专利名称：聚合物组合物及其应用的制作方法
本申请是1992年11月5日提交的、题为“一种用于共聚合的可紫外线固化的新颖交联剂”的发明专利申请的分案申请，原申请的申请号为92113763.x。
本发明涉及一种聚合物组合物及其应用，所述组合物包括至少一种含乙烯基的单体、至少一种含丙烯酸基的或苯乙烯基的单体，以及式AaSsVvR1的交联剂的聚合物。
在交联的聚合物系领域，引发剂和交联组合物(交联剂)通常在聚合前加到单体混合物中。这些交联剂有助于形成要求的聚合物。此外交联剂能影响聚合产物的特性及机械性。
任何含约10％-90％水的水状聚合物都称之为水凝胶，因此水凝胶的物理性质变化很大，并在很大程度上取决于其水含量。由于水凝胶呈现出极好的生物适应性，因而人们对将水凝胶应用于生物医学用作各种生物医学制品有广泛的兴趣。例如水凝胶可用作隐形眼镜、眼内植入物、膜及其它薄膜、隔膜、导管、口腔防护物、假牙垫料、组织替代物、心脏瓣膜、子官内避孕器、输尿管修补物等。水凝胶在眼科学领域、尤其是在制作隐形眼镜方面已获得商业成功。
就水凝胶制备方法而言，交联剂影响与水凝胶稳固性有关的机械特性，例如，模数和磨损强度。因此在水凝胶合成中要求引入特殊的交联剂使单体共聚合。
至少早在Wichterle等的美国专利No 3220960时人们已知道用水凝胶制作隐形眼镜，该专利公开了包括与相应二元酯交联的羟烷基丙烯酸酯或异丁烯酸酯的水合聚合物的水凝胶。更准确地说，也称之为聚-HEMA的聚(2-羟乙基异丁烯酸酯)作为含约39％(重量)水的水凝胶例子。聚-HEMA是适合作水凝胶隐形眼镜的早期标准材料，因为它具有在干态下可机械加工和抛光的耐用性。
通常，将含约40％(重量)水含量的水凝胶，诸如异丁烯酸2-羟乙酯称为低水含量水凝胶。一般来说当水含量增加时，氧的渗透性也随之增加。隐形眼镜和其它生物医学器件要求高比率氧渗透性，因为眼睛完全依赖存在于眼睛表面的氧气。
此外熟知的水凝胶系是包括N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和异丁烯酸酯，例如甲基异丁烯酸酯(MMA)，的共聚物。作为NVP/MMA比例函数的NVP-MMA水凝胶水含量变化很大。然而商业感兴趣的来自NVP和MMA的大部分水凝胶的水含量为70％-80％。业已知道包括N，N-二甲基丙烯酰胺共聚物(DMA)的水凝胶具有相同性质。通常将含水量(重量)在这个范围的水凝胶称为高水含量水凝胶。
通常低水含量水凝胶具有适合作软性隐形眼镜的性质。高水含量水凝胶呈现出具有适合耐磨的氧渗透性。然而高水含量水凝胶通常不容易制成稳定的镜片。据报导这样的镜片比较容易磨损，此外也比较容易损坏。
水凝胶水含量及其稠度决定镜片的氧渗透能力。从实验上来说，为提高隐形眼镜的氧渗透性，并使隐形眼镜耐磨，相对于减少的水凝胶稠度，增加了水含量。在理论上最合适的镜片应当至少具有与NVP-MAA体系的镜片同样高的氧渗透性，同时还具有用聚-HEMA水凝胶制成的镜片的相类似的强度和机械性质。
这就导致研制将硅氧烷或氟化基团加到聚合的水凝胶中。但令人遗憾的是，硅氧烷和其他含硅氧烷的化合物不易制作成可增湿的；另一个适合作隐形眼镜的主要特性。可增湿性是重要的，因为镜片如果不可增湿它就不能保持润滑，因此镜片戴在眼睛上不舒服。最佳的隐形眼镜应当不但具有极好的氧渗透性而且应具有极好的泪液可增湿性。
如上所述，和参加反应的单体结构相类似的交联剂常加到单体混合物中。例如通常将二(甲基)丙烯酸酯或二(甲基)丙烯酰胺单体用作(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酰胺体系的交联剂。此外为使含N-乙烯基吡咯烷酮或者乙酸乙烯酯的乙烯基型体系反应，通常采用例如乙烯型交联剂，诸如四甘醇二乙烯基醚。一般来说乙烯基化合物是具有乙烯基团(CH2＝CH-)的化合物，并且通常是活性的。人们熟知这样的基团相对地易于聚合。丙烯酸化合物是那些含丙烯酸基团(CH2＝CRCOX-)的，并且也容易聚合的化合物。
当要求特定的共聚物体系时，该共聚物体系同时包含异丁烯酸酯的单体和含乙烯基的单体时，产生了有关这两种反应物单体类型有不同的反应性的问题。含乙烯基和异丁烯酸酯的单体通常是不可能共聚合的。因此为了使乙烯基化合物，诸如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)与例如异丁烯酸甲酯(MMA)共聚合，采用异丁烯酸烯丙酯作交联剂，并加入过氧辛酸t-丁酯作热反应引发剂和用苯偶姻甲基醚(BME)作光化引发剂。由于异丁烯酸烯丙酯中的烯丙基不是活性的，因此该单体混合物首先经受UV照射使异丁烯酸酯基团聚合，接着通过热固化使烯丙基和NVP聚合。
此外，交联剂，诸如四甘醇二乙烯基醚可用来促使NVP/异丁烯酸酯体系的聚合；然而这也要求热固化。这样的热固化不如UV固化合乎要求，因为加热会不利地影响最终产物水凝胶所需要的性质。此外热固化不充分会使水凝胶不具有要求的性质。
