剂面团。
[0151] 有利地,由于水是用于丙烯酸类聚合物颗粒/珠的液体载体,最终固化的硬化的接合剂组合物是多孔的。这种多孔性(porosity)允许可硬化的组合物的机械性质与例如椎骨的机械性质相匹配,从而避免了与植入模量高于周围天然骨的人造材料相关的熟知的问题。然而,也可以改变配方以调节多孔性水平和改变机械性质,例如,以获得满足ISO 5833:2002的要求的机械性质。
[0152] 另外,作为多孔性的结果,在本发明的组合物凝固后的聚合收缩率可以低于基于粉末/液体组合的常规的可硬化组合物通常被预期的。
[0153] 当用作骨接合剂时,本发明的仍然另外的优点是多孔性(尺寸和形貌)的控制允许对治疗剂诸如抗生素或抗真菌剂向周围的骨和组织中的受控释放的改善的控制。
[0154] 根据本发明的另外的方面,提供了由混合根据本发明的任何方面的多部分丙烯酸类组合物而产生的多孔的固体接合剂组合物。通常,固体接合剂多孔性适于一种或更多种治疗剂的受控释放。
[0155] 因此,本发明延伸到包含药学上有效量的治疗剂的根据本发明的任何方面的多部分组合物或液体第一部分。在混合多部分丙烯酸类组合物、植入并且然后形成固体接合剂组合物之后,治疗剂流出至植入物周围,以提供治疗效果,通常是抗微生物或抗真菌效果。
[0156] 合适的治疗剂可以选自包括庆大霉素、万古霉素、头孢唑啉、环丙沙星、利奈唑胺(linezolid)、左氧氟沙星、利福平、克林霉素和妥布霉素的清单。这样的治疗剂可以单独使用或作为两种或更多种治疗剂的混合物使用。待使用的治疗剂的总量通常是总的液体第一部分的1wt%至5wt%。
[0157] 定义:
[0158] 如本文中使用的术语“丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体”意指丙烯酸类聚合物颗粒在水中的稳定分散体,特别是作为乳液聚合的结果而产生的分散体,乳液聚合包括丙烯酸类聚合物粉末在水中的微乳液聚合或高剪切混合,以形成悬浮在水的连续相中的微观分散的丙烯酸类聚合物颗粒的胶体。
[0159] 如本文中使用的术语“与分散体的水相的平衡含水量”意指分散体中的丙烯酸类聚合物珠的含水量,其在温度和压力的恒定条件下不经受显著的净变化。有利地,尽管水性分散体和丙烯酸类聚合物珠的含水量处于动态平衡,当珠处于其平衡含水量时,水性分散体的连续相的含水量不存在显著的净变化,因此提供了储存稳定的液体部分,更特别地,提供了储存稳定的分散体。
[0160] “显著的”净变化意指排除了微不足道的变化。这样的微不足道的变化包括由于分散体老化引起的微小变化,例如通过将残余单体从珠中缓慢浸出,这将导致平衡含水量的缓慢变化。通常,含水量的“显著的”变化是珠的至少0.2%w/w,更典型地,至少0.5%w/w,最典型地,至少1.0%w/w。
[0161] 如本文中使用的术语“吸水量”意指聚合物珠吸收水的能力。聚合物珠的吸水量不可超过将使得分散体不稳定的水平。聚合物珠的吸水量是根据聚合物珠从与分散体混合时到达到聚合物珠的平衡含水量时在含水量方面的增加来测量。
[0162] 如本文中使用的术语“不稳定”或其变型意指丙烯酸类聚合物颗粒的水性分散体的絮凝或固化。当水性分散体的含水量低于分散体的耐受性水平时,发生固化或絮凝。
[0163] 如本文中使用的术语“耐受性”意指分散体保持储存稳定的水性分散体中的最小含水量。
[0164] “位于单独的部分”意味着如果一种组分在第一部分中,则另外的组分在第二部分或另外的部分中,例如,如果所述单体组分位于第二部分中,则所述引发剂组分位于第一部分或另外的部分中。
[0165] 本文中的术语“液体”不需要定义,因为其被技术人员很好地理解。然而,为了避免疑义,其包括可流动的材料,诸如因此易于通过应用压力通过注射器或填缝枪出口递送的浆料或糊状物。典型地,术语液体至少在5℃和35℃之间应用,更典型地,在5℃和30℃之间。
