專利名稱：低多分散性聚甲基丙烯酸2－羥乙酯組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有特定分子量范圍和多分散性的聚甲基丙烯酸2-羥乙酯(下稱聚HEMA)組合物。還公開由所述聚HEMA制造隱形鏡片的方法以及由它制成的隱形鏡片。
背景技術：
隱形鏡片自五十年代以來便作為商品被用來改善視力。大多數(shù)目前的隱形鏡片由水凝膠制成，水凝膠則是通過親水單體如HEMA(甲基丙烯酸羥乙酯)和乙烯基吡咯烷酮在少量交聯(lián)劑存在下聚合制成的。該單體聚合造成的收縮可能高達20％(體積)。
具有PVA主鏈和丙烯酸基團作為反應性基團的預聚物已公開過。該反應性預聚物被溶解在水中，并在模具中借助紫外光輻照而交聯(lián)形成隱形鏡片。雖然固化期間收縮小，但如此生產(chǎn)的水凝膠所表現(xiàn)出的力學性能證明僅能勉強作為隱形鏡片使用。
美國專利4,495,313、4,889,664和5,039,459公開傳統(tǒng)水凝膠的成形。
附圖簡述

圖1顯示實例中制備的組合物的Hansen溶度參數(shù)球。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及一種含有聚HEMA的組合物，該聚HEMA具有分別介于約25,000～約100,000，優(yōu)選25,000～80,000的峰值分子量和小于約2到小于約3.8的多分散性，以及以共價鍵結合在其上的，至少一種可交聯(lián)官能團。
本發(fā)明還涉及適合制造本發(fā)明可交聯(lián)預聚物的低多分散性聚HEMA、將所述聚HEMA官能化和提純以形成所述可交聯(lián)預聚物的方法、由所述粘稠溶液制造的水凝膠和由所述可交聯(lián)聚合物、水凝膠和粘稠溶液制成的制品。再有，本發(fā)明涉及制造所述粘稠溶液、水凝膠和制品的方法。優(yōu)選的制品包括醫(yī)療器件，具體地說隱形鏡片。
我們發(fā)現(xiàn)，聚HEMA水凝膠具有的不可心收縮、膨脹和相關問題可通過由一種較低分子量和低多分散性的可交聯(lián)預聚物制備水凝膠加以克服。我們還發(fā)現(xiàn)，具有較低分子量和低多分散性的聚HEMA可采用新的實用方法制備并且其本身具有很多用途。另外，本發(fā)明聚HEMA可轉化為可用于制造多種制品，包括具有改進力學性能的親水涂層和隱形鏡片，的可交聯(lián)預聚物。最后，本發(fā)明可交聯(lián)預聚物能生產(chǎn)出高精度模塑制品。
本文中所使用的“聚HEMA”是指包含甲基丙烯酸2-羥乙酯重復單元的聚合物。本發(fā)明聚HEMA具有從約25,000的峰值分子量和小于約2的多分散性，到約100,0000的峰值分子量和小于約3.8的多分散性。優(yōu)選地，本發(fā)明組合物具有約30,000的峰值分子量和小于約2的多分散性，到約90,000的峰值分子量和小于約3.5的多分散性。更優(yōu)選地，本發(fā)明組合物具有約30,000的峰值分子量和小于約2的多分散性，到約80,000的峰值分子量和小于約3.2的多分散性。合適的聚HEMA還具有低于約100,000的峰值分子量和小于約2的多分散性，優(yōu)選介于約45,000～100,000的峰值分子量和小于約2.5的多分散性。在某些實施方案中，多分散性小于約2.5，優(yōu)選小于約2，更優(yōu)選小于約1.7，而在某些實施方案中，小于約1.5。上面以及本說明書全文所使用的術語聚HEMA，將包括僅由甲基丙烯酸2-羥乙酯制備的聚合物，以及與其他共聚單體或共-反應物的共聚物，正如下面將要進一步描述的。
本發(fā)明聚HEMA應基本上不含支化聚合物鏈和凝膠顆粒。凝膠顆粒是不溶解的聚合物碎片，據(jù)信是被二-或多官能單體交聯(lián)的聚合物鏈。所謂“基本上不含”，我們指的是小于約0.1wt％凝膠顆粒和/或支化聚合物鏈。因此要求在HEMA單體中具有低交聯(lián)劑濃度。優(yōu)選地，交聯(lián)劑用量小于約1％，更優(yōu)選小于約0.5％，在某些實施方案中小于約0.25％，以存在的全部組分為基準計。所有的重量百分數(shù)都以存在的所有組分為基準計，除非另行指出。交聯(lián)劑是具有二或更多個可聚合官能團的化合物。交聯(lián)劑的例子包括TEGDMA(四甘醇的二甲基丙烯酸酯)、TrEGDMA(三甘醇的二甲基丙烯酸酯)、三羥甲基丙烷的三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)和乙二醇的二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。EGDMA常常存在于用于制造本發(fā)明聚HEMA的市售甲基丙烯酸2-羥乙酯單體中。因此必須小心購買那些具有本文所規(guī)定的低EGDMA濃度的HEMA單體。合適的HEMA單體品級可從Rohm化學公司(D-64293Darmstadt，德國)購得。
適合與HEMA單體聚合的共聚單體包括親水單體如含乙烯基單體，以及疏水單體，乃至提供在不同波長的吸光能力的調(diào)色單體。術語“乙烯基-型”或“含乙烯基”單體是指包含乙烯基基團(-CR＝CR’R”，其中R、R’和R”是一價取代基)的單體，已知比較容易聚合。合適的含乙烯基單體包括N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、甲基丙烯酸甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸2-羥乙酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸、N-乙烯基內(nèi)酰胺(例如，N-乙烯基吡咯烷酮，或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、碳酸乙烯酯單體、氨基甲酸乙烯酯單體、噁唑酮單體及其混合物等。
另一些例子是美國專利5,070,215、4,711,943中公開的親水碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯單體，以及美國專利4,910,277中公開的親水噁唑酮單體，在此將其收作參考。其他合適的親水單體乃是本領域技術人員清楚的。
可加入到本發(fā)明聚合物中的更優(yōu)選的親水單體包括親水單體如DMA、GMA、2-羥乙基甲基丙烯酰胺、NVP、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、MAA、丙烯酸及其混合物。DMA、GMA和MAA是某些實施方案中最優(yōu)選的。
重要的是，所選擇的疏水單體以這樣的濃度和方法與HEMA聚合，即，能使生成的聚HEMA在選擇的稀釋劑中具有足夠溶解度而且不妨礙聚HEMA上的羥基基團的反應性或可交聯(lián)預聚物上的可交聯(lián)官能團的反應性。
合適的疏水單體包括含硅氧烷單體和具有可聚合乙烯基基團的大分子單體。優(yōu)選的是，乙烯基基團是甲基丙烯酰氧基基團。合適的含硅氧烷單體和大分子單體的例子包括mPDMS型單體，它包含至少兩個[-Si-O-]重復單元；SiGMA型單體，包含平均分子量小于約2000道爾頓的可聚合基團、羥基基團和至少一個“-Si-O-Si-”基團；以及TRIS型單體，包含至少一個Si(OSi-)3基團。
合適的TRIS單體的例子包括甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基雙(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷，甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷、及其混合物等。
優(yōu)選地，mPDMS型單體包含大于20wt％總硅及其連接的氧，更優(yōu)選大于30wt％，以整個含硅氧烷單體的分子量為基準計。合適的mPDMS單體具有通式 合適的線型單-烷基鏈端的聚二甲基硅氧烷(“mPDMS”)的例子包括 其中b＝0～100，這里應理解，b是具有大致等于所述值的模式的分布，優(yōu)選4～16，更優(yōu)選8～10；R58包含含有至少一個烯屬不飽和部分的可聚合一價基團，優(yōu)選含有苯乙烯基、乙烯基、(甲基)丙烯酰胺或(甲基)丙烯酸酯部分，更優(yōu)選甲基丙烯酸酯部分的一價基團；每個R59獨立地是一價烷基，或者芳基基團，其上可進一步取代上醇、胺、酮、羧酸或醚基團，優(yōu)選未取代的一價烷基或芳基基團，更優(yōu)選甲基；R60是一價烷基，或芳基基團，它又可進一步取代上醇、胺、酮、羧酸或醚基團，優(yōu)選未取代的一價烷基或芳基基團，優(yōu)選C1～10脂族或芳族基團，其本身還可包括雜原子，更優(yōu)選C3～8烷基基團，最優(yōu)選丁基；R61獨立地是烷基或芳基，優(yōu)選乙基、甲基、芐基、苯基或含有1～100個重復Si-O單元的一價硅氧烷鏈。
此種mPDMS型單體更全面地公開在US5,998,498中，在此將其收作參考。
優(yōu)選的是，在SiGMA型單體中，硅及其所連接的氧占到所述單體的約10wt％，更優(yōu)選大于約20wt％。SiGMA型單體的例子包括通式I的單體 其中取代基按照US5,998,498中的規(guī)定，在此將其收作參考。
合適的SiGMA型單體的具體例子包括2-丙烯酸，2-甲基-2-羥基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[三甲基甲硅烷基]氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯 和(3-甲基丙烯酰氧基-2-羥基丙氧基)丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷 其他合適的羥基-官能化的含硅氧烷單體公開在美國專利4,235,985、4,139,513和4,139,692中，在此收作參考。
SiGMA型單體的另一些例子包括但不限于，(3-甲基丙烯酰氧基-2-羥基丙氧基)丙基雙(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷。
重要的是，親水與疏水單體之間的比例應滿足，由聚HEMA制備的官能化可交聯(lián)預聚物能在下面描述的親水稀釋劑中溶解和固化——這一條件。
