專利名稱：氟硅氧烷水凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的聚合組合物，更具體地說，涉及由此制得的接觸透鏡。本發(fā)明進一步具體地涉及帶有至少一個極性氟化側(cè)鏈的含聚硅氧烷的單體。這里所述的單體可用于制備“硬”或“軟”接觸透鏡、眼內(nèi)植入物以及其它修補物，尤其是“軟”水凝膠接觸透鏡。
背景技術(shù)：
在接觸透鏡領(lǐng)域里，必須綜合考慮各種因素以得到具有適宜性能的材料。透氧性、濕潤性、材料強度和穩(wěn)定性只是欲得到可使用的接觸透鏡所必須仔細權(quán)衡的諸多因素中的幾個。由于角膜僅僅通過與大氣接觸獲得其氧源，因而良好的透氧性對于任何接觸透鏡材料來說都是一個關(guān)鍵的性能。濕潤性也很重要，這是由于若透鏡的濕潤性不足，便不會保持潤滑，從而無法舒適地配戴于眼內(nèi)。因此，最佳的接觸透鏡應(yīng)該兼具極好的透氧性和極好的淚液濕潤性。
由于聚硅氧烷材料具有極好的透氧性和其它一些性能，因而它們可用于制備接觸透鏡，參見美國專利4,153,641和4,189,546。但聚硅氧烷通常是親水性的?？蓪⒛承┯H水官能團連接到含聚硅氧烷的單體或預(yù)聚物上以改善其濕潤性，參見美國專利4,260,725和4,259,467。但是，已知許多親水性共聚單體在單體混合物中與含聚硅氧烷的單體不相容，為使單體混合物適當(dāng)?shù)鼐酆?，需要加入加溶劑或相容劑。如果沒有相容劑，可能根本得不到共聚物，有產(chǎn)生不同程度的相分離之虞，使得聚合的材料不透明。
除了透氧性、濕潤性和相容性方面的要求外，接觸透鏡還必須能夠抗沉積。某些聚硅氧烷材料易于積聚沉積。已知將某些聚硅氧烷單體氟化可改善抗沉積性。參見例如美國專利4,440,918、4,990,582、4,954,587、5,079,319和5,010,141。
美國專利4,810,764和5,142,009公開了具有可用于非水凝膠接觸透鏡的性能的氟化聚硅氧烷。用這些材料進行進一步實驗后確認，具有硅氧烷基團賦予的透氧性優(yōu)點和氟化基團賦予的類脂抑制性的水凝膠是特別有利的。但是，因為氟化聚硅氧烷單體難以溶于所用的親水單體中，所以利用這種方法難以得到用于接觸透鏡的可行的水凝膠制劑。如果共聚單體不能充分互溶，便會發(fā)生相分離，導(dǎo)致聚合材料不透明。這種結(jié)果對于諸如接觸透鏡一類必須是透明的材料來說是不合要求的。
已經(jīng)采用相容劑或加溶劑(如甲乙酮(MEK))使某些含氟化硅氧烷的單體進入溶液以用來成膜或制透鏡。但是這類加溶劑和相容劑往往影響純度，因而必須從得到的聚合物中提取出來。這種提取需要額外的加工步驟。另外，如果含硅氧烷的單體和親水性單體極性相差大，即使加入加溶劑(如MEK)也不能使共聚單體保持在溶液中。
因此，具有含聚硅氧烷的單體的透氧性和材料強度高的優(yōu)點及氟化側(cè)基的抗沉積性好的優(yōu)點而不使用相容劑或加溶劑的水解穩(wěn)定性聚合體系對于水凝膠制劑來說是極其有利的。
本發(fā)明的概述現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過在含聚硅氧烷的單體的硅氧烷基團上連接其二氟取代的端碳原子上連有氧原子的極性氟化接枝基團或側(cè)基，可以大大改善氟化聚硅氧烷在親水性單體中的相容性和溶解性。當(dāng)二氟取代的端碳原子上連有氫原子時，氟化聚硅氧烷能夠溶于親水性單體，因而不需要另外加入相容劑或加溶劑。當(dāng)端氫原子被氟取代時，溶解性受到嚴重影響，以致親水性單體不能溶于含全氟化硅氧烷的單體中。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明公開的含氟化聚硅氧烷的單體令人驚奇地展示了極好的相容性。即在各種親水性化合物(如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)中具有高度溶解性，不需要另外加入相容劑或加溶劑。
這里所用的術(shù)語“側(cè)基”是指任何引自硅氧烷基團的支鏈，當(dāng)硅氧烷位于聚合結(jié)構(gòu)的骨架上時，側(cè)基便是側(cè)鏈。當(dāng)硅氧烷基團不在骨架上時，從硅氧烷基團上接枝出來的氟化鏈變成硅氧烷側(cè)鏈的側(cè)鏈。
“端”碳原子是指位于距硅氧烷基團最遠的位置的碳原子，所述硅氧烷基團上連有氟化側(cè)基。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)并公開的是當(dāng)極性氟化基團-(CF2)zH位于與含硅氧烷的單體相連的側(cè)基的末端時，連有側(cè)基的整個硅氧烷單體在親水性單體(如NVP)中具有高度溶解性。當(dāng)氟化端碳原子上的氫原子被氟取代時，含硅氧烷的單體在所用的親水性單體中的溶解性明顯變差，或根本不溶。
在本發(fā)明的一個實施方案中，含氟化硅氧烷的單體具有至少一個氟化側(cè)基，所述側(cè)基用下面通式(I)表示I.
