CH621562A5 - Process for preparing a copolymer and use thereof for producing mouldings, in particular contact lenses - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Copolymeren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein erstes hydrophiles Monomer der Formel I The invention relates to a process for the preparation of copolymers, which is characterized in that a first hydrophilic monomer of the formula I
R O OH R O OH
I II I I II I
CH: = C - O - O - (CHz)n - CH - CH2OH (I), CH: = C - O - O - (CHz) n - CH - CH2OH (I),
worin wherein
R Wasserstoff oder Methyl; und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 R is hydrogen or methyl; and n is an integer from 1 to 4
bedeuten, mit einem zweiten, im wesentlichen wasserunlöslichen Monomer der Formel II mean with a second, essentially water-insoluble monomer of the formula II
R O R O
I II I II
CH2=C-C-OR' (II), CH2 = C-C-OR '(II),
worin wherein
R Wasserstoff oder Methyl; und R' Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten, in einem Molverhältnis von 1:3 bis 20:1 mischt und die Mischung in nahezu vollständiger Abwesenheit von Wasser und anderen Verdünnungsmitteln bis zur Bildung eines formbeständigen Copolymerisates reagieren lässt. R is hydrogen or methyl; and R 'is alkyl having 1 to 6 carbon atoms, mixed in a molar ratio of 1: 3 to 20: 1 and the mixture is allowed to react in the almost complete absence of water and other diluents until a dimensionally stable copolymer is formed.
Bevorzugte Reaktionsteilnehmer sind dabei Glycerylmetha-crylat und Methylmethacrylat. Preferred reactants are glyceryl methacrylate and methyl methacrylate.
Ähnliche Copolymere aus den genannten Monomeren sind in den Veröffentlichungen von H. Yasuda, C. E. Lamazo und L. D. Ikenberry, Makromol. Chem. 118 (1968) 1935 und H. Yasuda, C. E. Lamaza und A. Peterline, J. Polym. Sc. Part A—2, 996 (1971) 1117-1131, beschrieben. Similar copolymers of the monomers mentioned are in the publications by H. Yasuda, C.E. Lamazo and L.D. Ikenberry, Makromol. Chem. 118 (1968) 1935 and H. Yasuda, C.E. Lamaza and A. Peterline, J. Polym. Sc. Part A-2, 996 (1971) 1117-1131.
Die in der ersten der obengenannten Veröffentlichungen beschriebenen Copolymere wurden in einem Lösungsmittelgemisch von Essigsäure und Wasser (70:30) polymerisiert. Die Lösungen wurden mit 5 Gew.-% Gesamtmonomer und 95 Gew.-% Lösungsmittel hergestellt und mit ungefähr 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Monomergewicht, K2 S2O8 und 1 Gew.-% Na2S20s gestartet. Mittels Durchblasen von Stickstoff durch die Lösung wurde der Sauerstoff in der Lösung vertrieben. Nach acht- bis zehntägigem Stehen bei Zimmertemperatur wurde das Polymer in Wasser ausgefällt. In diesen Versuchsreihen wurden sechs Copolymere hergestellt, wobei das Molverhältnis des Methyl-methacrylats zum Glyceryl-methacrylat von 95:5 bis 70:30 variierte. The copolymers described in the first of the above publications were polymerized in a mixed solvent of acetic acid and water (70:30). The solutions were prepared with 5% by weight of total monomer and 95% by weight of solvent and started with approximately 0.5% by weight, based on the monomer weight, of K2 S2O8 and 1% by weight of Na2S20s. The nitrogen in the solution was expelled by blowing nitrogen through the solution. After standing at room temperature for eight to ten days, the polymer was precipitated in water. In these series of experiments, six copolymers were produced, the molar ratio of the methyl methacrylate to the glyceryl methacrylate varying from 95: 5 to 70:30.
Das in der zweiten der obengenannten Veröffentlichungen beschriebene Verfahren ähnelt dem ersten Verfahren, mit der Ausnahme, dass der Polymerisationsvorgang in einem nicht-wässrigen Lösungsmittel unter Verwendung von 2,2'-Azobis-(2-methyl-propionitril) als Initiator vorgenommen wurde. Aus Gründen, die nachfolgend noch genauer besprochen werden, unterscheiden sich die nach den oben genannten Verfahren hergestellten Copolymere von den erfindungsgemäss erhältlichen aufgrund der angewandten Polymerisationsweise und durch das Verhältnis der Komponenten. Die nach den oben beschriebenen Veröffentlichungen hergestellten Copolymere unterscheiden sich grundlegend von den erfindungsgemäss erhältlichen, ausgenommen, dass sie sich ebenfalls zur Herstellung von Kontaktlinsen eignen. The method described in the second of the above publications is similar to the first method, except that the polymerization process was carried out in a non-aqueous solvent using 2,2'-azobis (2-methyl-propionitrile) as an initiator. For reasons that will be discussed in more detail below, the copolymers produced by the abovementioned processes differ from those obtainable according to the invention because of the polymerization method used and the ratio of the components. The copolymers produced according to the publications described above differ fundamentally from those obtainable according to the invention, except that they are also suitable for the production of contact lenses.
Für das erfindungsgemässe Verfahren wird das Dihydro-xyalkylacrylat bzw. -methacrylat der Formel I bevorzugt in der grösseren Menge und das Alkylacrylat bzw. -methacrylat vorzugsweise in einer kleineren Menge verwendet. For the process according to the invention, the dihydro-xyalkyl acrylate or methacrylate of the formula I is preferably used in a larger amount and the alkyl acrylate or methacrylate is preferably used in a smaller amount.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Copolymere besitzen Eigenschaften, die dem oben beschriebenen «Hema»-Material sehr ähnlich sind. Demzufolge eignen sie sich gut zur Herstellung von Kontaktlinsen sowie anderer Formkörper, welche mit lebendem Gewebe in Verbindung gebracht werden müssen, wie beispielsweise chirurgische Implantate. Die aus den erfindungsgemäss erhältlichen Copolymeren hergestellten Kontaktlinsen weisen nicht so viele Nachteile auf, wie die aus dem «Hema»-Material hergestellten Linsen. Obwohl die vorliegenden Copolymere weich und geschmeidig sind, wie es für weiche Kontaktlinsen erforderlich ist, sind sie dennoch fester und etwas steifer als die «Hema»-Materialien. Demzufolge ergeben sie ein angemessenes und s The copolymers produced by the process according to the invention have properties which are very similar to the “Hema” material described above. As a result, they are well suited for the production of contact lenses and other shaped articles which have to be associated with living tissue, such as, for example, surgical implants. The contact lenses made from the copolymers obtainable according to the invention do not have as many disadvantages as the lenses made from the “Hema” material. Although the present copolymers are soft and pliable, as required for soft contact lenses, they are nevertheless stronger and somewhat stiffer than the "Hema" materials. As a result, they result in an appropriate and s
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15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
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621 562 621 562
4 4th
gleichmässiges Blickfeld, da keine konstant wechselnde optische Oberfläche bei der Augenbewegung und dem Blinzeln entsteht, welche das Sehvermögen stören könnte. Da die vorliegenden Copolymere auch steifer als die «Hema»-Materia-lien sind, können die aus den erfindungsgemäss erhältlichen Copolymeren hergestellten Linsen mit einer peripheren Krümmung hergestellt werden, welche den Flüssigkeitsstrom fördert, so dass frische Tränenflüssigkeit zu den durch die Linse bedeckten Bereichen gelangen kann. Diese Flüssigkeit versorgt das Auge mit Sauerstoff und entfernt auch katabolische Produkte sowie Staub oder Schmutzteilchen, welche sich unter der Linse ansetzen können. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist darüberhinaus auch noch der, dass aufgrund der erhöhten Steifheit Linsen hergestellt werden können, welche eine geringere Dicke als die aus den «Hema»-Materialien hergestellten Linsen aufweisen. Durch die geringere Dicke wird eine wesentlich bessere Durchlässigkeit erzielt, wodurch die Tränenflüssigkeit auch durch die Linse sowie um das Auge strömen kann. Demzufolge werden die Irritationen, welche ganz speziell bei den «Hema»-Linsen auftreten, vermieden. Andere Vorteile der Kontaktlinsen, die aus dem vorliegenden Copolymer hergestellt sind, sind die verbesserte Reinigungsfähigkeit mit Wasser und eine Festigkeit, die sie vor dem Zerreissen schützt. Uniform field of vision, since there is no constantly changing optical surface during eye movement and blinking, which could disturb the eyesight. Since the present copolymers are also stiffer than the “Hema” materials, the lenses produced from the copolymers obtainable according to the invention can be produced with a peripheral curvature that promotes the fluid flow, so that fresh tear fluid reaches the areas covered by the lens can. This liquid provides the eye with oxygen and also removes catabolic products as well as dust or dirt particles that can accumulate under the lens. Another important aspect is that, due to the increased stiffness, lenses can be produced which have a smaller thickness than the lenses produced from the “Hema” materials. The reduced thickness results in a significantly better permeability, which means that the tear fluid can also flow through the lens and around the eye. As a result, the irritations that occur particularly with the “Hema” lenses are avoided. Other advantages of the contact lenses made from the present copolymer are improved cleanability with water and strength that protects them from tearing.