還有，疏水單體像甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯，可結合到聚HEMA中以改變吸水性、透氧性或預定用途所要求的其他物理性能。共聚單體的用量一般小于約50wt％，優(yōu)選介于約0.5～40wt％。更具體的范圍取決于對制成的水凝膠所要求的水含量、所選單體和所選稀釋劑的溶解度。例如，當共聚單體包含MMA時，其有利的加入量小于約5wt％，優(yōu)選介于約0.5～約5wt％。在另一種實施方案中，共聚單體包含GMA，其數(shù)量最高約50wt％，優(yōu)選介于約25～約45wt％。在另一種實施方案中，共聚單體包含DMA，其數(shù)量最高約50wt％，優(yōu)選介于約10～約40wt％。
引發(fā)劑和鏈轉移劑也可使用。任何可心的引發(fā)劑均可使用，包括但不限于，熱活化的引發(fā)劑、紫外和/或可見光光引發(fā)劑等及其組合。合適的熱活化引發(fā)劑包括月桂基過氧化物、過氧化苯甲酰、過碳酸異丙酯、偶氮二異丁腈、2，2-偶氮二異丁腈、2，2-偶氮雙-2-甲基丁腈等。優(yōu)選的引發(fā)劑包含2，2-偶氮雙-2-甲基丁腈(AMBM)和/或2，2-偶氮二異丁腈(AIBN)。
引發(fā)劑以有效數(shù)量用于反應混合物中，例如，使用介于約0.1～約5wt％，優(yōu)選約0.1～約2重量份，每100份反應單體。
本發(fā)明聚HEMA可按多種方式制備。在一種實施方案中，HEMA單體以及任何要求的共聚單體通過自由基聚合方式聚合。聚合反應在任何溶劑中進行，只要在聚合期間該溶劑能溶解HEMA單體和生成的聚HEMA。適合HEMA單體聚合用的溶劑包括醇、二醇、多元醇、芳烴、醚、酯、酯醇、酮、亞砜、吡咯烷酮、酰胺及其混合物等。具體的溶劑包括甲醇、乙醇、異丙醇、1-丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸異丙酯、二醇醚像Dowanol產(chǎn)品系列，乙氧基丙醇、DMF、DMSO、NMP、環(huán)己酮、其混合物等。優(yōu)選的溶劑包括1～4個碳原子的醇，更優(yōu)選地，乙醇、甲醇和異丙醇。必須使用充足的溶劑來溶解單體。單體在溶劑中的合適濃度一般為約5～約25wt％。
自由基聚合反應在介于約40℃～約150℃的溫度進行。上限將取決于可獲得的設備的壓力極限和應付聚合反應放熱的能力。下限將取決于可接受的最長反應時間和/或引發(fā)劑的性能。在近似環(huán)境壓力下聚合的工況中，優(yōu)選的溫度范圍介于約50℃～110℃，更優(yōu)選60℃～約90℃，并進行為提供要求的轉化程度所需要的時間。自由基聚合反應進行得比較快。約90～約98％單體將在約1～約6小時內(nèi)起反應。如果要求更完全的轉化(大于約99％)，反應可進行約12～約30h，更優(yōu)選約16～約30h。鑒于在聚合步驟中制備的聚HEMA在許多情況下將接受分級處理以除掉低分子量化學種，因此可能不是在所有情況下都要求將聚合過程進行到高轉化率的程度。壓力的要求并不嚴格，采用常壓比較方便。
鏈轉移劑可任選地包括在內(nèi)?？捎糜谏杀景l(fā)明中使用的聚HEMA的鏈轉移劑具有大于約0.001，優(yōu)選大于約0.2，更優(yōu)選大于約0.5的鏈轉移常數(shù)值。合適的此種鏈轉移劑是公知的，包括但不限于，通式R-SH的脂族硫醇，其中R是C1～C12脂族、芐基、環(huán)脂族或CH3(CH2)x-SH，其中x是1～24，苯、正丁基化氯、叔丁基化氯、正丁基化溴、2-巰基乙醇、1-十二烷基硫醇、2-氯丁烷、丙酮、乙酸、氯仿、丁基胺、三乙胺、二正丁基硫醚和二硫醚、四氯-和溴-化碳等，及其組合。一般而言，將采用約0～約7wt％，以單體配方的總重量為基準計。優(yōu)選地，用十二烷硫醇、癸烷硫醇、辛烷硫醇、巰基乙醇或其組合作鏈轉移劑。
在某些實施方案中，優(yōu)選的是，聚HEMA不加鏈轉移劑地進行聚合。在此種情況下，醇作為溶劑，優(yōu)選1～4個碳原子的醇，優(yōu)選溶劑是甲醇、乙醇、異丙醇及其混合物。
在自由基聚合中生成的聚HEMA的多分散性對于直接用于本發(fā)明來說太高。這是由于該方法的反應動力學所致，因為其中重要的終止反應是兩個生長的聚合物鏈的復合。因此，當采用自由基聚合來生成本發(fā)明聚HEMA時必須在官能化之前或之后提純聚HEMA，以除掉分子量落在要求范圍以外的聚合物。任何能根據(jù)分子量分離物料的方法都可使用。
可使用采用溶劑/非溶劑的分級。HEMA共聚物通過沉淀的提純描述在US4,963,159中，它是通過將HEMA共聚物滴加到非溶劑中完成的。沉淀的HEMA共聚物隨后可溶解在溶劑中從而獲得基本上不含未聚合單體的溶液。
可根據(jù)Hansen溶度參數(shù)選擇溶劑和非溶劑除掉分子量高得不可心的聚HEMA，從而形成本發(fā)明的聚HEMA。Hansen溶度參數(shù)描述聚合物-液體相互作用，因此可給每種溶劑和聚合物指定三個一組的參數(shù)δH、αP、δD，來描述其間的相互作用。整個體系的描述可見諸于《聚合物-液體相互作用參數(shù)及溶度參數(shù)手冊》CRC出版公司，1990，和《溶度參數(shù)及其他內(nèi)聚參數(shù)手冊》A.F.M.Barton，CRC出版公司，1985，表5。每組的三個參數(shù)確定了三維溶解度空間中的一點。
就作為聚合物的溶劑的液體而言，溶劑的參數(shù)必須挑選得接近聚合物的參數(shù)。聚HEMA的Hansen溶度參數(shù)可根據(jù)溶解度試驗來確定，在試驗中，聚合物樣品被貯存在多種不同的溶劑中。通過觀察聚合物究竟是溶解、溶脹或是無變化，可在溶解度空間中標繪出特定聚HEMA的溶解度球，正如《Hansen溶度參數(shù)》；《用戶手冊》Charles M.Hansen，pp.43～53，CRC出版公司2000，以及CMH球計算用電腦程序。某些聚HEMA組合物的參數(shù)列在下表1和標繪在圖1中。
表1

為進行分級，將聚HEMA溶解在位于該溶解度球內(nèi)部的某一溶劑中。合適的溶劑具有如下范圍的溶度參數(shù)δD介于約13～約20，δP介于約5～約18，δH介于約10～約25。溶劑與聚合物之間在三維溶解度空間更優(yōu)選的距離應不超過下列數(shù)值δD介于約5～約10，δP介于約4～約12，δH介于約10～約6。
聚HEMA一旦溶解，就向溶解的聚HEMA溶液中逐步加入能降低所形成的分離混合物的溶度參數(shù)至少之一的非溶劑，直至獲得要求的高分子量物料沉淀程度。不必要降低所有三個溶度參數(shù)。在許多實施方案中，僅降低一個參數(shù)，例如，δH參數(shù)，就足夠了。在另一些實施方案中，降低兩個參數(shù)，δH和δP參數(shù)，將是有利的。我們發(fā)現(xiàn)，常常是一個小得驚人的溶劑參數(shù)的降低(小到約2～約5單位)就將導致所要求的分離。
非溶劑必須降低至少一種參數(shù)以保證峰值分子量大于約90,000的聚HEMA的選擇性沉淀。如果非溶劑增加分離混合物的溶度參數(shù)，則沉淀將在小得多的程度上隨分子量變化，于是要求分子量范圍內(nèi)的聚HEMA將丟失。
當把非溶劑加入到聚合物溶液中時，可能難以避免局域的高濃度非溶劑。這將導致聚合物的局部非特異性沉淀。在此種情況下，停止加入，直至重新建立起平衡是有用的。非特異性沉淀也可通過提高分離混合物的溫度直至混合物變清而大大減少，或者可在高一些的溫度加入非溶劑，然后降低溫度直至獲得所要求的分離。分離過程可借助公知的措施來促進，例如但不限于，離心。
沉淀的數(shù)量和速率將隨著沉淀進行的溫度、非溶劑的溶度參數(shù)以及非溶劑的加入速率和非溶劑是否得到充分混合而變化。視自由基聚合生成的聚HEMA的分子量而定，為達到要求程度高分子量聚合物的去除，沉淀的聚合物數(shù)量可介于溶液中全部聚HEMA的約5～約50％。
高分子量聚HEMA從溶劑/非溶劑混合物中沉淀出來，并可借助傳統(tǒng)手段如過濾、離心等，分離掉。如果要求進一步分離，則可通過進一步，如上所述，降低溶劑參數(shù)反復實施分級。同樣，仍將主要分離出最高分子量的物料，并將其從溶液中去除。
要選擇性除掉的高分子量聚HEMA在溶液中具有高粘度。這在某些情況下將造成采用上面描述的方法的分離變得非常困難。因此，本發(fā)明提供一種替代的分級方法，其中聚HEMA的均相溶液經(jīng)略微冷卻從而使聚合物溶液按分子量分離為兩個液相。該方法包括下列步驟1.制備聚HEMA在溶劑中的溶液，其中采用Hasen溶解度范圍并在上面規(guī)定的范圍內(nèi)。
2.確定溶液的分離溫度Ts，這可通過冷卻溶液樣品直至樣品變成非均相并分離為兩相來實現(xiàn)。最先觀察到分離或渾濁傾向的溫度就是Ts。
3.將溶液冷卻至Ts以下的溫度，此時將形成兩相，4.分離這兩相。底層相將含有最高分子量的物料。
采用上述方法，可以先除掉高分子量聚HEMA，然后再除掉分子量低于要求范圍的聚HEMA。此時，例如，將聚HEMA/溶劑混合物冷卻至Ts以下幾度，等待其分離成兩相，虹吸出含有低和中等分子量聚HEMA的上層相，將其冷卻至更低的溫度以實現(xiàn)第二次分離，將第二個上層相，即低端級分的稀薄溶液，虹吸出去，而第二底層相，此時主要含要求的低多分散性聚HEMA，繼續(xù)接受后處理。第二底層相中的聚HEMA具有數(shù)量大大減少的高和低分子量聚HEMA。
對于許多用途而言，從此種第二底層相獲得的聚合物可以直接使用?？梢酝ㄟ^重復上面描述的過程實施進一步的分級。
可通過恰當?shù)剡x擇溶劑來影響Ts。例如，聚HEMA在異丙醇中的溶液的Ts高于以乙醇作為溶劑的溶液的。采用溶劑的混合物，就可以做到對獲得最佳分離的溫度進行微調(diào)。適合基于Ts的分級的溶劑包括具有低δH和δP參數(shù)的溶劑，且優(yōu)選δH小于約4和δP小于約6。具體例子包括己烷和庚烷。這可能在以從除掉了高分子量聚HEMA的溶液中除掉低端物料為目的時十分有用。為實現(xiàn)重新分離，常常要求采用遠低于室溫的溫度，例如約5～約10℃。在此種情況下，加入少量能將分離溫度提高到較為實際的水平的溶劑，例如，讓聚HEMA溶液在例如從室溫到約50℃之間維持液態(tài)，可能是實用的。
