CN101418192A - 亲水性热熔型聚氨酯压敏胶和制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种亲水性热熔型聚氨酯压敏胶和制备方法及应用。由二异氰酸酯无规键接至少三种聚合物多元醇和低分子二醇形成的聚氨酯，组成聚氨酯的多元醇中，一种是聚乙二醇或其衍生物，一种是疏水性大分子二元醇，一种是含至少三个羟基的大分子多元醇，低分子二醇为20个碳以下的脂肪醇。这种亲水性的聚氨酯压敏胶特点在于具有亲水性、可反复揭贴和较好的皮肤相容性，克服了疏水性压敏胶的弊病。这种压敏胶可单独或与可溶性聚合物、表面活性剂、水凝胶、纳米粒子或胶束中的之一或多个组分、不同类型的药物混合，用于压敏粘附产品，尤其是作为医用、药用压敏胶使用。

Description

亲水性热熔型聚氨酯压敏胶和制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种无规嵌段的亲水性热熔型聚氨酯共聚物压敏胶和制备方法及应用。这种压敏胶熔融温度低，加工简便、环保，具有良好的吸水透气性，贴附舒适，尤其适于作为医用、药用压敏胶使用。

背景技术

目前，皮肤用压敏胶主要是橡胶类、聚丙烯酸类的压敏胶。这些压敏胶以天然或合成橡胶、聚丙烯酸酯为主要原料并添加低分子量的增稠剂、增塑剂及稳定剂等。以这些原料制备的压敏胶是疏水性的，不能有效吸收水分，因此会导致粘贴部位积水，引起皮肤泛白。此外，所添加的低分子量的组分会渗入皮肤引起过敏等不良反应。尤其是这些压敏胶对中药浸膏、微粉的适应性有待改善，因此，需要开发亲水性适于中药特点的新型压敏胶。

聚氨酯是二元醇或多元醇与二异氰酸酯或多异氰酸酯的反应产物，因为具有较好的弹性、强度和生物相容性，作为医用材料得到了应用，但其作为皮肤用压敏胶使用并不多见。这是由于压敏胶要求有合适的粘性及弹性，传统的聚氨酯材料达不到这一要求。弹性好的聚氨酯材料不能很好地粘附在皮肤表面，很容易被剥离掉，而粘性好的材料通常是在制备过程中加入过量的多元醇，会使胶残留在皮肤上，较低的内聚力限制了其使用范围。

Allen(U.S.Pat.No.4,497,914)提出了一种制备聚氨酯压敏胶的方法。是由多异氰酸酯与二官能度或多官能度的羟基化合物(如由环氧丙烷或环氧乙烷制备的多元醇)反应得到的，其中还加入亲水性的添加剂如纤维素或天然树胶。由于分散在其中的亲水性添加剂可自身胶囊化，因此可吸收体液并不影响聚氨酯的粘性。

Muller等人的专利(U.S.Pat.No.3,930,102)报道了一种聚氨酯压敏胶，可用来生产标签和胶带。这种压敏胶具有自粘性，是由三官能度醇与脂肪族的二异氰酸酯反应得到，其中NCO/OH控制在0.71～0.85。但是这种压敏胶没有足够的亲水性，不能吸收体液，不适合作为医用压敏胶。

近期有报道一种具有高的吸水能力及水汽透过率的聚氨酯基压敏胶，这类压敏胶中含有过量的羟基，玻璃化转变温度在0℃左右，吸水率达到70％(w)，在温度为37℃，相对湿度90％的环境下其水汽透过率为300g/m²/24h。此外还有人在上述聚氨酯聚合物中加入一种水溶性的不含与异氰酸酯反应的聚合物来制备压敏胶，与上述压敏胶相比在性能上有了一定的提高。这类压敏胶具有好的吸水性并且剥离强度较为合适，经过加工可形成薄而透明的膜。