在聚合物的合成中，其他常用的已知交联剂是多乙烯基、典型的是二或三乙烯基单体，最普通的是二羟基乙二醇、三甘醇、丁二醇、己-1，6-二醇，硫代二甘醇二丙烯酸酯和异丁烯酸酯的二或三(甲基)丙烯酸酯；新戊基二醇二丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等类似物；N，N′-二羟基乙烯二丙烯酰胺以及二异丁烯酰胺；此外还有象邻苯二甲酸二烯丙酯和氰基尿酸三烯丙酯的二烯丙基化合物；二乙烯基苯；乙二醇二乙烯基醚；和多元醇的(甲基)丙烯酸酯，诸如三乙醇胺、丙三醇、季戊四醇、丁二醇，甘露糖醇和山梨糖醇。此外，实例包括N，N-亚甲基-双-(甲基)丙烯酰胺，磺化的二乙烯基苯和二乙烯基砜。同样有用的是(甲基)丙烯酸羟烷酯与不饱和异氰酸酯的反应产物，例如美国专利No 4954587公开的异丁烯酸2-羟乙酯与异丁烯酸异氰酸乙基酯(IEM)的反应产物。
其他公知的交联剂是美国专利No.4,192827公开的聚醚二尿烷二异丁烯酸酯和那些由聚乙二醇，聚丙二醇和聚四亚甲基二醇与异丁烯酸2-异氰酸乙基酯(IEM)或m-异丙烯基-N，N-二甲基苄基异氰酸酯(m-TMI)反应所获得的交联剂，以及美国专利No4486577和4605712所述的聚硅氧烷二尿烷二异丁烯酸酯。公知的其他交联剂是聚乙烯基醇、乙氧基化的聚乙烯基醇的反应产物或聚乙烯基醇共聚乙烯与0.1-10摩尔％异氰酸乙烯酯(象IEM或m-TMI)的反应产物。
如上所述，单独用UV辐射固化水凝胶较之于热固化方法优选。然而据目前所知，没有完全UV固化的丙烯酸/乙烯基或丙烯酸/乙烯基/苯乙烯聚合物体系。
本发明期望用UV辐射单独处理或用UV/加热结合处理来源于包括至少一个含乙烯基的单体、至少一个含丙烯酸或苯乙烯单体以及选自新型交联剂的交联剂的单体混合物的新的可固化的水凝胶。这些用作聚合物新交联剂的新交联化合物适合于制备新水凝胶聚合物，其可用来制备各种生物医学元件。产生的新水凝胶特别适用于制备隐形眼镜。这些新交联剂具有通式(I)I.AaSsVvR1其中V表示
A表示
S表示
R1是取代的和未取代的烃、聚烯化氧、聚(全氟)烯化氧、二烷基封端的聚二甲基硅氧烷、氟化烷基或氟化醚基团改性的二烷基封端的聚二甲基硅氧烷；R2-R10分别是H或1-5个碳原子的烷基；Q是包括具有6-30个碳原子芳烃部分的有机基团；X、Y和Z分别是O，NH或S；V是1或大于1；和α，S分别是大于或等于0，和α+S≥1。
本发明提供生产能广泛应用的生物医学器件，例如隐形眼镜、外科用的器械、心脏瓣膜、器皿代用品、子官内避孕器、膜以及其它薄膜、隔膜、导管、口腔防护物、假牙垫料和眼内器件。
图1和图2描绘当NVP/DMA组合物比率变化时对尿烷薄膜的模数产生的影响。
图3描绘当NVP/DMA组合物比率变化时对异丁烯酸酯封端的聚硅氧烷的模数产生的影响。
注释，诸如“(甲基)丙烯酸酯”或“(甲基)丙烯酰胺”在此表示任意的甲基取代。因此甲基(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯和异丁烯酸甲酯，N-烷基(甲基)丙烯酰胺包括N-烷基丙烯酰胺和N-烷基甲基丙烯酰胺。
本发明涉及将单体连接生成特别可用作生物医学材料，并尤其用于隐形眼镜的新共聚物的新型交联剂。这些交联剂可与各种单体一起使用，并能产生各种隐形眼镜材料，诸如，硬性可渗透气体的透镜材料；软性水凝胶透镜材料及软性非水凝胶透镜材料。
尽管本发明可用于许多包括水凝胶在内的聚合物质，水凝胶最优选，但是特定的聚合物可由下列单体衍生来，其包括丙烯酸酯、丙烯酰胺、异丁烯酸酯、甲基丙烯酰胺、含苯乙烯的单体、二甲基丙烯酸酯和二甲基丙烯酰胺单体、含乙烯酰胺的单体、碳酸乙烯酯/氨基甲酸酯/脲单体、(甲基)丙烯酸酯/包括聚硅氧烷的(甲基)丙烯酰胺封端的预聚合物、多氟代硅氧烷、多氟醚、聚尿烷预聚合物及其他化合物。
本发明含硅氧烷的水凝胶包括聚合物诸如，下列通式的聚合物II. E(*D*A*D*G)a*D*A*A*E′，III. E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E′orIV. E(*D*A)a*D*E′V.EAE′通式中A表示选自通式VI化合物基团的二价聚合基团
其中Rs和Rs′分别表示含1-10碳原子并在碳原子之间具有醚键的未取代或氟取代的低级烷基；和P表示400-10,000分子量；
D表示6-30碳原子的烷基双基、烷基环烷基双基或芳基双基；G表示具有1至40碳原子在主链上有硫键或胺键的烷基双基，环烷基双基，烷基环烷基双基、环烷基双基、芳族双基或烷基芳族双基；★表示尿烷或脲基键合E和E′分别表示用如下通式VII表示的可聚合的不饱和有机基团
式VII中R11表示具有1-10碳原子的二价亚烃基；R12表示-H或-CH3基团；R13表示-H基或具有1-6个碳原子的烷基，或
基，其中，Y是O、S或NH，R14表示具有1-12个碳原子的烷基；X表示
或
Z表示O，S或NH；Ar表示具有6-30碳原子的芳基；m大于1或等于1；a至少是1；w是0-6
x是0或1；y是0或1；和z是0或1。
在式VI和VII结构范围内和本发明所考虑的优选预聚合物可用式VIII定义
式VIII中M是烯属不饱和的可聚合部分；Rs和Rs′分别表示具有1-10碳原子和碳原子之间有醚键的未取代的或氟取代的低级烷基；U是O或具有尿烷、醚、酰胺或其他键的有机基团；m和x是大于1或等于1；和当x大于1时n是大于5，或当x是1时n是大于20。
本发明更优选的尿烷预聚合物还可用式IX表示