Ts也受溶液中聚HEMA的濃度和多分散性的影響。例如，高和低分子量聚HEMA的去除可能導致留在溶液中的聚HEMA表現(xiàn)出高于原來、多分散性較大物料的Ts。同樣，稀釋至較低濃度也可導致在較高溫度分離。其原因可能是，某一濃度的低分子量聚HEMA鏈可能有助于將較長鏈保持在溶液中。
通過對聚合物參數(shù)的調(diào)配、溶劑和分離溫度的選擇，可影響兩相之間的體積比以及每一相中聚HEMA的濃度。
合適的分級溫度范圍包括介于約5～約50℃的范圍。合適的靜置時間包括介于約1h～約7日。
隨高分子量物料排掉的聚HEMA的數(shù)量應介于聚HEMA的約10wt％～約50wt％。隨低分子量級分被除掉約5～約40wt％通常是實際的，而在除掉高和低分子量物料后具有低多分散性的聚HEMA的收率可介于原來數(shù)量的約10～約90％，優(yōu)選約30～約80％。然而，收獲的減少是個次要問題，因為自由基聚合生產(chǎn)的聚HEMA相對便宜，而分級的物料則在許多領域具有高價值。
在優(yōu)選的聚HEMA中，分子量小于約15,000的聚合物分子的數(shù)量小于約10％，優(yōu)選小于約5％，更優(yōu)選小于約2％。
從本說明和實例清楚地看出，該分級方法靈活并且可適應具體聚合物的性質(zhì)地進行調(diào)整。獲得要求程度多分散性所要求的條件可利用上面的公開內(nèi)容通過簡單的小規(guī)模實驗輕易地確定。
合適的溫度范圍包括約5～約50℃。合適的靜置時間包括介于約1h～約7日。
自由基聚合，隨后進行分級所制備的聚HEMA的一項重要優(yōu)點是，聚合中使用的引發(fā)劑和其他添加劑已使用了多年，并且它們的毒理學是公知和充分描述過的。這在聚HEMA、可交聯(lián)預聚物或制成的水凝膠被用于醫(yī)療領域時十分重要。
在一種實施方案中，僅從聚HEMA這移出低分子量級分。這可采用上面描述的溶劑/非溶劑方法完成。在一種優(yōu)選的實施方案中，低分子量材料是在聚HEMA官能化以后的洗滌期間去除的。
本發(fā)明的聚HEMA也可由陰離子聚合或受控自由基聚合直接生成，例如采用TEMPO型聚合、ATRP(原子轉移自由基聚合)、GTP(基團轉移聚合)和RAFT(可逆加成-碎裂鏈轉移聚合)。
上述方法的一般條件是公知的，公開在《受控自由基聚合》；Krzysztof Matyjaszewski，主編；ACS論文集叢書685；美國化學學會，華盛頓DC；1998。例如，為實施陰離子聚合，將要求的甲硅烷基保護的單體溶解在適當溶劑，例如，THF溶液中。反應在約-60℃～約-90℃之間的低溫采用公知的引發(fā)劑如1，1-二苯基己基鋰作為引發(fā)劑進行。聚合反應可采用傳統(tǒng)手段終止，例如但不限于，脫脂甲醇。
具有特定分子量范圍和多分散性的聚HEMA組合物可用來制造具有精確規(guī)定的多分散性和分子量的可交聯(lián)預聚物。僅作為一例，可交聯(lián)預聚物可具有丙烯酸基團，它可在極短時間內(nèi)通過紫外光交聯(lián)而形成具有迄今傳統(tǒng)方法從未獲得過的非?？尚男阅艿碾[形鏡片。
聚HEMA通過在其上加上可交聯(lián)官能團而被官能化成為可交聯(lián)預聚物。一般而言，該官能團給預聚物提供能交聯(lián)和形成交聯(lián)聚合物或水凝膠的能力。適合提供可交聯(lián)官能團的反應物具有結構A-S-F，其中A是連接基團，它能與聚HEMA中的羥基基團形成共價鍵；S是間隔基，F(xiàn)是含有烯屬不飽和部分的官能團。合適的連接基團，A，包括氯離子、異氰酸酯、酸、酸酐、酰氯、環(huán)氧、氮雜內(nèi)酯、其組合等。優(yōu)選的連接基團包括酸酐。
間隔基可以是直接鍵、直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基或芳基基團，具有1～8個碳原子，優(yōu)選1～4個碳原子，或者是通式-(CH2-CH2-O)n-的聚醚鏈，其中n介于1～8，優(yōu)選介于1～4。
合適的官能團包含可自由基聚合烯屬不飽和部分。合適的烯屬不飽和基團具有通式-C(R10)＝CR11R12其中R10、R11和R12獨立地選自H、C1～6烷基、羰基、芳基和鹵素。優(yōu)選地，R10、R11和R12獨立地選自H、甲基、芳基和羰基，更優(yōu)選在某些實施方案中選自H和甲基。
優(yōu)選的反應物包括甲基丙烯酰氯、丙烯酸2-異氰酸根合乙基酯、甲基丙烯酸異氰酸根合乙酯(IEM)、甲基丙烯酸縮水甘油基酯、肉桂酰氯、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐和2-乙烯基-4-二甲基氮雜內(nèi)酯。優(yōu)選甲基丙烯酸酐。
連接到聚HEMA上的可交聯(lián)官能團的適宜用量介于約1～約20％，優(yōu)選約1.5～約10％，最優(yōu)選約2～約5％，按照基于聚HEMA酯的可利用羥基基團的化學計量量計。官能化度可按照公知的方法測定，例如，測定不飽和基團，或者通過官能反應物與聚合物直接鍵的水解，隨后用HPLC確定放出的酸來確定。
視所選連接基團而定，官能化可在有或沒有傳統(tǒng)催化劑存在下進行。合適的溶劑包括能在選擇的反應條件下溶解聚HEMA的極性、非質(zhì)子溶劑。合適的溶劑的例子包括二甲基甲酰胺(DMF)、六甲基磷酸三酰胺(HMPT)、二甲基亞砜(DMSO)、吡啶、硝基甲烷、乙腈、二噁烷、四氫呋喃(THF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。優(yōu)選的溶劑包括甲酰胺、DMF、DMSO、吡啶、NMP和THF。當使用IEM時，催化劑是錫催化劑，優(yōu)選二月桂酸二丁基錫。
官能化反應混合物也可含有能與官能化反應產(chǎn)生的部分起反應的清除劑。例如，當用酸酐作為連接基團時，可能有利的是包括至少一種叔胺、具有非質(zhì)子氮的雜環(huán)化合物或其他路易斯堿，以便與生成的羧基基團起反應。合適的叔胺包括吡啶三亞乙基二胺和三乙胺，其中以三乙胺為優(yōu)選的。如果包括在內(nèi)，則叔胺可以稍微過量的摩爾數(shù)(約10％)加入。在優(yōu)選的實施方案中，溶劑是NMP，反應物是甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐或其混合物并且存在三乙胺。最優(yōu)選的反應物是甲基丙烯酸酐。
反應在接近室溫下進行。每種官能團將要求特定的溫度范圍，正如本領域技術人員所了解的。約0℃～50℃，優(yōu)選約5℃～約45℃的范圍是適宜的?？刹捎贸?。例如，當可交聯(lián)官能團是酸酐時，官能化在約5℃～約45℃之間的溫度進行約20～約80h的時間。本領域技術人員懂得，位于規(guī)定范圍以外的范圍可通過平衡所選擇的時間和溫度而得到寬容。
反應進行到生產(chǎn)出具有上面規(guī)定的分子量和多分散性的聚HEMA主鏈的可交聯(lián)預聚物。
除了連接上可交聯(lián)側基之外，其他側基可提供附加官能性，包括但不限于，交聯(lián)用的光引發(fā)劑、藥物活性等。再有一些官能團可包含這樣的部分，當該交聯(lián)的凝膠被用于分析診斷領域時它們可與特定化合物鍵合和/或起反應。
一旦形成可交聯(lián)預聚物后，基本上所有的未反應反應物和副產(chǎn)物都應除掉。所謂“基本上所有”，我們在這里指的是，在洗滌后殘留小于約0.1wt％。這可通過傳統(tǒng)手段完成，例如，超過濾。然而，在本發(fā)明中，可通過以水溶脹該可交聯(lián)預聚物，并以水清洗以除掉基本上所有不需要的成分，包括用于制備HEMA的單體、低聚或聚合的原料化合物和催化劑，以及在可交聯(lián)預聚物制備期間產(chǎn)生的副產(chǎn)物。洗滌用去離子水進行，條件應選擇得能給可交聯(lián)預聚物顆粒提供大的表面/體積比。這可通過將可交聯(lián)預聚物冷凍干燥、由可交聯(lián)預聚物制成薄膜，將可交聯(lián)預聚物擠出成為棒狀、將可交聯(lián)預聚物溶液噴霧到去離子水中以及其他本領域技術人員已知的類似方法來完成。
洗滌可間歇進行，更換3～5次室溫的水，每次換水之間的平衡時間可通過在低于約50℃的提高溫度下進行洗滌(萃取)來縮短。
該方法與現(xiàn)有技術方法相比有許多優(yōu)點。水洗掉可能在貯存和使用期間瀝出的雜質(zhì)，從而保證生產(chǎn)出適合最終使用的純凈材料。
在一種實施方案中，多分散性位于優(yōu)選范圍以外的未分級聚HEMA或者僅從中除掉高分子量材料的聚HEMA進行官能化處理，隨后以大量水反復洗滌該官能化的材料以除掉反應物和低分子量聚HEMA。采用這一方法，可獲得非常純凈的官能化聚HEMA，其多分散性低至，例如，低于2.0，優(yōu)選低于1.7，更優(yōu)選低于1.5。按此法獲得的官能化可交聯(lián)聚HEMA包含小于10％，優(yōu)選小于5％，更優(yōu)選小于2％分子量小于約15,000的聚HEMA。
小分子的清除程度依賴于官能化的程度和預定用途。優(yōu)選的是，在固化期間，所有聚HEMA分子都轉變?yōu)橛芍辽賰蓚€共價鍵鍵合到聚合物網(wǎng)絡中的狀態(tài)。由于官能化和固化的統(tǒng)計學本質(zhì)，聚HEMA分子僅通過一個共價鍵或者根本不通過共價鍵，被結合到聚合物網(wǎng)絡中的幾率將隨著峰值分子量的降低和官能化程度的減少而增加。
對于較低官能化的情況來說，應除掉比較多的低分子量物料。該確切的數(shù)量可通過實驗比較去除量與力學性能之間的關系而輕易地確定。
可交聯(lián)預聚物一旦完成提純，就將它溶解在水可排代的稀釋劑中成為粘稠溶液。該稀釋劑應起到可交聯(lián)官能化的聚HEMA預聚物溶解于其中并在其中進行交聯(lián)反應或固化的介質(zhì)作用。在所有其他方面，稀釋劑都應是非活性的。合適的稀釋劑包括能在等于或低于65℃下溶解約30wt％～約60wt％可交聯(lián)預聚物，以粘稠溶液總重量為基準計，的那些。具體例子包括1～4個碳原子的醇，優(yōu)選甲醇、乙醇、丙醇及其混合物。水可少量地使用，作為共-稀釋劑，例如用量小于全部稀釋劑的約50％。為制備水凝膠，稀釋劑應加入到可交聯(lián)預聚物中，其加入量近似或等于最終水凝膠中存在的水量。介于制成的粘稠溶液的約40～約70wt％的稀釋劑用量是可接受的。
本發(fā)明粘稠溶液具有約50,000cP～1×107cP在25℃的粘度，優(yōu)選約100,000cP～約1,000,000cP在25℃，更優(yōu)選約100,000cP～約500,000cP在25℃的粘度。
