Композиционный материал, отверждаемая композиция и способ получения отверждаемой композиции

1. Композиционный материал, включающий полимерную матрицу и неорганические частицы, диспергированные в полимерной матрице, причем неорганические частицы включают:
группу G-PID сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, которая образована заполнителем из неорганических сферических частиц, имеющих заданный средний диаметр первичных частиц в диапазоне от 100 до 1000 нм, и в которой, по данным количественного гранулометрического состава заполнителя, 90% или более всех частиц находится в диапазоне ±5% от заданного среднего диаметра первичных частиц, и
группу G-SFP высокодисперсных частиц, которая образована неорганическими частицами, средний диаметр первичных частиц которых составляет менее 100 нм,
где количество групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, включенных в неорганические частицы, равно единице или более,
m
m
когда количество групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, включенных в неорганические частицы, принято равным а, и каждая из групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц представлена как группа G-PID, где при а равном 1, m равно 1, тогда как при а равном или больше 2, m является натуральным числом от 1 до а, соответственно в порядке возрастания средних диаметров частиц, средние диаметры первичных частиц каждой G-PID отличаются друг от друга на 25 нм или более,
1
средний диаметр первичных частиц в группе высокодисперсных частиц меньше, чем средний диаметр первичных частиц в G-PID на 25 нм или более,
(MX)
m
(G-PIDm)
(G-)
(МХ)
(G-PIDm)
когда показатель преломления полимерной матрицы при 25°С принят равным n, а показатель преломления неорганических сферических частиц в каждой G-PIDпри 25°С принят равным n, то для любых n верно соотношение n<n, и
упорядоченная структура неорганических сферических частиц всех групп сферических частиц с одинаковым диаметром в полимерной матрице имеет структуру ближнего порядка, которая удовлетворяет условиям 1 и 2, приведенным ниже:
0
0
0
1
0
Условие 1: когда безразмерное число (r/r), которое стандартизируют путем деления расстояния r от центра одной из произвольных неорганических сферических частиц, диспергированных в композиционном материале, на средний диаметр r частиц всех неорганических сферических частиц, диспергированных в композиционном материале, принято за ось х, а функция g(r) радиального распределения, указывающая вероятность того, что другая неорганическая сферическая частица присутствует в точке на расстоянии r от центра произвольной неорганической сферической частицы, принята за ось у, на графике функции радиального распределения, показывающем соотношение r/r и g(r), которое соответствует r в этот момент, ближайшее расстояние r между частицами, которое определяется как r, соответствующее вершине пика, ближайшего к началу координат среди пиков, имеющихся на графике функции радиального распределения, представляет собой значение, которое в 1-2 раза больше среднего диаметра r всех неорганических сферических частиц, диспергированных в композиционном материале;
2
1
2
Условие 2: когда r, соответствующее вершине пика, второго ближайшего к началу координат пика, имеющихся на графике функции радиального распределения, принято вторым ближайшим расстоянием r между частицами, локальное минимальное значение функции g(r) радиального распределения между ближайшим расстоянием r между частицами и вторым ближайшим расстоянием r между частицами имеет значение от 0,56 до 1,10.
2. Композиционный материал по п. 1, в котором исходя из средней плотности р неорганических сферических частиц в плоскости наблюдения, количества dn неорганических сферических частиц, которые присутствуют в области между окружностью на расстоянии r от произвольной неорганической сферической частицы в плоскости наблюдения и окружностью на расстоянии r+dr, и площади da области, где da=2πr⋅dr, определенных на основе полученного с помощью сканирующего электронного микроскопа изображения, на котором плоскость внутри композиционного материала считают плоскостью наблюдения, функцию g(r) радиального распределения рассчитывают по нижеприведенной формуле (1):
.
3. Композиционный материал по п. 1 или 2, в котором общее содержание группы сферических частиц с одинаковым диаметром частиц по отношению к 100 частям по массе полимерной матрицы составляет от 10 до 1500 частей по массе, а содержание группы высокодисперсных частиц по отношению к 100 частей по массе полимерной матрицы составляет от 0,1 до 50 частей по массе.
