專利名稱：由聚(環(huán)氧乙烷)和含光引發(fā)劑的支架材料制備的涂料的制作方法
專利說明由聚(環(huán)氧乙烷)和含光引發(fā)劑的支架材料制備的涂料 發(fā)明領(lǐng)域 本發(fā)明涉及一種通過擠出、注射模塑或粉末涂布制備醫(yī)療裝置元件的方法。本發(fā)明還涉及包括這種經(jīng)擠出、注射模塑或粉末涂布的醫(yī)療裝置元件的醫(yī)療裝置。該醫(yī)療裝置元件的特征在于預(yù)制的成形制品或熱塑性基底聚合物上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層，所述涂料組合物包含聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)、任選的非熱塑性親水聚合物和低分子量支架材料，所述低分子量支架材料具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分殘基。

背景技術(shù)：
許多醫(yī)療裝置需要潤滑的表面。在醫(yī)療領(lǐng)域中，簡單的裝置如例如導(dǎo)管、導(dǎo)絲等必須插入體腔或穿過皮膚并且稍后取出?；颊咧委煶３０ú骞艹绦蚧驙I養(yǎng)輸送系統(tǒng)，其中大多涉及有創(chuàng)技術(shù)。在所有這些情況中，在所述程序的整個插入和取出階段穩(wěn)定有效的潤滑非常有助于患者的舒適度。
US 5,084,315公開了一種例如利用包含PEO和聚氨酯的組合物通過共擠出而制備成形制品的方法，所述組合物不會共價交聯(lián)。所述制品的表面據(jù)說在與水接觸時是潤滑的。
US 6,447,835公開了一種通過將管和涂料共擠出來制備供醫(yī)療裝置用的涂層中空聚合物管狀部件的方法。所述涂料可包含聚(環(huán)氧乙烷)。該涂料也可包含在擠出之后可反應(yīng)形成交聯(lián)的丙烯酸聚合物網(wǎng)的丙烯酸單體。
US 4,684,558公開了一種通過用電子束輻射交聯(lián)來制造粘合性的交聯(lián)聚(環(huán)氧乙烷)水凝膠片的方法。
US 6,790,519B1和WO 2005/079883A1公開了一種通過將含硅烷醇的部分接枝到聚(環(huán)氧乙烷)鏈上來制造交聯(lián)聚(環(huán)氧乙烷)水凝膠的方法。聚(環(huán)氧乙烷)鏈之間的交聯(lián)通過硅烷醇基團(tuán)之間的縮合反應(yīng)產(chǎn)生。
US 7,276,247B2公開了一種交聯(lián)的方法，通過紫外線照射聚(環(huán)氧乙烷)鏈中存在的不飽和官能團(tuán)，使得光引發(fā)劑在其它聚(環(huán)氧乙烷)鏈上作為側(cè)基。
WO 03/086493A1和WO 2005/092402公開了一種交聯(lián)方法，通過紫外線照射聚(環(huán)氧乙烷)鏈中存在的不飽和官能團(tuán)，使得光引發(fā)劑和不飽和官能團(tuán)在聚(環(huán)氧乙烷)鏈中作為端基而存在。
WO 2005/035607A1進(jìn)一步公開了一種通過交聯(lián)制備親水性聚(環(huán)氧乙烷)組合物的方法，所述交聯(lián)是通過紫外線照射聚(環(huán)氧乙烷)鏈中存在的不飽和官能團(tuán)，并且使得光引發(fā)劑在其它聚(環(huán)氧乙烷)鏈上作為側(cè)基。


發(fā)明內(nèi)容
之前提到的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)主要通過不飽和官能團(tuán)的自由基聚合來解決交聯(lián)性聚(環(huán)氧乙烷)的問題。
本發(fā)明提供了一種涉及應(yīng)用特殊支架材料的替代途徑，所述支架材料具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分。因此，本發(fā)明提供了一種用于制備醫(yī)療裝置的方法，所述醫(yī)療裝置提供了簡易性方面的優(yōu)點，并且提供了特別低的摩擦、優(yōu)良的內(nèi)聚性和優(yōu)良的粘合性方面的優(yōu)點。
因此，本發(fā)明提供了一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述醫(yī)療裝置元件包含聚(環(huán)氧乙烷)和低分子量支架材料，所述支架材料具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分，參考權(quán)利要求1。
此外，本發(fā)明也提供了如權(quán)利要求12、13和14中限定的各種醫(yī)療裝置。



圖1示出了具有預(yù)制的管、熱塑性基底聚合物層以及共價交聯(lián)的涂料組合物的醫(yī)療裝置(例如導(dǎo)管的管)。
發(fā)明詳述 本發(fā)明的方法 如上所述，本發(fā)明涉及一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述方法包括以下步驟 (i)提供預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物； (ii)提供涂料組合物，其包含 (a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及 (b)具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分的一種或多種低分子量支架材料， 其中所述光引發(fā)劑部分占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％； (iii)在所述步驟(i)的預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物上進(jìn)行擠出、注射模塑或粉末涂布所述步驟(ii)的涂料組合物，從而提供在所述預(yù)制的成形制品和/或所述基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，其中，當(dāng)所述預(yù)制的成形制品和所述基底聚合物二者均存在時，所述預(yù)制的成形制品上具有所述基底聚合物層； (iv)用紫外線或可見光照射所述涂料組合物，從而共價交聯(lián)所述涂料組合物。
在本發(fā)明的第一主要方面，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)是所述涂料組合物僅有的聚合物組分。
本發(fā)明基于下述發(fā)現(xiàn)，借助于一種或多種光引發(fā)劑和紫外線或可見光交聯(lián)特定涂料組合物，隨后進(jìn)行擠出、注射模塑或粉末涂布而提供的醫(yī)療裝置具有涂料組合物(包括聚(環(huán)氧乙烷)(PEO))與預(yù)制的成形制品或基底聚合物的粘合性好；涂料組合物的內(nèi)聚性好；以及在潤濕狀態(tài)下，聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)和任何非熱塑性親水聚合物的保水性好，并且因此具有長時間低摩擦方面的優(yōu)異性能。與大多數(shù)迄今已知的方法相反，本發(fā)明的方法完全不依賴于烯鍵式不飽和部分(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基部分)的交聯(lián)和聚合；事實上，涂料組合物優(yōu)選完全不含任何烯鍵式不飽和部分，特別是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基部分。
關(guān)于涂層的保水性好方面的優(yōu)良性能和關(guān)于長時間低摩擦方面的優(yōu)異性能與事實稍微有些抵觸，所述事實為PEO鏈的柔韌性將由于聚合物的交聯(lián)和與基底聚合物或預(yù)制的成形制品錨定而受到限制。然而，PEO的熱塑性與極端親水性和降低摩擦的性能使得PEO特別適合用于本發(fā)明的方法和產(chǎn)品。此外，與支架材料共價連接和/或共價結(jié)合到支架材料內(nèi)的光引發(fā)劑部分的存在看來進(jìn)一步促進(jìn)了上述有用的性能。
醫(yī)療裝置 術(shù)語“醫(yī)療裝置”的解釋應(yīng)該是相當(dāng)廣義。醫(yī)療裝置(包括設(shè)備)適當(dāng)?shù)膶嵗秊閷?dǎo)管(例如導(dǎo)尿管)、內(nèi)窺鏡、喉鏡、飼管、引流管、氣管內(nèi)管、導(dǎo)絲、縫合線、套管、針、體溫計、避孕套、尿套、例如手套、支架以及其它植入物用的隔離涂層、隱形眼鏡、體外血液導(dǎo)管、例如供透析用的膜、血液過濾器、循環(huán)輔助裝置、避孕套、傷口護(hù)理用敷料以及造口袋。最相關(guān)的是導(dǎo)管、內(nèi)窺鏡、喉鏡、飼管、引流管、導(dǎo)絲、縫合線、支架以及其它植入物。在本發(fā)明的情況中，特別令人感興趣的醫(yī)療裝置為導(dǎo)管，例如導(dǎo)尿管。
也構(gòu)想了本發(fā)明的方法同樣可用于制備具有低摩擦表面的非醫(yī)用目的的裝置，例如食品包裝、剃須刀、漁民的網(wǎng)、配線用線管、具有內(nèi)涂層的水管、運動用品、化妝品添加劑、脫模劑、以及漁線和漁網(wǎng)。因此，在本發(fā)明另一個可選擇的方面，可修改前述和要求權(quán)利的方法和裝置，從而涵蓋這類可能性。
一些醫(yī)療裝置可由一個或多個醫(yī)療裝置元件構(gòu)成，所述醫(yī)療裝置元件在被裝配或重排時呈現(xiàn)為即用型醫(yī)療裝置。提到“醫(yī)療裝置元件”和“導(dǎo)管元件”是指醫(yī)療裝置或?qū)Ч鼙旧?即，一件醫(yī)療裝置或?qū)Ч?或“即用型”醫(yī)療裝置或?qū)Ч艿囊徊糠帧?br> 在本發(fā)明的情況中，醫(yī)療裝置元件由預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物以及涂料組合物制成。在預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物(共)擠出或注射模塑以及同時或隨后通過共擠出、注射模塑或粉末涂布的施加涂料組合物后，所述預(yù)制的成形制品或熱塑性基底聚合物的至少部分表面成為涂布有將在后面更加詳細(xì)說明的涂料組合物。在一些實施方式中，涂料組合物(即親水涂層)覆蓋著預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物的整個(外)表面，以及在一些其它實施方式中，僅覆蓋著其部分表面。在最相關(guān)的實施方式中，涂料組合物覆蓋醫(yī)療裝置的至少部分表面(優(yōu)選整個表面)，所述醫(yī)療裝置在適當(dāng)使用時與醫(yī)療裝置的目的身體部位直接接觸。
預(yù)制的成形制品 在涉及預(yù)制的成形制品的實施方式中，所述方法被設(shè)計成提供在諸如成形制品上的涂層。構(gòu)想了各種各樣的成形制品(例如，管、絲、線、支架、導(dǎo)管、導(dǎo)向裝置、牙根管和正畸器械、針、用于例如腹腔鏡手術(shù)的套管針、腹腔鏡配件、外科手術(shù)器械、導(dǎo)絲)，正如許多不同的材料可構(gòu)成這類成形制品，例如金屬和合金，如不銹鋼芯或典型的導(dǎo)絲合金、諸如Nitinol和假塑性βTi-Mo-V-Nb-Al的Ti合金。也構(gòu)想了正如熱塑性聚合物的玻璃和陶瓷。適合的材料還包括熱塑性聚合物，例如親水性聚氨酯、疏水性聚氨酯、聚醚嵌段酰胺(例如PebaxTM)、PVC、聚酰胺、聚酯、可生物降解的聚酯、聚丙烯酸酯、PS、有機硅、膠乳橡膠；具有不同結(jié)構(gòu)二嵌段(A-B)、多嵌段(A-B)n或三嵌段(A-B-A)的嵌段共聚物，例如SEBS、SIS、SEPS、SBS、SEEPS(所述嵌段共聚物可與橡膠嵌段上的馬來酸酐、通常是三嵌段共聚物的中嵌段進(jìn)行接枝)；熱塑性聚合物，例如LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PE、乙烯和丙烯的共聚物、茂金屬聚合的聚烯烴、PS、EMA、EEA、EnBA、PE g-MAH、EVA、EVOH以及與馬來酸酐接枝的乙酸乙烯酯(EVA g-MAH)、或其組合例如

乙烯-乙酸乙烯酯-馬來酸酐三元共聚物；以及官能聚烯烴類，例如

乙烯-丙烯酸酯與MAH或GMA的三元共聚物；以及馬來酸酐接枝的PE、PP、PS聚合物等。在實施例的表中解釋縮寫詞。
為了改善并獲得預(yù)制的成形制品上不同層之間適當(dāng)?shù)谋砻驽^定，將有幾個策略。在某些情況下，具有一個或多個聚烯烴基團(tuán)和多個極性PS嵌段的二或三嵌段共聚物能夠給出各層之間最佳的表面錨定。另外，可將基底聚合物在反應(yīng)性聚合物共混期間改性，其中可利用聚合物上的官能團(tuán)使非極性聚合物與極性或親水性聚合物結(jié)合。
為了改善涂料在共擠出之后光固化期間的表面錨定，反應(yīng)性聚合物共混也可用于獲得光引發(fā)劑與非極性、極性或親水性官能聚合物之間的共價鍵合。
熱塑性基底聚合物 在涉及熱塑性基底聚合物的實施方式中，所述方法設(shè)計成提供在該基底上的涂層。選擇熱塑性基底聚合物，從而提供醫(yī)療裝置元件的物理外形或從而提供涂料組合物與預(yù)制的成形制品之間適合的分界面。因此，基底聚合物通常選自聚氨酯、聚醚嵌段酰胺(例如PebaxTM)、PVC、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、PS、有機硅、膠乳橡膠、SEBS、SIS、SEPS、SEEPS、EVA、PE、乙烯與丙烯的共聚物；熱塑性聚合物，例如親水性聚氨酯、疏水性聚氨酯、聚醚嵌段酰胺(例如PebaxTM)、PVC、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、PS、有機硅、膠乳橡膠；具有不同結(jié)構(gòu)二嵌段(A-B)、多嵌段(A-B)n或三嵌段(A-B-A)的嵌段共聚物，例如SEBS、SIS、SEPS、SBS、SEEPS；所述嵌段共聚物可與橡膠嵌段上的MAH、通常是三嵌段共聚物的中嵌段進(jìn)行接枝；熱塑性聚合物例如LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PE、和乙烯與丙烯的共聚物、茂金屬聚合的聚烯烴、PS、EMA、EEA、EnBA、PE g-MAH、EVA，、EVOH以及EVA g-MAH、或其組合，例如

乙烯-乙酸乙烯酯-馬來酸酐三元共聚物；以及官能聚烯烴類，例如