-D-(CF2)zH其中，z為1-20；D為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基。
在另一個實施方案中，含氟化硅氧烷的單體具有至少一個氟化側(cè)基，且含有下面通式(II)所示的部分

其中，D為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基；x≥0；y≥1；x+y＝2-1000；z為1-20。
更優(yōu)選的是如下面通式(III)所示的含氟化硅氧烷的單體

其中，R為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基；
R1-R4可獨立地為具有1-18個碳原子且碳原子間可有醚鍵的一價烴基或鹵素取代的一價烴基；x≥0；y≥1；x+y＝2-1000；z為1-20；R5為下面通式所示的氟化側(cè)鏈-D-(CF2)z-H其中z為1-20；D為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基；A為活性不飽和基團，如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺基團，或下面通式所示的基團

其中，Y為-O-、-S-或-NH-；優(yōu)選的氟化側(cè)基由下式表示-CH2-CH2-CH2-O-CH2-(CF2)z-H其中z為1-20。
一種優(yōu)選的含氟化硅氧烷的單體按照下述反應(yīng)式制備

其中，y為10、25和40；x+y為100；z為4或6。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，含氟化硅氧烷的單體是下面通式所示的(甲基)丙烯酸氟化大聚硅氧烷基烷基酯單體

其中，A為活性不飽和基團，如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺基團；R6為CH3或H；
R為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基；D為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基；x為1、2或3；y為0、1或2；x+y＝3。
下式所示的氟化大聚硅氧烷基烷基單體也是優(yōu)選的

其中，R7為CH2；x為1、2或3；y為0、1或2；x+y＝3 。
本發(fā)明的含氟化聚硅氧烷的單體綜合了已知親水性側(cè)鏈聚硅氧烷的所需性質(zhì)，如與親水性單體的相對相容性，和源于氟化基團的改善的抗沉積性。所需的透鏡性能可以改變和控制。例如，通過改變共聚單體的相對比例(即上述氟化聚硅氧烷單體與親水性單體的比例)，可以改變聚合的氟化聚硅氧烷共聚物的某些水凝膠特性。
通過降低或提高用活性不飽和基團封端的聚硅氧烷單體的分子量，或通過改變所用的共聚單體的比例，可以改變由本發(fā)明所得的聚合物制成的接觸透鏡的相對柔軟度或硬度。一般來說，隨著聚硅氧烷單元與封端單元的比例的增加，材料的柔軟度提高。
本發(fā)明期望將氟化聚硅氧烷單體同時用于“硬”和“軟”接觸透鏡，據(jù)認為所公開的制劑尤其適用于“軟”水凝膠接觸透鏡。如果一個透鏡能夠折迭而不斷裂，則認為該透鏡是“軟”透鏡。
水凝膠是一種含處于平衡狀態(tài)水的水合交聯(lián)聚合物體系。硅氧烷水凝膠(即含硅氧烷的水凝膠)通過將含有至少一種含硅氧烷的單體和至少一種親水性單體的混合物聚合來制備。含硅氧烷的單體和親水性單體均可作為交聯(lián)劑，這里交聯(lián)劑定義為具有多個可聚合的官能度的單體。也可以另外加入交聯(lián)劑。
這里當(dāng)術(shù)語“活性的”與術(shù)語“不飽和基團”聯(lián)用時，意味著活性不飽和基團是帶有促進自由基聚合反應(yīng)的取代基的基團。這些活性不飽和基團聚合后形成本發(fā)明的聚合物。優(yōu)選的是適宜在溫和條件(如室溫)下進行聚合的活性基團。
這里所用的術(shù)語“聚合”是指用可聚合的不飽和基團封端的聚硅氧烷的雙鍵的聚合，該聚合反應(yīng)得到交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)。
另外，這里所用的諸如“(甲基)丙烯酸酯”或“(甲基)丙烯酰胺”一類的用語是指可任選帶有甲基取代基。例如，(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，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。
術(shù)語“預(yù)聚物”表示一個可以是含有至少兩個可聚合的基團的高分子量單體的單體。本發(fā)明的單體混合物中所用的單體可以是單體或預(yù)聚物。因此應(yīng)該理解，術(shù)語“含硅氧烷的單體”和“親水性單體”包括相應(yīng)的預(yù)聚物。這類單體的實例可參見美國專利4,136,250、4,153,641、4,740,533、5,034,461和5,070,215。
術(shù)語“生物醫(yī)用成型制品”或“生物醫(yī)學(xué)裝置或材料”是指本發(fā)明公開的水凝膠材料的物化性能使其適合與活組織、血液和粘膜長時間接觸。