[0166] “储存稳定的”意指单体或液体在温度和时间的通常可接受的储存条件(即,在5℃和30℃之间和在1天至250天之间,更典型地,在15℃至25℃之间和在1天至170天之间)下不聚合。另外,在液体第一部分中的“储存稳定的”意指其作为自由流动的液体并且保持为自由流动的液体,例如自由流动的液体具有在10厘泊和10,000厘泊之间,诸如在100厘泊和7000厘泊之间,特别是在200厘泊和4000厘泊之间的粘度,典型地从初始的珠/分散体混合起持续至少6个月的时间,更典型地,至少12个月,最典型地,24个月。因此,当第一液体部分是具有悬浮于其中的聚合物珠的水性分散体,并且珠已经达到与分散体的水相的平衡含水量时,则分散体通常是自由流动的液体并且本身保持为自由流动的液体持续上述时间段,直至用如本文陈述的另外的液体部分混合和/或活化。
[0167] 术语“群体”通常为技术人员所理解,但为了避免疑义,术语“群体”是指通常由一起经历相同的聚合过程的单体产生的具有特定的平均粒度、重均分子量、粒度分布和分子量分布的多个聚合物颗粒,并且子群应相应地理解。这样的子群的重均分子量和粒度可以在本文关于丙烯酸类聚合物颗粒和丙烯酸类聚合物珠所定义的范围内。
[0168] 如本文中使用的“丙烯酸类聚合物”,无论与丙烯酸类聚合物颗粒有关或与丙烯酸类聚合物珠有关,对于每个类型或子群独立地意指,聚(烷基)丙烯酸烷基酯或(烷基)丙烯酸的均聚物、或(烷基)丙烯酸烷基酯或(烷基)丙烯酸与一个或更多个其他乙烯基单体的共聚物。通常,使用甲基丙烯酸甲酯的均聚物或甲基丙烯酸甲酯与一个或更多个其他乙烯基单体的共聚物。其他乙烯基单体意指另外的(烷基)丙烯酸烷基酯或(烷基)丙烯酸,诸如甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、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、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸、丙烯酸;羟基官能的丙烯酸酯,诸如甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸羟丙基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、或丙烯酸羟基丙酯;乙烯基化合物,诸如苯乙烯、乙烯基吡咯烷、乙烯基吡啶;以及相容的交联单体,诸如甲基丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯和二丙烯酸1,6-己二醇酯,特别是相容的丙烯酸交联单体。
[0169] 含有官能化的单体的共聚物是特别令人感兴趣的,因为它们可以有助于将骨接合剂组合物中使用的不透X射线填充剂(例如硫酸钡、二氧化锆等)分散到液体第二部分中。合适的官能化的单体是墨水和涂层的颜料分散领域中所熟知的。例如,胺,诸如甲基丙烯酸N,N-二甲基基乙酯、甲基丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯;和酸,诸如甲基丙烯酸和丙烯酸。
[0170] 交联单体可以用于使丙烯酸类聚合物颗粒子群和/或丙烯酸类聚合物珠子群中的一种或更多种交联。对于乳液聚合的颗粒,交联可以在核和壳中进行、或仅在核中进行、或仅在壳中进行。交联用于精细调整可硬化的多部分丙烯酸类组合物的性质的目的。
[0171] 如本文中使用的“丙烯酸类单体”意指任何合适的(烷基)丙烯酸烷基酯或(烷基)丙烯酸,诸如,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、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、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、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯;羟基官能的丙烯酸酯,诸如,甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸羟丙基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、或丙烯酸羟丙酯;乙烯基化合物,诸如苯乙烯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶;以及相容的交联单体,诸如甲基丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,4-丁二醇酯、二丙烯酸1,4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸1,6-己二醇酯和二丙烯酸1,6-己二醇酯,特别是相容的丙烯酸类交联单体。通常,本发明使用甲基丙烯酸甲酯。