专利EP1257590报道了一种聚氨酯类压敏胶是由两种二元醇的混合物与异氰酸酯在乳化剂、催化剂及扩链剂存在的条件下经乳液聚合来制备的。由于反应原料中有一定量的聚乙二醇，因此具有一定的亲水性，吸水透气性能比较好。但这种压敏胶的交联程度太低，不能保证皮肤用压敏胶所需的强度，其中的乳化剂不易除去，对使用性能有一定的影响。

申请者获得的发明专利(ZL03119102.9)是一种亲水性的聚氨酯压敏胶，是用低分子二胺或其低聚体为扩链剂制备的聚氨酯，主链上含有—NHCONH—基团，使得该种聚氨酯压敏胶具有较高的熔融温度(>90℃)。但是，加工温度高，易导致药物的分解或降低活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亲水性热熔型聚氨酯压敏胶和制备方法及应用。该压敏胶具有较好的吸水性、较高的湿气透过率，且不刺激皮肤，不引起过敏反应。该压敏胶的合成方法工艺简单，易于操作。本发明更适于皮肤黏附和经皮给药制剂应用、具有较低熔融温度，易于涂布加工和与药物混合。

本发明提供的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶包含二异氰酸酯无规键接至少三种大分子多元醇和低分子二醇形成的聚氨酯，所述的聚氨酯的大分子多元醇的原料组成为：

分子量为400～5000的聚乙二醇或含有聚乙二醇嵌段的聚合物二醇；

分子量为500～8000的不含聚乙二醇嵌段的疏水性大分子二元醇；

分子量为400～8000的含至少三个羟基的大分子多元醇。

本发明提供的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的原料组成为：

聚乙二醇或含有聚乙二醇嵌段的聚合物中的聚乙二醇段，占多元醇总质量的5％～50％。

疏水性的大分子二元醇选自聚四氢呋喃二醇、聚丁二烯二醇、聚丙二醇或聚氧化丙烯二醇、聚酯二醇，占大分子多元醇总质量的20～70％；

含至少三个羟基的大分子多元醇选自聚氧化丙烯三醇、四醇或五醇，占多元醇总质量的1％～50％。

本发明的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶可作为皮肤用压敏胶使用，还可与药物组分混合制备药物经皮吸收贴剂，或与水溶性聚合物、表面活性剂、水凝胶、纳米粒子或胶束中的之一或多个组分物理组合，调节压敏胶亲水性、粘性、与药物的相容性及药物经皮释放性能，用于制备不同药物的经皮给药制剂。

所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法包括的步骤：

1)按计量把大分子多元醇混合物加入反应器，在100～120℃下熔融减压除水1～2小时；

2)在70℃以下、常压下，按异氰酸酯基与大分子多元醇的羟基摩尔比为1.2～2.0的量加入二异氰酸酯，并加入有机溶剂和催化剂辛酸亚锡，在60℃～90℃下反应4～6小时，得端-NCO基团的聚氨酯预聚体；

3)向体系中加入低分子二醇，使预聚体的异氰酸酯基与扩链剂的-OH基团的摩尔比为1～1.1，继续反应2～3小时，然后减压除溶剂，出料，得到粗产品；

4)将产物移至真空干燥箱中，在80℃～100℃下真空干燥24小时，得到透明的固态聚氨酯压敏胶。

上述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法中所用的二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯及上述二异氰酸酯的衍生物。

在该聚氨酯压敏胶制备中采用醇类扩链剂，以提高压敏胶的柔性并降低熔融温度，加入辛酸亚锡催化剂，促进体系中的异氰酸酯基得到较充分的反应，避免游离单体的残留。

本发明提供的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶还采用了20个碳以下的低分子二醇为扩链剂，包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、十八二醇等。优选乙二醇、丁二醇、戊二醇、十八二醇。