優(yōu)選地，稀釋劑對于制品的預定最終用途也是安全的。于是，例如，當所制造的制品是隱形鏡片時，溶劑應優(yōu)選地對于接觸眼睛是安全的且與眼睛相容的。這對于那些在使用前不或僅部分地除掉溶劑的情況來說特別重要。不從制成品中蒸發(fā)的稀釋劑應能將粘稠溶液的Tg調(diào)節(jié)到低于約室溫(優(yōu)選地，Tg低于約-50℃)，并具有低蒸汽壓(沸點高于約180℃)。生物相容稀釋劑的例子包括聚乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇、其混合物等。優(yōu)選的聚乙二醇的分子量介于約200～600。生物相容稀釋劑的使用容許省略去除稀釋劑的單獨洗滌/蒸發(fā)步驟。
低沸點稀釋劑也可使用，但可能要求蒸發(fā)步驟以去除與預定使用環(huán)境不相容的稀釋劑。低沸點稀釋劑為極性的并且一般地具有低沸點(低于約150℃)，這使得通過蒸發(fā)除掉它很方便。合適的低沸點稀釋劑包括醇、醚、酯、二醇及其混合物等。優(yōu)選的低沸點稀釋劑包括醇、醚醇及其混合物等。低沸點稀釋劑的具體例子包括3-甲氧基-1-丁酮、乳酸甲酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸異丙酯、其混合物以及諸如此類。
也可加入聚合引發(fā)劑。該引發(fā)劑可以是任何在加工條件下呈活性的引發(fā)劑。合適的引發(fā)劑包括熱活化-、光-引發(fā)劑(包括紫外和可見光引發(fā)劑)等。合適的熱活化引發(fā)劑包括月桂基過氧化物、過氧化苯甲酰、過碳酸異丙酯、偶氮二異丁腈、2，2-偶氮二異丁腈、2，2-偶氮雙-2-甲基丁腈等。合適的光引發(fā)劑包括芳族α-羥基酮或叔胺加上二酮。光引發(fā)劑體系的說明例子是1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-羥基-甲基-1-苯基-丙-1-酮、二苯酮、噻噸-9-酮、樟腦醌和4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯或N-甲基二乙醇胺的組合、羥基環(huán)己基苯基甲酮、雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦以及雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦、(2，4，6-三甲基苯甲酰)二苯基氧化膦及其組合以及諸如此類。光引發(fā)是優(yōu)選的方法，而雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦、雙(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦和2-羥基-甲基-1-苯基-丙-1-酮是優(yōu)選的光引發(fā)劑。其他引發(fā)劑是技術上公知的，例如，公開在美國專利5,849,841，列16中的那些，在此將其公開內(nèi)容收入本文作為參考。
其他可結合到預聚物或粘稠溶液中的添加劑包括但不限于，紫外吸收化合物、活性染料、有機和無機顏料、染料、光致變色化合物、脫模劑、抗菌化合物、藥物、模具潤滑劑、潤濕劑、其他用于保持產(chǎn)品規(guī)格一致性的可心添加劑(例如但不限于，TMPTMA)、其組合以及諸如此類。這些組合物可在幾乎任何階段加入，可以是共聚物，接上去的或締合的或分散的。
粘稠溶液優(yōu)選應不含諸如游離單體之類可在固化期間生成不與網(wǎng)絡結合的聚合物和/或將造成殘留可萃取物料的化合物。
在聚合物的溶液中，流變學性質(zhì)在很大程度上取決于最長的分子。本發(fā)明聚HEMA具有低含量非常高分子量的分子，這給它們?nèi)芤簬碓S多可心的性質(zhì)。
本發(fā)明粘稠溶液有利地具有短松弛時間。松弛時間少于約10s，優(yōu)選少于約5s，更優(yōu)選少于約1s。短松弛時間之所以有利是因為，松弛時間短的預聚物能夠在固化前松弛掉流動誘導的應力，從而使固化的聚合物網(wǎng)絡不包含凍結的應力。這允許本發(fā)明粘稠溶液在加工時不需要在合模與粘稠溶液固化之間留出長的“保壓”時間。
本發(fā)明的聚HEMA可作為原料用于制造官能化聚HEMA預聚物和水凝膠，隱形鏡片中調(diào)色劑的基料、tampo和噴墨印刷用油墨中的基料等。
本發(fā)明粘稠溶液可用于成形各種各樣制品。例如，模塑制品、型材、料坯、料錠、薄膜、纖維、軟管、片材、涂料等。更具體地說，合適的制品包括生物醫(yī)療器件、醫(yī)療級涂料、具有鍵合在聚合物上的活性基團或生物化驗標記物的聚合物等。
本文中使用的術語“生物醫(yī)療器件”是任何旨在放在哺乳類組織或體液中或表面使用的制品。這些器件的例子包括但不限于，假體、植入物、模具、體液收集袋、敏感元件、水凝膠繃帶、軟管、任何上述制品的涂層、抗體診斷和治療劑的載體以及眼科器件。一類優(yōu)選的生物醫(yī)療器件包括眼器件，特別是隱形鏡片。
本文中使用的術語“鏡片”和“眼科器具”指的是放在眼睛內(nèi)或表面的器件。這些器件可提供光學矯正、傷口護理、藥劑遞送、診斷功能或者可能的美容功能。術語鏡片包括但不限于軟隱形鏡片、硬隱形鏡片、眼內(nèi)鏡片、重疊鏡片、眼嵌入物、光學插入鏡片和眼鏡鏡片。
有許多方法可用來成形本發(fā)明制品，包括注塑、擠塑、旋轉鑄造、擠出涂布、閉模成型、鑄塑、其組合等。該成形方法之后，將接著進行下面描述的固化步驟。
在本發(fā)明的一種實施方案中，預聚物溶液被用于成形鏡片。由本發(fā)明粘稠溶液生產(chǎn)鏡片的優(yōu)選方法是直接模塑。鏡片成形數(shù)量的預聚物溶液被配置到具有最終要求的水凝膠形狀的模具中。模具可由任何合適的材料制造，包括但不限于，聚丙烯、聚苯乙烯和環(huán)狀聚烯烴。
所謂“鏡片成形量”是指足以生產(chǎn)要求尺寸和厚度的鏡片的數(shù)量。就典型而言，每個隱形鏡片使用約10～約50μL粘稠溶液。接著，裝配半模具(上下模具部分)，以便使粘稠溶液充滿模具腔。本發(fā)明的好處是，裝配半模具與固化之間所需要的保壓時間非常短。
我們發(fā)現(xiàn)，為避免在最終制品中引入不希望的應力，必須讓粘稠溶液在閉合模具中保持一段2～3倍于粘稠溶液的松弛時間的時間。本發(fā)明的粘稠溶液有利地具有在室溫下短的松弛時間(小于約10s，優(yōu)選小于約5s，更優(yōu)選小于約1s)，這使得保壓時間通常小于約30s，優(yōu)選小于約10s，更優(yōu)選小于約5s。
本發(fā)明短保壓時間的附加好處是，它們大大減少氧從上下半模具到可交聯(lián)預聚物中的擴散。氧的擴散能阻礙制品表面的固化過程?？梢钥闯?，該粘稠溶液可以保持比在低氧含量模具中規(guī)定的時間長些而很少或沒有除拖長生產(chǎn)時間以外的負面影響。
讓裝有粘稠溶液的模具接受電離或光化活性射線，例如，電子束、X-射線、紫外或可見光，即，波長介于約280～約650nm的電磁波或粒子射線的輻照。合適的還有紫外線燈、HE/Cd、氬離子或氮或金屬蒸汽或具有倍頻的NdYAG激光束。輻射源和引發(fā)劑的選擇乃是本領域技術人員已知的。本領域技術人員還懂得，射線向粘稠溶液中穿透的深度以及交聯(lián)速率正比于分子吸收系數(shù)和所選光引發(fā)劑的濃度。在優(yōu)選的實施方案中，輻射源選自高強度UVA(約315～約400nm)、UVB(約280～約315nm)或者可見光(約400～約450nm)。本文中使用的術語“高強度”是指約100mW/cm2～約10,000mW/cm2之間的強度。該固化時間短，一般小于約30s，優(yōu)選小于約10s。固化溫度可介于約常溫到約90℃的高溫。為方便和簡單計，固化優(yōu)選在接近常溫下進行。確切的條件將取決于所選鏡片材料的組分并且可由本領域技術人員酌定。
固化條件必須足以由可交聯(lián)預聚物成形聚合物網(wǎng)絡。生成的聚合物網(wǎng)絡將被稀釋劑溶脹并具有模具腔的形式。
固化一旦完成，就開啟模具。在本發(fā)明中，固化后除掉未反應組分或副產(chǎn)物的凈化步驟，與傳統(tǒng)模塑方法相比或者被簡化或者不再需要。如果使用的是生物相容稀釋劑，則在此階段不需要任何洗滌或蒸發(fā)步驟。本發(fā)明的優(yōu)點在于，當采用生物相容稀釋劑時，則既不需要模塑后的萃取也不需要稀釋劑交換步驟。如果使用低沸點稀釋劑，則應蒸發(fā)掉稀釋劑，并以水使鏡片水化。
制成的鏡片包含聚合物網(wǎng)絡，當以水溶脹時它將變成水凝膠。本發(fā)明的水凝膠可包含約20～約75wt％水，優(yōu)選約20～約65wt％水。本發(fā)明水凝膠具有優(yōu)異力學性能，包括模量和斷裂伸長。模量至少為約20psi，優(yōu)選介于約20～約90psi，更優(yōu)選約20～約70psi。
斷裂伸長大于約100％，優(yōu)選大于約120％。由于不存在疏松聚合物鏈，該水凝膠在發(fā)生高相對變形，例如，100％以后，將回到其原來的形狀而不留永久形變。本發(fā)明水凝膠也不存在視覺渾濁和畸變。以上的性能組合使本發(fā)明水凝膠完美地適合作為眼器件使用，特別是軟隱形鏡片。
可將如此生產(chǎn)的鏡片轉移到裝有緩沖鹽溶液的單獨鏡片包裝中。鹽溶液可在鏡片轉移之前或以后加入到包裝中。含有生物相容稀釋劑的鏡片，經(jīng)過在鹽溶液中放置，將以稀釋劑交換水，從而形成所要求的水凝膠。這，若要求的話，也可在單獨的步驟中完成。在包裝中貯存期間，聚合物網(wǎng)絡將吸入由聚合物親水性決定的規(guī)定量水。該平衡水含量(以水化鏡片的wt％表示)可高于或低于固化期間操作的稀釋劑量。用于制造隱形鏡片的典型水凝膠包含介于約20～約75wt％水。于是，當與水平衡時，水凝膠將膨脹或收縮。然而，根本的特征是，盡管尺寸可能變化，完全水化的制品的形狀將是模具腔形狀的真實復制。
在優(yōu)選的實施方案中，小心選擇稀釋劑的數(shù)量可生產(chǎn)出一種鏡片，它在與水達到平衡時將既不膨脹也不收縮，因此是模具腔的1∶1復制，這對于預測成品鏡片的光學參數(shù)是一個優(yōu)點。
恰當?shù)陌b式樣和材料在技術上是已知的。塑料包裝用薄膜可揭開地密封起來。合適的密封膜是技術上已知的，包括箔、聚合物薄膜及其混合物。