[0172] 本发明的丙烯酸类单体任选地被提供有随附的合适的抑制剂,诸如氢醌(HQ)、甲基氢醌(MeHQ)、2,6-二叔丁基-4-甲氧基苯酚(Topanol O)以及2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚(Topanol A)。存在抑制剂以防止单体自发地聚合。合适的抑制剂是60ppm的氢醌以确保在室温处的长的保存期。
[0173] 还可以任选地存在聚合活化剂或促进剂,诸如N,N-二甲基对甲苯胺(DMPT)和N,N-二羟乙基对甲苯胺(DHEPT)(两种叔胺)或有机可溶性(organic-soluble)过渡金属催化剂。活化剂或促进剂的存在取决于最终应用。在“冷固化”是必需的时候,诸如在牙科应用或骨接合剂应用中,促进剂通常是必需的。然而,对于工业应用,在“热固化”体系中使用热也是可能的。例如,义齿可以通过热来活化。
[0174] 优选地,在组合物中的总的丙烯酸类单体组分的至少90%w/w存在于液体第二部分中,更优选地至少95%w/w,最优选地至少99%w/w。在优选的实施方案中,在组合物中的大体上所有的丙烯酸类单体组分存在于液体第二部分中。因此,通常,丙烯酸类单体组分存在于组合物的仅一个部分中。通常,含有丙烯酸类单体组分的液体部分包括溶于其中的丙烯酸类聚合物。
[0175] 如本文中使用的术语“烷基(alkyl)”意指C1-C18烷基,其中术语“烷基(alkyl)”和“烷基(alk)”包括环烷基和羟基官能的C1-C18烷基。本文中的“烷基(alk)”意指C0-C8烷基,其中C0意指没有用于氢的取代基。
[0176] “丙烯酸类组合物”意指其中存在的总的单体和单体残余物的至少50%作为如上所定义的丙烯酸类单体中的一种或更多种存在或衍生自如上所定义的丙烯酸类单体中的一种或更多种的组合物,更典型地意指总的至少70%、最典型地95%或特别地至少99%。
[0177] 术语“吸附的”采用其常用含义并且意指结合至其表面。
[0178] 在本文中,术语“较低”在平均粒度或类似物的上下文中意指具有较低的值,但优选地相比于比较的较大值而言低至少10%,更优选地比该较大的值低至少20%,最优选地低至少50%。
[0179] 本文中的术语“多部分”意指两个或更多个部分,优选地两部分。
[0180] 本文中的Z平均粒度使用Malvern Zetasizer纳米系列S粒度分析仪通过光散射来确定。
[0181] 本文中的平均粒度可以使用Coulter LS230激光衍射仪器来确定。
[0182] 优选地,存在于组合物中的总的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒的至少90%w/w存在于液体第一部分中,更优选地至少95%w/w,最优选地至少99%w/w。在优选的实施方案中,在组合物中的大体上所有的乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒存在于液体第一部分中。因此,通常,乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒存在于组合物的仅一个部分中。
[0183] 丙烯酸类聚合物珠可以存在于组合物的任何部分中,然而,典型地,总的丙烯酸类聚合物珠的至少70wt%存在于液体第一部分中,更典型地,至少80wt%,最典型地,至少90wt%,特别地100wt%。对于这些目的,溶于单体中的珠不再是聚合物珠。
[0184] 通常,所有或大体上所有的所述丙烯酸类单体组分和所述乳液聚合的丙烯酸类聚合物颗粒(如果后者存在)位于所述组合物的单独的部分中,使得例如第一部分的液体载体由分散体液体载体提供,并且用于第二部分的液体载体由丙烯酸类单体提供。