乙烯-丙烯酸酯與MAH或GMA的三元共聚物；以及與馬來酸酐接枝的PE、PP、PS聚合物等；以及EPOCROS K系列的反應(yīng)性丙烯酸酯-噁唑啉共聚物或RPS/RAS系列的苯乙烯-噁唑啉共聚物、或苯乙烯-丙烯腈-噁唑啉共聚物。
目前，用作熱塑性基底聚合物的非常相關(guān)的材料為聚氨酯和PVC，特別是聚氨酯，例如疏水性聚氨酯。
涂料組合物 涂料組合物的主要組分是聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)(在本發(fā)明的第一主要方面，其事實上是組合物僅有的聚合物)和低分子量支架材料，所述支架材料具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分。在本發(fā)明的第二主要方面，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)可與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合使用。下面將進(jìn)一步詳細(xì)討論這些組分。
根據(jù)目的用途，可將添加劑摻入到涂料組合物中以獲得特殊性能。例如可將添加劑諸如流動助劑、消光劑、熱穩(wěn)定劑、表面固化調(diào)節(jié)劑、抗菌劑以及增加摩爾滲透壓濃度的化合物添加到涂料組合物中。這類添加劑和它們改變聚合物性能的應(yīng)用是常規(guī)的并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。這類其它組分的使用量可以最高為涂料組合物的10重量％，例如最高5重量％。
抗菌劑可為銀鹽，例如磺胺嘧啶銀；可接受的碘源，例如聚維酮碘(也稱為PVP碘)；氯己定鹽，例如葡萄糖酸鹽、乙酸鹽、鹽酸鹽等；或者鹽或季銨鹽抗菌劑諸如苯扎氯銨或其它防腐劑或抗生素。抗菌劑降低了例如在進(jìn)行尿動力學(xué)檢查時感染的風(fēng)險。
對于適合引入人體腔內(nèi)的醫(yī)療裝置或儀器，可以有利地包含增加摩爾滲透壓濃度的化合物，例如水溶性非離子型化合物如葡萄糖、山梨醇、甘油或尿素；或者離子型化合物，例如堿金屬或堿土金屬或銀的鹵化物、硝酸鹽、乙酸鹽、檸檬酸鹽或苯甲酸鹽；或者諸如乙酸的羧酸等。
此外，涂料組合物中可適宜包括增塑劑，以便有利于擠出、注射模塑或粉末涂布。在這類情況下，可以包含的增塑劑量最高為涂料組合物的10重量％。這類增塑劑的實例包括羧酸基增塑劑，例如得自Jungbunzlauer的部分酯化的檸檬酸和得自Grindsted產(chǎn)品的這類檸檬酸酯，例如GRINDSTED-CITREM。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明情況中的增塑劑通常被理解為低分子量組分。
下面的描述很明顯，本發(fā)明采用了共價交聯(lián)的方法，其不需要借助于(甲基)丙烯酸酯單體交聯(lián)，并且因此在最令人感興趣的實施方式中，涂料組合物不包含(甲基)丙烯酸單體。殘余的丙烯酸酯可能是急性毒性的、遺傳毒性的、致癌的，或它們可能導(dǎo)致過敏、皮疹、敏感或者最多只是局部刺激。因此，最好避免有殘留的烯鍵式不飽和單體如丙烯酸酯或其它反應(yīng)性單體的體系。
在一個實施方式中，涂料組合物優(yōu)選由以下物質(zhì)組成 20～99.99重量％的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)， 0～10重量％的一種或多種增塑劑， 0.01～80重量％的一種或多種低分子量支架材料，以及 0～5重量％的其它組分。
在更令人感興趣的實施方式中，涂料組合物由以下物質(zhì)組成 30～99.9重量％的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)， 0～5重量％的一種或多種增塑劑， 0.1～70重量％的一種或多種低分子量支架材料，以及 0～5重量％的其它組分。
在具體實施方式
中，涂料組合物由以下物質(zhì)組成 40～99重量％的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)， 1～60重量％的一種或多種低分子量支架材料，以及 0～5重量％的其它組分。
在另一個具體實施方式
中，涂料組合物由以下物質(zhì)組成 50～99重量％的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)， 0～10重量％的一種或多種增塑劑， 1～50重量％的一種或多種低分子量支架材料，以及 0～5重量％的其它組分。
在另一個實施方式中，涂料組合物由以下物質(zhì)組成 40～94重量％的所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)， 5～30重量％的一種或多種非熱塑性親水聚合物， 0～10重量％的一種或多種增塑劑， 1～40重量％的一種或多種低分子量支架材料，以及 0～5重量％的其它組分。
聚(環(huán)氧乙烷)(PEO) 涂料組合物包含一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)作為主要組分之一。
術(shù)語“聚合物”(例如，對聚(環(huán)氧乙烷)和非熱塑性親水聚合物的稱呼)表示具有重復(fù)單元并且重均分子量大于10kDa(10,000g/mol)的有機化合物。反過來(和與其互補)，術(shù)語“支架材料”或“低分子量支架材料”表示光引發(fā)劑部分與其共價鍵合并且其重均分子量(不含光引發(fā)劑部分)最高10kDa(g/mol)的有機化合物。
對聚(環(huán)氧乙烷)的主要要求是要確保共價交聯(lián)的涂料組合物在與諸如水或甘油的親水性液體一起溶脹時變得非常光滑。因此，PEO的主要作用是賦予溶脹的涂料低摩擦和高保水性。
聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)的重均分子量(Mw)大于10,000Da(g/mol)。實際上，PEO可具有任何適合的重均分子量(Mw)，但優(yōu)選在100,000～8,000,000Da(g/mol)、更優(yōu)選在200,000～4,000,000Da(g/mol)的范圍內(nèi)。適合的PEO可以購自Dow，商標(biāo)名為
重要的是要注意，聚(環(huán)氧乙烷)不帶有任何烯鍵式不飽和官能團(tuán)，例如丙烯酸酯部分、甲基丙烯酸酯部分或乙烯基部分等。相反，涂料組合物并且特別是聚(環(huán)氧乙烷)的交聯(lián)是基于其它的機理。
在本發(fā)明的第一主要方面，一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)為組合物僅有的聚合物組分。因此，應(yīng)當(dāng)理解聚(環(huán)氧乙烷)由此占聚合物組分的100重量％。
非熱塑性親水聚合物 在本發(fā)明的第二主要方面，所述聚合物組分為與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，其中一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占聚合物組分總量的至少50重量％。
優(yōu)選地，一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占聚合物組分總量的50～98重量％，例如55～90重量％或60～85重量％，而非熱塑性親水聚合物占剩余部分，即聚合物組分總量的2～50重量％，例如10～45重量％或15～40重量％。據(jù)認(rèn)為，一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)的熱塑性特性將為總涂料組合物，包括非熱塑性親水聚合物和支架材料，提供充分的流動性能，使得涂料組合物變得非常有效用于擠出、注射模塑和粉末涂布應(yīng)用。
雖然親水聚合物的非熱塑性是僅有的一般性要求，但拒認(rèn)為，特別有用的非熱塑性親水聚合物選自聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、聚噁唑啉以及共聚(甲基乙烯基醚/馬來酸酐)。
具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的光引發(fā)劑部分的支架材料 涂料組合物進(jìn)一步包含一種或多種低分子量支架材料作為主要組分之一，所述支架材料具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分。
支架材料可選自直鏈、支鏈、環(huán)狀和樹枝狀分子種類的寬范圍，即，光引發(fā)劑部分“共價連接”至這類支架材料。通過共價鍵將多個(即，至少兩個)光引發(fā)劑部分連接至支架材料應(yīng)該是可能的。此外，支架材料可以是通過光引發(fā)劑部分被保持在一起的兩個或數(shù)個支架材料段片段的形式，即光引發(fā)劑部分“共價結(jié)合”到支架材料的主鏈中。能夠容易地構(gòu)想，支架材料可具有與其共價連接的光引發(fā)劑部分，并且同時可具有共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分。
具有與其共價連接的光引發(fā)劑部分的支架材料的示例性實例為，例如
具有共價結(jié)合到其主鏈中的光引發(fā)劑部分的支架材料的示例性實例為，例如
支架材料應(yīng)能夠具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分?！岸鄠€”光引發(fā)劑部分指至少兩個光引發(fā)劑部分，但在某些情況下超過兩個(例如，三、四、五、六個甚或更多個)光引發(fā)劑部分。
在一些目前優(yōu)選的實施方式中，就光引發(fā)劑部分的“荷載”而言，支架材料具有至少三個與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的光引發(fā)劑部分，光引發(fā)劑部分占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料(包括光引發(fā)劑部分)的組合量的0.01～20重量％，例如0.05～15重量％。
術(shù)語“低分子量”指支架材料(不含光引發(fā)劑部分)本身的重均分子量(Mw)最高為10kDa(10,000g/mol)。優(yōu)選地，支架材料的重均分子量在50～10,000Da(g/mol)范圍內(nèi)，例如100～10,000Da(g/mol)，特別是250～8,000Da(g/mol)或500～10,000Da(g/mol)。應(yīng)當(dāng)理解，無論何種情況，“支架材料”的重均分子量是指不含光引發(fā)劑部分的支架材料的重量，或者不含光引發(fā)劑部分的支架材料片段的總重量。
如果支架材料為兩個或多個支架材料片段，則另外優(yōu)選的是每個片段的分子量為至少50g/mol，例如至少100g/mol。
為了確保光引發(fā)劑部分均勻分布在涂料組合物中，已證明涂料組合物中包含共價連接至和/或共價結(jié)合到低分子量支架材料中的光引發(fā)劑部分是有利的。此外，顯示出通過共價結(jié)合光引發(fā)劑部分和支架材料(可以為兩個或幾個支架材料片段的形式)，光引發(fā)劑部分的后續(xù)遷移顯著減少。此外，看起來在照射之后，因為某些原因依然未反應(yīng)的光引發(fā)劑部分將不會遷移出所得的涂層去。
在本發(fā)明的一個實施方式中，支架材料具有與其共價連接的多個(例如，至少三個)光引發(fā)劑部分。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，支架材料具有共價結(jié)合到其中的多個(例如，至少三個)光引發(fā)劑部分。
在本發(fā)明第三個令人感興趣的實施方式中，支架材料具有多個(例如，至少三個)光引發(fā)劑部分，至少一個與其共價連接并且至少一個共價結(jié)合到其中。
雖然支架材料可基于寬范圍的結(jié)構(gòu)，包括低聚物和低分子量聚合物(Mw＜10,000)，但目前認(rèn)為，特別有用的支架材料選自聚乙二醇、聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)、脂肪族聚醚型氨基甲酸酯、聚醚胺(例如，得自Huntsman的Jeffamines)以及聚酯。
支架材料可為親水性或疏水性的或這二者(即，兩親性)。優(yōu)選地，支架材料與聚合物組分相容以確保完全均勻，并且因此確保涂料組合物中連接的光引發(fā)劑部分空間分布均勻。如果涂料組合物中光引發(fā)劑部分的均勻分布可以達(dá)到，那么光引發(fā)劑的量和/或固化所需的紫外線照時間是最小的. 下面列出了一些可商購獲得的重均分子量小于10kDa的支架材料。這些支架材料均可得自Sigma-Aldrich Chemical Company，除非另有說明。一些支架材料被列在不只一個類別中。
含羥基或氨基作為端基或在主鏈中的親核支架材料，包括PVOH、聚(二乙二醇/三羥甲基丙烷-交替-己二酸)、聚(二乙二醇/甘油-交替-己二酸)、PEG、[二{聚(乙二醇)}己二酸酯]、聚(乙二醇-無規(guī)-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙乙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四氫呋喃)、[聚己內(nèi)酯二醇]、[聚己內(nèi)酯三醇]、[聚(二乙二醇鄰苯二甲酸酯)二醇]、聚(4-羥基苯乙烯)、[聚丁二烯，二羥基封端]、[具有羥基端基的HPEU]、[聚氨酯二醇溶液(Aldrich專利產(chǎn)品)]、糖、葡聚糖、普魯蘭多糖、殼聚糖寡糖乳酸酯、明膠(得自Fibrogen)、羥丙基甲基纖維素、[二(四氫呋喃)，二3-氨基-1-丙基)封端]、[聚(乙烯亞胺)，乙二胺封端]、[聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)，二(3-氨基-1-丙基)封端]、[聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)，二(2-氨基-1-丙基)封端]以及[聚(丙二醇)，二(2-氨基-1-丙基)封端]。值得注意的是，樹枝狀多元醇，例如Boltorn H20、Boltorn H30和Boltorn H40(得自Perstorp)以及Starburst、Priostar DNT-2210和Priostar DNT-2211(得自Dendritic Nanotechnologies)，構(gòu)成用于本發(fā)明的非常優(yōu)良的支架材料。樹枝狀多胺，例如Starburst系列、PriostarDNT-2200和Priostar DNT-2201(得自Dendritic Nanotechnologies)，也構(gòu)成用于本發(fā)明優(yōu)良的支架材料。也可使用超支化聚親核試劑。