Das als Ausgangsmaterial dienende Dihydroxyalkyl-acrylat bzw. -methacrylat der Formel I lässt sich durch Hydrolyse auf die in der GB-PS 852 384 beschriebene Weise herstellen. In diesem Verfahren wird ein besonderes Dioxolanalkyl-Acrylat oder -Methacrylat mit einer verdünnten wässrigen Lösung einer starken Mineralsäure über einen längeren Zeitabschnitt bei ungefähr Zimmertemperatur, wie nachfolgend beschrieben, hydrolysiert. The dihydroxyalkyl acrylate or methacrylate of the formula I which serves as the starting material can be prepared by hydrolysis in the manner described in GB-PS 852 384. In this process, a particular dioxolane alkyl acrylate or methacrylate is hydrolyzed with a dilute aqueous solution of a strong mineral acid over a long period of time at about room temperature, as described below.
Die Monomere der Formel II sind im Handel erhältlich und bedürfen keiner weiteren Beschreibung. Beispiele für solche Verbindungen sind u. a. das Methylacrylat, Methyl-methacry-lat, Äthylacrylat, Äthylmethacrylat, Propyl-methacrylat, Butyl-acrylat und Butyl-methacrylat, wobei das Methylmethacrylat die bevorzugte Verbindung ist. The monomers of the formula II are commercially available and do not require any further description. Examples of such connections are u. a. the methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl acrylate and butyl methacrylate, with the methyl methacrylate being the preferred compound.
Das Molverhältnis des Monomeren der Formel I zum Monomeren der Formel II liegt im Bereich von 1:3 bis 20:1. Es ist jedoch bevorzugt, dass das erstgenannte Monomer mindestens in der gleichen molaren Menge wie das zweitgenannte vorliegt, und so kann ein bevorzugtes Molverhältnis zwischen 1:1 und 10:1, am meisten bevorzugt zwischen 1,2:1 und 2:1, liegen. Bei der Verwendung für Kontaktlinsen beträgt das oben genannte Molverhältnis vorzugsweise ungefähr 1,5:1. The molar ratio of the monomer of the formula I to the monomer of the formula II is in the range from 1: 3 to 20: 1. However, it is preferred that the former monomer be present in at least the same molar amount as the latter, and so a preferred molar ratio can be between 1: 1 and 10: 1, most preferably between 1.2: 1 and 2: 1 . When used for contact lenses, the above molar ratio is preferably about 1.5: 1.
Als Katalysatoren können solche eingesetzt werden, die bei früheren Herstellungsverfahren bei den entsprechenden Monomeren angewendet worden sind. Die Polymerisation erfolgt in nahezu vollständiger Abwesenheit von Wasser und anderen Verdünnungsmitteln. Die mittels einer Polymerisation in Masse hergestellten Copolymere weisen andere Eigenschaften auf als die Copolymere, welche bei Lösungs-Polymerisa-tionsvorgängen hergestellt werden. Die in Abwesenheit eines Lösungsmittels gemischten Monomeren können während längerer Zeit bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden, wonach das resultierende Polymer isoliert werden kann. Die Temperatur des Polymerisierungsvorganges variiert im allgemeinen zwischen 20 und 60°C, vorzugsweise zwischen 35 und 42°C, am günstigsten ist eine Temperatur von ungefähr 40°C. Die Katalysatorkonzentration kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen variieren, je nach Art des im Einzelfall verwendeten Katalysators. Sie liegt jedoch im allgemeinen zwischen 0,001 und 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Monomer der Formel I, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,04 Gew.-%. Ein bevorzugter Katalysator ist das Isopropyl-percarbonat in einer Menge von ungefähr 0,02 Gew.-%. Catalysts which can be used are those which have been used in previous production processes for the corresponding monomers. The polymerization takes place in the almost complete absence of water and other diluents. The copolymers produced by mass polymerization have different properties than the copolymers which are produced in solution polymerization processes. The monomers mixed in the absence of a solvent can be kept at an elevated temperature for an extended period of time, after which the resulting polymer can be isolated. The temperature of the polymerization process generally varies between 20 and 60 ° C, preferably between 35 and 42 ° C, the most favorable temperature being about 40 ° C. The catalyst concentration can vary within fairly wide limits, depending on the type of catalyst used in the individual case. However, it is generally between 0.001 and 0.2% by weight, based on the monomer of the formula I, preferably between 0.01 and 0.04% by weight. A preferred catalyst is isopropyl percarbonate in an amount of approximately 0.02% by weight.