本發(fā)明的單體可用來制備具有理想的剛度、透氧性和其它物理性能的高濕潤性水凝膠。這種含硅氧烷的水凝膠非常適合用于諸于接觸透鏡一類的生物醫(yī)學(xué)裝置。
某些交聯(lián)的聚合物材料，如本發(fā)明考慮的材料，可聚合形成不含水的硬干凝膠。干凝膠被認為是未水合的水凝膠制劑，該制劑可通過物理方法例如經(jīng)機械加工得到光學(xué)性能，然后水合并保持其水含量和光學(xué)性能。
本發(fā)明優(yōu)選的丙烯酸類封端的聚硅氧烷單體具有約1至約200個硅烷氧基重復(fù)單元，更優(yōu)選具有約100個硅烷氧基重復(fù)單元。
本發(fā)明的含(甲基)丙烯酸氟化大聚硅氧烷基烷基酯的單體是用于可以是也可以不是水凝膠的“硬”和“軟”兩種體系的極好材料。優(yōu)選的含(甲基)丙烯酸大聚硅氧烷基烷基酯的單體是例如甲基丙烯酰氧丙基三(八氟戊氧丙基二甲基甲硅烷氧基)甲硅烷。
優(yōu)選的氟化側(cè)基是烷基氟化鍘鏈，如丙氧基八氟戊烷、丙氧基四氟丙烷和丙氧基十二氟庚烷基團，最優(yōu)選丙氧基八氟戊烷基團。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，使單體混合物中一種以上聚硅氧烷單體(其中一種聚硅氧烷單體具有至少一個極性氟化硅氧烷基團)與至少兩種親水性單體聚合制備接觸透鏡材料。
本發(fā)明的聚合組合物中還可加入其它親水性單體來形成水凝膠。這類優(yōu)選的親水性單體可以是含丙烯酸類基團或含乙烯基的單體，也可用作交聯(lián)劑。術(shù)語“乙烯基型”或“含乙烯基的”單體是指含有乙烯基(CH2＝CH2)的非丙烯酸類單體。已知這類含乙烯基的親水性單體較易聚合?！氨┧嵝汀被颉昂┧犷惢鶊F的”單體是指含有丙烯酸類基團

(其中R為H或CH3，x為O或NH)的單體。
優(yōu)選的可用于本發(fā)明的水凝膠的含乙烯基的親水性單體包括例如N-乙烯基內(nèi)酰胺(如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP))、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺，最優(yōu)選NVP。
優(yōu)選的可用于本發(fā)明的水凝膠的含丙烯酸類基團的親水性單體包括諸如N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸和丙烯酸一類的親水性單體，最優(yōu)選DMA。
含硅氧烷的單體占共聚單體混合物總量的相對比例(重量％)優(yōu)選為約10％至約85％，更優(yōu)選為約20％至約70％，最優(yōu)選為約25％至約40％。親水性單體占共聚單體混合物總量的相對比例(重量％)優(yōu)選為約20％至約90％，更優(yōu)選為約30％至約80％，最優(yōu)選為約50％至約60％。
優(yōu)選的含硅氧烷的碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯單體包括1，3-二[(4-乙烯氧基羰氧基)丁-1-基]四甲基二硅氧烷、碳酸3-(三甲基甲硅烷基)丙基乙烯基酯、3-(乙烯氧基羰硫基)丙基-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷]、氨基甲酸3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯酯、氨基甲酸3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙酯、碳酸3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基酯、碳酸權(quán)丁基二甲基甲硅烷氧乙基乙烯基酯、碳酸三甲基甲硅烷基乙基乙烯基酯、碳酸三甲基甲硅烷基甲基乙烯基酯以及下式所示的“V2D25”

其中，X為具有1-10個碳原子且碳原子間可有醚鍵的烷基或亞烷基；z為1-20。
由于乙烯基親水性單體和丙烯酸類親水性單體的反應(yīng)競聚率不同，其共聚速率有很大差別，或者根本不共聚，所以當(dāng)需要同時將含丙烯酸類基團的親水性單體和含乙烯基的親水性單體引入本發(fā)明的含硅氧烷的聚合物中時，可以再加入一種同時具有乙烯基和丙烯酸類可聚合基團的交聯(lián)劑。這種可促進共聚單體共聚的交聯(lián)劑(如碳酸甲基丙烯酰氧乙基乙烯基酯(HEMAVC)和氨基甲酸甲基丙烯酰乙基乙烯酯)是共同未決和共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請07/922,452(1992年7月30日提交)的主題。這種交聯(lián)劑可用下面的示意性化學(xué)式表示

其中，V表示下式所示的含乙烯基的基團

A′表示下式所示的含丙烯酸類基團的基團

S表示下式所示的含苯乙烯基團的基團

其中，R11是由下述化合物衍生而來的烷基取代和未取代的烴、聚化氧、聚(全氟)烯化氧、二烷基封端的聚二甲基硅氧烷、用氟-或氟代醚基團改性的二烷基封端的聚二甲基硅氧烷；R12-R20獨立地為H或1-5個碳原子的烷基；Q是含有6-30個碳原子的芳族基團的有機基團；X、Y和Z獨立地為O、NH或S；v為1或更大的數(shù)；
a、s獨立地為大于或等于0的數(shù)，且a+s大于或等于1。