式IX中R15是除去异氰酸酯后的二异氰酸酯双基，并且最优选的是异佛尔酮二异氰酸酯双基；m和x分别是大于1或等于1的整数，优选为3或4，x＝1和m＝3或4最优选；和n至少是5，优选的是当x是1时大于20，最优选的是n＝30或更大；更优选的端烯基的聚硅氧烷预聚合物用式X表示
其中M是烯属不饱和的可聚合部分；Rs和Rs′分别是具有1-10碳原子并在碳原子之间有醚键的未取代的或氟取代的低级烷基；m是大于或等于1；n最好大于5。
水凝胶透镜的单体体系通常可采用其量足以不溶解亲水性水凝胶产物但又不足以完全影响水凝胶疏水性的亲水性单烯属单体(例如单烯不饱和单体)和多烯属(通常是二烯属)单体(例如可起交联剂作用的多烯属的不饱和化合物)。如本领域技术人员所熟知的那样，亲水性单烯属单体的混合物也可用来调节聚合物的各种性质。
有代表性的亲水性单体包括(甲基)丙烯酸与含有一个可酯化羟基和至少一个其他羟基的醇的水溶性单酯，诸如(甲基)丙烯酸的单和多聚亚烷基二醇单酯，例如乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇单(甲基)丙烯酸酯和其他同类物；N-烷基和N，N-二烷基取代的(甲基)丙烯酰胺，诸如N-甲基(甲基)丙烯酰胺，N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等；N-乙烯吡咯烷酮和烷基取代的N-乙烯基吡咯烷酮；N-乙烯基-N-烷基酰胺，诸如N-乙烯基-N-甲基乙酰胺，N-乙烯基-N-甲基-甲酰胺，N-乙烯基乙酰胺，N-乙烯基甲酰胺；(甲基)丙烯酸缩水甘油醇酯；未饱和胺；烷氧基乙基丙烯酸酯、富马酸酯及其混合物；以及本领域熟知的其他单体。
本发明的新化合物可用来交联至少一个含乙烯基的单体和至少一个含丙烯酸或苯乙烯的单体。因此能产生各种新型水凝胶，它们随后加工成，如医疗元件和仪器、修复用元件、植入物尤其是隐形眼镜、眼睛内植入物、角膜内植入物等。
优先选用部分地组成本发明新交联组合物的含丙烯酸的单体包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸烷酯、烷基(甲基)丙烯酰胺、聚甲硅烷氧基(甲基)丙烯酸烷酯、聚甲硅烷氧基烷基(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸氟烷酯、氟烷基(甲基)丙烯酰胺，比较优选的单体是异丁烯酸2-羟乙酯、异丁烯酸甘油酯，羟乙基甲基丙烯酰胺，2-甲基丙烯酰氨基乙醇N，N-二甲基丙烯酰胺，N，N-二甲基甲基丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸。此外含丙烯酸的单体可以是具有含(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺单体封端的预聚合物，优选的预聚合物是可通过酯、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲或氯烷键连接的含聚硅氧烷、聚乙烯醚、或多氟醚的单体。此外，含聚硅氧烷的预聚合物中的聚硅氧烷单元还可含氟烷基、氟代醚、烷基醚单体或醇基团。
新交联组合物中优选考虑的含乙烯基的单体可包括乙烯碳酸酯、烷基乙烯基碳酸酯、聚硅氧烷乙烯基碳酸酯、氟代烷基乙烯基碳酸酯、聚硅氧烷基烷基乙烯基碳酸酯、氟代烷基乙烯基碳酸酯单体以及相应的氨基甲酸酯和脲单体，诸如乙烯脲、烷基乙烯脲、聚硅氧烷烷基乙烯脲和氟代烷基乙烯基脲单体，比较优选的含乙烯基的单体包括N-乙烯基呲咯烷酮、N-乙烯基，N-甲基乙酰胺、N-乙烯基，N-甲基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺和2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮(VDMO)。
此外，含乙烯基的单体可以是预聚物，其选自乙烯碳酸酯-，氨基甲酸乙烯酯-和乙烯基脲封端的预聚物，并且还可包括含聚硅氧烷、氟代烷基或氟代醚的单体，比较优选的单体包括可通过醚、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲或尿烷键连接的聚亚烃醚或多氟醚。优选的含聚硅氧烷的乙烯基预聚物可包括烷基醚或醇。
最优选的交联剂是甲基丙烯酸基乙基乙烯基碳酸酯，甲基丙烯酸基乙基乙烯基氨基甲酸酯和甲基丙烯酸基乙基乙烯脲。此外交联剂可包含丙烯酸基团和含苯乙烯基团。该交联剂还可包括丙烯酸、苯乙烯和乙烯基的基团。因此更准确地说优选的交联剂可以是4-乙烯基苯基乙烯基碳酸酯、4-乙烯基苯基乙烯基氨基甲酸酯或4-乙烯基苯基乙烯基脲。
此外加入新交联剂的其他优选的新水凝胶组合物包括本发明交联剂、至少一个含异丁烯酸酯和聚尿烷-硅氧烷的单体和至少一个含(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺的单体以及N-乙烯基吡咯烷酮。此外含聚尿烷-硅氧烷的单体包括含氟代烷基、氟醚或醇的单体。优选的(甲基)丙烯酸酯是异丁烯酸烷酯、异丁烯酸2-羟乙酯、二醇异丁烯酸酯、聚硅氧烷基烷基异丁烯酸酯以及异丁烯酸氟烷酯。优选的(甲基)丙烯酰胺是N，N-二甲基丙烯酰胺。