Beispiel 1 example 1
50 g Isopropylidenglyceryl-methacrylat, 150 ml Wasser, 0,3 g konzentrierte Schwefelsäure und 0,02 g Hydrochinon wurden 16 Stunden lang bei 25 bis 30°C gerührt. Es resultierte eine klare farblose Lösung. Sodann wurde die Schwefelsäure durch Zugabe einer kleinen Menge festen Bariumhydroxyds neutralisiert. Das ausgefälllte Bariumsulfat würde durch Filtrieren entfernt und auf dem Filter mit etwas Wasser ausgewaschen. Das Filtrat und die Waschwasser wurden vereint und es resultierten 212 ml einer klaren farblosen Lösung, die einen theoretischen Gehalt von ungefähr 20% 2,3-Dihydroxypropyl-methacrylat in verdünntem wässrigem Aceton aufwies. Durch Sättigung der Lösung mit Natriumchlorid und Extraktion mit Benzol oder Äther wurde des Reaktionsprodukt isoliert. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels bei vermindertem Druck resultierte das 2,3-Dihydroxypropyl-methacrylat als leicht viskoses Öl. 50 g of isopropylidene glyceryl methacrylate, 150 ml of water, 0.3 g of concentrated sulfuric acid and 0.02 g of hydroquinone were stirred at 25 to 30 ° C. for 16 hours. A clear, colorless solution resulted. The sulfuric acid was then neutralized by adding a small amount of solid barium hydroxide. The precipitated barium sulfate would be removed by filtration and washed out on the filter with a little water. The filtrate and the wash water were combined and resulted in 212 ml of a clear colorless solution which had a theoretical content of approximately 20% 2,3-dihydroxypropyl methacrylate in dilute aqueous acetone. The reaction product was isolated by saturating the solution with sodium chloride and extracting it with benzene or ether. After removing the solvent under reduced pressure, the 2,3-dihydroxypropyl methacrylate resulted as a slightly viscous oil.
Das bevorzugte Comonomer zur Herstellung des vorliegenden Hydrogel-Copolymers ist das Glyceryl-methacrylat (2,3-Dihydroxypropyl-methacrylat). Diese Verbindung kann nach dem in der oben erwähnten britischen Patentschrift beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wird jedoch vorzugsweise nach dem von M. F. Refojo im Journal of Applied Polymer Science, Ausgabe 9, (1965) S. 3161-3170 beschriebenen Verfahren hergestellt. Das Verfahren umfasst die Hydrolyse des Glycidylmethacrylats und die anschliessende Lösungsmittelextraktion aus dem Reaktionsgemisch, wie es nachfolgend beschrieben wird. The preferred comonomer for making the present hydrogel copolymer is glyceryl methacrylate (2,3-dihydroxypropyl methacrylate). This compound can be prepared by the method described in the aforementioned British patent, but is preferably made by the method described by M.F. Refojo in Journal of Applied Polymer Science, Issue 9, (1965) pp. 3161-3170. The process comprises the hydrolysis of the glycidyl methacrylate and the subsequent solvent extraction from the reaction mixture, as described below.
Beispiel 2 Example 2
100 g im Handel erhältliches Glycidyl-methacrylat (American Aniline and Extract Company, Inc. -GMA), 150 ml destilliertes Wasser und 0,25 ml konzentrierte Schwefelsäure wurden 6 Tage lang gerührt. Während dieser Zeit wurde das Reaktionsgefäss in einem Wasserbad bei 24 bis 29°C gehalten. Dem Reaktionsgemisch wurde zusätzlich zu dem bereits im Glycidyl-methacrylat vorhanden gewesenen Inhibitor kein weiterer Hemmstoff hinzugefügt. 100 g of commercially available glycidyl methacrylate (American Aniline and Extract Company, Inc. -GMA), 150 ml of distilled water and 0.25 ml of concentrated sulfuric acid were stirred for 6 days. During this time the reaction vessel was kept in a water bath at 24-29 ° C. In addition to the inhibitor already present in the glycidyl methacrylate, no further inhibitor was added to the reaction mixture.
Glycidyl-Methacrylat ist mit Wasser unmischbar, jedoch wächst mit fortschreitender Umsetzung die Löslichkeit, bis schliesslich eine klare Lösung resultiert. Im Verlauf des Umsetzungsvorganges wird Glyceryl-Methacrylat gebildet, welches bei dem unumgesetzten Glycidyl-Methacrylat als Lösungsvermittler wirkt. Glycidyl methacrylate is immiscible with water, however, as the conversion progresses, the solubility increases until a clear solution finally results. In the course of the reaction process, glyceryl methacrylate is formed, which acts as a solubilizer in the unreacted glycidyl methacrylate.
Das Reaktionsgemisch wurde mit 10%iger Natriumhydroxydlösung neutralisiert und sodann mit 5x100 ml Äther extrahiert. Die Ätherextrakte wurden mit 3x20 ml destilliertem Wasser ausgewaschen und diese wässrige Lösung erneut mit 50 ml Äther ausgewaschen. Die vereinten Ätherextrakte wurden über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Sodann wurde der Äther in einem Rotationsverdampfer abgedampft, wobei die rotierende Flasche in einem kühlen Wasserbad gehalten wurde. Die 18,8 g Rückstand aus dem Ätherextrakt bestanden zum grössten Teil aus Glycidyl-methacrylat, das zur Herstellung von weiterem Glyceryl-Methacrylat verwendet werden konnte. The reaction mixture was neutralized with 10% sodium hydroxide solution and then extracted with 5x100 ml ether. The ether extracts were washed out with 3x20 ml of distilled water and this aqueous solution was washed out again with 50 ml of ether. The combined ether extracts were dried over anhydrous sodium sulfate. The ether was then evaporated on a rotary evaporator with the rotating bottle kept in a cool water bath. The 18.8 g residue from the ether extract consisted largely of glycidyl methacrylate, which could be used to produce further glyceryl methacrylate.
Der wässrige Extrakt aus der ätherischen Lösung wurde mit Natriumchlorid gesättigt. Das Glyceryl-methacrylat schied sich über der gesättigten Salzlösung als ölige Schicht ab. Der ölige Anteil wurde in Methylenchlorid gelöst. Die organische Lösung wurde mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und ohne Erhitzen auf dieselbe für die Konzentrierung des Ätherextraktes angewandte Weise abgedampft. Es resultierten nach dem Abdampfen 11,6 g einer viskosen Haren Flüssigkeit, die zum grössten Teil aus Glyceryl-Methacrylat bestand. The aqueous extract from the ethereal solution was saturated with sodium chloride. The glyceryl methacrylate separated out as an oily layer over the saturated salt solution. The oily portion was dissolved in methylene chloride. The organic solution was dried with anhydrous sodium sulfate and evaporated without heating in the same manner used for the concentration of the ether extract. After evaporation, 11.6 g of a viscous Haren liquid resulted, which largely consisted of glyceryl methacrylate.
Das wässrige Reaktions-Medium, das zuvor mit Äther extrahiert worden war, trennte sich nach der Sättigung mit Natriumchlorid in zwei Schichten. Die organische Schicht s The aqueous reaction medium, which had previously been extracted with ether, separated into two layers after saturation with sodium chloride. The organic layer s
io io
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
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55 55
60 60
65 65
wurde mit Methylenchlorid aufgenommen und die Lösung nach dem Trocknen mit wasserfreiem Natriumsulfat in einem Rotationsverdampfer abgedampft, wobei ein kühles Wasserbad unter dem rotierenden Behälter verwendet wurde. Die Ausbeute betrug 71,6 g Glyceryl-methacrylat. Das Reaktionsprodukt dürfte ausserdem 1,8 bis 2,2 Gew.-% nicht umgesetztes und bei der Extraktion nicht entferntes Glycidyl-methacry-lat sowie geringe Mengen anderer Verunreinigungen, wie Methacrylsäure, Glyceryl-methacrylat-diester und/oder Glyce-ryl-methacrylat-triester enthalten haben. was taken up with methylene chloride and the solution after drying with anhydrous sodium sulfate evaporated in a rotary evaporator using a cool water bath under the rotating container. The yield was 71.6 g of glyceryl methacrylate. The reaction product should also be 1.8 to 2.2% by weight of unreacted glycidyl methacrylate, which is not removed during extraction, and small amounts of other impurities, such as methacrylic acid, glyceryl methacrylate diester and / or glyceryl methacrylate - have included Triester.