這種交聯(lián)劑使得所得的共聚物完全是紫外光固化性的。但是，共聚物也可以僅通過加熱固化，或結(jié)合使用紫外光和加熱的方法來固化。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然都明白這其中還可包括固化共聚物所需的必要的光引發(fā)劑和熱引發(fā)劑。
可以引入本發(fā)明的含硅氧烷的水凝膠的其它交聯(lián)劑包括多乙烯基通常是二或三乙烯基單體，最常見的是二甘醇、三甘醇、丁二醇、1，6-己二醇的二或三(甲基)丙烯酸酯類；硫代二甘醇二丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；新戊二醇二丙烯酸酯；三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等等；N，N′-二羥基亞乙基雙丙烯酰胺和雙甲基丙烯酰胺類；二烯丙基化合物，如鄰苯二甲酸二烯丙酯和氰尿酸三烯丙酯；二乙烯基苯；乙二醇二乙烯基醚；以及諸如三乙醇胺、丙三醇、季戊四醇、丁二醇、甘露糖醇和山梨醇一類的多元醇的(甲基)丙烯酸酯類。其他實例有N，N-亞甲基雙(甲基)丙烯酰胺、磺化二乙烯基苯和二乙烯基砜。還可以使用(甲基)丙烯酸羥烷基酯與不飽和異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物，例如美國專利4,954,587公開的甲基丙烯酸2-羥基乙酯與甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯(IEM)的反應(yīng)產(chǎn)物。
其它已知的交聯(lián)劑有聚醚-雙氨基甲酸乙酯-二甲基丙烯酸酯類(美國專利4,192,827)，通過聚乙二醇、聚丙二醇和聚丁二醇與甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯(IEM)或間異丙烯基-γ，γ-二甲基芐基異氰酸酯類(m-TMI)反應(yīng)得到的交聯(lián)劑，以及聚硅氧烷-雙氨基甲酸乙酯-二甲基丙烯酸酯類(美國專利4,486,577和4,605,712)。已知的交聯(lián)劑還有聚乙烯醇、乙氧基化的聚乙烯醇或聚乙烯醇-乙烯共聚物與0.1-10％(摩爾)乙烯基異氰酸酯類(如IEM或m-TMI)的反應(yīng)產(chǎn)物。
通過常規(guī)方法，如烯類不飽和化合物聚合中常用的紫外光聚合、利用自由基熱引發(fā)劑或加熱、或這些方法的組合方法，可以容易地將本發(fā)明的共聚物固化而澆鑄成型。代表性的自由基熱聚合引發(fā)劑有有機過氧化物，如過氧化縮醛、過氧化月桂酰、過氧化癸酰、過氧化硬脂酰、過氧化苯甲酰、過氧新戊酸叔丁酯、過二碳酸酯等等，所用的熱引發(fā)劑濃度約為單體混合物總重量的0.01-1％。代表性的紫外光引發(fā)劑即本領(lǐng)域已知的那些，如苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、Darocure1173、1164、2273、1116、2959、3331(EM工業(yè))和Igracure651和184(Ciba-Geigy)。
除了上述聚合引發(fā)劑和交聯(lián)劑外，本發(fā)明的單體混合物和所得的共聚物還可如接觸透鏡領(lǐng)域公知的那樣含有其它物質(zhì)，如著色劑、增韌劑、紫外線吸收劑和其它物質(zhì)。
本發(fā)明得到的聚合物可按離心澆鑄法(如美國專利3,408,429和3,496,254所述)及其它常規(guī)的方法如美國專利4,084,459和4,197,266公開的壓塑法制成接觸透鏡。
聚合可在相應(yīng)于所需的接觸透鏡形狀的旋轉(zhuǎn)?；蚬潭Ｖ羞M行。這樣制得的接觸透鏡還可以根據(jù)需要進行機械精加工。也可以在適宜的模具或反應(yīng)器中聚合而得到扣狀、片狀或棒狀透鏡材料，然后將其加工(如用車床或激光切削或拋光)得到具有所需形狀的接觸透鏡。
本發(fā)明制得的水凝膠為輸氧型、水解穩(wěn)定、生物惰性、且是透明的。按照本發(fā)明使用的單體和共聚物易于聚合形成三維網(wǎng)絡(luò)，從而可以輸送氧氣，并且是光學(xué)透明的、強度大且親水。
本發(fā)明提供的材料可用于制備光學(xué)接觸透鏡或膜形式的修復(fù)材料，如心臟瓣膜和眼內(nèi)透鏡。本發(fā)明尤其涉及接觸透鏡。
本發(fā)明還提供了可用于生物醫(yī)學(xué)裝置的制品，如外科器械、心臟瓣膜、脈管替代物、子宮內(nèi)節(jié)育器、膜和其它薄膜、隔膜、外科植入物、血管、人造輸尿管、人造胸組織、用于與體外的體液接觸的膜(如用于腎透析和心/肺機等的膜)、導(dǎo)管、口腔防護器、托牙分離劑、眼內(nèi)裝置(特別是接觸透鏡)。
例如，已知當(dāng)血與人造物體表面接觸時易于迅速破壞。對于與血液接觸使用的修復(fù)物和裝置的合成物表面進行抗血栓形成和非溶血性的設(shè)計是必要的。
下述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明，不應(yīng)認為是對本發(fā)明的限制。
實施例1烯丙氧基八氟戊烷的制備向裝有機械攪拌器和溫度計的三頸圓底燒瓶中加入烯丙基溴(16.9克(g)，0.14摩爾(mol))。八氟-1-戊醇(27.2g，0.1mol)、硫酸氫四丁銨(1.7g，0.005mol)、10毫升(ml)50％的氫氧化鈉和125ml四氫呋喃。在70℃下回流6小時后，GC檢測表明下式所示的反應(yīng)完成。所得溶液用蒸餾水洗滌兩次。收集產(chǎn)物層并蒸餾(68℃/30mm)，得到31g(70％)烯丙氧基八氟戊烷。