裝有鏡片的密封包裝隨后接受產(chǎn)品消毒(原稿缺字)。合適的消毒裝置和條件是技術上已知的，包括，例如，壓熱釜汽蒸。
本領域技術人員可以看出，其他步驟還可包括在上面描述的模塑和包裝過程中。這些其他步驟可包括涂布成形后的鏡片，在成形期間對鏡片的表面處理(例如，通過模具轉移)，檢查鏡片，剔除瑕疵鏡片、清潔半模具、重新使用半模具，將它們組合起來等。方法和涂布組合物公開在美國專利3,854,982；3,916,033；4,920,184；和5,002,794；5,779,943；6,087,415；WO 91/04283和EPO 93/81,399在此收作參考。
本發(fā)明的造型制品在從模具中取出后畸變的傾向非常低或沒有?；円恢笔怯筛叻肿恿抗倌芑A聚物成形的模塑制品所固有的問題。分子量高于本發(fā)明規(guī)定范圍的預聚物鏈的存在將賦予官能化預聚物以慢的松弛時間。固化期間，未松弛的長鏈所造成的應力被凍結在固化的聚合物網(wǎng)絡中。當從模具中取出后，應力導致模塑制品畸變，致使其形狀不再是模具的真實復制。本發(fā)明可交聯(lián)預聚物具有短松弛時間，這就消除了模塑后畸變的發(fā)生。
本文中使用的術語“水凝膠”是指含有平衡狀態(tài)水的水化交聯(lián)聚合物體系。典型的水凝膠是氧可透和生物相容的，因此使它們成為生產(chǎn)生物醫(yī)療器件，特別是隱形鏡片或眼內(nèi)鏡片的優(yōu)選材料。
在本發(fā)明中，所有的分子量都應理解為按照凝膠滲透色譜術(GPC)分析(亦稱作尺寸排阻色譜法)確定的分子量，其中采用由Risφ國家實驗室(丹麥)的K.Almdal研發(fā)的方法(K.Almdal K.，采用尺寸排阻色譜法的絕對分子量分布測定。窄分子量分布聚合物的合成。采用尺寸排阻色譜法與折射指數(shù)和低角度激光散射檢測耦合的聚(甲基丙烯酸2-羥乙酯)分子量分布的鑒定，Risφ-M-2787(v.1)(1989)141p)。
在該方法中，一系列分子量精確規(guī)定的聚乙二醇和聚環(huán)氧乙烷被用來標定設備。聚HEMA所使用的這些標準物提供了比針對偏于疏水聚合物所開發(fā)的以往方法更精確的峰值分子量和Pd(多分散性)。下面將描述該方法。
分子量可按如下所述測定。該SEC設備包括柱狀烘箱，40℃，PELC-410泵，配有PE Nelson 900A/D和系列200的自動采樣器檢測器是RI Merck L7490。
柱組合由兩個TSK-Gel柱(TosoHaas出品)(G4000PW+G2500PW)和一個保護柱組成。
洗脫液由甲醇-水(75/25重量比)組成，并調(diào)節(jié)到50mM氯化鈉(NaCl)。
流率是0.5mL/min。注入體積是150μL，流動時間是60min。
標定曲線是采用峰值分子量介于96000～194的PEG和PEO作為標準參照物通過三階回歸獲得的。這些聚合物標準物購自聚合物實驗室公司，Amherst MA(標定包PEG-10零件號2070-0100；PEO-10零件號2080-0101)。加入的峰值分子量194的標準參照物給出在精確規(guī)定位置的流動信號，用作內(nèi)標或固定點。加入的氯化鈉起同一作用并給出第二固定點。
峰值積分手動完成。積分起點和終點根據(jù)整體基線上的顯著差異手工確定。結果報告給出Mz、Mw、Mn和Mpeak，以PEG、PEO單位。HEMA單元的相關數(shù)值根據(jù)標準報告并按照下面的數(shù)學函數(shù)計算MHEMA＝10.1,362+0,7854*logM，PEG/PEO注入溶液由甲醇-水按照75/25重量比，調(diào)節(jié)到60mM NaCl以給出2mg/mL的聚合物濃度來制備。四甘醇按照1mg/mL的濃度加入到樣品中，以便給出峰值流率的參照值。溶液在0.5μm一次性過濾器上過濾，然后再注入。
在本發(fā)明中，聚合物樣品的多分散性Pd被定義為Pd＝Mw/Mn。峰值分子量Mp是分子量分布曲線中的最高峰的分子量。
抗張性能(伸長和抗張模量)的測定采用移動式張力試驗機，配備了下降到起始標尺高度的載荷傳感器，采取恒定速率滑動橫梁。合適的試驗機包括Instron，型號1122。犬骨狀樣品，長0.522英寸、“耳朵”寬0.276英寸和“頸部”寬0.213英寸，裝到夾具上并以2in/min的恒定應變速率拉長直至斷裂。測出樣品的初始標尺長度(Lo)和樣品斷裂長度(Lf)。每種組合物測定12個樣品并取平均。伸長百分數(shù)＝[(Lf-Lo)/Lo]×100。
抗張模量是從應力/應變曲線的初始直線部分測出的。
粘度測定采用Haake RS100 RheoSress，配備了Haake循環(huán)浴和溫度控制器。復數(shù)粘度測定程序是，從40Hz下降至1mHz進行頻率掃描，然后重新升高至40Hz，每個十進位取3個頻率，每個頻率重復3次(測定)并在每次測定之間等待一個時期。測定在25℃+1下采用平行板幾何形狀，具有20mm直徑和0.7mm間隙尺寸(樣品厚度)，對應于約0.22mL樣品體積。參考Cox-Mertz法則(John Ferry，《聚合物的粘彈性質(zhì)》第三版，McGray-Hill圖書公司，1980。)，報告的粘度數(shù)值(η)是復數(shù)粘度(η*)的低頻數(shù)值。
松弛時間采用上面描述的Haake RS100 RheoStress和采用400Pa的剪切應力測定。松弛時間是這樣得到的將G’和G”對頻率進行標繪，二者彼此交于頻率f，于是在頻率低于f時G”＞G’，而在f以上，則G’＞G”。松弛時間＝1/f。
實際官能化度是通過該產(chǎn)品的水解，并利用HPLC檢測釋放出的甲基丙烯酸來確定的。水解樣品由一個個等分部分甲醇溶液和1mL NaOH1M制備的。水解在室溫下進行至少12h。檢測出的甲基丙烯酸數(shù)量與樣品中包含的干聚合物數(shù)量進行比較，從而給出實際官能化度。
具體地說，HPLC設備包括25℃的柱狀烘箱、Merck L6000泵，和Perkin Elmer LC290紫外檢測器。柱的組合由Merck RP18柱(125mm/4mm)和保護柱組成。
移動相是乙腈-水混合物(1/9重量比)，用三氟乙酸將pH值調(diào)節(jié)到了2.5。流率固定在1mL/min，注入體積是10μL。
檢測在230nm波長處進行。數(shù)據(jù)采集時間是8min。一系列標定液由5到25ppm濃度的甲基丙烯酸在移動相中稀釋溶液產(chǎn)生。
注入溶液由以移動相稀釋的水解樣品和10mL HCl，1M，制成。該溶液在13mmGD/X0，45μm Whatmann過濾器上進行過濾，然后再注入。
下面的例子不構成對本發(fā)明的限制。它們的作用僅在于給出一種實施本發(fā)明的方法。隱形鏡片以及其他專業(yè)的技術人員將可以找到實施本發(fā)明的其他方法。然而，那些方法也被認為屬于本發(fā)明范圍內(nèi)。
下面的縮略語將在實例中用到。
AIBM2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)DABCO 三亞乙基二胺DMAPN，N-二甲基氨基吡啶DMF N，N-二甲基甲酰胺DMSO二甲基亞砜EOH 乙醇GMA 甲基丙烯酸甘油酯HEMA甲基丙烯酸2-羥乙酯IPA 2-丙醇MAA 甲基丙烯酸MAACl 甲基丙烯酰氯
MAAH 甲基丙烯酸酐NMP1-甲基-2-吡咯烷酮PEG聚乙二醇p(TMS-HEMA)聚(三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯)Py 吡啶TEA三乙胺TMS-HEMA 三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯TEG四甘醇實例11911.6g乙醇、1056.6g HEMA單體、3.00g十二烷基硫醇和21.00g甲基丙烯酸在25℃進行混合?；旌衔飪A倒到具有三葉攪拌器、溫度控制器和冷卻和加熱夾套的5L不銹鋼反應器中。
混合物加熱到68℃，并加入7.50g 2.2’-偶氮二(2-甲基丁腈)(AMBN)。AMBN迅速溶解，反應器以緩慢的氮氣流覆蓋。溫度在68℃下保持18h從而完成轉化。反應器加熱到80℃，在此溫度保持22h以破壞殘余引發(fā)劑和硫醇。冷卻至室溫后，抽出樣品并通過在125℃、3～4mm汞柱蒸發(fā)24h來確定固體含量。固體含量＝37.2％，Mp＝76.6千道爾頓，Pd＝3.75。
聚HEMA溶液以乙醇稀釋成為10％聚HEMA在乙醇中的溶液。在24℃時該溶液變得渾濁。將溶液加熱到40℃從而使其變成均相，隨后令其在約21℃靜置。
3日后，溶液已分離為兩個澄清相。
分離出這兩個相并進行分析表2

丟掉富含高分子量聚合物的底層級分。
離析出上層級分并在8℃下靜置以待進一步分級。24h后，溶液分離為兩相。上層級分占到總量的85％(體積)，包含2.5wt％聚HEMA。底層相占到整個溶液的15％(體積)，并含有35.7wt％聚HEMA。Mp83.8千道爾頓，Pd＝2.18。離析出該級分以供官能化。
實例2HEMA單體(雜質(zhì)含量水平低于從Rohm購得的0.8％)與穿過氧化鋁送入的三乙胺(≥99.5％純，F(xiàn)luka供應)和石油醚(沸點40～60℃)進行混合，并與三甲基氯硅烷(≥99.0％純，F(xiàn)luka供應)起反應，結果獲得三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯(TMS-HEMA)。TMS-HEMA通過從氫化鈣(一次)和三乙基鋁(電子級，Aldrich供應)(兩次)中蒸餾而得到提純。
TMS-HEMA在THF(絕對純)溶液(Fluka)中在-78℃以1，1-二苯基己基鋰作為引發(fā)劑進行聚合，從而定量地獲得聚合產(chǎn)物。聚合是利用脫氣的甲醇終止的。通過將聚(三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯)p(TMS-HEMA)的THF溶液加入到大大過量的水中離析出聚合物。
該聚合物的峰值分子量是63千道爾頓，Mw＝75千道爾頓，其多分散性等于1.6。
實例31619g乙醇、176.5g HEMA單體和3.60g甲基丙烯酸(MAA)在25℃進行摻混。該混合物倒入到備有攪拌器、溫度控制器和冷卻和加熱夾套的3L玻璃反應器中。