Es versteht sich, dass sich auf die in diesem Beispiel beschriebene Weise auch andere Dihydroxyalkyl-acrylate bzw. -methacrylate aus den entsprechenden Epoxyalkyl-Estern herstellen lassen. It goes without saying that other dihydroxyalkyl acrylates or methacrylates can also be prepared from the corresponding epoxyalkyl esters in the manner described in this example.
Es ist anzunehmen, dass die bei der nachfolgenden Copoly-merisation mit Monomerem der Formel II auftretende Vernetzung der Dihydroxyalkyl(meth)acrylat-/Alkyl(meth)acrylat-Polymerketten wenigstens zum grossen Teil auf die Anwesenheit von nicht umgesetztem Epoxyalkylester, der in dem Dihy-droxyalkyl(meth)acrylatreaktionsprodukt zurückbleibt, zurückzuführen ist. Normalerweise wird eine erhebliche Menge nicht umgesetzten Epoxyalkylesters im Reaktionsgemisch zurückbleiben, selbst nach wiederholten Extraktionen mit einem Lösungsmittel. Dies ist offensichtlich auf das Dihy-droxyalkyl(meth)acrylat zurückzuführen, das als Co-Lösungs-mittel für den Ester in der wässrigen Phase wirkt. Wenn jedoch die Menge des in dem Dihydroxyalkyl(meth)acrylat-produkt vorhandenen nicht umgesetzten Esters von der Menge verschieden ist, die notwendig ist, um den gewünschten Vernetzungsgrad zu erreichen, kann sie durch Zugabe von Epoxyalkylester zur Erhöhung der Vernetzung oder durch Reduktion der Estermenge im Produkt, um die Vernetzung herabzusetzen, eingestellt werden. Die Estermenge kann z.B. durch weitere Extraktionsstufen mit Lösungsmittel herabgesetzt werden, wie es in der Technik bekannt ist. It can be assumed that the crosslinking of the dihydroxyalkyl (meth) acrylate / alkyl (meth) acrylate polymer chains which occurs in the subsequent copolymerization with monomers of the formula II is at least in large part due to the presence of unreacted epoxyalkyl ester, which is present in the Dihy -droxyalkyl (meth) acrylate reaction product remains. Typically, a significant amount of unreacted epoxy alkyl ester will remain in the reaction mixture, even after repeated solvent extraction. This is obviously due to the dihydroxyalkyl (meth) acrylate, which acts as a co-solvent for the ester in the aqueous phase. However, if the amount of unreacted ester present in the dihydroxyalkyl (meth) acrylate product is different from the amount necessary to achieve the desired degree of crosslinking, it can be increased by adding epoxyalkyl ester to increase the crosslinking or by reducing the amount of ester in the product to reduce networking. The amount of ester can e.g. can be reduced by further solvent extraction steps as is known in the art.
Die Menge Epoxyalkylester, die im Reaktionsprodukt vorhanden sein sollte, hängt vom gewünschten Vernetzungsgrad im Endhydrogelprodukt ab. Im allgemeinen kann gesagt werden, dass, je höher die Menge Epoxyalkylester ist, um so höher ist der zu erreichende Vernetzungsgrad, und je niedriger die Estermenge ist, desto niedriger ist der Vernetzungsgrad. Allgemein wird bevorzugt, etwa 1 bis 3 Gew.-% Epoxyalkylester im Dihydroxyalkyl(meth)acrylat zu haben, welches mit dem Alkyl(meth)acrylat umgesetzt wird. Beim bevorzugten Glyce-rylmethacrylat/Methylmethacrylatsystem z.B. wird die Umsetzung unter Verwendung von Glycerylmethacrylat, das etwa 1 Gew.-% Glycidylmethacrylat enthält, im allgemeinen ein Copolymer ergeben, das zu etwa 53% hydratisiert wird, was einen verhältnismässig niedrigen Vernetzungsgrad anzeigt, während die Verwendung von Glycerylmethacrylat, das etwa 3% Glycidylmethacrylat enthält, im allgemeinen ein Copolymer liefert, das zu etwa 32% hydratisiert ist, was einen verhältnismässig hohen Vernetzungsgrad anzeigt. Ein bevorzugter Bereich für den Epoxyalkylester ist von etwa 1,8 bis 2,2 Gew.-%, der in dem bevorzugten System Glycerylmethacrylat/ Methylmethacrylat Copolymere mit etwa 39 bis 43 % Hydratisierung ergibt. Obgleich nicht erwünscht ist, sich an eine Theorie zu binden, so ist es möglich, dass die Vernetzungsreaktion durch die Bildung eines freien Radikals am Kohlenstoffatom, welches den tertiären Wasserstoff enthält, erfolgt, nämlich in a-Stellung zu den Epoxysauerstoffatomen. Das so erhaltene Radikal für Glycidylmethacrylat ist unten gezeigt: The amount of epoxy alkyl ester that should be present in the reaction product depends on the degree of crosslinking desired in the final hydrogel product. In general, it can be said that the higher the amount of epoxyalkyl ester, the higher the degree of crosslinking to be achieved, and the lower the amount of ester, the lower the degree of crosslinking. It is generally preferred to have about 1 to 3% by weight of epoxy alkyl ester in the dihydroxyalkyl (meth) acrylate, which is reacted with the alkyl (meth) acrylate. In the preferred glyceryl methacrylate / methyl methacrylate system e.g. the reaction using glyceryl methacrylate containing about 1% by weight glycidyl methacrylate will generally give a copolymer that is hydrated to about 53%, indicating a relatively low degree of crosslinking, while using glyceryl methacrylate containing about 3% glycidyl methacrylate contains, generally provides a copolymer that is approximately 32% hydrated, indicating a relatively high level of crosslinking. A preferred range for the epoxy alkyl ester is from about 1.8 to 2.2% by weight, which in the preferred system results in glyceryl methacrylate / methyl methacrylate copolymers with about 39 to 43% hydration. Although not wishing to be bound by theory, it is possible that the crosslinking reaction occurs through the formation of a free radical on the carbon atom which contains the tertiary hydrogen, namely in the a-position to the epoxy oxygen atoms. The radical for glycidyl methacrylate thus obtained is shown below:
CH3 CH3
! I ! I.