优选的聚硅氧烷基甲基丙烯酸酯是甲基丙烯酸基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)。优选的水凝胶组合物还包括2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮(VDMO)。
此外本发明优选的新水凝胶组合物还包括至少一个(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺封端的含聚硅氧烷的单体、含乙烯单体，其优选地包括碳酸酯、氨基甲酸酯，和含脲的聚硅氧烷基烷基乙烯基单体，或含羧酸的乙烯基碳酸酯、乙烯基氨基甲酸酯或乙烯基脲和交联组合物。
另一类包括新交联组合物的优选水凝胶含至少一个(甲基)丙烯酸酯封端的氟醚改性的聚硅氧烷、一个含(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺的单体及N-乙烯基吡咯烷酮。
另外，可以想象本发明新交联剂可与用于隐形眼镜领域的所有熟知单体反应，诸如，HEMA体系，含氟代烷基的组合物、含硅氧烷和不含硅氧烷的组合物、含尿烷的组合物及含硅的组合物。
如上所述，该新交联剂是用式I表示的新化合物。和任意的聚合物合成情况一样，新交联剂与所需的丙烯酸，乙烯基反应，并且需要时与含苯乙烯的单体的反应的机理尚未完全清楚。然而产生的最终产物聚合物体系与至今熟知的所有水凝胶相比较，呈现出极好的UV固化性能。因此本发明期望获得通过将所需的单体与新交联剂反应制得的所有聚合物体系以及获得上述最终聚合物产物的方法。
交联剂的合适用量仅取决于产生的水凝胶所要求的性质，诸如硬性。通常交联剂的浓度不超过总单体混合物的20％(重量)，优选地为约0.001％-约10％，最优选为约0.01％-约5％，并且在每种情况下都足以使产生的水凝胶获得所要求的性质。通常，交联剂的加入量可使产生的高分子水凝胶能够吸收约5％-约90％(重量)，优选约10％-约80％，最优选为约20％-约75％的水。
包括本发明新交联组合物的优选的隐形眼镜是无掺入物、可渗透氧的、水解稳定的、生物惰性的和透明的，可以是“硬”或“软”的，具有至少约10×10-11cm3cm/Sec·cm2mmHg的可观察的氧气渗透性(DK单位)。
优选的隐形眼镜组合物包括异丁烯酸酯，诸如2-羟基异丁烯酸酯或异丁烯酸甲酯，乙烯基型的增湿单体，诸如N-乙烯基吡咯烷酮和本发明交联剂。
最优选的是用包括尿烷预聚物、聚硅氧烷基烷基异丁烯酸酯，至少一个丙烯酸型的增湿单体、乙烯基型的增湿单体和本发明交联剂的聚尿烷水凝胶组合物制成的含硅氧烷的水凝胶隐形眼镜。尿烷预聚物是如下通式XI的甲基丙烯酸酯基的预聚物
式XI中D表示除去异氰酸酯基团后的二氰酸酯异佛尔酮双基；G表示除去羟基后的二甘醇双基；★表示尿烷、脲键；和n＝20-50(当b＝1时)，或n＝5-20(当b＝2-8)。
可采用美国专利No 3408429和3496254公开的旋转浇注方法和其他常用的方法，诸如在美国专利No 4084459和4197266中公开的压缩模压方法将本发明得到的聚合物成型为隐形眼镜。
术语“生物医学上使用的成型制品”或“生物医学元件”是指本文所公开的物质具有适合于与有生命的组织、血液和粘膜长期接触的物理化学性质。业已公开的生物医学成型制品都要求这些性质。人们业已知道，例如当血液与制品表面接触时血液很容易并迅速受到损伤。因此有必要将与血液接触所用的假体及元件的人造表面设计成对血液具有抗凝血酶原和非溶血性质。
因此，本发明交联剂共聚合制得的聚合物可用来改善胶质、以制备血液容器、膀胱 外科诊断器械及如美国专利No 3563935(Kliment)公开的其他元件。聚合物也能用来制备如美国专利No3566874(Shephard)公开的尿液管。这些聚合物能用来制作渗析用的半透膜片、人造假牙和如上述美国专利No.3607848(Stog)公开的所有制品。
此外，本文公开的聚合物和共聚物可用水煮沸和/或热压处理而不会损坏，因此可进行消毒。因而本文公开的聚合物和共聚物制得的制品可用于外科，其中将使用与有生命的组织和粘膜相适应的制品。
下列实施例仅用来进一步说明本发明，但并不构成对本发明的限制。本文所有的份数和百分数都是以重量计，并在25℃下测定粘度，除非另有特殊说明。
实施例1通过异丁烯酸羟乙酯和氯甲酸乙烯酯反应制备交联剂(HEMAVc)
在装配有回流冷凝器、机械搅拌器、热电偶、滴液漏斗和高效N2输入装置的500毫升园底烧瓶中加入32.5克异丁烯酸2-羟乙酯、21.8克吡啶和300毫升氯仿。然后将该反应物冷却到低于5℃并经由滴液漏斗加入25.3克氯甲酸乙烯酯，期间将该物一直搅动并保持在低于5℃的温度下。让温度升温到室温并不断搅动整夜，然后将反应混合物通过硅胶柱然后用硫酸镁干燥并过滤。在减压(b.p.74℃在1mmtorr)下除去溶剂得到26克指定产物，GC 99.2％纯度，NMR光谱证实该指定产物具有预期的结构。