所述的有机溶剂是乙酸乙酯、丁酮，可以降低聚合体系的粘度，避免因反应剧烈而发生凝胶现象。

本发明所制备的聚氨酯压敏胶具有亲水性，可吸水但不溶于水，可溶于乙醇、四氢呋喃、丁酮等有机溶剂。这种亲水性聚氨酯它可作为皮肤用压敏胶使用，与不同类型药物、活性剂组分混合制备药物经皮吸收贴剂；可以与聚合物、表面活性剂、水凝胶及纳米粒子或胶束、各种有机、无机添加剂组分共混使用，调节压敏胶亲水性、粘性，用于制备压敏胶带、不干胶带、各种贴片。

本发明通过上述制备方法制得的压敏胶可在90℃以下熔融进行涂布以及与药物混合，也可配成其有机溶剂如丁酮、乙醇等的溶液进行涂布。还可以通过共混不同配方条件下制备的两种或多种该类型的压敏胶，通过调节比例方便的调节压敏胶的内聚力和黏附力，因此适用于固态、液态的中药及合成药、疏水性和水溶性药物的透皮吸收制剂应用，也适用于热敏性药物。所使用的背衬材料可以是棉布、弹力布、无纺布及聚氯乙烯或聚酯膜等材料。涂层透明，表面平整清洁，贴附舒适。以下实例中进行透气性能、剥离强度及滚球测试的压敏胶样品所采用的背衬材料为棉布，用于吸水性能测试的样品所使用的背衬材料为聚酯膜。

本发明提供的皮肤用聚氨酯压敏胶具有较好的吸水性、较高的湿气透过率，且不刺激皮肤，不引起过敏反应。该压敏胶的合成方法工艺简单，易于操作。本发明更适于皮肤黏附和经皮给药制剂应用、具有较低熔融温度，易于涂布加工和与药物混合。

具体实施方式

下面以实施例对本发明进一步加以说明。

实例1：

在一四口烧瓶中加入相对分子质量为500的聚四氢呋喃二醇55g，相对分子质量为8000的聚氧化丙烯三醇40g，相对分子质量为5000的聚乙二醇5g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入异佛尔酮二异氰酸酯31.6g(NCO/OH1.2)，丁酮20g和催化剂辛酸亚锡0.27g，在85℃下反应4小时。然后加入乙二醇1.48g。反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA1。

实例2：

在一四口瓶中加入相对分子质量为1000的聚氧化丙烯二醇20g，相对分子质量为1000的聚四氢呋喃二醇25g，相对分子质量为1000的聚氧化丙烯四醇15g，相对分子质量为1000的聚乙二醇40g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入异佛尔酮二异氰酸酯38.3g(NCO/OH 1.5)，丁酮30g和催化剂辛酸亚锡1.5g(1％)，在85℃下反应4小时。然后加入丁二醇5.18g。反应3小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA2。

实例3：

在一四口瓶中加入相对分子质量为2000的聚氧化丙烯二醇20g，相对分子质量为4000的聚氧化丙烯四醇40g，相对分子质量为1000的聚乙二醇40g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入甲苯二异氰酸酯24.4g(NCO/OH 2.0)，丁酮20g和催化剂辛酸亚锡0.75g(0.5％)，在70～80℃下反应4小时。然后加入戊二醇7.3g。85℃下反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA3。

实例4：

在一四口瓶中加入相对分子质量为5000的聚氧化丙烯二醇70g，相对分子质量为400的聚氧化丙烯五醇1g，相对分子质量为400的聚乙二醇29g，密封后在120℃，通氮气除水2小时。在65℃，常压下，加入4，4’-亚甲基-二苯基二异氰酸酯(MDI)38.6g，丁酮20g和加入催化剂辛酸亚锡0.6g，在80～85℃下反应4小时。然后乙二醇3.8g。80～90℃反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA4。

实例5：

在一四口瓶中加入相对分子质量为8000的聚氧化丙烯二醇40g，相对分子质量为3000的聚氧化丙烯三醇18g，相对分子质量为1000的聚乙二醇42g，密封后在120℃，通氮气除水2小时。在70℃，常压下，加入异佛尔酮二异氰酸酯18.7g，丁酮20g和催化剂辛酸亚锡0.6g，在65～90℃下反应5小时。然后加入乙二醇1.75g。反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA5。