CH2= C-C-O-CH2C-CH2 CH2 = C-C-O-CH2C-CH2
II \/ II \ /
o 0 o 0
621562 621562
Kleine Mengen anderer Verunreinigungen, z.B. Methacrylsäure aus einer möglichen Säurehydrolyse des Glycidylmetha-crylats und/oder des Dimeren oder Trimeren von Glycerylmethacrylat, sofern vorhanden, werden sich mit dem Glycerylme-thacrylat/Methylmethacrylat-System umsetzen und zu einem geringen Grad zur Vernetzung beitragen. Es ist jedoch klar, dass das wesentliche Vernetzungsmittel der Epoxyalkylester ist und dass diese Verbindung wirksam verwendet wird, um den Vernetzungsgrad zu kontrollieren. Andere polymerisierbare difunktionelle Verbindungen mit nur einer olefinischen Doppelbindung, während die andere funktionelle Gruppe nichtole-finisch ist, können ebenfalls als Vernetzungsmittel verwendet werden. Andere geeignete Vernetzungsmittel sind dem Fachmann bekannt. Small amounts of other contaminants, e.g. Methacrylic acid from a possible acid hydrolysis of the glycidyl methacrylate and / or the dimer or trimer of glyceryl methacrylate, if present, will react with the glyceryl methacrylate / methyl methacrylate system and contribute to a small degree to the crosslinking. However, it is clear that the essential crosslinking agent is the epoxy alkyl ester and that this compound is used effectively to control the degree of crosslinking. Other polymerizable difunctional compounds with only one olefinic double bond while the other functional group is non-olefinic can also be used as a crosslinking agent. Other suitable crosslinking agents are known to the person skilled in the art.
Beispiel 3 Example 3
Eine Mischung aus 56,8 g 2,3-Dihydroxypropyl-methacrylat (hergestellt nach Beispiel 2) und 23,7 g Methyl-methacrylat (Rohm und Haas Company, Inc.) (Molverhältnis 1,5:1,0) wurde sorgfältig gerührt. Danach wurden ungefähr 3 g Natriumsulfat der Mischung unter Rühren hinzugefügt, um sämtliche Wasserspuren zu entfernen. Sodann wurde das Gemisch zur Entfernung des Natriumsulfats filtriert und anschliessend wurden 15,5 mg (0,02 Gew.-% bezogen auf das 2,3-Dihydro-propylmethacrylat) Isopropyl-Percarbonat zugesetzt. Das so gebildete Gemisch wurde sorgfältig gerührt und sodann in ein grosses Rohr eingefüllt. A mixture of 56.8 g of 2,3-dihydroxypropyl methacrylate (prepared according to Example 2) and 23.7 g of methyl methacrylate (Rohm and Haas Company, Inc.) (molar ratio 1.5: 1.0) was carefully stirred . Then approximately 3 g of sodium sulfate was added to the mixture with stirring to remove all traces of water. The mixture was then filtered to remove the sodium sulfate and then 15.5 mg (0.02% by weight, based on the 2,3-dihydro-propyl methacrylate) of isopropyl percarbonate were added. The mixture thus formed was carefully stirred and then poured into a large tube.
Das die Mischung enthaltende Rohr wurde sodann in ein Tieftemperaturbad aus Trockeneis in Methylenchlorid gelegt, so dass die Temperatur des Gemisches in dem Rohr zwischen -20 und -30°C gehalten werden konnte. Sodann wurde das Rohr dreimal mit Stickstoff durchblasen, unter Vakuum verschlossen und sodann in ein Bad mit der konstanten Temperatur von 35 bis 40°C für den Polymerisationsvorgang eingebracht. Die Temperatur wurde ungefähr 4 Stunden lang konstant gehalten, obwohl nach ungefähr 90 bis 95 Minuten sich das Gemisch verfestigt hatte, was anzeigte, dass die Reaktion stattgefunden hatte. Dieser Punkt im Reaktionsvorgang wird nachfolgend «Polymerisations-Zeit» bezeichnet. Sodann wurde das Rohr 16 Stunden lang (über Nacht) bei 75°C in einen Ofen gelegt. Anschliessend wurde die Temperatur des Ofens auf 90 °C erhöht und eine Stunde lang beibehalten. Danach liess man das Rohr abkühlen. The tube containing the mixture was then placed in a low temperature bath of dry ice in methylene chloride so that the temperature of the mixture in the tube could be kept between -20 and -30 ° C. The tube was then blown three times with nitrogen, sealed under vacuum and then placed in a bath at a constant temperature of 35 to 40 ° C for the polymerization process. The temperature was held constant for about 4 hours, although after about 90 to 95 minutes the mixture had solidified, indicating that the reaction had taken place. This point in the reaction process is referred to below as the "polymerization time". The tube was then placed in an oven at 75 ° C for 16 hours (overnight). The temperature of the furnace was then raised to 90 ° C. and maintained for one hour. The tube was then allowed to cool.
Das nach dem vorliegenden Verfahren hergestellte Polymerisationsprodukt konnte aus dem Rohr in Form eines festen Stabes entnommen werden. Das resultierende Material würde, wenn es in dünne Scheiben zu Linsen geformt würde und in Wasser gelegt würde, hydratisiert werden und eine weiche gummiartige Konsistenz bekommen. The polymerization product produced by the present process could be removed from the tube in the form of a solid rod. The resulting material, if formed into thin slices into lenses and placed in water, would become hydrated and have a soft, rubbery consistency.
Beispiele 4 bis 8 Der Vorgang von Beispiel 3 wurde verschiedene Male wiederholt, wobei jedoch das Verhältnis des 2,3-Dihydroxypro-pylmethacrylats (GMA) zum Methyl-methacrylat (MMA) variiert wurde. Die Konzentration des Katalysators wurde auf 0,02 Gew.-%, bezogen auf das 2,3-Dihydroxypropyl-metha-crylat, eingestellt und die Polymerisationstemperatur sorgfältig bei 40°C gehalten. Nach dem Reaktionsvorgang wurde das Polymerisationsprodukt nach folgenden Werten bestimmt: Wasseraufnahme in Prozenten, lineare Quellung in Prozenten, Durometer-Härte und Aussehen im wasserhaltigen Zustand. Die verwendeten Mengenverhältnisse und die endgültigen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammenge-fasst: Examples 4 to 8 The procedure of Example 3 was repeated several times, but the ratio of the 2,3-dihydroxypropyl methacrylate (GMA) to the methyl methacrylate (MMA) was varied. The concentration of the catalyst was adjusted to 0.02% by weight, based on the 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, and the polymerization temperature was carefully kept at 40.degree. After the reaction process, the polymerization product was determined according to the following values: water absorption in percent, linear swelling in percent, durometer hardness and appearance in the water-containing state. The quantitative ratios used and the final results are summarized in Table 1 below:
5 5
5 5
10 10th
IS IS
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
621562 6 621 562 6
Tabelle 1 Table 1
Beispiel example
Verhältnis relationship
Wasser water
Lineare Linear
«Durometer»- «Durometer» -
Aussehen Appearance
Nr. No.
GMA:MMA GMA: MMA
aufnahme admission
Queilung Queilung
Härte (1) Hardness (1)
(2) (2)
[%] [%]
m m
4 4th
1:1 1: 1
27 bis 29 27 to 29
12 bis 14 12 to 14
— -
sehr milchig very milky
5 5
1,25:1 1.25: 1
33 bis 35 33 to 35
14 bis 16 14 to 16
53 bis 56 53 to 56
sehr milchig very milky
6 6
1,5:1 1.5: 1
39 bis 42 39 to 42
17 bis 19 17 to 19
46 bis 49 46 to 49
leicht milchig slightly milky
7 7
2:1 2: 1
43 bis 45 43 to 45
20 bis 22 20 to 22
39 bis 43 39 to 43
etwas klar something clear
8 8th
3:1 3: 1
50 bis 52 50 to 52
25 bis 27 25 to 27
- -
klar clear
(1) Durometer: Reading-Shore Durometer Typ A-2 (0-60) ASTM D 676 (1) Durometer: Reading-Shore Durometer Type A-2 (0-60) ASTM D 676
(2) Aussehen: Bestimmt mittels Durchsicht durch einen runden Knopf von 3 mm Dicke und einem Durchmesser von 12 mm durch die Kante oder den Querschnitt des Knopfes. (2) Appearance: Determined by looking through a round button 3 mm thick and 12 mm in diameter through the edge or cross section of the button.