4. Композиционный материал по любому из пп. 1-3, в котором средний диаметр первичных частиц во всех группах частиц с одинаковым диаметром сферических частиц, включенных в неорганические частицы, находится в диапазоне от 230 до 1000 нм, а средний диаметр первичных частиц в группе высокодисперсных частиц находится в диапазоне от 3 до 75 нм.
(G-PIDm)
(MX)
(MX)
(G-PIDm)
(G-PIDm)
5. Композиционный материал по любому из пп. 1-4, в котором Δn, определяемая как разность (n - n) между n и n составляет от 0,001 до 0,1 для любого n.
6. Зубной пломбировочный материал для пломбирования, который образован из композиционного материала по любому из пп. 1-5.
7. Отверждаемая композиция для получения композиционного материала по п. 1, содержащая:
полимеризуемый мономер, неорганические частицы и инициатор полимеризации, где неорганические частицы включают:
группу G-PID сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, которая образована заполнителем из неорганических сферических частиц, имеющих заданный средний диаметр первичных частиц в диапазоне от 100 до 1000 нм и в которой, по данным количественного гранулометрического состава заполнителя, 90% или более всех частиц присутствуют в диапазоне ±5% от заданного среднего диаметра первичных частиц; и
группу G-SFP высокодисперсных частиц, которая образована неорганическими частицами, средний диаметр первичных частиц которых составляет менее 100 нм,
где количество групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, включенных в неорганические частицы, равно единице или более,
m
m
1
когда количество групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, включенных в неорганические частицы, принято равным а, и каждая из групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц представлена как G-PID, где при а равном 1, m равно 1, тогда как при а равном или больше 2, m является натуральным числом от 1 до а, соответственно в порядке возрастания средних диаметров первичных частиц, средние диаметры первичных частиц каждой G-PID отличаются друг от друга на 25 нм или более, средний диаметр первичных частиц группы высокодисперсных частиц меньше, чем средний диаметр первичных частиц G-PID на 25 нм или более, и
(MX)
m
(G-)
(G-)
(MX)
(G-PIDm)
когда показатель преломления полимерной матрицы при 25°С принят равным n, а показатель преломления неорганических сферических частиц каждой G-PID при 25°С принят равным n, то для любых n верно соотношение n<n.
8. Отверждаемая композиция по п. 7, в которой по меньшей мере часть из одной или более групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц включает один тип группы сферических частиц с одинаковым диаметром частиц и полимер, показатель преломления которого при 25°С меньше, чем показатель преломления неорганических сферических частиц одного типа группы сферических частиц с одинаковым диаметром частиц при 25°С, и они включены как органо-неорганический композиционный наполнитель, который не включает группу сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, отличных от одного типа группы сферических частиц с одинаковым диаметром частиц.
9. Способ получения отверждаемой композиции, которая включает полимеризуемый мономер, неорганические частицы, которые удовлетворяют нижеприведенным условиям (i) - (iv), и инициатор полимеризации, и который обеспечивает отвержденный продукт, который дает структурный цвет заданного цветового тона, при этом способ включает:
стадию смешивания полимеризуемого мономера, неорганических частиц и инициатора полимеризации,
где на стадии смешивания принимают условия смешивания, при которых для смеси, полученной на данной стадии, подтверждено, что диспергированное состояние неорганических частиц в отвержденном продукте, полученном при отверждении смеси, удовлетворяет нижеприведенным условиям (I) и (II), и смешивание осуществляют так, что неорганические частицы должны удовлетворять следующим условиям:
(i) неорганические частицы включают группу G-PID сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, которая образована заполнителем из неорганических сферических частиц, имеющих заданный средний диаметр первичных частиц в диапазоне от 100 до 1000 нм, и, по данным количественного гранулометрического состава заполнителя, 90% или более всех частиц находится в диапазоне ±5% от заданного среднего диаметра первичных частиц, и количество групп сферических частиц с одинаковым диаметром равно или больше единицы;