实施例2模压水凝胶薄膜-含有HEMAVc的HEMA/NVP组合物制备含异丁烯酸羟乙酯(HEMA)(其含有0.17％乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA))72份；1-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)，28份；甲基丙烯酸羟乙酯氯甲酸乙烯酯，0.08份；Darocur-1173[EM工业]，20份；和已醇20份的组合物。将该组合物放在二片涂硅烷的玻璃板之间模压，并用UV辐射2小时固化。用溶剂(乙醇)萃取后，失重为14.5％，这可解释成是己醇的重量。经水化处理后的薄膜含65％水，表明聚合得很好。
实施例3无HEMAVc的HEMA/NVP组合物将含HEMA/EGDMA/NVP/苯偶姻甲醚(BME)/过氧化辛酸叔丁酯(TBO)(71.85/0.15/28/0.75/0.1)的混合物首先暴露于紫外线下辐射(UV)2小时，然后在120℃下加热辅助固化1小时，模压成镜片。接着将产生的镜片用沸腾的水萃取。萃取的沸水是18％，镜片最终的含水量是56.5％。当将改性的HEMAVc组合物和标准组合物的数据相比较，可以看出有较多的NVP加入改性的HEMAVc组合物的水凝胶中。最重要的是改性的HEMAVc组合物的共聚合和固化只要通过暴露于UV辐射下完成，而不是象标准制剂的要求的那样采用加热的辅助固化方式。
实施例4-8HEMA/NVP组合物下列组合物4-8是用含0.15％EGDMA异丁烯酸羟乙酯和NVP的组合物配制的。将该组合物模压成薄片，并用实施例2相同的方式进行处理。所得的水凝胶薄膜具有下列性质
实施例组合物 4 5 6 7*8HEMA 72 72727272NVP 28 28282828BME 0.0759 - - - -TBO 0.1007 - - - -Darocur-1173-0.2 0.2 0.2 0.2HEMAVc - - - 0.2 -EGDMA- - - - 0.2甘油 20 - 202020薄膜的性质％可萃取的 13.013.1 12.8 10.7 12.2％水 55.356.2 56.7 58.4 54.0张力(g/mm2) 40 67452639模数(g/mm2) 23.525.5 24.1 17.1 28.7撕裂强度(g/mm) 4.4 4.4 4.7 3.2 2.1*含新交联剂的组合物实施例9用于制备含尿烷的水凝胶隐形眼镜的尿烷组合物将含由异佛尔酮二异氰酸酯、二乙二醇、分子量为3000的聚硅氧烷二醇和异丁烯酸2-羟乙酯的尿烷预聚物，30份；3-甲基丙烯酸基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷(TRIS)30份；NVP40份；己醇40份Darocure 0.2份的尿烷组合物在UV下辐射固化3小时。在相同条件下将添加0.6份HEMAVc的相同组合物固化。然后将产生的薄膜用乙醇萃取，干燥然后用水煮沸并用PH7.4的缓冲盐水溶液处理使其饱和。下面列出得到的水凝胶薄片的性质无HEMAVc有HEMAVc可萃取的％ 16 10水％ 25 37氧渗透性-DK144 105模数g/mm2970 430实施例10适用于制备隐形眼镜的尿烷水凝胶制备含有如下组分的单体混合物。
a)由异佛尔酮二异氰酸酯、二乙二醇、分子量3600的聚硅氧烷二醇得到的30份尿烷预聚物b)30份TRISc)30份NVPd)10份DMA
e)0.1份交联剂HEMAVcf)0.2份Darocure-1173g)40份己醇溶剂。
将该组合物在UV辐射下固化2小时形成薄膜，然后将薄膜用乙醇萃取、干燥、并用水煮沸，接着用PH7.4的缓冲盐水饱和。该水凝胶薄膜的模数值为80g/mm2，氧渗透性为98(DK单位)，水含量为41％。
实施例11含NVP、DMA、VDMO和HEMAVc的尿烷水凝胶组合物除了用1份2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮(VDMO)代替3份NVP和1份DMA外，单体混合物含有如实施例10相同重量比的相同组份。将该组合物加工成实施例10的水凝胶薄膜。该水凝胶薄膜具有110g/mm2的模数，氧渗透性为90(DK单位)，水含量为40％。
实施例12模压的尿烷水凝胶镜片将实施例10和11所述的聚尿烷组合物通过用一次性的过滤器过滤倒入清洁的瓶内。在惰性氮气氛下，将60-90微升的混合物注到清洁的半个塑性模子中，然后用另一半塑性膜子盖上。然后将模子压缩，并在UV光(4200microwatts/cm2)下固化90分钟。用机械方法将模子打开，并放到装有乙醇水溶液的烧杯中。在1小时内从模子中拿出镜片，然后用乙醇萃取48小时，并用蒸馏水煮沸4小时。对产生的透镜作美容质量、细胞毒性和尺寸的检验。将通过检验的镜片在戴到眼睛上评价前，先用缓冲的磷酸盐盐水加热消毒。
实施例13临床评价将实施例12所述的模压聚尿烷镜片戴在6-10个患者上进行评价。在每个试验中，将聚(HEMA)对照用镜片戴在一只眼睛上，试验用镜片戴在另一只眼睛上。最少一小时后，最好5小时或更长些时间后对透镜的可增湿性和表面沉积物进行分析研究。表面可湿性的等级标度是0-4，0表示无表面沉积物，4表示有许多0.5mm直径或更大些的沉积物。对实施例10的组合物镜片在戴了5小时后的结果是可增湿度3，沉积物为0.4。对含1份VDMO(实施例11组合物)的镜片，在戴了4小时后作分析，结果表明可增湿度为3.3，沉积物等级为0.7 。