含有羧酸、酸酐或異氰酸酯基團(tuán)作為端基或在主鏈中的親電支架材料，包括聚(丙烯酸)、[聚(丙烯酸)鈉鹽]、[聚(甲基丙酸烯)鈉鹽]、[聚(苯乙烯磺酸)鈉鹽]、聚(丙烯酸-共-馬來酸)、[聚(丙烯腈-共-丁二烯-共-丙烯酸)、二羧基封端]、聚苯乙烯-嵌段-聚(丙烯酸)、明膠(得自Fibrogen)、[聚(乙二醇)，二(羧甲基)封端]、[聚(丙烯腈-共-丁二烯)，二羧基封端]、[聚丁二烯，二羧基封端]、聚(異丁烯-交替-馬來酰酐)、[聚(己二酸乙二醇酯)，甲苯2，4-二異氰酸酯封端]以及[聚(丙二醇)，甲苯2，4-二異氰酸酯封端]。樹枝狀多元羧酸，例如Starburst系列、PriostarDNT-2220和Priostar DNT-2221(得自Dendritic Nanotechnologies)，也構(gòu)成用于本發(fā)明的優(yōu)良的支架材料。也可使用超支化聚親電試劑。
適合用于酯交換反應(yīng)和轉(zhuǎn)酰氨基作用的支架材料包括聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)以及聚(甲基丙烯酸叔丁酯)。
含有可?；?、富含電子的芳族體系的支架材料包括聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(2-乙烯基咔唑)、聚碳酸酯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚苯乙烯、聚(2-乙烯基萘)以及聚苊烯。
含有可接枝醚鍵的支架材料PEG、HPEU、[二{聚(乙二醇)}己二酸酯]、聚(乙二醇-無規(guī)-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四氫呋喃)以及[聚(二乙二醇鄰苯二甲酸酯)二醇]。
重均分子量小于10kDa的其它親核支架材料可通過單體丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯和4-羥基苯乙烯中的至少一種進(jìn)行自由基均聚、無規(guī)共聚或嵌段共聚而形成。如果制備共聚物，還可含有以下一種或多種具有相對惰性側(cè)鏈的單體苯乙烯；α-甲基苯乙烯；環(huán)烷基化苯乙烯如乙烯基甲苯、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑；(甲基)丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯；(甲基)丙烯酰胺如丙烯酰胺；乙烯胺的酰胺如N-乙烯基甲酰胺；乙烯基腈如丙烯腈；乙烯酯如乙酸乙烯酯；乙烯；丙烯；1-丁烯；異丁烯；丁二烯；異戊二烯；氯丁二烯；以及乙烯基鹵化物如乙烯基氯。
含有羧酸、磺酸或膦酸并且重均分子量小于10kDa的其它親電支架材料，可通過以下單體中的至少一種進(jìn)行自由基均聚、無規(guī)共聚或嵌段共聚而形成(甲基)丙烯酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、惕各酸、衣康酸、S-乙烯基磺酸、乙烯基苯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸2-磺酸乙酯、N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基-N-(3-磺酸丙基)銨甜菜堿(SPE)以及P-乙烯基膦酸。如果制備共聚物，還可含有在上述“其它親核支架材料”中提及的具有相對惰性側(cè)鏈的一種或多種單體。
適合用于酯交換反應(yīng)和轉(zhuǎn)酰氨基作用并且重均分子量小于10kDa的其它支架材料，可通過至少一種單體進(jìn)行自由基均聚、無規(guī)共聚或嵌段共聚而形成，所述單體屬于(甲基)丙烯酸烷基酯、巴豆酸烷基酯、惕各酸烷基酯、馬來酸二烷基酯、富馬酸二烷基以及衣康酸二烷基酯。如果制備共聚物，也可含有其側(cè)鏈不應(yīng)影響酯交換反應(yīng)和轉(zhuǎn)酰氨基作用的一種或多種以下單體苯乙烯，α-甲基苯乙烯，諸如乙烯基甲苯、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑的環(huán)烷基化苯乙烯，諸如甲基丙烯酸甲酯的(甲基)丙烯酸酯，諸如丙烯酰胺的(甲基)丙烯酰胺，諸如N-乙烯基甲酰胺的乙烯胺的酰胺，乙烯基腈如丙烯腈，乙烯，丙烯，1-丁烯，異丁烯，丁二烯，異戊二烯，氯丁二烯，以及諸如乙烯基氯的乙烯基鹵化物。
含有可?；?、富含電子的芳族體系并且重均分子量小于10kDa的其它支架材料，可通過至少一種苯乙烯單體進(jìn)行自由基均聚、無規(guī)共聚或嵌段共聚而形成，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、環(huán)烷基化苯乙烯或4-羥基苯乙烯。如果制備共聚物，也可含有具有不可酰化側(cè)鏈的一種或多種以下單體諸如甲基丙烯酸甲酯的(甲基)丙烯酸酯、諸如丙烯酰胺的(甲基)丙烯酰胺、諸如N-乙烯甲酰胺的乙烯胺的酰胺、諸如丙烯腈的乙烯基腈、諸如乙酸乙烯酯的乙烯酯、乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯、丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯、以及諸如乙烯基氯的乙烯基鹵化物。
含有可接枝的醚鍵并且重均分子量小于10kDa的其它支架材料，可通過以下單體中的至少一種進(jìn)行自由基均聚、無規(guī)共聚或嵌段共聚而形成PEG甲基丙烯酸酯、PEG甲醚甲基丙烯酸酯、PEG乙醚甲基丙烯酸酯、PEG甲醚丙烯酸酯、PEG苯醚丙烯酸酯、聚(丙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(丙二醇)丙烯酸酯以及聚(丙二醇)甲醚丙烯酸酯。如果制備共聚物，還可含有一種或多種不可接枝的單體苯乙烯，α-甲基苯乙烯，環(huán)烷基化苯乙烯如乙烯基甲苯、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑，諸如丙烯酰胺的(甲基)丙烯酰胺，諸如N-乙烯基甲酰胺的乙烯胺的酰胺，諸如丙烯腈的乙烯基腈，乙烯，丙烯，1-丁烯，異丁烯，丁二烯，異戊二烯，氯丁二烯以及諸如乙烯基氯的乙烯基鹵化物，(甲基)丙烯酸，馬來酸，富馬酸，巴豆酸，惕各酸，衣康酸，S-乙烯基磺酸，乙烯基苯磺酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)，甲基丙烯酸2-磺酸乙酯，N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基-N-(3-磺酸丙基)銨甜菜堿(SPE)以及P-乙烯基膦酸。
光引發(fā)劑 光引發(fā)劑部分的主要功能是為確保熱塑性、親水涂層本身和與基底的良好交聯(lián)，以獲得與基底良好的內(nèi)聚性和粘合性。光引發(fā)劑的優(yōu)選性能為(i)燈放射光譜與光引發(fā)劑吸收光譜之間重疊良好；(ii)光引發(fā)劑吸收光譜與涂料的其它組分(即，聚(環(huán)氧乙烷))固有的組合吸收光譜之間的重疊少或不重疊；以及包含光引發(fā)劑部分且所述部分與其共價連接的支架材料與涂料的聚(環(huán)氧乙烷)的相容性良好。
光引發(fā)劑應(yīng)該有效地將來自紫外線或可見光源的光變換成能夠從聚合物獲取氫原子和其他不穩(wěn)定原子的反應(yīng)性基團(tuán)，并且因此影響共價交聯(lián)。任選地，可添加胺、硫醇和其它電子供體。自由基光引發(fā)劑可被分類為可裂解型(諾里什I型反應(yīng)(Norrish type I reaction)或不可裂解型(其中諾里什II型反應(yīng)是一種專門的情況，參見例如A.Gilbert，J.Baggott分子光化學(xué)的本質(zhì)(Essentials of Molecular Photochemistry)，Blackwell，London，1991)。經(jīng)刺激后，可裂解型光引發(fā)劑自動分裂成兩個自由基，其中至少一個有足夠的反應(yīng)性從大部分基底中獲取氫原子。苯偶姻醚(包括苯偶酰二烷基縮酮)、苯基羥烷基酮以及苯基氨基烷基酮是可裂解型光引發(fā)劑重要的實例。根據(jù)下文對不可裂解型光引發(fā)劑的描述相類似的機理，添加電子供體不是必需的，但可增強可裂解型光引發(fā)劑的整體效率。
最近，美國Ashland Specialty Chemical的M.L Gould，S.Narayan-Sarathy，T.E.Hammond和R.B.Fechter(2005)在“新型自引發(fā)紫外線固化樹脂第三代(Novel Self-Initiating UV-Curable ResinsGeneration Three)”，05年歐洲輻射固化協(xié)會會議(Proceedings fromRadTech Europe 05)，巴塞羅那(Barcelona)，西班牙(Spain)，2005年10月18～20號，卷1，245～51頁，Vicentz中，已經(jīng)介紹了一種新類別的β-酮酯基光引發(fā)劑。在在酯向多功能丙烯酸酯的堿催化邁克爾(Michael)加成之后，形成具有許多季碳原子的網(wǎng)絡(luò)，每個季碳原子具有兩個相鄰的羰基。經(jīng)紫外線或可見光激發(fā)后，這些光引發(fā)劑通過諾里什I型機理顯著裂解，并且在沒有任何常用光引發(fā)劑的存在下交聯(lián)，以及可固化厚的層。這類自引發(fā)體系在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
經(jīng)激發(fā)的不可裂解型光引發(fā)劑不會分裂成自由基，但從有機分子中獲取氫原子或更有效率地從電子供體(例如胺或硫醇)中獲取電子。電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生光引發(fā)劑上的自由基陰離子和電子供體上的自由基陽離子。之后，質(zhì)子從自由基陽離子轉(zhuǎn)移至自由基陰離子，從而產(chǎn)生兩個無電荷自由基；在這些中，電子供體上的自由基具有足夠的反應(yīng)性以從大部分基底中獲取氫原子。二苯甲酮、噻噸酮、呫噸酮、蒽醌、芴酮、二苯并環(huán)庚酮、苯偶酰以及苯基香豆素酮是不可裂解型光引發(fā)劑重要的實例。大多數(shù)胺在氮原子的α位具有C-H鍵和許多硫醇將作為電子供體。
均為美國的Albemarle Corporation和Brady Associates LLC的C.K.Nguyen、W.Kuang和C.A.Brady(2003)在“馬來酰亞胺反應(yīng)性低聚物(Maleimide Reactive Oligomers)”，03年歐洲輻射固化協(xié)會會議(Proceedings from RadTech Europe 03)，柏林(Berlin)，德國(Germany)，2003年11月3～5號，卷1，589～94頁，Vincentz中也已經(jīng)確定了基于馬來酰亞胺的另一個自引發(fā)體系。馬來酰亞胺主要通過作為不可裂解型光引發(fā)劑來引發(fā)自由基聚合，并且同時通過跨馬來酰亞胺雙鍵的自由基加成而自發(fā)聚合。另外，在聚合物中馬來酰亞胺強烈的紫外線吸收消失，即馬來酰亞胺是光漂白性光引發(fā)劑；這使得可以固化厚的層。這種含馬來酰亞胺的體系在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
幾種光引發(fā)劑的共混物可顯示出協(xié)同特性，這已由例如J.P.Fouassier描述在“聚合物科學(xué)和技術(shù)中的輻射固化(Radiation curing inPolymer Science and technology)”，卷II(“光引發(fā)劑體系(Photo-initiatingSystems)”)中第一章，1-61頁的“自由基聚合光引發(fā)劑中的激發(fā)態(tài)反應(yīng)性(Excited-State Reactivity in Radical Polymerisation Photo-initiators)”中，該書由J.P.Fouassier和J.F.Rabek，Elsevier于1993年在倫敦編輯。簡而言之，在成對的[4，4′-二(二甲基氨基)二苯甲酮+二苯甲酮]、[二苯甲酮+2，4，6-三甲基二苯甲酮]、[噻噸酮+甲基苯硫基嗎啉烷基酮]中，從一種光引發(fā)劑到另一種光引發(fā)劑發(fā)生有效的能量轉(zhuǎn)移或電子轉(zhuǎn)移。然而，可構(gòu)想許多其它有益的組合。
此外，最近已發(fā)現(xiàn)分子4-(4-苯甲酰苯氧乙氧基)苯基2-羥基-2-丙酮中共價連接的Irgacure 2959和二苯甲酮與這兩種單獨化合物的簡單混合物相比，帶來了明顯更高的自由基聚合引發(fā)效率，參見ViennaUniversity of Technology，Austria的S.Kopeinig和R.Liska(2005)的“其它共價鍵合的光引發(fā)劑(Further Covalently BondedPhotoinitiators)”，05年歐洲輻射固化協(xié)會會議(Proceedings fromRadTech Europe 05)，巴塞羅那(Barcelona)，西班牙(Spain)，2005年10月18～20號，卷1，375～81頁，Vincentz。這表明當(dāng)不同的光引發(fā)劑存在于相同的低聚物或聚合物中時，它們可顯示出顯著的協(xié)同效應(yīng)。這類共價連接的光引發(fā)劑也可適用于本發(fā)明。
因此，在本發(fā)明的一個令人感興趣的實施方式中，光引發(fā)劑部分包括至少兩種不同類型的光引發(fā)劑部分。優(yōu)選地，不同光引發(fā)劑的吸光度峰值在不同的波長處，因此被該體系吸收的光的總量增加。不同的光引發(fā)劑可全部是可裂解型的、全部是不可裂解型的或可裂解型與不可裂解型的混合物。