[0185] 用于混合本发明的可硬化的组合物的部分的一般程序描述如下:在混合之前,在5℃-40℃、更典型地10℃-35℃、最典型地15℃-30℃的温度,将两种组分平衡持续合适的时间段,典型地1小时或更长。根据本文定义的比率,将液体第一部分与适量的液体第二部分以及任何其他液体部分(如果存在)混合。然后,在平衡的温度进行混合持续至少5秒,更典型地至少20秒,最典型地至少30秒。当已经达到面团时间时,将揉捏好的材料堆积到合适的位置,诸如堆积到在合适的温度的预先调整的并且允许放热和硬化的模具中,该合适的温度通常在以上的平衡温度的范围内。可选择地,可以将揉捏好的材料植入某些其他空腔内诸如骨内,并且允许放热和硬化。
[0186] 两种组分的混合和随后的反应可以在平衡温度进行。技术人员将意识到温度对面团时间和凝固时间的影响。较高的混合温度导致较短的面团时间和凝固时间,并且对于较低的混合温度则相反。
[0187] 现在将参考随附的实施例来描述本发明的实施方案:实施例
[0188] 表征技术:
[0189] 分子量通过使用聚(甲基丙烯酸甲酯)标准品用于校正的凝胶渗透色谱法来测量。四氢呋喃用作流动相。测量重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和多分散性(Mw/Mn)。
[0190] Z平均乳液粒度使用Malvern Zetasizer纳米系列S粒度分析仪来确定。
[0191] 丙烯酸类聚合物珠的平均粒度使用Coulter LS230激光衍射仪器来确定。
[0192] 比浓粘度(RV,dl/g)使用Ubbelohde粘度计型号OB在25℃在氯仿(1wt%溶液)中测量。
[0193] Wt%残余的过氧化二苯甲酰含量通过滴定法来确定。
[0194] Wt%含水量通过Karl Fischer方法使用具有831电量计的Metrohm 874加热样品处理器来确定。
[0195] 液体第一部分的Brookfield粘度(BV,厘泊(cP))使用以主轴数6和速度50rpm操作的Brookfield粘度计型号DV-E在25℃确定。丙烯酸分散体的BV使用相同的条件来确定,除了使用主轴数5和速度20。
[0196] 实施例1
[0197] 50.1%wt固体的丙烯酸类聚合物分散体的制备
[0198] 将600克的去离子水添加至装配有氮气入口、冷凝器和电力操作的不锈桨式搅拌器的五升圆底玻璃烧瓶。水借助于水浴加热至80℃,同时以150转/分(rpm)搅拌。使氮气流通过液体表面上方的烧瓶的蒸气空间。
[0199] 制备由850克甲基丙烯酸甲酯(MMA)、150克苯乙烯、5.0克的月桂基硫酸钠和300克的去离子水组成的乳化的单体混合物。在添加之前搅拌该混合物持续60分钟,且在整个添加过程中搅拌该混合物以保持其乳化。
[0200] 在水的温度在80℃的情况下,通过将30克的乳化的单体混合物添加至烧瓶、随后添加10毫升的过硫酸钾在去离子水中的2wt%溶液来制备聚合物种子(阶段1)。在略微放热之后,反应进行持续三十分钟直至温度返回至80℃。
[0201] 然后,通过首先将10毫升的过硫酸钾在去离子水中的2wt%溶液添加至烧瓶、随后使用蠕动经约25分钟连续添加300克的乳化的单体混合物来在聚合物种子颗粒上生长核(阶段2)。在单体混合物添加完成之后,反应再进行持续15分钟,直至温度返回至80℃。然后重复该步骤两次。
[0202] 将30.0克的75%活性过氧化二苯甲酰溶于剩余的370克的乳化的单体混合物中,同时搅拌持续45分钟。
[0203] 然后,通过首先将10毫升的过硫酸钾在去离子水中的2wt%溶液添加至烧瓶、随后使用蠕动泵经约25分钟连续添加含有添加的BPO的乳化的单体混合物,在核上生长含BPO的壳(阶段3)。在所有单体混合物已经被添加之后,反应进行持续另外的十五分钟,直至温度已经返回至80℃。
[0204] 然后,将得到的丙烯酸类聚合物分散体冷却至低于40℃并且通过150微米筛过滤。
