专利名称：用于形成含有(甲基)丙烯酸酯的无规预聚物的方法
用于形成含有(甲基)丙烯酸酯的无规预聚物的方法
背景技术：
自20世纪50年代起，市场上就可购买到改善视力的接触镜片。当前大多数接触镜片是由水凝胶制成，该水凝胶是在微量交联剂存在下聚合亲水单体(例如HEMA和乙烯基 吡咯烷酮)而形成。已经公开了具有PVA主链和丙烯酸基反应基团的预聚物。还公开了含有甲基丙烯 酸-2-羟乙酯重复单元的预聚物，该重复单元可以单独存在，也可以是与其他单体或共反 应物的共聚物。
图1-4和6-10分别为显示实例1至10的反应混合物的转化率与时间的函数关系图。图5为显示比较例1的批次反应混合物的转化率与时间的函数关系图。
发明内容
本发明涉及包括如下步骤的方法形成第一混合物，该第一混合物包含至少一种溶剂、至少一部分聚合引发剂和一 部分反应性组分，基于在所述方法期间待加入的所有第一组分，该反应性组分包含1重 量％至约40重量％的至少一种第一组分和至少一种第二组分，所述第一组分具有第一反 应速率常数Iq，所述第二组分具有小于约0. Sk1的第二反应速率常数k2，其中所述第二组分 和第一组分在第一反应混合物中的存在比率为至少约k/k2 ；在形成预聚物的条件下，将含有任何剩余部分的反应性组分和引发剂的第二混合 物以足以基本匹配整个添加步骤中第一组分和第二组分至预聚物的转化率的速率加入。本发明还涉及包括如下步骤的方法在形成预聚物的条件下，向包含溶剂的第二混合物中加入第一混合物，所述第一 混合物包含至少一种具有第一反应速率常数ki的第一组分、至少一种具有小于约0. 5ki的 第二反应速率常数k2的第二组分、至少一种聚合引发剂以及任选地至少一种溶剂；其中对所述添加步骤进行控制以基本匹配整个所述添加步骤中第一组分和第二 组分至预聚物的转化率。在另一个实施例中，本发明涉及一种用于形成预聚物的方法，其包括在形成预聚物的条件下，将包含至少一种反应速率常数为Ic1的组分的第一混合物 加入至包含至少一种溶剂和至少一种具有小于约0. 5ki的反应速率常数1^2的第二组分的第 二混合物中，其中对所述添加步骤进行控制以基本匹配整个所述添加步骤中所述第一组分 和第二组分至所述预聚物的转化率。
具体实施例方式如本文所用，术语“(甲基)丙烯酸酯”指具有式CH2 = CRCOX-的基团，其中R为氢或甲基，并且X为O或N。所谓“生物医疗装置”是指设计为在人体组织和/或流体中或者人体组织和/或流体上使用的任何装置。此类装置的实例包括但不限于支架、植入物、导管、伤口敷料和眼 用镜片。在一个实施例中，生物医疗装置为眼科装置。眼科装置为置于眼环境的任何部位 (例如角膜、结膜、眼睑、泪小点或它们的任何组合)中或与眼环境的任何部位(例如角膜、 结膜、眼险、泪小点或它们的任何组合)接触的任何装置。眼科装置的实例包括但不限于接 触镜片，例如硬性和软性接触镜片、泪点塞、眼用膜剂、眼内镜片等。在一个实施例中，装置 为接触镜片。申请人:已发现某些含硅氧烷的预聚合材料可影响所得眼科装置的光学品质。令人 惊讶地是，已经发现通过控制预聚物组分的添加速率，由所述预聚物制成的眼科装置可表 现出光学畸变大幅降低。在一个实施例中，本发明涉及用于由具有基本上不同的反应速率常数k的反应性 组分形成无规预聚物的方法，其中这些无规预聚物的光学特性是所需的。在一个实施例中， 本发明涉及可用于形成光学装置(例如眼用镜片)的无规预聚物。在另一个实施例中，本 发明涉及可用于形成接触镜片并且尤其是水凝胶接触镜片的预聚物。如本文所用的，“预聚物”为由乙烯基加成聚合反应所形成的任何材料。预聚物可 具有约20，000至约200，000的分子量，并且在一些实施例中，具有约25，000至约150，000 的分子量。在一个实施例中，预聚物被官能化并且包含自由基反应基团。本发明涉及控制具有基本上不同的反应速率常数k的预聚物形成组分的添加， 以形成无规预聚物。如本文所用的，“基本上不同”是指至少一种第一组分具有反应速率 常数k1;其至少50%大于至少一种第二组分的反应速率常数k2。因此，在一个实施例中， k2^0. Sk10在另一个实施例中，k2 <0.21^。可按照如下方法测量反应速率常数。通过使 用用于制备预聚物的反应条件(温度、溶剂体系、组分浓度、包括聚合引发剂)，在批次条件 下使预聚物反应性组分的反应。每隔十分钟对反应混合物进行取样并分析待分析组分的浓 度。至少应该取样至第二组分的转化率达到50%。对于在小于约1小时内完成的反应而 言，应该在更短的间隔下对取出的样本进行重复评价，以获得至少约10个数据点。反应速率常数k为绘制的组分浓度相对于反应时间的自然对数(In)线的负斜率。 可以任何单位度量组分浓度，例如重量％、摩尔％或GC方法所提供的峰面积，其中该峰面 积与浓度成比例。在一个实施例中，无规预聚物是由自由基反应性组分所形成的。合适的示例性第 一组分包括含有(甲基)丙烯酸酯的反应性组分、含有苯乙烯的反应性组分以及它们的混 合物等。合适的第一组分的例子包括含硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯单体和亲水性(甲基) 丙烯酸酯组分。如上所定义，第二组分为具有反应速率常数1^2的任何自由基反应性组分。合适的 第二组分的例子包括(甲基)丙烯酰胺单体(例如含硅的(甲基)丙烯酰胺单体和亲水性 (甲基)丙烯酰胺组分)和含乙烯基的组分(例如N-乙烯基内酰胺和N-乙烯基酰胺)以 及它们的组合等。此类化合物的例子包括但不限于N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯 烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、VINAL、TRIS-VC以及它们的组合等。