H-(CF2)z-CH2-OH+Br-CH2-CH＝CH2↓ PTC(TBAH/50％NaOH)H-(CF2)z-CH2-O-CH2-CH＝CH2當(dāng)z為4和6時，分別得到的是烯丙氧基八氟戊烷和烯丙氧基十二氟戊烷側(cè)鏈。
實施例2DP 100的甲基丙烯酸酯封端的75％(mol)聚二甲基硅氧烷-25％(mol)氫化甲基硅氧烷共聚預(yù)聚物的制備在干燥氨氣氛下，向1000ml圓底燒瓶中加入八甲基環(huán)四硅氧烷(371.9g，1.25mol)、四甲基環(huán)四硅氧烷(100.4g，0.42mol)和1，3-雙甲基丙烯酰氧丁基四甲基二硅氧烷(27.7g，0.7mol)。加入三氟甲磺酸(0.25％，1.25g)作為引發(fā)劑。將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌過夜。然后加入10g碳酸氫鈉，再將反應(yīng)混合物攪拌過夜。然后將所得溶液過濾并置于50℃、高真空下以除去未反應(yīng)的環(huán)狀化合物。單體結(jié)構(gòu)由1H-NMR譜確認。
實施例3DP 100的甲基丙烯酸酯封端的75％(mol)聚二甲基硅氧烷-25％(mol)聚甲基八氟戊氧丙基硅氧烷共聚物單體(Octa-25)的制備在氮氣氛下，向裝有磁性攪拌器和水冷凝器的500ml圓底燒瓶中加入氫化硅氧烷單體(按實施例2所述制備)(15g，0.002mol)、實施例1的烯丙氧基八氟戊烷(27.2g，0.1mol)、2.5ml四甲基二硅氧烷鉑配合物(Huels-3％Pt/二甲苯)、150ml無水四氫呋喃(THF)和75ml二噁烷。將下面所示的反應(yīng)混合物加熱至75℃，反應(yīng)通過紅外光譜監(jiān)測氫化硅氧烷的減少。當(dāng)氫化硅氧烷消失時(3-4小時)，冷卻反應(yīng)混合物，并在50℃、高真空下加熱1小時以除去未反應(yīng)的烯丙氧基八氟戊烷。單體結(jié)構(gòu)由1H-NMR譜確認。

其中，y為10、25和40；x+y為100；z為4和6。
實施例4甲基丙烯酰氧丙基三(二甲基甲硅烷氧基)甲硅烷的制備向裝有溫度計和磁性攪拌器的三頸圓底燒瓶中加入甲基丙烯酰氧丙基三氯甲硅烷(2.5g，0.01mol)、二甲基氯硅烷(6.53g，0.069mol)、三乙胺(7.69g，0.076mol)和25ml無水乙醚。將反應(yīng)混合物冷卻至-15℃并慢慢加入水(5g，0.28mol)稀釋。使反應(yīng)混合物慢慢回到室溫并將其攪拌過夜。所得溶液用蒸餾水洗滌三次。收集乙醚層，用硫酸鎂干燥，過濾并用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去乙醚。將所得油狀物真空蒸餾(83-93℃/1mm)，得到純度為97.5％(GC法測定)的甲基丙烯酰氧丙基三(二甲基甲硅烷氧基)甲硅烷(產(chǎn)率為51.4％)。
實施例5甲基丙烯酰氧丙基三(八氟戊氧丙基二甲基甲硅烷氧基)甲硅烷的制備向200ml圓底燒瓶中加入甲基丙烯酰氧丙基三(二甲基甲硅烷氧基)甲硅烷(5.0g，0.013mol)、烯丙氧基八氟戊烷(21.4g，0.079mol)、0.005ml二乙烯基鉑配合物(Huels)和50ml四氫呋喃。將溶液回流1小時，這時1H-NMR譜表明氫化硅氧烷已反應(yīng)完。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(50℃/30mm)除去四氫呋喃和未反應(yīng)的烯丙氧基八氟戊烷，得到甲基丙烯酰氧丙基三(八氟戊氧丙基二甲基甲硅烷氧基)甲硅烷(定量產(chǎn)率)。
實施例6由25％(mol)八氟硅氧烷(octa-25)與二甲基丙烯酰胺(DMA)澆鑄制得的膜的物理性能用于評估物理和機械性能的所有膜均按下述方法制備。采用特氟隆墊片在兩塊硅烷化的玻璃片之間鑄膜。紫外光引發(fā)劑為Darocur1173(濃度為0.5％)。固化條件為用紫外燈在3700uW/cm2的強度下照射2小時。固化后，將膜用2-丙醇在室溫下提取過夜(膨脹300％)，在室溫下干燥2小時，然后用緩沖鹽水煮2小時。評價膜的機械性能、透氧性和水解穩(wěn)定性。水解穩(wěn)定性測試即將測試樣品在80℃下于緩沖鹽水中加熱并監(jiān)測3、5和7天時的重量損失。
表1示出了由DP 100甲基丙烯酸酯封端的25％(mol)八氟硅氧烷(octa-25)與二甲基丙烯酰胺(DMA)制得的膜的提取性、水含量、透氧性和機械性能數(shù)據(jù)。不需要助溶劑來溶解組分。膜是透明的。
表1由八氟硅氧烷/DMA制劑得到的膜的提取性、水含量、氧氣滲透性和機械性能數(shù)據(jù)混提取百 水百分伸長百拉伸撕裂合物 分數(shù) 含量 DK 模量分數(shù)強度強度100/0 11.970.00530 55 40 181.590/10 8.576.39397188 38 481.580/20 7.24 18.18223219 34 483.375/25 6.80 25.56134222 29 444.170/30 5.78 30.94138210 63 683.1實施例7比較例——與不含-CF2H端基的硅氧烷相比25％(mol)八氟硅氧烷(octa-25)與親水性單體的溶解性的改善由70份DP 100的甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷和30份DMA配成制劑。該制劑為相分離的混合物。聚二甲基硅氧烷和DMA不相容。沒法用該混合物制膜。另外，由含25％(mol)九氟側(cè)鏈的DP100的甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷(即-CF2H端基被全氟-CF3端基代替)和30份DMA制備溶液時也得到相分離的混合物。DMA和該聚硅氧烷不相容，也沒法用該混合物制膜。