混合物加熱到68℃，并加入1.26g AMBN。AMBN迅速溶解，反應器以緩慢的氮氣流覆蓋。溫度在68℃下保持20h從而完成轉化。冷卻至室溫后，聚合物溶液以乙醇稀釋成為聚HEMA在乙醇中的10％溶液。分級前，Mp是70千道爾頓，Pd是3.33。加入2％己烷以后，溶液具有31℃的霧點。該聚合物在實例10中進行分級。
實例41625g乙醇、108.4g HEMA單體和72.8g甲基丙烯酸甘油酯在25℃進行摻混。該混合物倒入到備有攪拌器、溫度控制器和冷卻和加熱夾套的3L玻璃反應器中。
混合物加熱到74℃，并加入1.29g AMBN，反應器以緩慢的氮氣流覆蓋。溫度在74℃下保持20h從而完成轉化。冷卻至室溫后，聚合物溶液以乙醇稀釋成為聚-(HEMA-共聚-GMA)在乙醇中的10％溶液。Mp是56千道爾頓，Pd是2.35。溶液具有35℃的霧點并在33℃下靜置3日以待分級。上層級分虹吸出來，同時丟掉下層級分。向上層級分中加入2％庚烷。這產(chǎn)生49℃的霧點。在29℃下靜置3日后，形成新的上層級分并將其丟掉。離析出含有64％原聚合物的下層級分，該聚合物經(jīng)測定具有66千道爾頓的Mp和2.1的Pd。該聚合物在實例21中進行官能化。
實例5～9實例3的聚合反應在不同溫度下和采用下表3中所示溶劑重復進行。結果載于表3，顯示，采用本方法可達到對分子量的良好控制。
表3

實例10800g實例3中制備的溶液加熱到40℃從而使其變成均相，隨后令其在28℃下靜置。5日后，該溶液分離成兩個澄清的相。虹吸出含有77.1％聚合物的上層相，丟掉底層相。
將上層相中的己烷含量調(diào)節(jié)到7％，從而導致54℃的霧點。溶液加熱到57℃，從而使其變成均相，隨后令其在29℃靜置。4日后，溶液分離為兩個澄清的相。虹吸出含有低分子量聚合物級分的上層相，并對底層相進行第三次分級。這次，己烷的濃度調(diào)節(jié)到8％，令溶液在30℃下靜置4日。虹吸出含有低分子量聚合物級分的上層相，離析出底層相中的聚合物以供官能化。官能化的結果載于下表4。
表4

實例11按照實例3那樣制備具有名義2％MAA的聚HEMA，并按照實例10中所述進行分級。MAA在未-分級的和分級的材料中的含量按照ISO標準(3682-1983(E))中所述進行測定，并載于下表5中。
表5

未分級共聚物中的MAA含量等于分級的共聚物中測出的MAA含量。這表明分級過程僅根據(jù)分子量分離聚合物，而不按組成分離。
實例129.09g在實例2中制備并離析出的聚HEMA通過在125℃、3mm汞柱下蒸發(fā)24h而干燥，隨后通過在吡啶中略微加熱而溶解，結果獲得10wt％溶液。該溶液在冰浴中冷卻，然后加入400μL甲基丙烯酰氯(對應于聚HEMA中6mol％羥基基團酯化的目標值。隨后，在真空和25～30℃下移出大部分吡啶，然后讓官能化的共聚物與去離子水進行接觸以溶解殘余吡啶和其他低分子量材料。潷析出水，反復洗滌直至HPLC體系不再能撿出殘余吡啶。
官能化的聚合物具有62千道爾頓的Mp和1.6的Pd。
實例13110mL無水1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(水≤0.01％)加入到預先在100℃真空下干燥了12h的總共13.6g來自實例1的干聚(HEMA-共聚-MAA)中。將備有磁性攪拌子的反應燒瓶保持在干燥氮氣氣氛下。在2～3min內(nèi)滴加2％甲基丙烯酸酐在94％無水NMP(24.7mL，0.003mol)中的溶液。加入三乙胺(0.45mL，0.003mol)，然后燒瓶內(nèi)裝物料在35℃、攪拌下加熱48h。
溫度降低到25℃，然后加入200mL去離子水。隨后，粗反應產(chǎn)物倒入到400mL含水HCl(0.1M，pH＝1.5)中。加入4L去離子水，于是立即誘導了沉淀。沉淀物以水清洗以后，將其溶解在100mL乙醇中。用1L水和HCl(pH＝1.5)進行第二次沉淀。沉淀物浸泡在過量水中達數(shù)小時以除掉殘余酸。
最后，將沉淀溶解在甲醇中從而獲得澄清溶液。
實例144.38g未分級HEMA-MAA共聚物通過在125℃、3mm汞柱下蒸發(fā)24h而干燥，隨后溶解在DMF(99+％，≤0.1％H2O)中而獲得20wt％溶液。為獲得約共聚物的3％羥基基團的酯化，1.08mmol甲基丙烯酸酐(94％純)與8mL DMF進行混合，然后加入到聚合物溶液中。隨后加入三乙胺(1.08mmol，≥99.5％純，F(xiàn)luka出品)。讓混合物在30℃下反應20h，然后通過加入2mL水使反應終止。在聚合物溶液中加入甘油(10g)，然后蒸餾出DMF(30℃，0.5mbar，2h)。
讓官能化的共聚物與水接觸以溶解殘留DMF和其他低分子量材料。潷析掉，并反復洗滌直至不再有痕量DMF。官能化度經(jīng)測定為2.2％，Mpeak＝41千道爾頓，Pd＝2.8。當采用類似于實例22的方法模塑為水凝膠時，測得下列力學性能模量11±2psi，伸長120+25。由于Pd較高，故性能比較差。
實例15～20按照實例1制備的聚HEMA(未分級)采用實例13中描述的方法進行官能化(實例15和16)。按照實例1制備的聚HEMA采用實例10中描述的方法進行分級，然后采用實例13中描述的方法進行官能化(實例17和18)。由分級和未分級的官能化的聚HEMA采用實例22的方法，以61％四甘醇為稀釋劑制備鏡片。粘稠溶液按照實例22的方法進行固化。結果載于下表6中。
表6

可以看出，官能化采用的該方法可將多分散性降低到可接受的數(shù)值。一般地，洗滌步驟能除掉最小的聚HEMA分子。鏡片性能指出，具有較低多分散性的官能化聚合物表現(xiàn)出較好力學性能。
實例213.22g在實例4中生成并離析的GMA-HEMA共聚物通過在125℃、3mm汞柱下蒸發(fā)24h而干燥，隨后溶解在DMF(99+％，≤0.1％H2O)中而獲得20wt％溶液。為獲得每100個單元中約2.4單元的平均酯化度，0.74mmol甲基丙烯酸酐(94％純，來自Fluka)與6mL DMF進行混合，隨后加入到聚合物溶液中。隨后在聚合物溶液中加入三乙胺(0.74mmol，≥99.5％純，F(xiàn)luka出品)。讓混合物在30℃下反應20h，然后通過加入2mL水使反應終止。在聚合物溶液中加入甘油(10g)，然后蒸餾出DMF(30℃，0.5mbar，2h)。
讓官能化的共聚物與去離子水接觸以溶解殘留DMF和其他低分子量材料。在冷卻至低于約5℃后，官能化聚合物發(fā)生沉淀，潷析出水相。加入甲醇以溶解官能化聚合物。官能化度經(jīng)測定為2.3，對應于目標值的90％。官能化聚合物采用實例22的方法以四甘醇溶解而制成含有39wt％固體的模塑溶液。制成的水凝膠鏡片具有下列力學性能(平衡水含量65％)模量18±1psi。伸長120±25％。
實例22來自實例13的HEMA-2％MAA共聚物的溶液通過25mm GD/X0.45mmWhatmann過濾器轉移到針筒中并與四甘醇(99+％純，來自Fluka)混合成含有39wt％干預聚物、60.5％四甘醇的模塑溶液，然后加入0.5wt％Darocur 1173光引發(fā)劑。將共混物進行混合。通過對針筒施加受控的真空除掉低沸點溶劑。對圓柱體離心處理以便使所有溶液向下流入到出口端。將套筒插入到圓柱體中并朝下推直至它觸到模塑溶液，其間維持臨時空氣逃逸通路。裝有模塑溶液的針筒被放在夾具中，在此，一個受控的力作用于套筒并將約50mg溶液注入到聚苯乙烯制成的隱形鏡片模具下半部分中。將上半部分落位，閉合模具并借助10kg負荷將兩部分保持在一起達5s。
將閉合的模具放在以1m/s移動的傳送帶上，模具在高強度紫外燈下面通過，其間紫外燈聚焦在傳送帶上方20mm處，持續(xù)少于約10s。最大強度是5W/cm2，閉合模具受到總共15J/cm2的輻照，根據(jù)緊靠閉合模具放置的PowerPuck紫外分光光度計在紫外區(qū)間的檢測結果計。
固化后，用手將蓋子拿去，將鏡片浸泡在去離子水中10min。當用鹽水置換四甘醇稀釋劑時制成的水凝膠鏡片維持了其形狀及其尺寸。于是制成模具表面的1∶1復制品。14.00mm直徑的模具生產(chǎn)出14.00mm直徑的水凝膠鏡片。
實例23重復實例1，不同的是，聚HEMA以乙醇稀釋成為36wt％在乙醇中的溶液。制成的聚HEMA的分子量和多分散性載于下表7中。
實例24重復實例1，不同的是，聚HEMA以乙醇稀釋成為36wt％在乙醇中的溶液并以辛基硫醇作為鏈轉移劑替代十二烷基硫醇。獲得的聚合物溶液按照實例10中所述進行分級。制成的聚HEMA的分子量和多分散性載于下表7中。
表7

實例25～28重復實例3，不同的是，聚合溫度(實例25～27)和溶劑(實例28)變成如下表8所示。實例27未進行分級。這一組中所有其他實例全部按照實例10進行分級。分子量和多分散性載于下表8中。
表8

實例29～37實例23～28的聚合物采用類似于實例13的方法進行官能化，變化之處如下表9所示。官能化百分率、分子量和多分散性載于表9。
表9

在57℃進行。
實例38～41實例33和35～37中制備的官能化預聚物按照實例22被模塑成鏡片。模量、伸長和平衡水含量載于下表10中。
表10

實例42在針筒中，含有19.5wt％來自實例33的預聚物和19.5wt％來自實例35的預聚物的聚合物溶液，與TEG(99+％純，F(xiàn)luka供應)和光引發(fā)劑Darocur 1173進行混合。在蒸發(fā)掉醇以后，粘稠溶液含有0.5wt％Darocur 1173、60.5wt％TEG和19.5wt％每一種預聚物。按照實例22用此種模塑溶液制造和固化的水凝膠表現(xiàn)出下列力學性能模量27±2psi，伸長186±14％。
實例43在針筒中，來自實例30的官能化預聚物的溶液與四甘醇(99+％純，F(xiàn)luka供應)和光引發(fā)劑Darocur 1173進行混合。在蒸發(fā)掉低沸點溶劑以后，粘稠溶液含有0.5wt％Darocur 1173、50wt％四甘醇和49.5wt％來自實例30的官能化預聚物。加入脫氣水后獲得一種粘稠溶液，它含有0.4wt％Darocur 1173、39wt％四甘醇和38.6wt％預聚物和22％水作為共稀釋劑。由該模塑溶液制成的水凝膠按照實例22進行固化并獲得下列力學性能模量34±7psi，伸長136±20％。
實例45富含高分子量聚合物級分的實例1中預聚物的底層級分(表2所述)采用實例9中描述的方法進行官能化。隨后，官能化并洗滌的預聚物采用實例22中描述的方法與TEG進行混合，獲得一種含有50wt％固體的粘稠溶液。該粘稠溶液的松弛時間經(jīng)測定為400s，在20℃。