優(yōu)選的可裂解型光引發(fā)劑為苯偶姻醚(包括苯偶酰二烷基縮酮)，諸如Irgacure 651(Ciba)；苯基羥烷基酮，諸如Darocur 1173、Irgacure127、Irgacure 184和Irgacure 2959(均得自Ciba)、以及Esacure KIP 150和Esacure One(均得自Lamberti)；苯基氨基烷基酮，諸如Irgacure 369(Ciba)、Irgacure 379(Ciba)以及Chivacure 3690(得自Double BondChemical)；甲基苯硫基嗎啉烷基酮，諸如Irgacure 907(Ciba)和Chivacure 3482(Double Bond Chemical)；以及一或二苯甲酰氧化膦，諸如Irgacure 819和Darocur TPO(均得自Ciba)。
優(yōu)選的不可裂解型光引發(fā)劑為二苯甲酮、4-苯甲酰苯甲酸(＝4-羧基二苯甲酮)及其酯、2-苯甲酰苯甲酸(＝2-羧基二苯甲酮)及其酯、4，4′-二(二甲基氨基)二苯甲酮(米氏(Michler)酮)、2，4，6-三甲基-二苯甲酮、BTDA、Omnipol BP(IGM Resins)以及其它二苯甲酮衍生物；噻噸酮，諸如Omnipol TX(IGM Resins)和2-羧基甲氧基噻噸酮(Pentagon FineChemical)；呫噸酮；蒽醌；芴酮；二苯并環(huán)庚烯酮；苯偶酰和其它α-二酮化合物，例如樟腦醌；以及苯基香豆素酮。優(yōu)選的任選電子供體為苯坐卡因(乙基4-氨基苯甲酸酯)、PVP-DMAEMA、三芐胺、三乙醇胺、2-(N，N-二甲基氨基)乙醇以及N，N-二甲基乙二胺。
目前最優(yōu)選的光引發(fā)劑選自Irgacure 2959、BTDA及其衍生物、4-羧基二苯甲酮及其衍生物、2-羧基二苯甲酮及其衍生物以及2-羧基甲氧基噻噸酮及其衍生物。
光引發(fā)劑改性以適合與支架材料共價鍵合 最常見的光引發(fā)劑，例如苯偶姻醚(例如Irgacure 651，可裂解型)、羥烷基苯基酮(例如Darocur 1173，可裂解型)、二苯甲酮類(例如二苯甲酮，不可裂解型)以及噻噸酮(例如2-異丙基噻噸酮，不可裂解型)，不具有官能團(tuán)并因此不易與支架材料鍵合。因此，優(yōu)選具有一種或多種官能團(tuán)的光引發(fā)劑?；蛟S是因為光引發(fā)劑傳統(tǒng)上被用作涂料組合物中的單官能、非聚合成分，可商購獲得的具有官能團(tuán)的光引發(fā)劑數(shù)量有限。因此，可能需要定制合成某些官能的光引發(fā)劑，以便使它們能夠與支架材料結(jié)合。
雖然已知大量化學(xué)反應(yīng)形成兩種單獨化合物之間的共價鍵，但本發(fā)明集中在光引發(fā)劑中存在伯羥基或氨基(即，強親核試劑)或反應(yīng)性羧酸衍生物，例如酸酐或酰氯(即，強親電子試劑)。以下實例將說明這一點 Irgacure 2959(得自Ciba)是含親核伯羥基的諾里什I型光引發(fā)劑
如果需要更強的親核性，可例如通過加布里埃耳(Gabriel)合成將Irgacure 2959磺化并且然后轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的伯胺(參見例如J.March“高等有機化學(xué)，反應(yīng)、機理和結(jié)構(gòu)”(Advanced Organic Chemistry.Reaction，Mechanisms，and Structure)，第3版，377～9頁，Wiley-Interscience，紐約(New York)，1985年)
可以用幾種方式將Irgacure 2959中的羥基官能化成親電子酸衍生物，因此其可與游離的羥基和氨基反應(yīng) 1.得自Irgacure 2959的氧化鉻(VI)的酸
2.得自Irgacure 2959與琥珀酸酐之間1∶1反應(yīng)的酸
3.得自Irgacure 2959與馬來酸酐之間1∶1反應(yīng)的酸
這些酸通過用SOC12處理，可方便地轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的反應(yīng)性酰氯。在形成后馬上使用酰氯必須加以小心，以避免酰氯部分與酮的羥烷基部分中的叔羥基反應(yīng)。
反之，親電子2-，3-或4-苯甲酰基苯甲酰氯(通過SOCl2與可商購獲得的2-，3-或4-苯甲酰苯甲酸之間的反應(yīng)形成，是不裂解型光引發(fā)劑二苯甲酮的衍生物)可通過緩慢添加大量過量的乙二醇而轉(zhuǎn)變成親核試劑，從而形成相應(yīng)的2-羥乙基苯甲酰苯甲酸酯，例如
如果使用乙醇胺或乙二胺代替乙二醇，那么可形成相應(yīng)的N-(2-羥乙基)苯甲酰苯甲酰胺和N-(2-氨乙基)苯甲酰苯甲酰胺。所有這些親核衍生物可例如與聚酸酐如聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)(SMA)反應(yīng)(進(jìn)一步參見下文)，以及與異氰酸酯反應(yīng)?；蛘?，2-，3-或4-羥基二苯甲酮或2-，3-或4-氨基二苯甲酮可商購獲得并且直接使用，雖然這些羥基和氨基的親核性將明顯小于上述乙二醇、乙醇胺和乙二胺衍生物。
噻噸酮也是非常令人感興趣的不可裂解型光引發(fā)劑，因為它們吸收400nm附近的光，并且因此可通過UV-A光或可見的藍(lán)光固化。噻噸酮的衍生物的實例是2-羧基甲氧基呫噸酮，其可通過與過量的乙二醇(以形成2-羥乙基噻噸酮-2-基氧乙酸酯)、乙醇胺(以形成N-(2-羥乙基)噻噸酮-2-基氧乙酰胺)或乙二胺(以形成N-(2-氨乙基)噻噸酮-2-基氧乙酰胺)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成親電子酰氯，并且如果需要的話，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成親核物質(zhì)，如上所述。

光引發(fā)劑部分與支架材料之間偶合的實例 親核支架材料，例如有16個游離OH基團(tuán)的Boltorn H20，可直接與親電子光引發(fā)劑如4-苯甲酰基苯甲酰氯反應(yīng)，以形成光活性聚酯
如果將酰氯添加到Boltorn溶液中，則可控制多元醇上光引發(fā)劑取代的程度。
通過SOCl2或PCl5處理，親電子支架材料的酸性組分如聚(丙烯酸)中的羧酸基團(tuán)可轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的酰氯、磺酰氯或膦酰氯?；蛘撸鏊峥捎妹撍畡┤鏝，N′-二環(huán)己基碳二亞胺處理，以形成在對親核試劑的反應(yīng)性方面類似于酸酐的物質(zhì)。這類酰氯、磺酰氯和膦酰氯以及相應(yīng)的酸酐對與親核光引發(fā)劑如Irgacure 2959的反應(yīng)是被激活的，從而形成各自的酯、酰胺、磺酰酯、磺酰胺、膦酰酯以及膦酰胺
光活性酯和酰胺可通過支架材料上的酯的酯交換反應(yīng)和轉(zhuǎn)酰氨基作用而由過量的光活性親核試劑形成。如果待移除的光失活組分比光活性組分的沸點低，則可添加催化劑(例如錳或鋅鹽)，并且可應(yīng)用真空，從而從平衡中移除光失活組分。兩個反應(yīng)可表示如下 支架材料-CO-OR+HO-光引發(fā)劑→支架材料-CO-O-光引發(fā)劑+HO-R(酯交換反應(yīng)) 支架材料-CO-OR+H2N-光引發(fā)劑→支架材料-CO-NH-光引發(fā)劑+HO-R(轉(zhuǎn)酰氨基作用) “支架材料-CO-OR”可以是例如重均分子量不超過10kDa的聚(馬來酸二乙酯)?！癏O-光引發(fā)劑”可以是例如Irgacure 2959、2-或4-羥基二苯甲酮、2-羥乙基-4-苯甲酰苯甲酰胺、N-(2-羥乙基)-2-苯甲酰苯甲酰胺、2-羥乙基噻噸酮-2-基氧乙酸酯或N-(2-羥乙基)噻噸酮-2-基氧乙酰胺。“H2N-光引發(fā)劑”可以是例如Irgacure 2959胺、N-(2-氨乙基)-4-苯甲酰苯甲酰胺或N-(2-氨乙基)噻噸酮-2-基氧乙酰胺
諸如PEG或聚(丙二醇)的醚可通過與含羧基的光引發(fā)劑的過氧化叔丁酯反應(yīng)而被酰氧基化，從而獲得醚酯和叔丁醇(參見J.March“高等有機化學(xué)，反應(yīng)、機理和結(jié)構(gòu)”(Advanced Organic Chemistry.Reaction，Mechanisms，and Structure)，第3版，636～7頁，Wiley-Interscience，紐約(New York)，1985年)。作為實例，與二苯甲酮衍生物(2-苯甲酰基苯甲酰氯)的偶合表示在這里
該反應(yīng)也可用BTDA或用諾里什I型光引發(fā)劑如Irgacure 2959酰氯的酰氯衍生物進(jìn)行。
在過氧化物的存在下，諸如PEG或聚(丙二醇)的醚可烷基化(即添加到)光引發(fā)劑雙鍵上，從而獲得相應(yīng)的烷基化醚。用缺乏電子的烯烴如馬來酸酐獲得的結(jié)果最好(參見C.Walling，E.S.Huyser(1963年)“將自由基添加到烯烴中形成碳-碳鍵”(Free radical additions toolefins to form carbon-carbon bonds)，Organic Reactions，13，91～149頁)。親核光引發(fā)劑(例如Irgacure 2959)可例如通過與馬來酸酐的酯化作用獲得缺乏電子的雙鍵。

作為支架材料的異氰酸酯封端的低分子量HPEU也可在兩個末端處用親核光引發(fā)劑(例如Irgacure 2959)官能化，以形成光活性聚氨酯
同樣，支架材料聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)(SMA)的側(cè)鏈可用親核光引發(fā)劑(例如Irgacure 2959或改性的二苯甲酮)改性
支架材料轉(zhuǎn)變成光引發(fā)劑的實例 二苯甲酮可通過富含電子的芳族部分與苯甲酰氯和作為催化劑的路易斯酸(Lewis acid)如AlCl3進(jìn)行弗里德-克拉夫茨(Friedel-Crafts)苯甲?；恍纬伞７甲逅狒?，諸如鄰苯二甲酸酐、均苯四酸二酐(1，2，4，5-苯四羧酸二酐)和BTDA，反應(yīng)性比苯甲酰氯小，但也可使用。如果芳族部分的對位是空缺的，那么由于苯甲?；鶊F(tuán)的大小，對位化合物是主要產(chǎn)物(參見J.March“高等有機化學(xué)，反應(yīng)、機理和結(jié)構(gòu)”(Advanced Organic Chemistry.Reaction，Mechanisms，and Structure)，第3版，484-7頁，Wiley-Interscience，紐約(New York)，1985年)。然而，該方法也可用于沒有空缺對位的芳族部分。所述芳族部分可以是以下物質(zhì)的均聚或共聚物的部分乙烯基吡啶、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、烷氧基苯乙烯、芳氧基苯乙烯、乙基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、異丙基苯乙烯、二甲基苯乙烯以及其它烷基化的苯乙烯。在HPEU的生產(chǎn)中已采用的任何芳族二異氰酸酯或芳族二醇也可被苯甲?；?。苯甲酰氯的芳香環(huán)本身也可被替代；苯甲酰氯上供電子取代基將增加反應(yīng)的速率。作為實例，與常見的聚苯乙烯發(fā)生以下反應(yīng)
相應(yīng)地，α，α-二烴基-α-羥基取代的苯乙酮(即可裂解型光引發(fā)劑)也可通過富含電子的芳族部分與相關(guān)的α，α-二烴基-α-羥基乙酰氯進(jìn)行弗里德-克拉夫茨(Friedei-Crafts)?；恍纬?。例如，為了制備2-羥基-2-丙基苯基酮，富含電子的芳族部分必須用2-羥基-2-甲基丙酰氯(＝2-羥基異丁酰氯＝α-羥基異丁酰氯)處理。該酰氯的前體是例如得自Sigma-Aldrich的α-羥基異丁酸。

必須小心酰氯，其一旦形成就不會與叔羥基反應(yīng)形成聚酯聚(2-異丁酸酯)。
合成在主鏈中結(jié)合有光引發(fā)劑的支架材料的實例 雙官能的親電子光引發(fā)劑，如BTDA，可與二羥基或二氨基封端的親核支架材料片段如低分子量HPEU反應(yīng)，從而形成相應(yīng)的含光引發(fā)劑的支架材料
所得支架材料在主鏈中而不是在側(cè)鏈中具有光引發(fā)部分。這類支架材料在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所述反應(yīng)在極性有機溶劑如DMSO、DMA、DMF、NMP和吡啶中運行得最好。
光活性BTDA基聚(酯聚氨基甲酸)的交聯(lián)反應(yīng)如下
表示如下的Jeffamine D-230(得自Huntsman；疏水的；a＝2～3，b＝c＝0)也自發(fā)地與BTDA反應(yīng)
如上所述，BTDA也可與低分子量支架材料片段如低分子量PEG和其它低分子量聚醚的羥基端基反應(yīng)。在用含BTDA的支架材料光固化PEO后，形成穩(wěn)定、交聯(lián)的親水性聚合物網(wǎng)，其在潤濕時變得非常光滑。
制備醫(yī)療裝置元件的詳細(xì)步驟 步驟(i) 在方法的初始步驟中，提供預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物。
從“熱塑性基底聚合物”部分中很清楚看出，所述基底聚合物通常是以適當(dāng)?shù)奈锢硇螒B(tài)如球丸、片、顆粒型等交易的商業(yè)產(chǎn)品。因此，通常不需要預(yù)處理或準(zhǔn)備。
如果使用兩種以上基底聚合物的混合物，則通常期望以熔融形式或?qū)⒕酆衔锶芙庠谄胀ㄈ軇┲衼硎咕酆衔锞鶆?，接著通過傳統(tǒng)程序并涉及傳統(tǒng)裝備如噴涂、輥式干燥或在非溶劑中沉淀來除去溶劑。優(yōu)選地，將溶劑溶液澆鑄成膜，并且通過任何傳統(tǒng)的技術(shù)從該膜除去溶劑。可采用減小的壓力和/或升高的溫度以幫助脫溶劑。在熔融處理前，可將所得的均勻共混物切碎或造粒。
從“預(yù)制的成形制品”部分中進(jìn)一步清楚看出，所述成形制品常常得自商業(yè)來源，或者易于通過相關(guān)領(lǐng)域中的技術(shù)人員的知識進(jìn)行制備?；蛘撸卜浅Ａ钊烁信d趣地，所述成形制品在其用于本發(fā)明的方法中、某些實施方式中、甚至在應(yīng)用所述方法的同樣加工線中之間被立即制備。此外，在用于本發(fā)明的方法之前，可預(yù)處理以及甚至預(yù)涂布預(yù)制的成形制品。