含硅的(甲基)丙烯酸酯单体包含至少一个[-Si-O-]和一个(甲基)丙烯酸酯基团。在一个实施例中，所有Si和所连接的O在含硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯单体中的含量 大于约20重量％，在一些实施例中，含量大于含硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯单体总分子量 的30重量％。含硅的(甲基)丙烯酸酯单体还可包含亲水基团(例如羟基、胺)以及C1-5 烷基或C6-10芳基，其中任意一者均可被卤素、羟基、胺、含有1-4个碳的醚或含有1-4个碳 的酯取代。在一些实施例中，至少一种含硅的(甲基)丙烯酸酯单体包含至少一个羟基或 羟基取代的C1-5烷基合适的含硅的(甲基)丙烯酸酯单体的例子包括包含至少两个[-Si-O-]重复单 元的聚二烷基硅氧烷(“PDMS”)型单体、包含平均分子量约小于2000道尔顿的可聚合基团、 羟基和至少一个“-Si-0-Si-”基团的硅氧烷(甲基)丙烯酸烷基甘油酯(“SiGMA”)型单 体以及包含至少一个Si (0Si-)3基团的三甲基硅氧基(“TRIS”)型单体。合适的TRIS单 体的例子包括甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基双(三 甲基硅氧基)甲基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷以及它们的混合物等。在一个实施例中，PDMS型单体为线性、单烷基封端的单体(“mPDMS单体”)，其包 含的Si和所连接的0的含量大于该含硅氧烷单体的总分子量的20重量％，并且更优选大 于30重量％。合适的mPDMS单体的例子包括
权利要求
方法，包括形成包含至少一种溶剂、至少一部分聚合引发剂和一部分反应性组分的第一混合物，所述反应性组分包含至少一种第一组分和至少一种第二组分，所述至少一种第一组分以在所述方法期间待加入的所有第一组分计在1和约40重量％之间，所述第一组分具有第一反应速率常数k1，所述第二组分具有小于约0.5k1的第二反应速率常数k2，其中所述第二组分和所述第一组分在所述第一反应混合物中的比率为至少约k1/k2；在形成预聚物的条件下，在整个所述添加步骤中，将包含所述反应性组分的任何剩余部分和所述引发剂的第二混合物以足以基本匹配所述第一组分和所述第二组分至预聚物的转化率的速率加入。
2.方法，包括在形成预聚物的条件下，向包含溶剂的第二混合物加入第一混合物，所述第一混合物 包含具有第一反应速率常数Iq的至少一种第一组分、具有小于约0. Sk1的第二反应速率常 数&的至少一种第二组分、至少一种聚合引发剂以及任选至少一种溶剂；其中在整个所述添加步骤中，对所述添加步骤进行控制以基本匹配所述第一组分和所 述第二组分至预聚物的转化率。
3.用于形成预聚物的方法，包括在形成预聚物的条件下，将包含具有反应速率常数h的至少一种组分的第一混合物加 入到包含至少一种溶剂和具有小于约0. Sk1的反应速率常数1^2的至少一种第二组分的第二 混合物中，其中在整个所述添加步骤中，对所述添加步骤进行控制以基本匹配所述第一组 分和所述第二组分至所述预聚物的转化率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组分和所述第二组分中的至少一者包含 硅氧烷并且所述第一组分和所述第二组分中的至少一者包含至少一种亲水组分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在整个反应时间内将所述第二混合物间隔地逐渐 加入所述第一混合物中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组分包含至少一种含硅氧烷的(甲基) 丙烯酸酯单体。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一混合物还包含至少一种亲水性(甲基) 丙烯酸酯单体。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二组分为亲水单体。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述亲水单体包含至少一种(甲基)丙烯酰胺组 分，所述(甲基)丙烯酰胺组分选自包含苯乙烯基、正乙烯内酰胺基、乙烯酰胺基、富马酸基 以及它们的组合的亲水单体。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述(甲基)丙烯酰胺组分选自N，N-二甲基丙 烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲基乙酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酰胺、2-乙烯基-4， 4- 二甲基-2-噁唑啉-5-酮、N-乙烯基氧基羰基丙氨酸以及它们的组合。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述亲水性(甲基)丙烯酸酯单体选自甲基丙烯 酸2-羟乙酯、单甲基丙烯酸甘油酯、单甲基丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸、丙烯酸以及它 们的组合。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述亲水性(甲基)丙烯酸酯单体包含甲基丙烯酸2-羟乙酯。