約50mg該溶液按照實例22在20℃采用200、400和800s的保壓時間模塑為隱形鏡片。
固化后，用手將蓋子拿去，將鏡片浸泡在去離子水中10min。采用200s和400s保壓時間制備的鏡片發(fā)生畸變并且形狀偏離了模具腔。采用800s保壓時間制備的鏡片維持了模具的球面形狀并且沒有畸變。
權利要求
1.一種含有聚HEMA的組合物，該聚HEMA具有約25,000的峰值分子量和小于約2的多分散性，到約100,000的峰值分子量和小于約3.8的多分散性。
2.權利要求1的組合物，其中所述峰值分子量介于約30,000且多分散性小于約2，到約90,000且多分散性小于約3.5之間。
3.權利要求1的組合物，其中所述峰值分子量介于約30,000且多分散性小于約2，到約80,000且多分散性小于約3.2之間。
4.權利要求1的組合物，其中所述峰值分子量介于約25,000且多分散性小于約1.5，到約80,000且多分散性小于3.5之間。
5.權利要求1的組合物，其中所述峰值分子量低于約100,000且所述多分散性小于約2。
6.權利要求1的組合物，其中所述多分散性小于約1.7。
7.權利要求1的組合物，其中所述多分散性小于約1.5。
8.權利要求1的組合物，其中所述聚HEMA基本上不含凝膠顆粒。
9.權利要求1的組合物，其中所述聚HEMA是含有HEMA和至少一種共聚單體的共聚物。
10.權利要求9的組合物，其中所述共聚單體包含至少一種親水單體。
11.權利要求10的組合物，其中所述至少一種親水單體選自含乙烯基單體。
12.權利要求11的組合物，其中所述至少一種含乙烯基單體選自N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-乙烯基內(nèi)酰胺、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、碳酸乙烯酯單體、氨基甲酸乙烯酯單體、噁唑酮單體及其混合物。
13.權利要求10的組合物，其中所述至少一種親水單體選自N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸和丙烯酸及其混合物。
14.權利要求10的組合物，其中所述至少一種親水單體包含N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甘油酯。
15.權利要求10的組合物，其中所述至少一種親水單體以少于約50wt％的數(shù)量存在。
16.權利要求10的組合物，其中所述至少一種親水單體以介于約0.5～40wt％的數(shù)量存在。
17.權利要求10的組合物，其中所述親水單體含有最高約50wt％甲基丙烯酸甘油酯。
18.權利要求10的組合物，其中所述親水單體含有介于約25～約45wt％甲基丙烯酸甘油酯。
19.權利要求10的組合物，其中所述親水單體含有少于約5wt％甲基丙烯酸。
20.權利要求10的組合物，其中所述親水單體含有介于約0.5～5.0wt％甲基丙烯酸。
21.權利要求10的組合物，其中所述親水單體含有最高約50wt％N，N-二甲基丙烯酰胺。
22.權利要求10的組合物，其中所述親水單體含有介于約10～40wt％N，N-二甲基丙烯酰胺。
23.權利要求1的組合物，其中所述聚HEMA是均聚物。
24.權利要求9的組合物，其中所述共聚物含有至少一種疏水單體。
25.權利要求24的組合物，其中所述疏水單體含有至少一種含硅氧烷單體或具有至少一個可聚合乙烯基基團的大分子單體。
26.權利要求25的組合物，其中所述可聚合乙烯基基團含有2-甲基丙烯酰氧基。
27.一種包括下列步驟的方法通過自由基聚合使含有小于約0.5％交聯(lián)劑和任選地至少一種親水或疏水共聚單體的HEMA單體聚合生成具有分別為約25,000至約100,000的峰值分子量和大于約2.2至約4的多分散性的高多分散性聚HEMA，以及提純所述高多分散性聚HEMA以生成具有分別為約25,000至約100,000的峰值分子量和小于約2至約3.8的多分散性的低多分散性聚HEMA。
28.權利要求27的方法，其中所述自由基聚合在一種能在聚合期間溶解單體和聚HEMA的溶劑中，在介于約40～約150℃的溫度進行約2～約30小時的時間。
29.權利要求28的方法，其中所述溶劑選自醇、二醇、多元醇、芳烴、酰胺、亞砜、吡咯烷酮、醚、酯、酯醇、二醇醚、酮及其混合物。
30.權利要求28的方法，其中所述溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇、1-丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸異丙酯、乙氧基丙醇、二醇醚、DMF、DMSO、NMP和環(huán)己酮。
31.權利要求27的方法，其中所述自由基聚合在約常壓和約60～約90℃之間的溫度下進行。
32.權利要求27的方法，其中所述自由基聚合采用至少一種熱引發(fā)劑通過熱引發(fā)來引發(fā)。
33.權利要求32的方法，其中所述熱引發(fā)劑選自月桂基過氧化物、過氧化苯甲酰、過碳酸異丙酯、偶氮二異丁腈、2，2-偶氮二異丁腈、2，2-偶氮二-2-甲基丁腈及其混合物。
34.權利要求32的方法，其中所述熱引發(fā)劑含有2，2-偶氮二-2-甲基丁腈、2，2-偶氮二-異丁腈及其混合物。
35.權利要求27的方法，其中所述提純步驟是利用Hansen溶度參數(shù)通過溫度控制和/或溶劑/非溶劑分級進行的。
36.權利要求35的方法，其中所述提純步驟是通過溫度控制進行的，包括下列步驟a)將所述聚HEMA溶解在其Hansen溶度參數(shù)在所述聚HEMA的溶解度球以內(nèi)的溶劑中，形成分離溶液；b)將所述分離溶液冷卻至低于Ts的溫度，從而至少形成含高分子量聚HEMA的下層相和上層相；以及c)除掉下層相。
37.權利要求36的方法，還包括下列步驟通過重復步驟(a)～(c)進一步提純所述上層相；或者向所述上層相中加入一種能降低所述分離混合物的至少一個溶度參數(shù)的非溶劑，非溶劑的數(shù)量應足以從所述分離混合物中沉淀出所述低多分散性聚HEMA。
38.權利要求35的方法，其中所述提純步驟是通過溶劑/非溶劑分級實施的，包括a)將所述聚HEMA溶解在一種Hasen溶度參數(shù)δD介于約13～約20，δP介于約5～約18和δH介于約10～約25的溶劑中從而形成分離溶液；b)向所述分離混合物中加入一種能降低所述分離溶液的至少一個溶度參數(shù)的非溶劑，非溶劑的數(shù)量應足以從所述分離溶液中沉淀出高分子量聚HEMA；以及c)除掉所述高分子量聚HEMA。
39.權利要求38的方法，還包括下列步驟通過重復步驟(a)～(c)進一步提純所述分離溶液；或者冷卻所述分離溶液至低于Ts的溫度，以便至少形成一種含高分子量聚HEMA的下層相和一種上層相；并除掉下層相。
40.權利要求38的方法，其中所述至少一種溶度參數(shù)包含δH參數(shù)。
41.權利要求38的方法，其中所述至少一種溶度參數(shù)的降低介于約2～約5個單位。
42.一種包括下列步驟的方法將至少一種可交聯(lián)官能團分別接到峰值分子量介于約25,000～約100,000和多分散性小于約2～小于約3.8的聚HEMA上形成可交聯(lián)預聚物，其中實施條件應足以將所述可交聯(lián)官能團共價地結合到聚HEMA鏈上。
43.權利要求42的方法，其中所述可交聯(lián)官能團的存在量介于約1～約20％，以根據(jù)所述聚HEMA中可利用羥基基團的化學計量量為基準計。
44.權利要求42的方法，其中所述可交聯(lián)官能團的存在量介于約1.5～約10％，以根據(jù)所述聚HEMA中可利用羥基基團的化學計量量為基準計。
45.權利要求42的方法，其中所述可交聯(lián)官能團由具有結構A-S-F的反應物衍生而來，其中A是能與聚HEMA中的羥基基團形成共價鍵的連接基團；S是間隔基；以及F是含烯屬不飽和部分的官能團。
46.權利要求45的方法，其中A選自氯離子、異氰酸酯、酸、酸酐、酰氯、環(huán)氧、氮雜內(nèi)酯及其混合物。
47.權利要求45的方法，其中A包含至少一種酸酐。
48.權利要求45的方法，其中S選自直接鍵和1～8個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基或芳基基團和通式-(CH2CH2-O)n-的聚醚，其中n介于1～8。
49.權利要求45的方法，其中S選自直接鍵和1～4個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基基團和通式-(CH2CH2-O)n-的聚醚，其中n介于1～4。
50.權利要求45的方法，其中F具有通式-C(R10)＝CR11R12且R10、R11和R12獨立地選自氫和甲基。
51.權利要求45的方法，其中所述反應物選自甲基丙烯酰氯、2-異氰酸根合乙基的丙烯酸酯、異氰酸根合乙基的甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、肉桂酰氯、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐和2-乙烯基-4-二甲基氮雜內(nèi)酯。
52.權利要求42的方法，其中至少一種提供除交聯(lián)之外的附加官能性的官能團被接到所述可交聯(lián)預聚物上。
53.權利要求44的方法，還包括下列步驟提純所述可交聯(lián)預聚物，包括用水洗滌所述預聚物以基本上除掉所有不希望的成分和來自制造所述可交聯(lián)預聚物步驟的殘余副產(chǎn)物。
54.權利要求53的方法，其中所述提純步驟包括下列步驟給可交聯(lián)預聚物提供大的表面/體積比，用室溫或高于室溫的去離子水洗滌所述可交聯(lián)預聚物。
55.權利要求42的方法，還包括下列步驟讓所述提純的可交聯(lián)預聚物與稀釋劑混合形成25℃下的粘度介于約50,000cp～約1×107cp的粘稠溶液。
56.權利要求55的方法，其中所述稀釋劑為生物相容的，具有低Tg，低蒸汽壓，且能在或低于65℃，溶解約30wt％～約60wt％可交聯(lián)預聚物，以粘稠溶液總重量為基準計。
57.權利要求56的方法，其中所述稀釋劑選自聚乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇及其混合物。