实例6：

在一四口瓶中加入相对分子质量为2000的聚己内酯二醇50g，相对分子质量为3000的聚氧化丙烯三醇18g，相对分子质量为800的聚乙二醇32g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入1，6—己二异氰酸酯15.0g，丁酮20g和催化剂辛酸亚锡0.5g，在80～90℃下反应6小时。然后加入乙二醇0.95g。反应3小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA6。

实例7：

在一四口瓶中加入相对分子质量为2000的聚四氢呋喃二醇40g，相对分子质量为8000的聚氧化丙烯四醇35g，相对分子质量为2000的聚乙二醇25g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入1，6—己二异氰酸酯10.2g，丁酮20g和催化剂辛酸亚锡0.6g，在85～90℃下反应5小时。然后加入乙二醇1.28g。反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA 7。

实例8：

在一四口瓶中加入相对分子质量为2000的聚己二酸丁二醇酯二醇38g，相对分子质量为3000的聚氧化丙烯三醇12g，相对分子质量为1000的聚乙二醇50g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入甲苯二异氰酸酯26.1g，丁酮30g，在60～70℃下反应5小时。然后加入催化剂辛酸亚锡0.9g和丁二醇6.75g。反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA 8。

实施例9

在一四口瓶中加入相对分子质量为8000的聚丁二烯二醇16g，相对分子质量为4000的聚氧化丙烯四醇50g，相对分子质量为3000的聚乙二醇34g，密封后在120℃，通氮气除水1.5小时。在65℃，常压下，加入甲苯二异氰酸酯13.5g((NCO/OH 2.0)，丁酮20g和催化剂辛酸亚锡0.75g(0.5％)，在85℃下反应4小时。然后加入戊二醇4.0g。反应2小时。在70℃下减压除去溶剂丁酮，出料。将粗产物移至真空干燥箱中，在100℃，真空度0.1MPa下干燥24小时，得到聚氨酯压敏胶PSA9。

实施例10

称取实例1中所述的聚氨酯压敏胶10g，相对分子量为400的聚乙二醇1g，在80℃下进行混合，混合均匀后得到产物PSA10。

实施例11

称取实例4中所述的聚氨酯压敏胶10g，聚乙烯基吡咯烷酮(K90，20％水溶液)2.5g，在80℃下进行混合，混合均匀后得到产物PSA11。

实施例12

称取实例6中所述的聚氨酯压敏胶10g，泊洛沙姆(ploxamer108)1g，在80℃下进行混合，混合均匀后得到产物PSA12。

实施例13

实例1中所述的聚氨酯压敏胶10g，然后加入5％的水杨酸溶液(75％的乙醇水溶液)10g，在80℃下进行混合，涂布后烘干，得到水杨酸贴剂TDDs1。

实施例14

称取实例4中所述的聚氨酯压敏胶10g，中药咳喘膏浸膏2.5g，在70℃下进行混合，混合均匀后进行涂布、烘干，得到咳喘膏贴剂TDDs2。

实施例15

称取实例5中所述的聚氨酯压敏胶10g，姜黄粉2.5g，在80℃下进行混合，混合均匀后进行涂布、烘干，得到咳喘膏贴剂TDDs3。

实施例16

称取实例9中所述的聚氨酯压敏胶10g，布洛芬1g(溶于5ml乙醇中)，在80℃下进行混合，混合均匀后进行涂布、烘干，得到咳喘膏贴剂TDDs4。

上述实施例中的压敏胶涂布后，在六名受试者的上臂贴附24小时，没有刺激性，揭去时无残留和疼痛感，贴附处皮肤略有泛白，但揭去后30分钟内均恢复如常。上述实例中压敏胶及透皮贴剂的性能测试结果列于表1中。