實施例8膜數(shù)據(jù)——氟硅氧烷/DMA/VDMO表2示出了由DP 100的甲基丙烯酸酯封端的25％(mol)八氟硅氧烷與親水性單體DMA和乙烯基二甲基噁唑烷酮(VDMO)制得的膜的提取性、水含量、透氧性和機械性能數(shù)據(jù)。所制備的所有膜均是透明的。
表225％(mol)八氟硅氧烷/DMA/VDMO制劑的性能混 提取百 水百分 伸長百拉伸撕裂合物 分數(shù)含量DK 模量分數(shù)強度強度70/30 5.8 34 145 180 40 47 3.170/30/16.4 33 132 156 39 37 2.970/30/35.9 37 102 106 36 22 2.570/30/55.0 4266 103 50 30 2.6實施例9膜數(shù)據(jù)——氟硅氧烷/TRIS/DMA/NVP表3和4示出了由25％(mol)八氟硅氧烷與甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷(TRIS)、DMA和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)(表3)以及乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)(表4)制得的膜的提取性、水含量、透氧性和機械性能數(shù)據(jù)。
表325％(mol)八氟硅氧烷/TRIS/DMA/NVP制劑的性能混 水百分 撕裂合物含量DK模量強度80/0/20/017186155 1.880/0/15/517212170 2.480/0/10/10 15183195 1.980/0/5/1516186190 2.070/0/30/028108190 3.070/0/20/10 25112217 3.570/0/10/20 27130212 2.575/0/5/2524160179 1.440/10/10/40 52 52 71 2.3
表425％(mol)八氟硅氧烷/TRIS/DMA/NVP/EGDMA制劑的性能混 水百分 撕裂合物 含量 DK模量強度50/0/10/40/0.24165171 2.440/10/10/40/0.2 4663 83 2.325/25/10/40/0.2 5181 32 4.510/40/10/40/0.2 5476 20 9.2所有制劑均含有20份己醇。
實施例10膜數(shù)據(jù)——三(氟硅氧烷)/DMA用DMA作共聚單體由八氟取代的三甲基丙烯酸酯(按實施例5所述制備)的聚合物澆鑄制膜。70/30八氟取代的三甲基丙烯酸酯/DMA制劑的水含量為25％、DK為42，模量為107g/mm2，撕裂強度為3.7g/mm。另外，由八氟取代的三甲基丙烯酸酯和NVP的混合物澆鑄制膜。在單體混合物中無助溶劑存在的條件下所得膜即是透明的。70/30/0.5八氟取代的三甲基丙烯酸酯/NVP/EGDMA制劑的水含量為25％，DK為45，模量為107g/mm2，撕裂強度為3.7g/mm。
實施例11八氟硅氧烷基透鏡的鑄塑利用實施例8所述的固化條件，用DP 100的甲基丙烯酸酯封端的25％(mol)八氟側(cè)鏈硅氧烷/DMA/Darocur 1173(70/30/0.5)制劑鑄塑制備透鏡。美容上可接受的透鏡的總合格率為40％。用2-丙醇和緩沖鹽水提取后，所得透鏡顯示出極好的濕潤性。
所有制劑都含有20份己醇。用碳酸甲基丙烯酰氧乙基乙烯基酯(HEMAVC)和二甘醇甲基丙烯酸酯(EDGMA)作交聯(lián)劑。
根據(jù)本發(fā)明所公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作出許多其它的改變和變動。當(dāng)然，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可不局限于用這里具體描述的方式實施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種制備含氟化硅氧烷的聚合物的方法，該方法包括下述步驟a)制備含有含硅氧烷的單體、至少一種親水性單體、至少一種引發(fā)劑的單體混合物，其中含硅氧烷的單體上連接有其二氟取代的端碳原子上連有氫原子的極性氟化側(cè)基，所述氟化側(cè)基用下面的化學(xué)式表示-D-(CF2)zH其中，z為1-20；D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；和b)將所述單體混合物固化。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單體混合物還含有至少一種交聯(lián)劑。