一种具有良好回弹性的硅水凝胶及其制备方法和应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硅水凝胶，具体来说，涉及一种具有良好回弹性的硅水凝胶及其 制备方法和应用方法。
【背景技术】
[0002] 聚合物水凝胶是一种在水中只溶胀不溶解，而且可以保有大量水分的网状聚合 物。水凝胶因其具有良好的生物相容性和环境友好性，使其成为制造生物医学装置、尤其是 角膜接触镜或人工晶体的的优选材料。
[0003] 角膜接触镜从发展至今已有一百多年的历史了。然而到了今天，角膜接触镜不仅 是近视患者及一部分患有眼部疾病人士的一种重要医疗器材，而且也逐渐成为很多爱美人 士热衷的美目产品。其中，硬性角膜接触镜已经逐渐退出历史的舞台，软性角膜接触镜已逐 渐成为了现在的主流。最早的软性角膜接触镜源自上世纪五十年代，是捷克科学家利用甲 基丙烯酸2_羟乙酯合成的水凝胶制备而成。
[0004] 经过一段时间的发展，出现了一些可用于角膜接触镜材料的常规水凝胶。这种水 凝胶是由亲水单体（如甲基丙烯酸2-羟乙酯，N-乙烯基吡咯烷酮）的混合物制备。美国 专利US4495313、US4889664和US5039459公开了常规水凝胶的形成。
[0005] 常规水凝胶制备的角膜接触镜虽然具有佩戴舒适、容易被人眼所接收的特点，但 其在透氧性能以及实现功能化等方面仍然有待改进。由于水凝胶材料的透氧机理方面的原 因，其透氧性能难以满足过长时间佩戴的要求。常规水凝胶制备的角膜接触镜提高透氧性 能只能通过提高含水量的方式实现，但是其机械强度随含水量的增大而急剧降低。因此，倾 向于引入含硅单体以增加氧的渗透性。这样做虽然可以有效地提高水凝胶的氧的渗透性， 但是含硅单体通常是疏水性单体。这就意味着在与亲水性单体共聚合有相当的难度，且所 制备出的水凝胶能否达到作为角膜接触镜材料的技术指标也是一大难题。
[0006] 疏水性单体与亲水性单体共聚合时，很容易产生相分离的问题，一旦所制得的水 凝胶发生了相分离现象会使水凝胶变的不透明或者出现明显的雾影，这样的水凝胶是无 法作为角膜接触镜材料使用的。与此同时，由于疏水性单体与亲水性单体相容性的问题，共 聚合的完全程度也是一个重要考量指标，如果共聚合的不完全，那么所制得的水凝胶机械 强度会不理想。这样所制得水凝胶作为角膜接触镜使用的寿命会受到影响。
[0007] 含硅单体是一种刚性较强的单体，单纯用其制备的硅水凝胶即使可以克服机械强 度不理想的问题，也会带来新的问题，即所制备的硅水凝胶回弹性差，拉伸后无法回复原 形。在后来硅水凝胶角膜接触镜的发展过程中，各大隐形眼镜制造商通过多种方式解决了 这一难题，常见的解决方法是加入长支链的聚硅氧烷，这样会大幅提高水凝胶中高分子链 的柔韧性，从而达到了最终提高硅水凝胶的回弹性的目的。
[0008] 这类方法中的长支链的聚硅氧烷价格高昂，且大部分是各大制造商自行制备获 得，方法复杂且来源渠道较少。
【发明内容】
[0009] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有良好回弹性的硅水凝 胶，该硅水凝胶具有良好的回弹性，机械强度及透光性，可用于眼部物件的制备。同时，还提 供该硅水凝胶的制备方法，该制作方法简单，且原料来源广泛，还提供该硅水凝胶的应用方 法，用于制备角膜接触镜或人工晶体，具有良好的回弹性，且成本低廉。
[0010] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明实施例采用如下的技术方案：
[0011] 第一方面，本实施例提供一种具有良好回弹性的硅水凝胶，该硅水凝胶按照质量 分数，由以下组分组成：
[0012] 含硅单体混合物：25~50%; 亲水单体： 45~70%; 引发剂: 0. 01~0. 1%; 交联剂： 2~
[0013] 作为一种优选方案，所述的含硅单体混合物由两种含硅单体组成，且两种含硅单 体的质量比为1:]~知所述的含硅单体具有体型结构，且不含有二甲基硅氧烷重复单元。
[0014] 作为一种优选方案，所述的含硅单体混合物由（三甲基甲硅氧烷基）_3_甲基丙烯 酰氧基丙基硅烷、甲基-二（三甲基硅氧烷基）-甲硅烷基丙基甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙 烯酸双（三甲基硅烷氧基）丙酯、甲基丙烯酸五甲基二硅氧烷基酯中的任意两种组成。