步驟(ii) 用于制備醫(yī)療裝置元件的涂料組合物可通過將其組分溶解在普通溶劑中制備。然后，除去溶劑以留下聚(環(huán)氧乙烷)、任何的非熱塑性親水聚合物和具有光引發(fā)劑部分的支架材料以及任何添加劑的均勻共混物，準(zhǔn)備用于擠出。任何傳統(tǒng)工藝和裝備可用于去除溶劑，如噴涂、輥式干燥或在非溶劑如丙酮或四氯化碳中沉淀。優(yōu)選地，將溶劑溶液澆鑄成膜，并且通過任何傳統(tǒng)的技術(shù)從該膜除去溶劑。然后，在從環(huán)境溫度至約70℃的溫度下，在對流爐中加熱該鑄膜。減小壓力可用于幫助脫溶劑。在熔融處理或粉末涂布之前，可將所得均勻的共混物切碎或造粒。
隨后，可如下面步驟(iii)的描述，在預(yù)制的成形制品或熱塑性基底聚合物上對所述成粒的涂料組合物進(jìn)行擠出、注射模塑或粉末涂布。
步驟(iii) 該步驟包括將步驟(ii)的涂料組合物擠出、注射模塑或粉末涂布在步驟(i)的預(yù)制成形制品上或與步驟(i)的熱塑性基底聚合物一起進(jìn)行擠出、注射模塑或粉末涂布，以提供在所述預(yù)制的成形制品和/或基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，其中，當(dāng)所述預(yù)制的成形制品和基底聚合物二者均存在時，所述預(yù)制的成形制品上具有所述基底聚合物層。
三種主要實施方式包含在該步驟中。
在第一個主要實施方式中，在步驟(i)中僅提供預(yù)制的成形制品，并且步驟(iii)包括在步驟(i)的預(yù)制的成形制品上擠出、注射模塑或粉末涂布步驟(ii)的涂料組合物，從而提供在所述預(yù)制的成形制品上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件。
在第二主要實施方式中，在步驟(i)中僅提供熱塑性基底聚合物，并且步驟(iii)包括將步驟(ii)的涂料組合物與步驟(i)的熱塑性基底聚合物一起擠出或注射模塑，從而提供在所述熱塑性基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件。
在第三主要實施方式中，在步驟(i)中提供預(yù)制的成形制品和熱塑性基底聚合物，其中步驟(iii)包括將步驟(i)的預(yù)制成形制品連同熱塑性基底聚合物一起擠出或注射模塑步驟(ii)的涂料組合物，從而提供所述預(yù)制的成形制品和所述熱塑性基底聚合物的醫(yī)療裝置元件，所述預(yù)制的成形制品上具有所述熱塑性基底聚合物層，并且所述熱塑性基底聚合物上具有所述涂料組合物層。
以下將討論這三種主要實施方式。
在第一主要實施方式的第一變體中，將涂料組合物的熔體擠出在預(yù)制的成形制品表面上(參見，例如實施例6)。
在第一主要實施方式的第二變體中，涂料組合物的熔體在預(yù)制的成形制品表面上注射模塑。
在第一主要實施方式的第三變體中，將涂料組合物粉末涂布到預(yù)制的成形制品表面上。
在第二主要實施方式的一個變體中，對熱塑性基底聚合物的熔體和涂料組合物的熔體進(jìn)行擠出，以獲得在基底聚合物的表面上具有涂料組合物涂層的成形制品。
在第二主要實施方式的另一個變體中，對熱塑性基底聚合物的熔體和涂料組合物的熔體進(jìn)行注射模塑，以獲得在基底聚合物的表面上具有涂料組合物涂層的成形制品。這種令人感興趣的變體可在兩步注射模塑加工中完成，其中涂料組合物的外層首先成型，隨后對熱塑性基底聚合物進(jìn)行成型。
在第三主要實施方式的一個變體中，將基底聚合物的熔體和涂料組合物的熔體進(jìn)行擠出在預(yù)制的成形制品表面上。
在第三主要實施方式的另一個變體中，在預(yù)制的成形制品表面上將基底聚合物的熔體和涂料組合物的熔體注射模塑。這個令人感興趣的變體可在兩步注射模塑加工中完成，其中使用實芯首先使涂料組合物在外層成型，接著使用預(yù)制的成形制品作為芯使熱塑性基底聚合物成型。
使用任何傳統(tǒng)的和可商購獲得的擠出裝備，可將涂料組合物擠出/與基底聚合物共擠出。適合的共擠出裝置可購自例如Genca CableCompany，Clearwater，F(xiàn)la.，或購自Wayne Machine和Die Company，Totowa，N.J，或者如果需要，常規(guī)的共擠出裝置可被設(shè)計用于任何特定醫(yī)療裝置元件的制造。
或者，可在預(yù)制的成形制品如聚合的制品上對組合物進(jìn)行十字頭擠出或共擠出。表層擠出是常規(guī)工藝，其中使熱塑性材料(這里是熱塑性基底聚合物或涂料組合物)的熔體定量通過模具直達(dá)固體的連續(xù)成形表面。
此外，(共)擠出和注射模塑可如US 5,061,424和6,447,835中所描述的進(jìn)行。
涂料組合物也可注射模塑，從而在熱塑性基底聚合物或預(yù)制的成形制品上提供涂層。注射模塑變體可以是一個或兩個工藝步驟。在與第一主要實施方式的第二變體(參見上文)相應(yīng)的一個變體中，在高壓下將涂料組合物注入使用實芯的預(yù)制成形制品的模子中，該模子與最終產(chǎn)品的形狀相反。在與第二主要實施方式的第二變體(參見上文)相應(yīng)的第二個變體中，步驟(iii)可在兩個子步驟中完成，即通過使用實芯首先使涂料組合物成型，移除該實芯，以及隨后任選使用稍小的實芯使熱塑性基底聚合物成型。在與第三主要實施方式的第二變體(參見上文)相應(yīng)的第三個變體中，步驟(iii)可在兩個子步驟中完成，即通過使用實芯首先使涂料組合物成型，移除該實芯，以及隨后使用預(yù)制的固體制品作為實芯使熱塑性基底聚合物成型。在與第二主要實施方式的第二變體(參見上文)相應(yīng)的第四個變體中，步驟(iii)可在兩個子步驟中完成，即通過使用一種尺寸的型腔首先使熱塑性基底聚合物成型，移除該型腔，以及隨后使用稍大的型腔在熱塑性基底聚合物上使涂料組合物成型。在與第三主要實施方式的第二變體(參見上文)相應(yīng)的第五個變體中，可在兩個子步驟中完成，即通過使用一種尺寸的型腔和預(yù)制的成形制品作為芯，首先使熱塑性基底聚合物成型，移除該型腔，以及隨后使用稍大的型腔在熱塑性基底聚合物使涂料組合物成型。
至于通常遵循傳統(tǒng)原則的粉末涂布，可將含聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和具有光引發(fā)劑部分的支架材料的成?；衔锬胨橹亮６仍?～250微米范圍內(nèi)。通常，優(yōu)選粒度分布在10～100微米范圍內(nèi)的粉末涂料組合物。
粉末涂料組合物通常通過噴涂或通過使用流化床體系施加。在金屬基底(預(yù)制的成形制品)的情況下，優(yōu)選通過靜電噴涂施加涂層。在噴涂的情況下，粉末涂料可以單掃描方式或者以數(shù)次往返施加，以提供具有優(yōu)選厚度的膜。
在通過噴涂或通過使用流化床體系或工業(yè)中已知的其它任何粉末涂料施加技術(shù)施加粉末后，根據(jù)基底的類型將熱塑性粉末加熱至大約80～200℃，以形成約5～250微米厚、通常約10～100微米厚的均勻涂料層。
干燥的涂料組合物層的厚度通常為2.5～500μm，優(yōu)選為2.5～125μm。
基底聚合物(如果存在)的厚度通常為5～1000μm，更通常為10～50μm或100～500μm。
通過所述方法獲得的醫(yī)療裝置元件是干燥的并且通常是不粘的，直到通過手指觸摸使其潮濕或用液體潤濕，此時其顯示出光滑、潤滑的表面。
本發(fā)明的方法對制備具有棒或管的形狀的醫(yī)療裝置元件特別有用。例如，這樣制備的導(dǎo)管在它與含水流體接觸時立即變得潤滑，并且因此大大有助于使經(jīng)受插管的病人舒適。導(dǎo)絲形式的壓出棒在潤濕時變得潤滑，并且因此易于滑動。
在擠出或注射模塑之后，可能有必要通過例如冷空氣或在水浴中冷卻醫(yī)療裝置元件。
這就是說，目前步驟(iii)的最優(yōu)選實施方式是包括(共)擠出的那些。
步驟(iv) 在后續(xù)的步驟中，用紫外線或可見光照射涂料組合物，致使涂料組合物共價交聯(lián)。紫外線或可見光被定義為波長100～750nm的光。特別相關(guān)的波長范圍為100～250nm和250～400nm(二者均為紫外光)，以及400～750nm(可見光)。在本發(fā)明的情況中，術(shù)語“光固化(photo-curing，)”、“光固化(photo-cure)”等是指借助紫外或可見光固化。雖然借助藍(lán)光(在可見波長范圍內(nèi))的固化同樣適用，但優(yōu)選借助紫外光的固化。
紫外或可見光的施加可借助于多色或單色紫外或可見光源，優(yōu)選具有高強度并且放射光譜與光引發(fā)劑的吸收光譜盡可能匹配。在沒有反應(yīng)性單體存在下，涂料的交聯(lián)僅通過紫外線(或可見光)照射過的光引發(fā)劑產(chǎn)生的自由基的雙分子組合而發(fā)生。因此，如果光強度加倍，則自由基的濃度也加倍，但交聯(lián)反應(yīng)的量則成四倍。這是為什么優(yōu)選高光強度的原因。適合的多色光源包括(i)氘燈；(ii)汞燈，可能摻雜有鐵、鎵或顯著影響輸出光譜的其它元素；(iii)氙弧燈，均為脈沖的和非脈沖的，以及(iv)鹵素?zé)?主要發(fā)出可見光)。適合的單色光源包括(v)氣態(tài)和固態(tài)激光器(頻率可能加倍、三倍、四倍或以其他方式操控頻率)，均為脈沖的和非脈沖的；以及(vi)紫外線和可見光區(qū)域的發(fā)光二極管，均為脈沖的和非脈沖的。
最佳照射時間和光強度通過例行試驗?zāi)軌蛞子诒患夹g(shù)人員發(fā)現(xiàn)。出于實際原因(例如在醫(yī)療裝置的大規(guī)模生產(chǎn)中)，照射時間應(yīng)優(yōu)選不超過300秒，并且特別應(yīng)不超過600秒。
目前，本發(fā)明方法的最優(yōu)選實施方式包括 I.一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述方法包括以下步驟 (i)提供熱塑性基底聚合物； (ii)提供涂料組合物； (iii)將步驟(ii)的涂料組合物與步驟(i)的熱塑性基底聚合物共擠出，從而提供在所述熱塑性基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件； (iv)用紫外線或可見光照射所述涂料組合物，從而共價交聯(lián)所述涂料組合物。
II.一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述方法包括以下步驟 (i)提供預(yù)制的成形制品和任選的熱塑性基底聚合物； (ii)提供涂料組合物； (iii)將步驟(ii)的涂料組合物共擠出在步驟(i)的預(yù)制的成形制品和如果存在的熱塑性基底聚合物上，從而提供在所述預(yù)制的成形制品和如果存在的所述基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，其中，當(dāng)所述基底聚合物存在時，所述預(yù)制的成形制品上具有所述基底聚合物層； (iv)用紫外線或可見光照射所述涂料組合物以共價交聯(lián)所述涂料組合物。
III.一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述方法包括以下步驟 (i)提供熱塑性基底聚合物； (ii)提供涂料組合物； (iii)將步驟(ii)的涂料組合物和步驟(i)的熱塑性基底聚合物注射模塑，從而提供在所述基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件； (iv)用紫外線或可見光照射所述涂料組合物，從而共價交聯(lián)所述涂料組合物。
IV.一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述方法包括以下步驟 (i)提供預(yù)制的成形制品和任選的熱塑性基底聚合物； (ii)提供涂料組合物； (iii)將步驟(ii)的涂料組合物在步驟(i)的預(yù)制的成形制品和如果存在的熱塑性基底聚合物上注射模塑，從而提供在所述預(yù)制的成形制品和如果存在的所述基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，其中，當(dāng)所述基底聚合物存在時，所述預(yù)制的成形制品上具有所述基底聚合物層； (iv)用紫外線或可見光照射所述涂料組合物，從而共價交聯(lián)所述涂料組合物。
新型醫(yī)療裝置 拒認(rèn)為，得自上述方法的醫(yī)療裝置元件呈現(xiàn)為本身是新型的產(chǎn)品。這類醫(yī)療裝置的特征在于光引發(fā)劑部分的殘基，并且這種殘基占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％。
當(dāng)在本文中使用時，術(shù)語“光引發(fā)劑部分的殘基”是指在光引發(fā)劑部分執(zhí)行了所需的作用之后，即直接或間接易化涂料組合物的交聯(lián)、特別是聚(環(huán)氧乙烷)和任何非熱塑性親水聚合物的鏈的交聯(lián)，光引發(fā)劑部分的存在形式。光引發(fā)劑部分的殘基通常被認(rèn)為是這樣的形式；與天然的光引發(fā)劑相比，其在分子水平上是經(jīng)重排或裂解的。
由于光引發(fā)劑在光譜的芳族區(qū)域中引起共振，而PEO在脂肪族區(qū)域具有共振，因此涂料中光引發(fā)劑部分殘基的含量可能從NMR(溶液或固態(tài))光譜測定。從例如，1H-NMR光譜獲得的累積強度可用于測定光引發(fā)劑相對于涂料中其它物質(zhì)的含量?；蛘?，根據(jù)元素分析和/或XPS分析，可推論出涂料的求和公式，其可直接用于測定涂料中光引發(fā)劑的含量。另一種方法是使用涂料中光引發(fā)劑和其它物質(zhì)以及實體的紫外線-可見光、紅外和/或近紅外光譜中不同譜帶的強度。通過評價相對強度，可測定光引發(fā)劑含量。通過比較得自色譜的累積強度，色譜技術(shù)如HPLC、SEC和LC-MSn也可用于測定涂料中存在的光引發(fā)劑的含量。在LC-MSn中，質(zhì)譜測定法用于確定色譜中信號的來源(例如來自光引發(fā)劑)。在例如SEC中，需要額外的實驗如NMR以進(jìn)一步確定在色譜中觀察到的各信號的來源。另外，GC-MS技術(shù)可與LC-MS技術(shù)類似使用，但在分析實際的涂料組合物之前，需要額外的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)度。在利用上述分析技術(shù)之前，涂料中光引發(fā)劑和/或其他物質(zhì)以及實體的化學(xué)衍生化可能是必要的。原子吸收測量也為測定涂料的組合物提供了分析工具。原則上，任何分光鏡和/或光譜技術(shù)，其中獨特的累積信號可被指定給特定化學(xué)官能性和相對多度，其都可用于測定涂料中存在的光引發(fā)劑的相對含量。在測定涂料中光引發(fā)劑的相對含量之前，應(yīng)該進(jìn)行一些實驗，概述如下 1.光引發(fā)劑的降解應(yīng)記錄為是熱和紫外線-可見光輻射及其可能的相關(guān)組合引起的結(jié)果。在暴露涂料進(jìn)行固化之前，這種降解信息可用于測定涂料中存在的光引發(fā)劑的量。