实施例14含M2D25/TRIS/NVP/HEMAVc的组合物将1，3-双(4-异丁烯酸基丁基)二硅氧烷和1，1，3，3，5，5，六甲基三硅氧烷以1∶8.33摩尔比反应制得α，ω-双(甲基丙烯酸基丁基)聚硅氧烷(M2D25)。将13份M2D25与47份TRIS、40份NVP和0.1份HEMAVc混合，经摇动，产生透明溶液。将40份己醇和0.2份Darocure-1173加到该混合物中。将20份己醇同0.2份BME一起加到该组合物中。将产生的组合物模压成玻璃片并在UV光下固化2小时。该薄膜用溶剂(乙醇)萃取整夜，用水煮沸4小时，然后放在PH7.4的缓冲盐水中。这些薄膜呈现出下列性质水含量23％；模数369g/mm2；接触角度为20度；氧渗透性114(DK单位)。
实施例15含M2D25/TRIS/NVP/DMA/HemaVc的组合物除了用等量DMA(13/47/30/10/0.1)代替实施例6的10份NVP外，在玻璃瓶内装有如实施例11所列的相同组份。用实施例14所述的方法将该反应物模压成水凝胶薄膜。形成的水凝胶薄膜呈现出下列性质水含量24％；模数146g/mm2；接触角度为25度；氧渗析性为113(DK单位)。
实施例16比较的组合物-M2D25/NVP/DMA/HemaVc除了用附加的M2D25(60/30/10/0.1)完全代替TRIS外，按实施例15相同的重量比配制组合物。用实施例2所述的方法将产生的组合物模压成水凝胶薄膜。产生的薄膜模数为570g/mm2，其模数是用实施例14的方法制备的含按13比47重量比的M2D25和TRIS的水凝胶薄膜模数的约1.5倍。
实施例17-22制备六个含有下列组份的聚尿烷水凝胶薄膜a)由异佛尔酮二异氰酸酯、二乙二醇、分子量为3600的聚硅氧烷二醇和HEMA得到的尿烷预聚物30份；
b)30份TRIS；c)0-40份NVPd)40-0份DMA(NVP+DMA＝40份)e)NVP量0.3％的HEMAVc交联剂f)40份n-己醇；g)0.2份Darocur-1173(UV引发剂)。
将这些组合物用UV固化，接着用醇萃取并用沸水水合、得到具有下列性质(水含量和模数)的水凝胶薄膜产物。图1描述实施例17-22的薄膜产物，每个薄膜分别有一个曲线点。
表1实施例 17181920 2122NVP/DMA比率40/0 38/2 35/5 30/10 20/20 0/40％水 35464441 4137模数 430 281 150 80 7963结果图1表明模数/混合物的相对关系。
实施例23-26用实施例17-22的组份但用表2所列的不同的相对份数制备聚尿烷组合物。
a)IDS3H与b)TRIS各34份
c)NVP与d)DMA共32份；e)n-己醇，f)HEMAVc和g)Darocure-1173的份数与实施例8-13的份数相同。
按例17-22的相同方式铸塑和加工该组合物，其水含量和模数数据示于表2。图2描绘了例23-26所得的膜，每种膜在图中分别为一点。
表2实施例 23 2425 26NVP/DMA比率32/024/8 16/16 0/32水％ 25 2631 25模数 610 275 10787模数/混合物的相对关系用图2表示。
实施例27-30基于M2Dx的水凝胶薄膜制备下列含硅氧烷的水凝胶组合物，并将其用实施例17-22的方法模压成水凝胶薄膜，该水凝胶组合物的组份是a)13份M2D25b)47份TRISc)NVP与d)DMA，共40份e)40份正己醇f)HEMAVc，NVP量的0.3份g)0.2份Darocure在图3中分别用实施例27-30的每个薄膜产物作为一个曲线点以此描绘模数-组合物的相对关系。
在本文的技术领域内，熟练的技术人员能对本发明作出许多其他的改进和变化。因而人们应理解，在本权利要求范围内，本发明可被实施，而不是如本文特定描述的那样。
权利要求
1.一种聚合物组合物，含有一种聚合物，所述聚合物含有至少一种含乙烯基的单体、至少一种含丙烯酸基或苯乙烯基的单体，以及0.001-20重量％具有下述通式的交联剂AaSsVvR1V表示
A表示
S表示
R1是由取代的和未取代的烃得到的烷基、聚烯化氧、聚(全氟)烯化氧、二烷基封端的聚二甲基硅氧烷、用氟代烷基或氟代醚改性的二烷基封端的聚二甲基硅氧烷；R2-R10分别是H或1-5碳原子的烷基；Q是含具有6-30碳原子的芳族部分的有机基团；X、Y和Z分别是O、NH或S；V是1、或大于1；和a，S分别是大于或等于0，a+S＝1或大于1。
2.权利要求1的组合物，其中聚合物包括含有丙烯酸基的单体和含有苯乙烯的单体。
3.权利要求1的组合物，其中聚合物包括至少一种含甲基丙烯酸酯的聚尿烷硅氧烷单体、至少一种含(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺的单体和N-乙烯基吡咯烷酮和下式的交联剂AaSsVvR1式中V表示
A表示
S表示
R1是从取代和未取代的烃得到的烷基、聚烯化氧、聚(全氟)烯化氧、二烷基封端的聚二甲基硅氧烷基、二烷基封端的用氟代烷基或氟代醚改性的聚二甲基硅氧烷；R2-R10分别是H或1-5个碳原子的烷基；Q是含具有6-30碳原子的芳族部分的有机基团；X、Y和Z分别是O、NH或S；V是1或大于1；和a，s分别是大于或等于0，和a+S＝1或大于1。