Das Polymerisationsprodukt aus Beispiel 6 ist das bevorzugte Material zur Herstellung von Kontaktlinsen, obwohl es leicht milchig erscheint, wenn man den Querschnitt des Knopfes prüft. Dies kann möglicherweise auf einen Mangel an Homogenität zurückzuführen sein, welche für die verbesserte Steifheit des hydratisierten Copolymers verantwortlich ist. Die Bevorzugung des Polymers aus Beispiel 6 beruht auf seinen physikalischen Eigenschaften (Härte und Steifigkeit), die für die Herstellung von Linsen hervorragend sind. Es hat sich tatsächlich herausgestellt, dass das leicht milchige Aussehen eines der vorliegenden Polymere ein Hinweis auf optimale Eigenschaften für die Herstellung von Kontaktlinsen ist, wenn man durch die Kante oder den Querschnitt des oben genannten Knopfes mit den erwähnten Dimensionen hindurchschaut. The polymerization product from Example 6 is the preferred material for making contact lenses, although it appears slightly milky when the cross-section of the button is checked. This may be due to a lack of homogeneity which is responsible for the improved stiffness of the hydrated copolymer. The preferred polymer from Example 6 is based on its physical properties (hardness and rigidity), which are excellent for the production of lenses. It has in fact been found that the slightly milky appearance of one of the present polymers is an indication of optimal properties for the production of contact lenses if one looks through the edge or the cross section of the button mentioned above with the dimensions mentioned.
Was die optische Klarheit einer Linse betrifft, die aus den bevorzugten Polymeren hergestellt worden ist, so ist das Aussehen der Linsen in den verwendeten dünnen Schnitten (0,05 20 bis 0,15 mm) tatsächlich absolut optisch klar. As for the optical clarity of a lens made from the preferred polymers, the appearance of the lenses in the thin sections used (0.05 20 to 0.15 mm) is actually absolutely optically clear.
Beispiele 9 bis 14 Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde verschiedene Male wiederholt, wobei jedoch die Konzentration des Katalysators 25 gesteigert wurde. Die Temperatur beim Polymerisierungsvor-gang wurde bei 40°C konstant gehalten. Als Ergebnis einer steigenden Katalysatorkonzentration resultierte die verkürzte Reaktionszeit (die Zeit, in der sich in dem die Monomere enthaltenden Rohr ein Feststoff bildet). Die Resultate sind in 30 der nachfolgenden Tabelle 2 zusammengefasst. Examples 9 to 14 The procedure of Example 3 was repeated several times, but the concentration of the catalyst 25 was increased. The temperature during the polymerization process was kept constant at 40 ° C. As a result of increasing catalyst concentration, the shortened reaction time (the time in which a solid forms in the tube containing the monomers) resulted. The results are summarized in Table 2 below.
Tabelle 2 Table 2
Beispiel Nr. Example No.
Katalysator catalyst
% %
P.Z. (l) P.Z. (l)
Wasseraufnahme [%] Water absorption [%]
Lineare Quellung [%] Linear swelling [%]
«Durometer»-Ablesung "Durometer" reading
Aussehen Appearance
(2) (2)
9 9
0,02 0.02
93 93
39 bis 42 39 to 42
17 bis 19 17 to 19
46 bis 49 46 to 49
leicht milchig slightly milky
10 10th
0,03 0.03
60 60
41 41
20 20th
46 46
leicht milchig slightly milky
11 11
0,04 0.04
45 45
41 41
18 18th
47 47
etwas klar something clear
12 12
0,05 0.05
34 34
40 40
20 20th
47 47
etwas klar something clear
13 13
0,06 0.06
28 28
41 41
20 20th
47 47
klar clear
14 14
0,08 0.08
18 18th
42 42
20 20th
46 46
klar clear
(1) Polymerisationszeit in Minuten (1) Polymerization time in minutes
(2) Aussehen: Bestimmt mittels Durchsicht durch einen runden Knopf von 3 mm Dicke und einem Durchmesser von 12 mm durch die Kante oder den Querschnitt des Knopfes. (2) Appearance: Determined by looking through a round button 3 mm thick and 12 mm in diameter through the edge or cross section of the button.
Das im Beispiel 9 hergestellte Polymerisationsprodukt ist ebenfalls zur Herstellung von Kontaktlinsen bevorzugt, obwohl es ebenfalls ein leicht milchiges Aussehen aufweist, wenn man durch den Querschnitt des Knopfes mit den Standardgrössen blickt. The polymerization product prepared in Example 9 is also preferred for the manufacture of contact lenses, although it also has a slightly milky appearance when viewed through the cross-section of the standard size button.
Beispiele 15 bis 17 Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde verschiedene Male wiederholt, mit der Ausnahme, dass verschiedene Temperatu-50 ren angewandt wurden und alle anderen Bedingungen konstant gehalten wurden. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengefasst: Examples 15-17 The procedure of Example 3 was repeated several times, except that different temperatures were used and all other conditions were kept constant. The results are summarized in Table 3 below:
Tabelle 3 Table 3
Beispiel example
Temp. Temp.
p.z. p.z.
Wasser water
Lineare Linear
«Durometer»- «Durometer» -
Aussehen Appearance
Nr. No.
°C ° C
(i) (i)
aufnahme admission
Quellung Swelling
Ablesung (3) Reading (3)
(2) (2)
[%] [%]
[%] [%]
15 15
40 40
93 93
39 bis 42 39 to 42
17 bis 19 17 to 19
46 bis 49 46 to 49
leicht milchig slightly milky
16 16
43 43
42 42
41 41
20 20th
47 47
leicht klar slightly clear
17 17th
45 45
39 39
42 42
20 20th
46 46
leicht klar slightly clear
(1) Polymerisationszeit in Minuten (1) Polymerization time in minutes
(2) Aussehen: Bestimmt mittels Durchsicht durch einen runden Knopf, von 3 mm Dicke und einem Durchmesser von 12 mm durch die Kante oder den Querschnitt des Knopfes. (2) Appearance: Determined by looking through a round button, 3 mm thick and 12 mm in diameter through the edge or cross section of the button.
Das Copolymer aus dem Beispiel 15 eignet sich ebenfalls Beispielen 4 bis 17 wird ersichtlich, dass es für die Herstellung bevorzugt zur Herstellung von Kontaktlinsen. Aus den obigen von Kontaktlinsen von grossem Vorteil ist, wenn das Verhält- The copolymer from Example 15 is also suitable. Examples 4 to 17 can be seen that it is preferred for the production of contact lenses. From the above of contact lenses it is of great advantage if the ratio
'7 '7
621562 621562
nis des 2,3-Dihydroxypropyl-methacrylats zum Methyl-metha-crylat ungefähr 1,5:1 beträgt, ferner das Isopropyl-Percarbonat in einer Konzentration von ungefähr 0,02 Gew.-%, bezogen auf das 2,3-Dihydroxypropyl-methacrylat, vorliegt, und eine Reaktionstemperatur von ungefähr 40°C verwendet wird. Vorzugsweise kann auch noch eine Vernetzung erfolgen. of the 2,3-dihydroxypropyl methacrylate to the methyl methacrylate is approximately 1.5: 1, furthermore the isopropyl percarbonate in a concentration of approximately 0.02% by weight, based on the 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, and a reaction temperature of about 40 ° C is used. Networking can also preferably be carried out.