2.涂料中存在的光引發(fā)劑擴(kuò)散到周圍的介質(zhì)中。更具體地，應(yīng)將在水性或高極性介質(zhì)中的擴(kuò)散記錄為涂料中存在的一種或多種光引發(fā)劑的時間函數(shù)。此外，應(yīng)記錄在非極性介質(zhì)中的擴(kuò)散。給出在介質(zhì)中包含的親水性涂料以及該涂料已被包含的時間量，這類擴(kuò)散數(shù)據(jù)可被用來確定涂料在包含之前存在的光引發(fā)劑的量。
手邊具有這類降解和擴(kuò)散數(shù)據(jù)，可以在加工條件之前涂料中存在的光引發(fā)劑部分殘基的量。
因此，本發(fā)明也涉及新型醫(yī)療裝置，其包括熱塑性基底聚合物的醫(yī)療裝置元件，所述熱塑性基底聚合物上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層，所述涂料組合物包含(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及(b)具有多個光引發(fā)劑部分殘基的一種或多種低分子量支架材料，其中所述光引發(fā)劑部分殘基占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；其中所述涂料組合物與所述熱塑性基底聚合物一起(共)擠出或注射模塑；以及其中所述涂料組合物的共價交聯(lián)是該涂料組合物中存在一種或多種光引發(fā)劑的結(jié)果，所述光引發(fā)劑部分共價連接至所述低分子量支架材料和/或共價結(jié)合到所述低分子量支架材料的主鏈中，以及所述涂料組合物暴露于紫外或可見光。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及新型醫(yī)療裝置，其包括預(yù)制成形制品的醫(yī)療裝置元件，所述預(yù)制成形制品上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層，所述涂料組合物包含(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及(b)具有多個光引發(fā)劑部分殘基的一種或多種低分子量支架材料，其中所述光引發(fā)劑部分殘基占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；其中所述涂料組合物與所述預(yù)制的成形制品一起(共)擠出或注射模塑；以及其中所述涂料組合物的共價交聯(lián)是該涂料組合物中一種或多種光引發(fā)劑的結(jié)果，所述光引發(fā)劑部分共價連接至所述低分子量支架材料和/或共價結(jié)合到所述低分子量支架材料的主鏈中，以及所述涂料組合物暴露于紫外或可見光。
本發(fā)明還進(jìn)一步涉及新型醫(yī)療裝置，其包括預(yù)制成形制品的醫(yī)療裝置元件，預(yù)制的成形制品上具有熱塑性基底聚合物層，其中所述熱塑性基底聚合物上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層，所述涂料組合物包含(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及(b)具有多個光引發(fā)劑部分殘基的一種或多種低分子量支架材料，其中所述光引發(fā)劑部分殘基占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；其中所述涂料組合物與所述預(yù)制的成形制品和所述熱塑性基底聚合物一起(共)擠出或注射模塑；以及其中所述涂料組合物的共價交聯(lián)是該涂料組合物中存在的一種或多種光引發(fā)劑的結(jié)果，所述光引發(fā)劑部分共價連接至所述低分子量支架材料和/或共價結(jié)合到所述低分子量支架材料的主鏈中，以及所述涂料組合物暴露于紫外或可見光。
經(jīng)上述進(jìn)一步討論，涂料組合物不包含烯鍵式不飽和單體的低分子量殘基?？捎米黝A(yù)制的成形制品、熱塑性基底聚合物以及與作為涂料組合物的成分的材料如上文對本發(fā)明方法所述。
因此，在一個實施方式中，熱塑性基底聚合物選自聚氨酯和PVC。
實施例 縮寫 §參見美國Bomar Specialties的J.A.Leon，I.V.Khudyakov(2005)“紫外-光敏性(LSR)氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物(UV-Light Sensitive(LSR)Urethane Acrylate Oligomers)”，05年歐洲輻射固化協(xié)會會議(Proceedings from RadTech Europe 05)，巴塞羅那(Barcelona)，西班牙(Spain)，2005年10月18～20號，卷2，359～64頁，Vincentz。
材料 PEOs Polyox WSR N-80(MW 200kDa)和Polyox N-301(MW 4MDa)得自Dow。Irgacure 2959得自Ciba Specialty Chemicals(巴塞爾(Basel)，瑞士(Switzerland))。97％BTDA得自Alfa Aesar。4-苯甲酰苯甲酸、2-苯甲酰苯甲酸和過氧化苯甲酸叔丁酯得自Aidrich。CuCl得自Fluka。
SMA 1000(酸值，465～495mg KOH/g樣品，MW 5500g/mol)、SMA 2000(酸值，335～375mg KOH/g樣品，MW 7500g/mol)以及SMA3000(酸值，265～305mg KOH/g樣品，MW 9500g/mol)得自Atofina。Boltorn H20(Mn＝2100g/mol，多分散指數(shù)(PDI)＝1.3)、Boltorn H30(Mn＝3500g/mol，PDI＝1.5)以及Boltorn H40(Mn＝5100g/mol，PDI＝1.8)得自Perstorp。
1-甲基咪唑和吡啶得自Merck。乙酸乙酯、2-丙醇和丙酮得自Bie&Berntsen(丹麥(Denmark))。DMSO和亞硫酰氯得自Aldrich。苯得自Fluka。甲基異丁酮(MIBK)得自Baker。二氯甲烷得自AppliChem。Jeffamine D-230得自Huntsman。
所有給出的百分?jǐn)?shù)和份數(shù)均為重量/重量-％，除非另作說明。
粘合性的主觀評價 在水中溶脹至少24小時后，主觀評價對基底的摩擦和粘合性。兩個層(涂層和基底)之間的粘合給出1～4的得分 1.完全分層 2.粘附差，大量水泡 3.粘附好，水泡很少 4.粘附非常好，表面光滑 凝膠粘聚的主觀評價 將樣品浸在去離子水中至少24小時。如實施例1中所述，對紫外固化的涂層與Estane 58212基底的粘合進(jìn)行評分。同時，將凝膠的內(nèi)聚性按照1～6的主觀等級進(jìn)行評分 1＝不交聯(lián)；涂層溶解 2＝非常弱，觸碰時不可能不破壞的松散凝膠 3＝稍微穩(wěn)定的凝膠 4＝相當(dāng)穩(wěn)定的凝膠 5＝幾乎穩(wěn)定的凝膠 6＝完全穩(wěn)定并且粘聚的凝膠 實施例1由結(jié)合SMA的Irgacure 2959和Polyox組成的涂料 SMA 1000的Irgacure 2959酯(化合物1)的合成 將1.124g SMA 1000(4.81毫摩爾酸酐，基于平均酸值為480mgKOH/g的樣品)和1.373g Irgacure 2959(6.12毫摩爾)溶解在12g丙酮中。當(dāng)添加0.503g的1-甲基咪唑(6.13毫摩爾)同時作為催化劑和堿時，溶液變成黃色。將混合物放置于70℃密封的耐壓小瓶中。通過FT-IR，隨后在1770～1860cm-1之間觀察到酸酐基團(tuán)的消失，這表明反應(yīng)在63小時(數(shù)據(jù)未示出)后基本完成。冷卻后，溶液變得不透明，并且觀察到少許沉淀。用HCl將溶液酸化至pH為1～2，并且用乙酸乙酯萃取Irgacure 2959的SMA 1000酸性酯。在乙酸乙酯相干燥和溶劑蒸發(fā)之后，留下粘性的淡黃色油。將化合物溶解在甲醇中，轉(zhuǎn)移到配衡的培養(yǎng)皿中，置于通風(fēng)的熱櫥中并在70℃下干燥80分鐘，成為粘的黃色化合物；這是化合物1。不進(jìn)行進(jìn)一步的操作。產(chǎn)量為2.00g。在聚合物中，Irgacure 2959最大的理論量為49重量/重量-％。然而，假設(shè)游離或結(jié)合的Irgacure 2959的消光系數(shù)相同，那么制品中存在的Irgacure 2959的最大量通過紫外線-可見光光譜測定的為22重量/重量-％。這是上限估計，因為沒有校正在Irgacure 2959的最大吸光度波長(在甲醇和1，3-二氧雜環(huán)戊烷中為274～5nm)處可能的背景吸收。
樣品1A的制備在由Polyox組成的凝膠中Irgacure 2959結(jié)合至SMA 1000 在120℃，將0.91份化合物1、89.18份Polyox N-301和9.91份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物包含最多0.20％的Irgacure 2959。在100℃下熱壓該混合物一分鐘，以形成厚度為1mm的圓形片。在100℃下，對該片的四分之一進(jìn)一步熱壓至盡可能薄的片，而沒有定距片(distancepieces)。通常不測量厚度，但其在150～200μm之間。在100℃和50巴下將混合物2的薄片在先前已用乙醇擦干凈的Estane 58212片上層壓約30～45秒(不使用定距片)。將樣品分成兩部分，將它們均加熱至60～80℃保持5～10分鐘，直到它們是透明的。然后，在距以100％強度下運行的Fusion I600H-燈約26cm處，立即用紫外線固化一個樣品1分鐘以及另一個5分鐘。按照實驗部分的介紹中所述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
SMA 2000的Irgacure 2959酯(化合物2)的合成 將1.428g SMA 2000(4.52毫摩爾酸酐，基于平均酸值為355mgKOH/g的樣品)和1.151g Irgacure 2959(5.13毫摩爾)溶解在12g丙酮中。當(dāng)添加0.421g 1-甲基咪唑(5.13毫摩爾)時，溶液變成黃色。將混合物放置于70℃的密封耐壓小瓶中。隨后通過FT-IR在1770～1860cm-1之間觀察到酸酐基團(tuán)的消失，這表明反應(yīng)在63小時后完成了60～65％(數(shù)據(jù)未示出)。因此，該反應(yīng)比與SMA 1000的反應(yīng)更慢。用HCl將溶液酸化至pH為1～2，并且將Irgacure 2959的SMA 2000酸性酯過濾出來，溶解在丙酮中，轉(zhuǎn)移到配衡的培養(yǎng)皿中，置于通風(fēng)的熱櫥中并在70℃下干燥170分鐘，成為淺黃色、主要是具有一些較軟區(qū)域的硬結(jié)晶物質(zhì)；這是化合物2。沒有進(jìn)行進(jìn)一步的工作。產(chǎn)量為1.88g。在聚合物中，Irgacure 2959最大的理論量為41.5重量/重量-％。然而，制品中存在的Irgacure 2959的最大量通過紫外線-可見光光譜測定的為11重量/重量-％。
樣品1B的制備在由Polyox組成的凝膠中Irgacure 2959結(jié)合至SMA 2000 在120℃，將1.12份化合物2、88.99份Polyox N-301和9.89份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有0.12％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
SMA 3000的Irgacure 2959酯(化合物3)的合成 將1.647g SMA 3000(4.18毫摩爾酸酐，基于平均酸值為285mgKOH/g的樣品)和0.991g Irgacure 2959(4.42毫摩爾)溶解在12g丙酮中。當(dāng)添加0.363g 1-甲基咪唑(4.42毫摩爾)時，溶液變成黃色。將混合物放置于70℃的密封耐壓小瓶中。隨后通過FT-IR在1770～1860cm-1之間觀察到酸酐基團(tuán)的消失，這表明反應(yīng)在63小時后完成了60～65％(數(shù)據(jù)未示出)。因此，該反應(yīng)比與SMA 1000慢，但幾乎與與SMA 2000一樣快。用HCl將溶液酸化至pH為1～2，并且用甲基異丁酮萃取Irgacure 2959的SMA 3000酸性酯。在將甲基異丁酮相干燥和溶劑蒸發(fā)之后，留下黃色物質(zhì)。將化合物溶解在丙酮中，轉(zhuǎn)移到配衡的培養(yǎng)皿中，置于通風(fēng)的熱櫥中并在70℃下干燥過夜，成為淡黃色透明的易碎玻璃；這是化合物3。沒有進(jìn)行進(jìn)一步的工作。產(chǎn)量為2.22g。在聚合物中，Irgacure 2959最大的理論量為36重量/重量-％。然而，制品中存在的Irgacure 2959的最大量通過紫外線-可見光光譜測定為25重量/重量-％。
樣品1C的制備在由Polyox組成的凝膠中Irgacure 2959結(jié)合至SMA 3000 在120℃，將1.33份化合物3、88.80份Polyox N-301和9.87份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物包含最多0.33％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品1A-C的結(jié)果和討論 結(jié)果如下所示
在具有Polyox涂料的樣品(1A-C)中，凝膠的粘聚遵循下述模式SMA 3000(0.33％Irgacure 2959)＞SMA 1000(0.20％Irgacure 2959)＞SMA 2000(0.12％Irgacure 2959)。該順序遵循樣品中Irgacure 2959的濃度，而SMA聚合物的順序似乎是隨機的。因此，Irgacure 2959的濃度必須為至少0.3％，以實現(xiàn)凝膠優(yōu)良的紫外線交聯(lián)，而SMA類型的影響看來較小。