表1中各性能测试方法如下：

1.剥离强度试验及滚球试验均采用国家标准

2.吸水性能测试采用以下方案：

(1)准确称量均匀涂布好的待测样品(4×4cm²)(W₁)。

(2)将待测样品胶面向上置于一洁净的表面皿中，加蒸馏水至浸没样品，23℃下放置24小时

(3)取放置24小时后的样品，抖去表面水分并小心拭去聚酯膜背面的水分，称重(W₂)

(4)除去经过测试样品表面的压敏胶，将余下的聚酯膜清洗干净烘干称重(W₃)

(5)计算吸水量

(6)取三个同样规格样品进行上述实验计算平均吸水量

3.透气性试验采用以下方案：

(1)取一底面积(s)已知的称量皿，在其中注入其体积2/3的蒸馏水，称重(W₁)。

(2)取一表面积足够大的均匀涂布好的压敏胶样品，将其胶面向水密封住上述盛水的表面皿，置于23℃，相对湿度65％环境中，放置24小时。

(3)称量(2)中用压敏胶密封的称量皿(W₂)。

(4)计算湿气透过率

表1 23℃下压敏胶性能

Claims (9)

1、一种亲水性热熔型聚氨酯压敏胶，包含二异氰酸酯无规键接至少三种大分子多元醇和低分子二醇形成的聚氨酯，其特征在于所述的聚氨酯的大分子多元醇的原料组成为：

分子量为400～5000的聚乙二醇或含有聚乙二醇嵌段的聚合物二醇；

分子量为500～8000的不含聚乙二醇嵌段的疏水性大分子二元醇；

分子量为400～8000的含至少三个羟基的大分子多元醇。

2、按照权利要求1所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶，其特征在于它的原料组成为：

聚乙二醇或含有聚乙二醇嵌段的聚合物中的聚乙二醇段，占多元醇总质量的5％～50％；

疏水性的大分子二元醇选自聚四氢呋喃二醇、聚丁二烯二醇、聚丙二醇或聚氧化丙烯二醇、聚酯二醇，占大分子多元醇总质量的20～70％；

含至少三个羟基的大分子多元醇选自聚氧化丙烯三醇、四醇或五醇，占多元醇总质量的1％～50％。

3、权利要求1所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法，其特征在于它包括下述的步骤：

1)按计量把大分子多元醇混合物加入反应器，在100～120℃下熔融减压除水1～2小时；

2)在70℃以下、常压下，按异氰酸酯基与大分子多元醇的羟基摩尔比为1.2～2.0的量加入二异氰酸酯，并加入有机溶剂和催化剂辛酸亚锡，在60℃～90℃下反应4～6小时，得端-NCO基团的聚氨酯预聚体；

3)向体系中加入低分子二醇，使预聚体的异氰酸酯基与扩链剂的-OH基团的摩尔比为1～1.1，继续反应2～3小时，然后减压除溶剂，出料，得到粗产品；

4)将产物移至真空干燥箱中，在80℃～100℃下真空干燥24小时，得到透明的固态聚氨酯压敏胶。

4、按照权利要求3所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法，其特征在于所述的二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯及上述二异氰酸酯的衍生物。

5、按照权利要求3所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法，其特征在于所述的扩链剂是20个碳以下的低分子二醇：乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、十八二醇。

6、按照权利要求5所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法，其特征在于所述的扩链剂是乙二醇、丁二醇、戊二醇或十八二醇。

7、按照权利要求3所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂是乙酸乙酯或丁酮。

8、权利要求1所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的应用，其特征在于作为皮肤用压敏胶使用，还可与药物组分混合制备药物经皮吸收贴剂，或与水溶性聚合物、表面活性剂、水凝胶、纳米粒子或胶束中的之一或多个组分物理组合，调节压敏胶亲水性、粘性、与药物的相容性及药物经皮释放性能，用于制备不同药物的经皮给药制剂。

9、权利要求1所述的亲水性热熔型聚氨酯压敏胶的应用，其特征在于用它制备压敏胶带、不干胶带、各种贴片。