4.权利要求3的组合物，其中所述聚尿烷-硅氧烷单体还包括氟代烷基单体。
5.权利要求3的组合物，其中所述聚尿烷-硅氧烷单体还包括氟代醚单体。
6.权利要求3的组合物，其中所述聚尿烷-硅氧烷单体还包括醇单体。
7.权利要求3的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酸酯的单体选自异丁烯酸烷基酯、异丁烯酸2-羟乙酯、异丁烯酸甘油酯、聚硅氧烷基烷基异丁烯酸酯和异丁烯氟代烷基酯。
8.权利要求3的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酰胺单体是N，N-二甲基丙烯酰胺。
9.权利要求7的组合物，其中所述聚硅氧烷基烷基异丁烯酸酯是异丁烯酸基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷。
10.权利要求3的组合物，其中所述交联剂是异丁烯酸基乙基乙烯基碳酸酯。
11.权利要求3的组合物，其中所述交联剂是异丁烯酸基乙基乙烯基氨基甲酸酯。
12.权利要求3的组合物，其中所述交联剂是异丁烯酸基乙基乙烯基脲。
13.权利要求3的组合物，其中所述交联剂是4-乙烯基苯基乙烯基碳酸酯。
14.权利要求3的组合物，其中所述交联剂是4-乙烯基苯基乙烯基氨基甲酸酯。
15.权利要求3的组合物，其中所述交联剂是4-乙烯基苯基乙烯基脲。
16.权利要求3的组合物，其中所述组合物还包括2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮。
17.权利要求3的组合物，其中所述组合物是可渗透氧的。
18.权利要求3的组合物，其中所述组合物可通过紫外线辐射和加热固化。
19.权利要求3的组合物，其中所述组合物可通过紫外线辐射固化。
20.权利要求3的组合物，其中所述组合物用来制造生物医学元件。
21.权利要求20的组合物，其中所述生物医学元件是隐形眼镜。
22.权利要求1的组合物，其中聚合物包括至少一种(甲基)丙烯酸酯封端或(甲基)丙烯酰胺封端的含聚硅氧烷的单体和至少一种含乙烯基的单体，和至少一种具有下式的交联剂AaSsVvR1式中V表示
A表示
S表示
R1是从取代的和未取代的烃得到的烷基、聚烯化氧、聚(全氟)烯化氧、二烷基封端的聚二甲基硅氧烷、二烷基封端的氟代烷基或氟代醚改性的聚二甲基硅氧烷；R2-R10分别是H或1-5个碳原子的烷基；Q是含具有6-30个碳原子的芳族部分的有机基团；X、Y和Z分别是O、NH或S；V是1或大于1；和a，s分别是大于或等于0，和a+s＝1或大于1。
23.权利要求22的组合物，其中所述聚合物还包括至少一种含(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺的单体。
24.权利要求22的组合物，其中所述含聚硅氧烷的单体还包括至少一种含氟代烷基的单体。
25.权利要求22的组合物，其中所述含聚硅氧烷的单体还包括至少一种含氟代醚的单体。
26.权利要求22的组合物，其中所述含聚硅氧烷的单体还含至少一种含醇的单体。
27.权利要求23的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酸酯的单体是异丁烯酸烷基酯。
28.权利要求23的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酸酯的单体选自异丁烯酸氟烷基酯、异丁烯酸2-羟乙酯、异丁烯酸甘油酯和聚硅氧烷基烷基异丁烯酸酯。
29.权利要求23的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酰胺的单体是N，N-二甲基丙烯酰胺。
30.权利要求23的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酸酯的单体是异丁烯酸。
31.权利要求28的组合物，其中所述聚硅氧烷基异丁烯酸酯是异丁烯酸基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷。
32.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是N-乙烯基吡咯烷酮。
33.权利要求32的组合物，其中所述含乙烯基的单体是2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮。
34.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是聚硅氧烷基烷基乙烯基碳酸酯。
35.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是聚硅氧烷基烷基乙烯基氨基甲酸酯。
36.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是聚硅氧烷基烷基乙烯基脲。
37.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是含羧酸的乙烯基碳酸酯。
38.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是含羧酸的乙烯基氨基甲酸酯。