當(dāng)用紫外線固化樣品1C 5分鐘時，產(chǎn)生極好的凝膠，其還與基底牢固粘附。這種效果可能是由于樣品1C中Irgacure 2959的濃度依然相對較低，這使得更好地完全固化，或者該效果可能是由于結(jié)合SMA的Irgacure 2959與基底和Polyox二者的相容性特別好。
實施例2由Polyox和結(jié)合至脂肪族疏水性聚氨酯的Irgacure 2959組成的涂料 化合物4和5由Bomar Specialties Co(Winsted，CT)定制合成，并且由IGM Resins(瓦爾威克(Waalwijk)，荷蘭(Netherlands))在歐洲進(jìn)行分布?；衔?為中等分子量的脂肪族三官能聚醚氨基甲酸酯，其用Irgacure 2959在三個末端官能化?；衔?中Irgacure 2959的含量通過Bomar顯示，為33.0重量/重量-％?；衔?為中等分子量的脂肪族線性聚醚氨基甲酸酯，其用Irgacure 2959在兩個末端官能化?；衔?中Irgacure 2959的含量通過Bomar顯示，為15.5重量/重量-％。兩種化合物均不含任何丙烯酸酯基團(tuán)，這通過FT-IR測定(數(shù)據(jù)未示出)。
樣品2A的制備在由Polyox組成的凝膠中1％的化合物4 在120℃，將1份化合物4、89.1份Polyox N-301和9.9份PolyoxN-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有0.33％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品2B的制備在由Polyox組成的凝膠中5％的化合物4 在120℃，將5份化合物4、85.5份Polyox N-301和9.5份PolyoxN-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有1.65％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品2C的制備在由Polyox組成的凝膠中10％的化合物4 在120℃，將10份化合物4、81份Polyox N-301和9份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有3.30％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品2D的制備在由Polyox組成的凝膠中1％的化合物5 在120℃，將1份化合物5、89.1份Polyox N-301和9.9份PolyoxN-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有0.16％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品2E的制備在由Polyox組成的凝膠中5％的化合物5 在120℃，將5份化合物5、85.5份Polyox N-301和9.5份PolyoxN-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有0.78％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品2F的制備在由Polyox組成的凝膠中10％的化合物5 在120℃，將10份化合物5、81份Polyox N-301和9份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。該混合物含有1.55％的Irgacure 2959。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品2A-F的結(jié)果和討論 結(jié)果如下所示
在5分鐘紫外線固化后，樣品2A-C產(chǎn)生了與基底很好粘合的強凝膠。在5分鐘紫外線固化后，樣品2E-F也產(chǎn)生了強凝膠，但這些凝膠不與基底粘合。這些實驗清楚地表明，光活性聚合物的幾何形狀比凝膠中光引發(fā)基團(tuán)的純粹濃度對與基底的粘合更為重要。即，三官能的光活性聚氨酯化合物4與基底聚合物牢固粘合，而雙官能化合物5則沒有?？磥砑词乖?分鐘紫外線固化后，凝膠中0.16％的Irgacure 2959也不足以導(dǎo)致有效的凝膠交聯(lián)(樣品2D)，對于樣品1B也發(fā)現(xiàn)了這一結(jié)果。
實施例3由Polyox與作為光引發(fā)劑的BTDA-Jeffamine縮聚物組成的涂料 BTDA-Jeffamine D-230縮聚物(化合物6)的合成 通過磁力攪拌將1.77g 97％的BTDA(5.33毫摩爾)溶解在12gDMSO中并加熱至60℃。添加1.23g Jeffamine D-230(5.35毫摩爾)，同時有明顯的放熱。在混合后的幾分鐘內(nèi)記錄的FT-IR表明二酐與二胺之間的反應(yīng)是瞬間的。
用HCl將溶液酸化至pH為1-2，并且用二氯甲烷萃取BTDA-Jeffamine D-230縮聚物。干燥二氯甲烷相并且蒸發(fā)二氯甲烷；這是化合物6。該化合物含有最多11.4％的BTDA，但由于在BTDA最大吸收處(在乙醇中為257nm)的大量背景吸收，這無法通過紫外線-可見光光譜進(jìn)行驗證。
樣品3A的制備在由Polyox組成的凝膠中BTDA/Jeffamine D-230縮聚物作為光引發(fā)劑 在120℃，將1.73份化合物6、88.44份Polyox N-301和9.83份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。該樣品包含最多0.20％的BTDA。
樣品3A的結(jié)果和討論 結(jié)果如下所示
盡管使用低濃度光引發(fā)劑，在1分鐘紫外線固化后，樣品3A仍形成相對強的凝膠，但在5分鐘紫外線固化后的凝膠強度更好。
實施例4由Polyox與結(jié)合至Boltorn的二苯甲酮作為光引發(fā)劑組成的涂料 4-苯甲?；郊柞Ｂ鹊暮铣? 將100mL圓底燒瓶中的5.00g 4-苯甲酰苯甲酸(22.1毫摩爾)、10.0mL亞硫酰氯(16.31g，137毫摩爾)和一滴DMF在保持100℃的油浴中回流75分鐘。通過橡膠管和玻璃吸管將在反應(yīng)期間形成的氣態(tài)SO2和HCl流導(dǎo)引到劇烈攪拌的1M NaOH溶液的表面上，其中大部分氣體被吸收并轉(zhuǎn)變成亞硫酸鹽和氯化物。應(yīng)小心不要讓玻璃吸管的尖端接觸氫氧化鈉溶液的表面，應(yīng)為有氫氧化鈉反吸回該體系中的風(fēng)險。
在75分鐘的回流之后，除去油浴，并且將反應(yīng)混合物冷卻至室溫。移去冷凝器并且重排裝置，使得將一塊橡膠管從圓底燒瓶引到隔膜泵的入口，并且將隔膜泵的出口通過橡膠管和玻璃吸管引向攪拌過的1MNaOH溶液。玻璃吸管與NaOH溶液的距離應(yīng)當(dāng)比在實驗的第一部分中更遠(yuǎn)，因為通過泵的氣流遠(yuǎn)大于實驗第一部分中氣態(tài)SO2和HCl的自發(fā)流動。運用抽吸并除去未反應(yīng)的SOCl2，首先在室溫下10分鐘以及隨后在仍然溫?zé)岬挠驮≈性贉睾图訜岱磻?yīng)混合物10分鐘。將具有淺黃色固體4-苯甲?；郊柞Ｂ鹊臒咳。钡狡溆糜诤铣傻南乱粋€步驟。通過將500mL去離子水直接抽吸經(jīng)過泵并且進(jìn)入通風(fēng)柜中塑料桶蓋子上兩個小孔之一，沖刷隔膜泵，使之不含殘留SOCl2。
4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯(化合物7)的合成 將2.43g Boltorn H-20(22.1毫摩爾OH，基于平均OH-值為510mgKOH/g的樣品)溶于在250mL圓底燒瓶中的50mL吡啶(48.9g；0.618摩爾)中，燒瓶具有直接連接的蒸餾頭。由于水與吡啶形成低沸點的共沸混合物(共沸混合物沸點為93.6℃；共沸混合物含有75.5摩爾-％的水)，借助于具有磁力攪拌器的加熱罩，通過蒸餾干燥該混合物。一旦將水除去，蒸餾溫度就增加至純吡啶的沸點，即115.3℃；從該點，通過小漏斗將另外4～5mL吡啶/水收集到量筒中。
將已在130℃的熱櫥中干燥過的100mL滴液漏斗放置在含有4-苯甲?；郊柞Ｂ鹊?00mL圓底燒瓶上(參見上文)。將Boltorn H-20的溫?zé)岣稍锶芤恨D(zhuǎn)移到滴液漏斗中，并且連接氮氣鼓泡器來排出水分。添加10～15mL Boltorn溶液，速度使得在液體上方僅有少量氣態(tài)HCl形成；這應(yīng)該在燒瓶中再進(jìn)行磁力攪動。添加剩余溶液，速度使得瓶外的溫度不會超過約40℃，這通過裸露的手判斷(不應(yīng)用外部冷卻或加熱)。反應(yīng)混合物變成褐色。如必要的話，在冰浴中冷卻該溶液。在添加Boltorn接近結(jié)束時，由于明顯的淺棕色吡啶鎓氯化物的沉淀，反應(yīng)混合物變得更稠厚。在約一小時后，放熱停止，并且反應(yīng)混合物回復(fù)至室溫，這是反應(yīng)完成的標(biāo)志。
添加過濃的HCl，以質(zhì)子化全部吡啶，從而使其溶于水，并且從水相中萃取Boltorn酯，進(jìn)入3×50mL CH2Cl2。用MgS04將有機萃取物干燥過夜，并且蒸發(fā)CH2Cl2。4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯為淡棕褐色硬固體。這是化合物7。
樣品4A的制備在由Polyox組成的凝膠中4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯作為光引發(fā)劑 在120℃，將1.45份化合物7、88.695份Polyox N-301和9.855份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A描述的那樣，對樣品進(jìn)行主觀評價。
4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-30酯(化合物8)的合成 將2.48g Boltorn H-30(22.1毫摩爾OH，基于平均OH-值為500mgKOH/g的樣品)溶解在50mL吡啶(48.9g；0.618摩爾)中，按照在4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯(化合物7)的合成中的描述，干燥并且使其與5.00g 4-苯甲酰苯甲酸制備的4-苯甲?；郊柞Ｂ确磻?yīng)。4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-30酯為淡棕褐色蠟狀物。這是化合物8。
樣品4B的制備在由Polyox組成的凝膠中4-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-30酯作為光引發(fā)劑 在120℃，將1.46份化合物8、88.69份Polyox N-301和9.85份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
2-苯甲?；郊柞Ｂ龋?1(縮寫為“2-BBC1-1”)的合成 2-BBC1-1的合成以與4-苯甲?；郊柞Ｂ鹊暮铣?參見上文)相同的方式進(jìn)行。然而，2-BBC1-1是黃色油而不是像4-苯甲?；郊柞Ｂ纫粯拥墓腆w。
2-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯(化合物9)的合成 將2.43g Boltorn H-20(22.1毫摩爾OH，基于平均OH-值為510mgKOH/g的樣品)溶解在50mL吡啶(48.9g；0.618摩爾)中，如上所述干燥并且使其與5.00g 2-苯甲酰苯甲酸制備的2-BBC1-1反應(yīng)。2-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯為淡棕褐色硬固體。這是化合物9。
樣品4C的制備在由Polyox組成的凝膠中2-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-20酯作為光引發(fā)劑 在120℃，將1.45份化合物9、88.695份Polyox N-301和9.855份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
2-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-30酯(化合物10)的合成 將2.48g Boltorn H-30(22.1毫摩爾OH，基于平均OH-值為500mgKOH/g的樣品)溶解在50mL吡啶(48.9g；0.618摩爾)中，如上所述干燥并且使其與5.00g 2-苯甲酰苯甲酸制備的2-BBC1-1反應(yīng)。2-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-30酯為淡棕褐色硬固體。這是化合物10。
樣品4D的制備在由Polyox組成的凝膠中2-苯甲酰苯甲酸的Boltorn H-30酯作為光引發(fā)劑 在120℃，將1.46份化合物10、88.69份Polyox N-301和9.85份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品4E的制備在由Polyox組成的凝膠中未結(jié)合至Boltorn H-20的2-苯甲酰苯甲酸 在120℃，將0.24份2-苯甲酰苯甲酸、1.21份Boltorn H-20、88.695份Polyox N-301以及9.855份Polyox N-80在Brabender混合器中于常壓下混合2分鐘，然后在真空中混合2分鐘。按照對樣品1A的描述，對該混合物進(jìn)行熱壓、層壓并且用紫外線固化1和5分鐘。按照對樣品1A的描述，對樣品進(jìn)行主觀評價。
樣品4A-E的結(jié)果和討論 結(jié)果如下所示
4-BBA4-苯甲酰基甲酸。2-BBA2-苯甲?；郊姿?。PI光引發(fā)劑。H-20Boltorn H-20。H-30Boltorn H-30。
與全部結(jié)合光引發(fā)劑的樣品4A-D相比，顯然，只有4-BBA(4A-B)能夠在Polyox涂料的5分鐘紫外線固化之后確保涂料與基底良好的粘附，而2-BBA不能(4C-D)。另一方面，2-BBA比4-BBA形成更強的Polyox凝膠。具有未結(jié)合的2-BBA和H-20的樣品4E在1分鐘紫外線固化后不會形成強凝膠，這與Polyox中所有其它光引發(fā)劑組合相反；顯然，H-20與和它結(jié)合的光引發(fā)劑一起的作用最好。