m
m
(ii) когда количество групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц, включенных в неорганические частицы, полагают равным а, и каждая из групп сферических частиц с одинаковым диаметром частиц представлена как G-PID, где при а равном 1, m равно 1, тогда как при а равном или больше 2, m является натуральным числом от 1 до а, соответственно в порядке возрастания средних диаметров первичных частиц, средние диаметры первичных частиц каждой G-PID отличаются друг от друга на 25 нм или более;
(MX)
m
(G-PIDm)
(G-PIDm)
(МХ)
(G-PIDm)
(iii) когда показатель преломления отвержденного продукта из полимеризуемого мономера при 25°С полагают равным n, а показатель преломления неорганических сферических частиц в каждой G-PID при 25°С полагают равным n, то для любых n верно соотношение n<n;
1
(iv) неорганические частицы включают группу G-SFP высокодисперсных частиц, которые образованы неорганическими частицами, средний диаметр первичных частиц которых составляет менее 100 нм, и он меньше, чем средний диаметр первичных частиц G-PID на 25 нм или более;
при этом дисперсное состояние должно удовлетворять следующим условиям:
0
0
0
1
0
(I) когда безразмерное число (r/r), которое стандартизируют путем деления расстояния r от центра одной из произвольных неорганических сферических частиц, диспергированных в композиционном материале, на средний диаметр r частицы всех неорганических сферических частиц, диспергированных в отвержденном продукте смеси, полагают осью х, а функцию g(r) радиального распределения, указывающую вероятность того, что другая неорганическая сферическая частица присутствует в точке на расстоянии r от центра произвольной неорганической сферической частицы полагают осью у на графике функции радиального распределения, показывающем соотношение r/r и g(r), которое соответствует r в этот момент, ближайшее расстояние r между частицами, которое определяется как г, соответствующее вершине пика, ближайшего к началу координат, среди пиков, имеющихся на графике функции радиального распределения, представляет собой значение, которое в 1-2 раза больше среднего диаметра r всех неорганических сферических частиц, диспергированных в отвержденном продукте смеси;
2
1
2
(II) когда r, соответствующее вершине пика, второго ближайшего к началу координат пиков, имеющихся на графике функции радиального распределения, полагают вторым ближайшим расстоянием r между частицами, локальное минимальное значение функции g(r) радиального распределения между ближайшим расстоянием r между частицами и вторым ближайшим расстоянием r между частицами имеет значение от 0,56 до 1,10.
10. Способ получения отверждаемой композиции по п. 9, в котором исходя из средней плотности ρ неорганических сферических частиц в пределах плоскости наблюдения, количества dn неорганических сферических частиц, которые присутствуют в области между окружностью на расстоянии r от произвольной неорганической сферической частицы в плоскости наблюдения и окружностью на расстоянии r+dr, и площади da области, где da=2πr⋅dr, определенных на основе полученного с помощью сканирующего электронного микроскопа изображения, на котором плоскость внутри отвержденного продукта смеси считают плоскостью наблюдения, функцию g(r) радиального распределения рассчитывают по нижеприведенной формуле (1):
.
11. Способ получения отверждаемой композиции по п. 9 или 10, включающий определение условий смешивания, принятых на стадии смешивания, и представляющий собой способы (а) или (b), указанные ниже:
(a) способ, при котором предварительно для отверждаемой композиции, имеющей такой же или практически такой же состав, что и фактически получаемая отверждаемая композиция, изменяют множество условий смешивания и выполняют смешивание, проверяют функцию g(r) радиального распределения в отвержденном продукте смеси, полученной, когда смешивание выполняют для каждого из условий смешивания, чтобы определить условия смешивания, которые удовлетворяют условиям (I) и (II), и тем же условиям смешивания, что и определенные принятые условия смешивания;
(b) способ, при котором отбирают и проверяют часть смеси, полученной по ходу и/или после завершения стадии смешивания, независимо от того, удовлетворяет ли диспергированное состояние неорганических частиц в отвержденном продукте для отобранной смеси условиям (I) и (II) или нет, и перемешивание продолжают, пока эти условия не будут выполнены.