Beispiel 18 Example 18
Es wurde ein Verfahren nach Beispiel 3 wiederholt, wobei jedoch das Methylacrylat durch das Äthylmethacrylat ersetzt wurde und ähnliche Ergebnisse vorlagen. A procedure according to Example 3 was repeated, but the methyl acrylate was replaced by the ethyl methacrylate and similar results were obtained.
Beispiel 19 Example 19
Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei das Methylmethacrylat durch das Methylacrylat ersetzt wurde und ähnliche Ergebnisse vorlagen. The procedure of Example 3 was repeated, with the methyl methacrylate being replaced by the methyl acrylate and similar results being obtained.
Beispiel 20 Example 20
Das Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, wobei jedoch das 2,3-Dihydroxypropyl-methacrylat durch das 2,3-Dihydroxypropyl-acrylat ersetzt wurde und ähnliche Ergebnisse vorlagen. The procedure of Example 3 was repeated, except that the 2,3-dihydroxypropyl methacrylate was replaced by the 2,3-dihydroxypropyl acrylate and similar results were obtained.
Beispiel 21 Example 21
200 g (1,406 Mol) Glycidylmethacrylat, 300 ml Wasser und 0,5 ml konzentrierte Schwefelsäure wurden 5 Tage bei 24° bis 29°C gerührt. Die erhaltene klare Lösung hatte einen pH-Wert von 2,0 und wurde mit 10%iger Natriumhydroxydlösung auf pH 7,0 neutral gemacht. Die Lösung wurde dann mit sechs 100 ml-Portionen Äther extrahiert. Die wässrige Schicht wurde gerührt und mit Natriumchlorid gesättigt, woraus sich ein Zweiphasengemisch ergab, das durch Filtrieren getrennt wurde. Das Zweiphasenfiltrat wurde dann mit sechs 100 ml-Portionen Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten Extrakte wurden in einem Trenntrichter über Nacht in einem Kühlschrank gelagert, um sie zu klären. Die organische Schicht wurde abgetrennt und unter vermindertem Druck konzentriert. Man erhielt 118,7 g einer klaren viskosen Flüssigkeit, die hauptsächlich Glycerylmethacrylat, aber ausserdem 2,19 Gew.-% nicht umgesetztes Glycidylmethacrylat enthielt. Ein Teil dieses Reaktionsproduktes (62,6 g) wurde mit 26,1 g Methylmethacrylat gemischt. Diese Lösung wurde durch Behandlung mit Natriumsulfat und Filtrieren des erhaltenen Gemisches getrocknet. Das Filtrat wurde gründlich mit 18,2 g Isopropylpercarbonat gemischt und in vier vorbereitete grosse Versuchsrohre eingebracht. Durch jedes Rohr wurde zwei Minuten lang Stickstoff geleitet, worauf die Rohre auf -30°C gekühlt, evakuiert, dreimal mit Stickstoff gefüllt und unter Vakuum fest verschlossen wurden. Nachdem die Öffnungen der Rohre mit Wachs überzogen waren, wurden sie 5 Stunden in ein Bad von einer konstanten Temperatur von 40°C gestellt. Die Rohre wurden dann über Nacht bei 75°C in einen Ofen gebracht. Am nächsten Morgen wurde die Temperatur eine Stunde lang auf 90 °C erhöht. Danach wurden die Rohre gekühlt. Versuchsknöpfe aus diesem Ansatz zeigten eine 39,3 %ige Hydratisierung und ein 17,9%iges Anquellen. Nachdem das Glycerylmethacrylat einer weiteren Lösungsmittelextraktion unterworfen worden war, bis es nur 1,06% nichtum-gesetztes Epoxyd enthielt, lieferte es ein Polymer mit 52,8%iger Hydratisierung. 200 g (1.406 mol) of glycidyl methacrylate, 300 ml of water and 0.5 ml of concentrated sulfuric acid were stirred at 24 ° to 29 ° C. for 5 days. The clear solution obtained had a pH of 2.0 and was neutralized to pH 7.0 with 10% sodium hydroxide solution. The solution was then extracted with six 100 ml portions of ether. The aqueous layer was stirred and saturated with sodium chloride, resulting in a two phase mixture which was separated by filtration. The two phase filtrate was then extracted with six 100 ml portions of methylene chloride. The combined extracts were stored in a separatory funnel in a refrigerator overnight to clarify. The organic layer was separated and concentrated under reduced pressure. 118.7 g of a clear viscous liquid were obtained, which mainly contained glyceryl methacrylate but also 2.19% by weight of unreacted glycidyl methacrylate. A portion of this reaction product (62.6 g) was mixed with 26.1 g of methyl methacrylate. This solution was dried by treatment with sodium sulfate and filtering the resulting mixture. The filtrate was mixed thoroughly with 18.2 g of isopropyl percarbonate and placed in four prepared large test tubes. Nitrogen was passed through each tube for two minutes, after which the tubes were cooled to -30 ° C, evacuated, filled with nitrogen three times and sealed tightly under vacuum. After the openings of the tubes were covered with wax, they were placed in a bath at a constant temperature of 40 ° C for 5 hours. The tubes were then placed in an oven at 75 ° C overnight. The next morning the temperature was raised to 90 ° C for one hour. The tubes were then cooled. Trial buttons from this approach showed 39.3% hydration and 17.9% swelling. After subjecting the glyceryl methacrylate to further solvent extraction until it contained only 1.06% unreacted epoxy, it provided a polymer with 52.8% hydration.
Wie bereits erwähnt, besitzen die vorliegenden Hydrogele Eigenschaften, die sie zu einem ausgezeichneten Material für weiche Kontaktlinsen machen. So sind diese Hydrogele nach der Absorption von Wasser (physiologischer Kochsalzlösung oder Wasser, welches einen physiologisch wirksamen Stoff gelöst enthält, wie beispielsweise Bakteriostatika) weich und flexibel, jedoch gleichzeitig zäh und gegen Tränen widerstandsfähig. Sie sind etwas starrer als frühere Verbindungen, As already mentioned, the present hydrogels have properties that make them an excellent material for soft contact lenses. After absorption of water (physiological saline or water containing a physiologically active substance such as bacteriostatics), these hydrogels are soft and flexible, but at the same time tough and resistant to tears. They're a little more rigid than previous connections,
welche als Hydrogel-Kontaktlinsen verwendet wurden. Demzufolge behalten sie die Kontur des Auges besser bei als frühere Materialien und können mit einem dünneren Querschnitt, vorzugsweise von 0,05 bis 0,15 mm Dicke, hergestellt werden. Aufgrund dieses dünnen Querschnittes sind sie im wesentlichen durchlässiger für Tränenflüssigkeit als frühere Materialien. which were used as hydrogel contact lenses. As a result, they retain the contour of the eye better than previous materials and can be made with a thinner cross section, preferably 0.05 to 0.15 mm thick. Because of this thin cross-section, they are essentially more permeable to tear fluid than previous materials.