13.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种含硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯单体 选自PDMS单体、SiGMA型单体、TRIS型单体以及它们的混合物。
14.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种含硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯单 体包含至少一种PDMS单体，所述PDMS单体选自单-(3-甲基丙烯酰氧基_2_羟基丙氧基) 丙基封端的、单_ 丁基封端的聚二甲基硅氧烷；单甲基丙烯酰氧基丙基封端的、单_正丁基 封端的聚二甲基硅氧烷以及它们的组合。
15.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种含硅氧烷的(甲基)丙烯酸酯单体 包含选自如下的单体3_甲基丙烯酰氧基-2-(羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅氧基)甲 基硅烷，3-甲基丙烯酰氧基-2-(羟基丙氧基)丙基三(三甲基硅氧基)硅烷，单-(3-甲基 丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基封端的，单-丁基封端的聚二甲基硅氧烷；单甲基丙烯酰 氧基丙基封端的、单_正丁基封端的聚二甲基硅氧烷以及它们的混合物。
16.根据权利要求15的方法，其中所述第二组分包含(甲基)丙烯酰胺组分，所述(甲 基)丙烯酰胺组分选自N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲基乙酰胺 以及它们的组合。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述(甲基)丙烯酰胺组分包含N，N-二甲基 丙烯酰胺。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述预聚物由反应混合物形成，在加入所有组分 后，以所有反应性组分计，所述反应混合物包含介于约20和约80重量％之间的亲水组分和 介于约20和约80重量％之间的含硅氧烷的组分。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述预聚物由反应混合物形成，在加入所有组分 后，以所有反应性组分计，所述反应混合物包含介于约30和约60重量％之间的亲水组分和 介于约40和约60重量％之间的含硅氧烷的组分。
20.根据权利要求1所述的方法，其中在所述整个添加步骤中所述第一组分和所述第 二组分至所述预聚物的转化率在30%内。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组分和所述第二组分在整个所述添加 步骤中的转化率在10%内。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述预聚物的分子量为约30至约200kD，和多分 散性小于约3。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述预聚物的分子量为约30至约200kD，和多分 散性介于约1.5和约3之间。
24.根据权利要求1所述的方法，其中自开始加入所述反应混合物约0.5至约5小时 内，所述至少一种(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺组分的累计加入量达到约50重量％。
25.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述第一混合物还包含一部分所述至少一种 聚合引发剂。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一混合物在整个所述添加步骤中均维持 在反应温度下。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一混合物包含一部分所述溶剂，所述第二混合物包含剩余的溶剂。
全文摘要
本发明涉及用于形成无规预聚物的方法，所述无规预聚物包含至少一种(甲基)丙烯酸酯组分和至少一种(甲基)丙烯酰胺。更具体地讲，本发明涉及包括如下步骤的方法提供包含具有第一反应速率常数k1的至少一种(甲基)丙烯酸酯组分的第一反应混合物；在包含反应时间的反应条件下，向所述第一反应混合物中加入具有小于约0.5k1的第二反应速率常数k2的至少一种(甲基)丙烯酰胺组分，其中所述(甲基)丙烯酸酯组分和所述(甲基)丙烯酰胺组分中的至少一者包含硅氧烷，并且所述(甲基)丙烯酸酯组分和所述(甲基)丙烯酰胺组分中的至少一者包含至少一种亲水组分；以及在预聚物反应条件下在反应时间内逐渐加入所述至少一种(甲基)丙烯酰胺组分以形成预聚物。
文档编号C08F220/00GK101970516SQ200880120601
公开日2011年2月9日 申请日期2008年10月22日 优先权日2007年10月31日
发明者B·芒努松, H·斯庞加德, H·罗西诺尔, J·M·伍德, J-E·瑟伦森, T·金德特-拉森 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司