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含硅氧烷的單體混合物包含另一種含硅氧烷的單體。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)的含硅氧烷的單體由約1至約200個硅烷氧基重復(fù)單元構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟a)的含硅氧烷的單體由100個硅烷氧基重復(fù)單元構(gòu)成。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中氟化側(cè)基由烷氧基全氟烷基構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中氟化側(cè)基選自丙氧基八氟戊烷、丙氧基四氟丙烷和丙氧基十二氟庚烷基團。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所述氟化側(cè)基由下式表示-CH2-CH2-CH2-O-CH2-(CF2)z-H其中，z為1-20。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單體混合物還含有一種以上親水性單體。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述親水性單體是含乙烯基或含丙烯酸類基團的單體。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其中所述親水性單體為N，N-二甲基丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮。
12.一種包含至少一種含硅氧烷的單體和至少一種親水性單體的聚合產(chǎn)物，其中含硅氧烷的單體含有其二氟取代的端碳原子上連有氫原子的極性氟化側(cè)基，所述氟化側(cè)基由下面通式表示-D-(CF2)zH其中，z為1-20；D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基。
13.一種聚合產(chǎn)物，該產(chǎn)物含有a)一種如下面通式所示的含有至少一個氟化側(cè)基的含硅氧烷的單體
其中，R為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；R1-R4獨立地為具有1-18個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的一價烴基或鹵素取代的一價烴基；x≥0；y≥1；x+y＝2-1000；R5為下面通式所示的氟化側(cè)基-D-(CF2)zH其中z為1-20；D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；A為活性不飽和基團；和b)至少一種親水性單體。
14.按照權(quán)利要求13所述的聚合產(chǎn)物，其中A為丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺基團，或下面通式所示的基團
其中，Y為-O-、-S-或-NH-。
15.按照權(quán)利要求13所述的聚合產(chǎn)物，其中所述單體混合物還含有至少另外一種含硅氧烷的單體。
16.按照權(quán)利要求13所述的聚合產(chǎn)物，其中所述單體混合物還含有至少另外一種交聯(lián)劑。
17.按照權(quán)利要求13所述的聚合產(chǎn)物，其中所述親水性單體為含乙烯基或含丙烯酸類基團的單體。
18.按照權(quán)利要求17所述的聚合產(chǎn)物，其中所述含乙烯基的親水性單體選自N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮。
19.按照權(quán)利要求17所述的聚合產(chǎn)物，其中所述含丙烯酸類基團的親水性單體選自甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸和N，N-二甲基丙烯酰胺。
20.按照權(quán)利要求13所述的聚合產(chǎn)物，其中所述聚合產(chǎn)物還含有至少另外一種含硅氧烷的單體。
21.一種聚合產(chǎn)物，該產(chǎn)物含有a)一種如下式所示的含(甲基)丙烯酸氟化大體積聚硅氧烷基烷基酯的單體
其中，A為活性不飽和基團；R6為CH3或H；R為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；x為1、2或3y為0、1或2；x+y＝3；和b)至少一種親水性單體。
22.按照權(quán)利要求21所述的聚合產(chǎn)物，其中A為丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺基團。
23.按照權(quán)利要求21所述的聚合產(chǎn)物，其中所述單體混合物還含有至少另外一種含硅氧烷的單體。
24.按照權(quán)利要求21所述的聚合產(chǎn)物，其中所述單體混合物還含有至少另外一種交聯(lián)劑。
25.按照權(quán)利要求21所述的聚合產(chǎn)物，其中所述親水性單體為含乙烯基或含丙烯酸類基團的單體。