58.權利要求57的方法，其中所述稀釋劑包含聚乙二醇，其分子量介于約200～600。
59.權利要求56的方法，其中所述稀釋劑為極性的并具有低于約150℃的沸點。
60.權利要求59的方法，其中所述稀釋劑選自醇、醚、酯、二醇及其混合物。
61.權利要求59的方法，其中所述稀釋劑選自醇、醚醇及其混合物。
62.權利要求59的方法，其中所述稀釋劑選自3-甲氧基-1-丁醇、乳酸甲酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸異丙酯及其混合物。
63.權利要求59的方法，還包括，由所述粘稠溶液成形并固化制品后蒸發(fā)所述稀釋劑的步驟。
64.權利要求55的方法，其中所述粘稠溶液還包括至少一種引發(fā)劑。
65.權利要求64的方法，其中所述引發(fā)劑包含至少一種光引發(fā)劑、熱活化引發(fā)劑及其混合物。
66.權利要求64的方法，其中所述引發(fā)劑選自雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦和二酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮。
67.權利要求55的方法，其中所述粘稠溶液還包含至少一種添加劑，它強化或提供要求的好處或者減少或消除由所述粘稠溶液制造的制品中不希望的屬性。
68.權利要求67的方法，其中所述添加劑選自紫外吸收化合物、活性染料、有機和無機顏料、photochromic化合物、脫模劑、模具潤滑劑、抗菌化合物、藥物、潤濕劑、用于保持產(chǎn)品規(guī)格一致性的希望的添加劑其組合。
69.權利要求55的方法，其中所述粘稠溶液的松弛時間小于約10秒。
70.權利要求55的方法，其中所述粘稠溶液的松弛時間小于約5秒。
71.權利要求55的方法，其中所述粘稠溶液的松弛時間小于約1秒。
72.權利要求42的方法，其中所述聚HEMA是通過直接產(chǎn)生低多分散性的聚合方法制備的。
73.權利要求72的方法，其中所述聚合方法是通過自由基活性鏈聚合實施的。
74.一種包括下列步驟的方法將至少一種可交聯(lián)官能團接到峰值分子量分別介于約25,000～約100,000和多分散性大于約2.2到大于約4的聚HEMA上生成一種可交聯(lián)預聚物，其中實施條件足以將所述可交聯(lián)官能團共價地結合到聚HEMA鏈上，并處理所述可交聯(lián)預聚物從而生成多分散性小于約2的可交聯(lián)預聚物，其中小于約10％的所述可交聯(lián)預聚物的分子量小于約15,000。
75.一種包含至少一種可交聯(lián)預聚物的組合物，該預聚物含有峰值分子量分別介于約25,000～約100,000和多分散性小于約2到小于約3.8的聚HEMA，以及共價鍵合在其上的至少一種可交聯(lián)官能團。
76.權利要求75的組合物，其中所述可交聯(lián)官能團的存在量介于約1～約20％，以根據(jù)所述聚HEMA中的可利用羥基基團的化學計量量為基準計。
77.權利要求75的組合物，其中所述可交聯(lián)官能團的存在量介于約1.5～約10wt％，以根據(jù)所述聚HEMA中的可利用羥基基團的化學計量量為基準計。
78.權利要求75的組合物，其中所述可交聯(lián)官能團由具有結構A-S-F的反應物衍生而來，其中A是能與聚HEMA中的羥基基團形成共價鍵的連接基團；S是間隔基；以及F是含烯屬不飽和部分的官能團。
79.權利要求78的組合物，其中A選自Cl、異氰酸酯、酸、酸酐、酰氯、環(huán)氧、氮雜內(nèi)酯及其混合物。
80.權利要求78的組合物，其中A包含至少一種酸酐。
82.權利要求78的組合物，其中S選自直接鍵和1～8個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基或芳基基團和通式-(CH2CH2-O)n-的聚醚，其中n介于1～8。
83.權利要求78的組合物，其中S選自直接鍵和1～4個碳原子的直鏈、支鏈或環(huán)狀烷基基團和通式-(CH2CH2-O)n-的聚醚，其中n介于1～4。
84.權利要求78的組合物，其中F具有通式-C(R10)＝CR11R12其中R10、R11和R12獨立地選自氫和甲基。
85.權利要求78的組合物，其中所述反應物選自甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐和、2-異氰酸根合乙基的丙烯酸酯、異氰酸根合乙基的甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、肉桂酰氯和2-乙烯基-4-二甲基氮雜內(nèi)酯。
86.權利要求78的組合物，其中所述反應物包含甲基丙烯酸酐。
87.權利要求78的組合物，還包含至少一種提供除交聯(lián)到所述可交聯(lián)預聚物上之外的附加官能性的共價鍵合官能團。
88.一種粘稠溶液，包含權利要求75的可交聯(lián)預聚物，以及其量足以使所述粘稠溶液在25℃的粘度為約50,000cp～約1×107cp的稀釋劑。
89.權利要求88的粘稠溶液，其中所述稀釋劑為生物相容的，具有低Tg，低蒸汽壓并能在或低于65℃，溶解約30wt％～約60wt％可交聯(lián)預聚物，以粘稠溶液總重量為基準計。
90.權利要求89的粘稠溶液，其中所述稀釋劑選自聚乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇及其混合物。
91.權利要求90的粘稠溶液，其中所述稀釋劑包含聚乙二醇，其分子量介于約200～600。
92.權利要求88的粘稠溶液，其中所述稀釋劑為極性的并具有低于約150℃的沸點。
93.權利要求92的粘稠溶液，其中所述稀釋劑選自醇、醚醇及其混合物。
94.權利要求92的粘稠溶液，其中所述稀釋劑選自3-甲氧基-1-丁酮、乳酸甲酯、1-甲氧基-2-丙醇、3-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸異丙酯及其混合物。
95.權利要求88的粘稠溶液，還包含至少一種引發(fā)劑。
96.權利要求95的粘稠溶液，其中所述引發(fā)劑包含至少一種光引發(fā)劑、熱活化引發(fā)劑及其混合物。
97.權利要求96的粘稠溶液，其中所述引發(fā)劑選自雙(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦和二酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮。
98.權利要求88的粘稠溶液，還具有小于約10秒的松弛時間。
99.權利要求88的粘稠溶液，還具有小于約5秒的松弛時間。
100.權利要求88的粘稠溶液，還具有小于約1秒的松弛時間。
101.權利要求75的組合物，其中所述可交聯(lián)預聚物包含雙峰分子量分布。
102.一種包含聚HEMA網(wǎng)絡的水凝膠，該網(wǎng)絡由權利要求75的組合物形成。
103.權利要求102的水凝膠，其中所述水凝膠的模量至少為約20psi。
104.權利要求102的水凝膠，其中所述模量介于約20～約90psi。
105.權利要求102的水凝膠，其中所述水凝膠的斷裂伸長大于約100％。
106.權利要求102的水凝膠，其中所述水凝膠的斷裂伸長大于約120％。
107.一種包含權利要求102的水凝膠的制品。
108.權利要求107的制品，其中所述制品包含科生物醫(yī)療器具。
109.權利要求107的制品，其中所述制品是眼科器具。
110.權利要求109的制品，其中所述眼科器具是軟隱形鏡片。
111.一種包含由權利要求75的組合物形成的聚合物網(wǎng)絡的制品。
112.一種方法，包括(a)將制品成形量的粘稠溶液成形為制品形式；以及(b)在足以形成聚合物網(wǎng)絡的條件下固化所述制品。
113.權利要求112的方法，還包括下列步驟所述成形后的形式在固化前松弛一段足以消除成形所引起的應力的時間。
114.權利要求112的方法，還包括在固化前讓所述成形的粘稠溶液靜置的步驟。
115.權利要求114的方法，其中讓所述成形的形式靜置一段約2～約3倍于所述粘稠溶液松弛時間的時間。
116.權利要求115的方法，其中所述時間小于約30秒。
117.權利要求115的方法，其中所述時間小于約10秒。
118.權利要求115的方法，其中所述時間小于約5秒。
118.權利要求112的方法，其中所述粘稠溶液在所述制品的成形中表現(xiàn)出小于約2％的收縮。
119.權利要求112的方法，其中所述粘稠溶液在所述制品的成形中表現(xiàn)出小于約1％的收縮。
120.權利要求112的方法，其中所述制品包含生物醫(yī)療器具。
121.權利要求112的方法，其中所述成形是通過直接模塑進行的，所述制品是眼科器具。
122.權利要求112的方法，其中所述眼科器具是軟隱形鏡片。
123.權利要求9的組合物，其中至少一種共聚單體是吸收可見和/或紫外范圍的光的調(diào)色單體。
124.權利要求56的方法，其中所述稀釋劑還包含水。
125.一種包含聚HEMA的組合物，該聚HEMA中小于約10％的聚合物分子的峰值分子量小于約15,000。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組合物，包含一種峰值分子量分別介于約25,000～約100,000，優(yōu)選25,000～80,000，且多分散性小于約2～小于約3.8的聚HEMA，和共價鍵合在其上的，至少一種可交聯(lián)官能團。本發(fā)明還涉及適合制造可交聯(lián)預聚物的低多分散性聚HEMA、將所述聚HEMA官能化和提純以生成所述可交聯(lián)預聚物的方法、由所述可交聯(lián)預聚物制造的粘稠溶液、由所述粘稠溶液制造的水凝膠以及由所述可交聯(lián)聚合物、水凝膠和粘稠溶液制造的制品。
文檔編號C08F118/00GK1697844SQ03805436
公開日2005年11月16日 申請日期2003年3月6日 優(yōu)先權日2002年3月11日
發(fā)明者T·金德特-拉森, P·沃爾夫, J·－E·索倫森, F·R·斯蒂恩斯特拉普, H·羅西諾爾, F·F·莫洛克 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司