Dabüberhinaus verhindert die grössere Härte das hässliche Blinzeln, wodurch wiederum eine ständig wechselnde optische Oberfläche, die unterschiedliche und verzerrte Bilder hervorruft, vermieden wird. Obwohl das Material eine entsprechende Flexibilität aufweist, und sich, wenn es entsprechend geformt ist, gut der Hornhaut anpasst, sind die Linsen dennoch genügend hart, um ihre Form behalten zu können, und es kann ein Strom von Tränenflüssigkeit unter der Linse hindurchfliessen. Dies ist deshalb von Vorteil, da ständig frische Tränenflüssigkeit und Nährstoffe zu den von den Linsen bedeckten Flächen gelangen können und dadurch katabolische Stoffe, die sich unter den Linsen ansammeln könnten, entfernt werden. Darüberhinaus sind die Polymerisate genügend hart, um eine Formgebung und Funktion einer peripheren Krümmung der Linsen zuzulassen, die diesen Flüssigkeitsstrom sehr begünstigt. In addition, the greater hardness prevents the ugly blinking, which in turn prevents a constantly changing optical surface, which produces different and distorted images. Although the material has sufficient flexibility and, if shaped appropriately, it adapts well to the cornea, the lenses are still hard enough to retain their shape and a stream of tear fluid can flow under the lens. This is advantageous because fresh tear fluid and nutrients can constantly reach the areas covered by the lenses and thereby remove catabolic substances that could accumulate under the lenses. In addition, the polymers are sufficiently hard to allow the shape and function of a peripheral curvature of the lenses, which favors this liquid flow very much.
Zusätzlich zu den oben genannten Verwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Copolymere sind deren physiochemi-sche Eigenschaften so gut, dass sie sich für den längeren Kontakt mit Lebendgewebe, Blut und Schleimhäuten eignen, so dass sie für medizinische Implantate, Vorrichtungen für die Blutdialyse und ähnliches verwendet werden können. In Anbetracht dessen ist bekannt, dass sich beispielsweise Blut sehr rasch zersetzt, wenn es in Kontakt mit den meisten künstlichen Oberflächen kommt. Die Gestaltung einer synthetischen Oberfläche, welche nicht thrombosefördernd und nicht hämolytisch bei Blut wirkt, ist für jede Prothese und Vorrichtung notwendig, die mit Blut zusammen verwendet wird. Die nicht ionischen Hydrogele, wie beispielsweise die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Hydrogele sind dafür bekannt, tatsächlich die klumpenbildende Tendenz des Blutes herabzusetzen. In addition to the above-mentioned uses of the present copolymers, their physiochemical properties are so good that they are suitable for prolonged contact with living tissue, blood and mucous membranes, so that they can be used for medical implants, devices for blood dialysis and the like. In view of this, it is known that blood, for example, decomposes very quickly when it comes into contact with most artificial surfaces. The design of a synthetic surface that does not promote thrombosis and does not have a hemolytic effect on blood is necessary for every prosthesis and device that is used together with blood. The non-ionic hydrogels, such as the hydrogels made by the present method, are known to actually reduce the clumping tendency of the blood.
Die vorliegenden Hydrogele sind auch selektiv für Wasser durchlässig und eignen sich deshalb für verschiedene Anwendungsgebiete, u. a. für die Dialyse, Ultrafiltration und Hyper-filtration. In dieser Hinsicht ist es von besonderem Vorteil, The present hydrogels are also selectively permeable to water and are therefore suitable for various areas of application, u. a. for dialysis, ultrafiltration and hyper-filtration. In this regard, it is particularly beneficial
dass die Durchlässigkeit dieser Hydrogele für jeden gewünschten Zweck angepasst werden kann und die Grösse und die Form eines Diaphragmas in situ hergestellt werden kann, um einen integrierenden Bestandteil eines hydrophilen Gegenstandes oder einer hydrophilen Vorrichtung zu bilden. Die gute chemische Stabilität der Hydrogele macht sie auch für elektrolytische Zwecke geeignet. that the permeability of these hydrogels can be adjusted for any desired purpose and the size and shape of a diaphragm can be made in situ to form an integral part of a hydrophilic article or device. The good chemical stability of the hydrogels also makes them suitable for electrolytic purposes.
Werden die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Copolymere, insbesondere in Form der daraus durch Hydratisierung erhältlichen Hydrogele, für Dialysezwecke verwendet, so kann die dialytische Wirksamkeit, beispielsweise durch Erzeugung eines Systems von augenparallel verlaufenden Kanälen oder Leitungen, günstig beeinflusst werden. If the copolymers prepared by the process according to the invention, in particular in the form of the hydrogels obtainable therefrom by hydration, are used for dialysis purposes, the dialytic effectiveness can be influenced favorably, for example by creating a system of channels or lines running parallel to the eyes.
Dieses Leitungssystem kann beispielsweise erzeugt werden, indem man in die Gussform, in die das Copolymer gegossen wird, Fasern oder Platten aus einem, nach Beendigung des Formungsvorganges, entfernbaren Material einbringt. Für diesen Zweck eignen sich beispielsweise Glasfasern, die mit Fluorwasserstoffsäure unter Bildung von Fluorokieselsäure entfernt werden können, ferner bei Temperaturen unterhalb 100°C schmelzbare Materialien, wie aliphatische Polyester, die herausgeschmolzen werden können. Derartige Diaphragmen können für industrielle Dialysevorgänge oder für die Herstellung künstlicher Nieren verwendet werden. This line system can be produced, for example, by introducing fibers or plates made of a material which can be removed after the molding process has been carried out, into the mold into which the copolymer is poured. Suitable for this purpose are, for example, glass fibers which can be removed with hydrofluoric acid to form fluorosilicic acid, and materials which can be melted at temperatures below 100 ° C., such as aliphatic polyesters, which can be melted out. Such diaphragms can be used for industrial dialysis or for the production of artificial kidneys.
Aufgrund ihrer bereits erwähnten guten Verträglichkeit mit s Because of their good compatibility with s
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lebendem Gewebe, insbesondere Schleimhautgewebe, können die erfindungsgemäss erhältlichen Copolymere auch für intrauterine Vorrichtungen oder Pessare, gegebenenfalls imprägniert mit biologisch aktiven Substanzen, wie Medikamenten, z.B. Antibiotika, verwendet werden. Die Freisetzung der Medikamente erstreckt sich dann über einen längeren Zeitraum. Des weiteren lassen sich die erfindungsgemäss erhältlichen Copolymere zur kontrollierten Freisetzung von Pesticiden verwenden. Die Pesticide werden schrittweise durch Diffusion aus dem Copolymer freigesetzt. Auf diese Weise wird, insbesondere bei s Verwendung von biologisch abbaubaren Pesticiden, eine wesentlich geringere Umweltbelastung erreicht. living tissue, in particular mucosal tissue, the copolymers obtainable according to the invention can also be used for intrauterine devices or pessaries, optionally impregnated with biologically active substances such as medicaments, e.g. Antibiotics. The release of the medication then extends over a longer period of time. In addition, the copolymers obtainable according to the invention can be used for the controlled release of pesticides. The pesticides are gradually released from the copolymer by diffusion. In this way, a significantly lower environmental impact is achieved, especially when using biodegradable pesticides.
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