26.按照權(quán)利要求25所述的聚合產(chǎn)物，其中所述含乙烯基的親水性單體選自N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮。
27.按照權(quán)利要求25所述的聚合產(chǎn)物，其中所述含丙烯酸類基團的親水性單體選自甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸和N，N-二甲基丙烯酰胺。
28.按照權(quán)利要求13所述的聚合產(chǎn)物，其中所述聚合產(chǎn)物為水凝膠。
29.按照權(quán)利要求21所述的聚合產(chǎn)物，其中所述聚合產(chǎn)物為水凝膠。
30.一種由含有至少一種含硅氧烷的單體和至少一種親水性單體的聚合產(chǎn)物制得的接觸透鏡，其中含硅氧烷的單體含有其二氟取代的端碳原子上連有氫原子的極性氟化側(cè)基，所述氟化側(cè)基由下面通式表示-D-(CF2)zH其中，z為1-20D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基。
31.一種由含有下述成分的聚合產(chǎn)物制成的接觸透鏡a)一種如下面通式所示的含有至少一個氟化側(cè)基的含硅氧烷的單體
其中，R為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；R1-R4獨立地為具有1-18個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的一價烴基或鹵素取代的一價烴基；x≥0；y≥1；x+y＝2-1000；R5為下面通式所示的氟化側(cè)基-D-(CF2)zH其中z為1-20；D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；A為活性不飽和基團；和b)至少一種親水性單體。
32.按照權(quán)利要求31所述的接觸透鏡，其中A為丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺基團，或下面通式所示的基團
其中，Y為-O-、-S-或-NH-。
33.按照權(quán)利要求31所述的接觸透鏡，其中所述單體混合物還含有至少另外一種含硅氟烷的單體。
34.按照權(quán)利要求31所述的接觸透鏡，其中所述單體混合還含有至少另外一種交聯(lián)劑。
35.按照權(quán)利要求31所述的接觸透鏡，其中所述親水性單體為含乙烯基或含丙烯酸類基團的單體。
36.按照權(quán)利要求35所述的接觸透鏡，其中所述含乙烯基的親水性單體選自N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮。
37.按照權(quán)利要求35所述的接觸透鏡，其中所述含丙烯酸類基團的親水性單體選自甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸和N，N-二甲基丙烯酰胺。
38.按照權(quán)利要求31所述的接觸透鏡，其中所述聚合產(chǎn)物還含有至少另外一種含硅氧烷的單體。
39.一種由含有下述成分的聚合產(chǎn)物制得的接觸透鏡a)一種如下式所示的含(甲基)丙烯酸氟化大體積聚硅氧烷基烷基酯的單體
其中，A為活性不飽和基團；R6為CH3或H；R為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；D為具有1-10個碳原子且碳原子間任選有醚鍵的烷基或亞烷基；x為1、2或3y為0、1或2；x+y＝3；和b)至少一種親水性單體。
40.按照權(quán)利要求39所述的接觸透鏡，其中A為丙烯酸或甲基丙烯酸的酯或酰胺基團。
41.按照權(quán)利要求39所述的接觸透鏡，其中所述單體混合物還含有至少另外一種含硅氧烷的單體。
42.按照權(quán)利要求39所述的接觸透鏡，其中所述單體混合物還含有至少另外一種交聯(lián)劑。
43.按照權(quán)利要求39所述的接觸透鏡，其中所述親水性單體為含乙烯基或含丙烯酸類基團的單體。
44.按照權(quán)利要求41所述的接觸透鏡，其中所述含乙烯基的親水性單體選自N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮。
45.按照權(quán)利要求41所述的接觸透鏡，其中所述含丙烯酸類基團的親水性單體選自甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸甘油酯、2-羥基乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸和N，N-二甲基丙烯酰胺。
46.按照權(quán)利要求31所述的接觸透鏡，其中所述聚合產(chǎn)物為水凝膠。
47.按照權(quán)利要求39所述的接觸透鏡，其中所述聚合產(chǎn)物為水凝膠。
全文摘要
公開了新的含氟硅氧烷的單體,所述單體特別適合用于制備諸如接觸透鏡一類的生物醫(yī)學(xué)材料。
文檔編號C08F290/00GK1273978SQ0010817
公開日2000年11月22日 申請日期2000年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月12日
發(fā)明者J·F·孔斯勒, R·M·奧扎克 申請人:博士倫有限公司