實施例5帶有光引發(fā)劑部分的PEG 4000支架材料的制備 將4-苯甲酰苯甲酸(2.63g，11.6毫摩爾)添加到甲苯(100mL)中，并且將該混合物加熱至45℃。添加草酰氯(1.85g，14.6毫摩爾)，接著添加幾滴DMF，并且在45℃下，攪拌反應(yīng)混合物過夜。在除去溶劑之后，再次將殘留物溶解在甲苯(100mL)中，添加一些CaH2塊并且在室溫下攪拌該混合物1小時。過濾該混合物并且除去溶劑，留下粗制的酰氯，立即將其溶解在THF(100mL)中。同時添加tBuOOH(2.5mL，在癸烷中5.5M，14毫摩爾)和30％KOH(3mL，16毫摩爾)，并且在室溫下攪拌反應(yīng)混合物過夜。添加2M Na2CO3(50mL)并且分離并干燥(MgSO4)有機相。然后，添加硅藻土并且除去溶劑。將殘留物置于柱上。使用EtOAc和庚烷進(jìn)行梯度洗脫的柱層析，留下1.6g(46％)4-苯甲酰基過氧化苯甲酰叔丁酯，為微黃色的油；1H-NMR(CDCl3，RT)8.05(d，2H，J＝8Hz)，7.84(d，2H，J＝8Hz)，7.79(d，2H，J＝8Hz)，7.61(t，1H，J＝8Hz)，7.49(t，1H，J＝8Hz)，1.43(s，9H)；13C-NMR(CDCl3，RT)195.6，163.5，141.7，136.7，133.0，130.7，130.0，129.8，129.0，128.4，84.3，26.2。
將得自Clariant的PEG 4000(2g)溶解在苯(200mL)中，并且添加新制備的CuCl(5mg)。將該溶液加熱至回流，此時滴加溶解在苯(25mL)中的4-苯甲?；^氧化苯甲酰叔丁酯(1g，3.4毫摩爾)，并且進(jìn)一步將該反應(yīng)混合物回流72小時。在反應(yīng)期間，顏色從淡綠色變至藍(lán)色。在冷卻至室溫之后，用2M Na2CO3(5mL)使反應(yīng)淬滅并且隨后通過蒸餾將除去水。然后，過濾該混合物并且將該溶液倒進(jìn)庚烷中。在一段時間之后，在燒杯底部形成油狀物質(zhì)，并且將剩余的溶劑傾倒出，留下二苯甲酮官能化的PEG；這是化合物11。1H-NMR和紫外線-可見光測量表明約30重量％的二苯甲酮負(fù)載量。FT-IR測量顯示出譜帶在1718cm-1和1645cm-1，證明存在兩種酮類官能度。
樣品5A的制備在由Polyox組成的凝膠中結(jié)合至PEO的二苯甲酮 在120℃，化合物11(4份)、Polyox N-301(88份)和Polyox N-80(8份)在Brabender混合器中于常壓下混合10分鐘。然后，在120℃下熱壓該混合物?？紤]到二苯甲酮在PEO支架材料上的負(fù)載量，該混合物有效地含有約1重量/重量-％的光引發(fā)劑。為了比較，在與用于含有化合物11的化合物相同的條件下混合Polyox N-301(89份)、PolyoxN-80(10份)和二苯甲酮(1份)。最后，制備并且熱壓Polyox N-301(90份)與Polyox N-80(10份)的混合物。使用得自Dr.Honle GmbH的紫外線燈，紫外線照射所有這三種化合物的相似尺寸的膜1小時。在固化期間，樣品溫度上升至超過膜的熔融溫度。通過將膜置于培養(yǎng)皿中并且用水將它們覆蓋來評價膜的凝膠特性。視覺觀察顯示，雖然不含光引發(fā)劑的混合物不會形成凝膠，但膜與未結(jié)合的二苯甲酮和結(jié)合至PEO支架材料的二苯甲酮的溶脹導(dǎo)致相似強度的凝膠。
實施例6得自Sumitomo(150～400kDa)和結(jié)合至脂肪族疏水性聚氨酯的Irgacure 2959的PEO 1NF 將這些成分混合在雙螺桿擠出機中。通過重力進(jìn)料器將所述成分供應(yīng)給擠出機，擠出成條狀物并造粒。
擠出機分布情況為 然后，將兩個單螺桿擠出機連接至單十字頭雙管式模具。擠出機#1和擠出機#2均裝有化合物A。將共混物擠出在Estane 58212的預(yù)制管上，以15m/min的速度形成單層。對化合物B、C和D重復(fù)相同的程序，形成薄的單層，并且用Fusion 600I H-燈以80～100％的強度在線紫外線固化。
通過增加或降低螺桿速度，調(diào)整任一擠出機的輸出，來改變內(nèi)層與外層的比例。通過改變輸出量或取出速度來調(diào)整層的厚度。
兩個擠出機具有相同的溫度分布。
在擠出之后，將涂布的管切成35cm長的樣品。將紫外線固化的樣品在0.9％的鹽水溶液中溶脹至少24小時。主觀評價層對管的凝膠內(nèi)聚性和粘合性。
當(dāng)用最高強度紫外線固化前三種化合物時，改善了它們對管的粘合性。具有最低量的結(jié)合至脂肪族疏水性聚氨酯的Irgacure 2959的化合物A需要最高紫外線強度處理，使其與管合格地粘合。具有最高量的結(jié)合至脂肪族疏水性聚氨酯的Irgacure 2959的化合物D可用低得多的紫外線強度固化，使其與管恰當(dāng)粘合。


權(quán)利要求
1.一種用于制備醫(yī)療裝置元件的方法，所述方法包括以下步驟
(i)提供預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物；
(ii)提供涂料組合物，其包含
(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及
(b)具有與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的多個光引發(fā)劑部分的一種或多種低分子量支架材料，
其中所述光引發(fā)劑部分占一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；
(iii)在所述步驟(i)的預(yù)制的成形制品和/或熱塑性基底聚合物上進(jìn)行擠出、注射模塑或粉末涂布所述步驟(ii)的涂料組合物，從而提供在所述預(yù)制的成形制品和/或所述基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，其中，當(dāng)所述預(yù)制的成形制品和所述基底聚合物二者均存在時，所述預(yù)制的成形制品上具有所述基底聚合物層；
(iv)用紫外線或可見光照射所述涂料組合物，從而共價交聯(lián)所述涂料組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)是所述組合物僅有的聚合物組分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合物組分是與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述一種或多種非熱塑性親水聚合物選自聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、聚噁唑啉以及共聚(甲基乙烯基醚/馬來酸酐)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述支架材料選自聚乙二醇、聚(苯乙烯-共-馬來酸酐)、脂肪族聚醚氨基甲酸酯、聚醚胺以及聚酯。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述支架材料的重均分子量在100～10,000Da(g/mol)范圍內(nèi)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述聚(環(huán)氧乙烷)的平均分子量在100,000～8,000,000Da范圍內(nèi)，特別是在200,000～4,000,000Da范圍內(nèi)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述涂料組合物由以下物質(zhì)組成
20～99.99重量％的所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)，
0～10重量％的一種或多種增塑劑，
0.01～80重量％的所述一種或多種低分子量支架材料，以及
0～5重量％的其它組分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項所述的方法，其中所述涂料組合物由以下物質(zhì)組成
40～94重量％的所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)，
5～30重量％的一種或多種非熱塑性親水聚合物，
0～10重量％的增塑劑，
1～40重量％的所述一種或多種低分子量支架材料，以及
0～5重量％的其它組分。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中在步驟(i)中提供預(yù)制的成形制品，并且其中步驟(iii)包括在所述步驟(i)的預(yù)制成形制品上擠出、注射模塑或粉末涂布所述步驟(ii)的涂料組合物，從而提供在所述預(yù)制成形制品上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項所述的方法，其中在步驟(i)中提供熱塑性基底聚合物，并且其中步驟(iii)包括將所述步驟(ii)的涂料組合物與所述步驟(i)的熱塑性基質(zhì)聚合物一起擠出或注射模塑，從而提供在熱塑性基底聚合物上具有所述涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任一項所述的方法，其中在步驟(i)中提供預(yù)制的成形制品和熱塑性基底聚合物，并且其中步驟(iii)包括在所述步驟(i)的預(yù)制的成形制品連同熱塑性基底聚合物上進(jìn)行擠出、注射模塑或粉末涂布所述步驟(ii)的涂料組合物，從而提供所述預(yù)制的成形制品和所述熱塑性基底聚合物的醫(yī)療裝置元件，所述預(yù)制的成形制品上具有所述熱塑性基底聚合物層，并且所述熱塑性基底聚合物上具有所述涂料組合物層。
13.一種醫(yī)療裝置，其包括在熱塑性基底聚合物上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，所述涂料組合物包含(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及(b)具有多個光引發(fā)劑部分殘基的一種或多種低分子量支架材料，其中所述光引發(fā)劑部分殘基占所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；其中所述涂料組合物與所述熱塑性基底聚合物一起(共)擠出或注射模塑；以及其中所述涂料組合物的共價交聯(lián)是該涂料組合物中存在一種或多種光引發(fā)劑的結(jié)果，所述光引發(fā)劑部分共價連接至所述低分子量支架材料和/或共價結(jié)合到所述低分子量支架材料的主鏈中，以及所述涂料組合物暴露于紫外線或可見光。
14.一種醫(yī)療裝置，其包括在預(yù)制的成形制品上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層的醫(yī)療裝置元件，所述涂料組合物包含(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及(b)具有多個光引發(fā)劑部分殘基的一種或多種低分子量支架材料，其中所述光引發(fā)劑部分殘基占所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；其中所述涂料組合物與所述預(yù)制的成形制品一起擠出或注射模塑；以及其中所述涂料組合物的共價交聯(lián)是該涂料組合物中一種或多種光引發(fā)劑的結(jié)果，所述光引發(fā)劑部分共價連接至所述低分子量支架材料，以及所述涂料組合物暴露于紫外線或可見光。
15.一種醫(yī)療裝置，其包括在預(yù)制的成形制品上具有熱塑性基底聚合物層的醫(yī)療裝置元件，其中所述熱塑性基底聚合物上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層，所述涂料組合物包含(a)作為僅有的聚合物組分、任選與一種或多種非熱塑性親水聚合物組合的一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)，所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)占所述聚合物組分的至少50重量％，以及(b)具有多個光引發(fā)劑部分殘基的一種或多種低分子量支架材料，其中所述光引發(fā)劑部分殘基占所述一種或多種聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和一種或多種低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％；其中所述涂料組合物與所述預(yù)制的成形制品和所述熱塑性基底聚合物一起(共)擠出或注射模塑；以及其中所述涂料組合物的共價交聯(lián)是該涂料組合物中存在一種或多種光引發(fā)劑的結(jié)果，所述光引發(fā)劑部分共價連接至所低述分子量支架材料和/或共價結(jié)合到所低述分子量支架材料的主鏈中，以及所述涂料組合物暴露于紫外線或可見光。
16.根據(jù)權(quán)利要求13～15中任一項所述的醫(yī)療裝置，其中所述涂料組合物不包含烯鍵式不飽和單體的低分子量殘留物。
全文摘要
本申請公開了一種用于制備包含涂料組合物的醫(yī)療裝置元件的方法(通過擠出、注射模塑或粉末涂布，以及隨后通過用紫外線或可見光照射進(jìn)行交聯(lián))，所述涂料組合物包含a)作為僅有的聚合物組分、任選與非熱塑性親水聚合物組合的至少50重量％的聚(環(huán)氧乙烷)，以及b)低分子量支架材料，其具有多個與其共價連接和/或共價結(jié)合到其中的光引發(fā)劑部分，其中所述光引發(fā)劑部分占所述聚(環(huán)氧乙烷)、任何非熱塑性親水聚合物和低分子量支架材料的組合量的0.01～20重量％。本申請還公開了經(jīng)擠出、注射模塑或粉末涂布的醫(yī)療裝置，其上具有共價交聯(lián)的涂料組合物層，所述涂料組合物包含聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)、任選非熱塑性親水聚合物和具有多個光引發(fā)劑部分殘基的低分子量支架材料。
文檔編號A61L31/10GK101631576SQ200780046411
公開日2010年1月20日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者博·魯?shù)隆つ釥柹? 卡斯藤·霍伊, 克里斯蒂安·貝納克特·尼爾森, 尼爾斯·喬根·馬德森 申請人:科洛普拉斯特公司