39.权利要求22的组合物，其中所述含乙烯基的单体是含羧酸的乙烯基脲。
40.权利要求23的组合物，其中所述含乙烯基的单体是含乙烯基的聚硅氧烷预聚物。
41.权利要求40的组合物，其中所述的聚硅氧烷预聚物含尿烷、脲、酯或碳酸酯键。
42.权利要求40的组合物，其中所述聚硅氧烷预聚物包括至少一种含氟代烷基的单体。
43.权利要求40的组合物，其中所述聚硅氧烷预聚物包括至少一种含氟代醚的单体。
44.权利要求40的组合物，其中所述聚硅氧烷预聚物包括至少一种含醇的单体。
45.权利要求22的组合物，其中所述交联剂是异丁烯酸基乙基乙烯基碳酸酯。
46.权利要求22的组合物，其中所述交联剂是异丁烯酸基乙基乙烯基氨基甲酸酯。
47.权利要求22的组合物，其中所述交联剂是异丁烯酸基乙基乙烯基脲。
48.权利要求22的组合物，其中所述交联剂是4-乙烯苯基乙烯基碳酸酯。
49.权利要求22的组合物，其中所述交联剂是4-乙烯苯基乙烯基氨基甲酸酯。
50.权利要求22的组合物，其中所述交联剂是4-乙烯苯基乙烯基脲。
51.权利要求22的组合物，其中所述聚合物包括异丁烯酸酯封端的聚硅氧烷、聚硅氧烷基烷基异丁烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮和所述的交联剂。
52.权利要求51的组合物，其中所述聚合物还包括N，N-二甲基丙烯酰胺。
53.权利要求51的组合物，其中所述聚合物还包括2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮。
54.权利要求22的组合物，其中所述聚合物包括氟代烷基改性的异丁烯酸酯封端的聚硅氧烷、异丁烯酸氟代烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮及所述的交联剂。
55.权利要求54的组合物，其中所述聚合物还包括2-乙烯基-4，4-二甲基-2-噁唑啉-5-酮。
56.权利要求22的组合物，其中所述聚合物包括至少一种异丁烯酸酯封端的氟代醚改性的聚硅氧烷、至少一种含(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯酰胺的单体、N-乙烯基吡咯烷酮和所述的交联剂。
57.权利要求56的组合物，其中所述含(甲基)丙烯酰胺的单体是N，N-二甲基丙烯酰胺。
58.权利要求22的组合物，其中所述聚合物包括至少一种乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯封端的聚硅氧烷单体、至少一种聚硅氧烷基烷基乙烯基碳酸酯或氨基甲酸酯单体、N-乙烯基吡咯烷酮、至少一种含丙烯酸的单体和所述的交联剂。
59.权利要求58的组合物，其中所述聚硅氧烷单体还包括至少一种氟代烷基单体。
60.权利要求58的组合物，其中所述聚硅氧烷单体还包括至少一种氟代醚单体。
61.权利要求58的组合物，其中所述聚硅氧烷单体还包括至少一种醇单体。
62.权利要求58的组合物，其中所述含丙烯酸的单体是N，N-二甲基丙烯酰胺。
63.权利要求58的组合物，其中所述含丙烯酸的单体是异丁烯酸甘油酯。
64.权利要求22的组合物，其中所述组合物是可渗透氧的。
65.权利要求22的组合物，其中所述组合物可通过紫外线辐射和加热固化。
66.权利要求22的组合物，其中所述组合物是用紫外线辐射固化的。
67.权利要求22的组合物，其中所述组合物用来制作生物医学元件。
68.权利要求22的组合物，其中所述生物医学元件是隐形眼镜。
69.权利要求1的组合物用于制备隐形眼镜的应用。
70.权利要求69的应用，用于制造一种含可紫外线固化的水凝胶组合物的隐形眼镜，其中所述的组合物还含有甲基丙烯酸基乙基乙烯基碳酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮和羟乙基异丁烯酸酯。
71.权利要求69的应用，用于制造一种含可紫外线固化的水凝胶组合物的隐形眼镜，其中所述的组合物还含有N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基-4，4二甲基-2-噁唑啉-5-酮、N，N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酸基乙基乙烯基碳酸酯。
72.权利要求69的应用，用于制造一种含可紫外线固体的水凝胶组合物的隐形眼镜，其中所述的组合物还含有α，ω-双(异丁烯酸基烷基)聚硅氧烷、3-异丁烯酸基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、N-乙烯基吡咯烷酮和异丁烯酸基乙基乙烯基碳酸酯。
全文摘要
公开了一种聚合物组合物及其用于制备隐形眼镜的应用,其中所述组合物含有一种聚合物,所述聚合物含有至少一种含乙烯基的单体、至少一种含丙烯酸基或苯乙烯基的单体,以及0.001—20重量%的AaSsVvR
文档编号G02C7/04GK1270973SQ9912615
公开日2000年10月25日 申请日期1999年12月7日 优先权日1991年11月5日
发明者赖有进 申请人:博士伦有限公司