[0205] 丙烯酸类聚合物分散体具有50.1%wt的固体含量、2.72dl/g的比浓粘度、130cP的Brookfield粘度、1.8%wt的残余的过氧化二苯甲酰和245nm的z平均乳液粒度。
[0206] 实施例2
[0207] 丙烯酸类聚合物珠的制备
[0208] 通过将2000毫升的去离子水和8克的羟乙基纤维素粉末(来自Aqualon Ltd的Natrosol HEC 250HR)添加至含有不锈钢锚型搅拌器的5升玻璃烧瓶来制备悬浮聚合的水相。将烧瓶内容物以400rpm搅拌并且加热至40℃以溶解羟乙基纤维素。然后添加含有875克甲基丙烯酸甲酯、125克的苯乙烯和20.0克的75%活性过氧化二苯甲酰的有机相,根据得到的丙烯酸类聚合物珠的期望的粒度调整搅拌器速度,并且使用水浴将反应器烧瓶的内容物加热至85℃。在85℃继续聚合,直至反应器内容物经历放热,通常达到约94℃-96℃。然后将反应器烧瓶冷却,并且得到的丙烯酸类聚合物珠浆料通过850微米筛进行筛分。然后将珠过滤,用去离子水洗涤,并且在空气循环烘箱中在50℃干燥持续不同的时间,以产生含水量不同的丙烯酸类聚合物珠样品。产生了两个系列的丙烯酸类聚合物珠样品,即,聚合物珠1和聚合物珠2。
[0209] 聚合物珠1:聚合期间使用的搅拌器速度是650rpm,并且得到的产品具有平均粒度34μm、残余的过氧化苯甲酰含量1.3wt%、320,000道尔顿的重均分子量(Mw)和比浓粘度
1.45dl/g。产生了含水量从0.5wt%变化至31.8wt%的样品,编码为聚合物珠1(a)至1(g)。
[0210] 聚合物珠2:聚合期间使用的搅拌器速度是400rpm,并且得到的产品具有平均粒度260μm、残余的过氧化苯甲酰含量1.2wt%、重均分子量(Mw)365,000道尔顿和比浓粘度
1.55dl/g。产生了含水量从0.5wt%变化至13.0wt%的样品,编码为聚合物珠2(a)至2(e)。
[0211] 表1
[0212]
[0213] 实施例3-6
[0214] 液体第一部分的制备
[0215] 液体第一部分的制备通过将实施例1中制备的丙烯酸类聚合物分散体与实施例2中制备的聚合物珠1和2的样品中的每一个混合来进行。制造300克的液体第一部分的一般制备方法如下:
[0216] 向装配有电力搅拌器电机和不锈钢桨式搅拌器的500ml聚丙烯烧杯中添加90克的丙烯酸类聚合物分散体。搅拌以50rpm开始。添加63克的聚合物珠1(选自样品1(b)至1(g))并且保持搅拌持续另外的30秒。然后添加73.5克的聚合物珠2(选自样品2(b)至2(e))并且继续搅拌持续30秒,然后添加剩余量(73.5克)的聚合物珠2。然后继续搅拌持续另外的60秒。
[0217] 比较实施例1
[0218] 液体第一部分的制备
[0219] 液体第一部分的制备通过将实施例1中制备的丙烯酸类聚合物分散体与实施例2中制备的聚合物珠1和2的样品中的每一个混合来进行。制造300克的液体第一部分的一般制备方法如下:
[0220] 向装配有电力搅拌器电机和不锈钢桨式搅拌器的500ml聚丙烯烧杯中添加60克的丙烯酸类聚合物分散体。搅拌以50rpm开始。添加72克的聚合物珠1(a)并且保持搅拌持续另外的30秒。然后添加84克的聚合物珠2(a)并且继续搅拌,持续30秒,然后添加剩余量(84克)的聚合物珠2(a)。然后继续搅拌,持续另外的60秒。
[0221] 表2中描述了实施例3至6和比较实施例1的液体第一部分中的每一个中使用的聚合物珠的特性,以及珠混合物的平均含水量和液体第一部分制剂中的总含水量。液体第一部分中的总的含水量通过将液体第一部分中的所有来源的水的重量,即丙烯酸类聚合物分散体的水的量和聚合物珠1和2中的水的量相加来计算。然后,这被表示为总液体第一部分的wt%。
[0222] 表2
[0223]
[0224] 液体第一部分的保存期和沉降评估
[0225] 液体第一部分的保存期通过进行加速老化测试来评估。
[0226] 一般方法如下:在制备液体第一部分之后,将30克等分的每一种液体倒入一系列装配有螺旋盖的透明样品小瓶中,并且将这些小瓶置于40℃的烘箱中。定期取出每一种液体第一部分的一个样品小瓶,冷却至25℃,并且检查沉降。沉降通过以下来评估:缓慢倒置含有液体第一部分的透明样品小瓶并且进行目视检查以评估珠聚合物沉积物的存在。对于该特定的系统,在进行Brookfield粘度确定之前将制剂重新混合。所有样品在Brookfield粘度确定之后被丢弃。将Brookfield粘度相对于时间制成表(表3)