[0015] 作为一种优选方案，所述的亲水单体为甲基丙烯酸2-羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷 酮、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯 基磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、2-乙烯基噁唑啉、2-乙烯基-4, 4' -二烷基噁唑啉-5-酮，2-乙 烯基吡咯、4-乙烯基吡咯中的一种或任意组合。
[0016] 作为一种优选方案，所述的交联剂为甲基丙烯酸烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、 三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1. 4-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯或者新戊二醇二丙 稀酉支醋。
[0017] 作为一种优选方案，所述的引发剂为2-羟基-2-甲基苯丙酮或者偶氮二异丁腈。
[0018] 第二方面，本实施例提供一种具有良好回弹性的硅水凝胶的制备方法，该制备方 法包含以下过程：将含硅单体混合物、亲水单体、引发剂、溶剂和交联剂混合搅拌2~12h， 固化引发1~12h，制得硅水凝胶，将硅水凝胶酒精抽提2~4h，随后将硅水凝胶浸泡磷酸 盐缓冲溶液16~24h，磷酸盐缓冲溶液的PH值为6~8,从而制得最终的硅水凝胶。
[0019] 作为一种优选方案，所述的溶剂为戊醇、正己醇、庚醇、辛醇、癸醇、乙酸乙酯、乙酸 丁酯中的一种或任意组合。
[0020] 作为一种优选方案，所述的硅水凝胶按照质量分数，由以下组分组成：
[0021] 含硅单体混合物25-50%； 亲水单体： 45~70%; 引发剂:: 0.01~0.1%; 交联剂:； 2-7%；
[0022] 所述的溶剂质量占含硅单体混合物质量的50~90 %。
[0023] 第三方面，本实施例提供一种硅水凝胶的应用方法，所述的硅水凝胶用于制作角 膜接触镜或人工晶体。
[0024] 有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：该水凝胶角 膜接触透镜具有良好的伸长率和回弹性，以及透光性。发明中利用到高分子共聚合的原理， 将两种不同的硅单体混合起来，使得在水凝胶中得到的高分子链段具有不同的含硅片段， 从而使这些高分子链具有了柔韧性。这种方式制备的硅水凝胶，克服了单一硅单体制备的 水凝胶刚性过强的缺点，使得水凝胶回弹性大幅优化。同时，这些硅单体来源稳定，且价格 低廉，有着广阔的市场应用前景。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施例和对比例的应力-应变曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例，对本发明实施例的技术方案进行详细的说明。
[0027] 本发明实施例提供一种具有良好回弹性的硅水凝胶，该硅水凝胶按照质量分数， 由以下组分组成：
[0028] 含硅单体混合物:：25~50%; 亲水单体： 45~70%; 引发剂： 让〇1~0.?; 交联剂： 2~m
[0029] 在上述实施例中，所述的含硅单体混合物由两种含硅单体组成，且两种含硅单体 的质量比为1:1所述的含硅单体具有体型结构，且不含有二甲基硅氧烷重复单元。含 3： 硅单体具有体型结构。体型结构是一种刚性结构，具有较弱的回弹性。线性结构具有较好 的柔性，回弹性好。传统的方法是使用具有线性结构的硅单体来制备具有回弹性的水凝胶。 本发明实施例中，两种体型的小分子含硅单体在聚合时，会形成两种不同含硅单体的重复 单元的多组分高分子链段，利用了高分子共混改善韧性的原理，大大的降低了高分子的刚 性，增加了回弹性，从而使制得的硅水凝胶回弹性更好。
[0030] 作为优选方法，所述的含硅单体混合物为（三甲基甲硅氧烷基）-3-甲基丙烯酰 氧基丙基硅烷（Tris)、甲基-二（三甲基硅氧烷基）-甲硅烷基丙基甲基丙烯酸甘油酯 (SiM