[0227] 表3
[0228]
[0229] 结果示出,比较实施例1(并非本发明的部分)在21天之后Brookfield粘度迅速上升,通过28天固化,并且因此具有有限的保存期。在另一方面,实施例3至6在40℃储存至少42天显示出稳定的粘度。
[0230] 因此,可以看出,当液体第一部分的总含水量大于约10wt%-11wt%时,增加了液体第一部分的保存期,且因此增加了可硬化的多部分丙烯酸类组合物的保存期。
[0231] 因此,可以看出,根据本发明的液体第一部分以及因此可硬化的多部分丙烯酸类组合物相比于比较实施例1而言具有增加的保存期。
[0232] 实施例7
[0233] 可硬化的组合物的制备(液体第二部分中的不透射线填充剂)
[0234] 液体第二部分通过以下来制备:首先将12.0g的聚(MMA-共-DMAEMA)共聚物溶于装配有搅拌器的玻璃烧瓶中的47.52g的MMA单体(用60ppm氢醌(HQ)抑制剂稳定)和0.48g的N,N-二甲基-对甲苯胺(DMPT)促进剂中。聚(MMA-共-DMAEMA)共聚物具有共聚单体比率MMA:DMAEMA 95:5wt%,不含残余的引发剂,并且具有比浓粘度0.50dl/g。然后在500rpm-600rpm的搅拌下添加所需量的硫酸钡(40.0g),并且静置持续1小时,以将硫酸钡分散在单体/聚合物浆(syrup)中。得到的液体第二部分的Brookfield粘度为2,500厘泊。
[0235] 由在40℃老化持续42天之后的实施例3的液体第一部分和上述液体第二部分制备可硬化的组合物,如下进行:在混合之前,将两种组分在培养箱中在23℃平衡持续至少10小时。将14.0g的液体第一部分置于聚丙烯烧杯中,随后放入14.0g的液体第二部分。然后,使用金属刮刀在23℃进行手动混合持续30秒,在这之后将材料覆盖并且静置。混合物粘度增大,经历聚合并且硬化成固体
[0236] 比较实施例2
[0237] 使用比较实施例1的液体第一部分制备可硬化的组合物。
[0238] 含有不透射线填充剂的液体第二部分根据实施例7制备,并且与在40℃老化持续42天之后的比较实施例1的液体第一部分组合使用,以如下制造可硬化的组合物:
[0239] 在混合之前,将两种组分在培养箱中在23℃平衡持续至少10小时。将14.0g的液体第一部分置于聚丙烯烧杯中,随后放入14.0g的液体第二部分。然后使用金属刮刀在23℃进行两种液体部分的手动混合的尝试持续30秒,但比较实施例1在40℃老化持续42天之后的固体性质意味着没有产生均匀的混合物,并且形成的聚合的块在稠度上不均匀,因此不被认为是适合用作医学植入材料的可硬化的组合物。
[0240] 注意力被指向与本申请有关的与本说明书同时地或在本说明书之前提交并且与本说明书一起对公共查阅开放的所有的文件和文档,并且所有的这样的文件和文档的内容通过引用被并入本文。
[0241] 除了其中这样的特征和/或步骤中的至少某些是相互排斥的组合之外,本说明书(包括任何随附的权利要求摘要附图)中公开的所有特征和/或这样公开的任何方法或工艺的所有步骤可以以任何组合来组合。
[0242] 除非另外明确陈述,否则本说明书(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)中公开的每一个特征都可以被用于相同的、等效的或类似的目的的可选择的特征代替。因此,除非另外明确说明,否则所公开的每一个特征都仅是等效的或类似的特征的一般系列中的一个实例。
[0243] 本发明不限于前述的实施方案的细节。本发明延伸到在本说明书(包括任何随附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征中任何新颖的一个特征或任何新颖的组合,或延伸到如此公开的任何方法或工艺的步骤中的任何新颖的一个或任何新颖的组合。
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