CN103289499A - 一种可光固化亲水润滑性涂层及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可光固化亲水润滑性涂层及其制备方法和使用方法，由如下组分和重量百分比的组分组成：带光活性的亲水性树脂1-40%，带光活性的亲水性交联剂0.05-2%，溶剂58-98.9%。本发明的亲水润滑涂层具有亲水性，沾水后具有优异的润滑性，同时由于交联剂的作用，提高了附着力。此亲水涂层适用于医疗，材料改性等领域。
Description
技术领域
本发明涉及到一种能应用于医疗的亲水涂层，具体涉及一种基于聚乙烯基吡咯烷酮的亲水涂层及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着医疗技术的不断进步，医疗器械的发展也随之要求更高。由于传统的医疗器械润滑性和生物相容性相对较低，使其在应用中遇到一些难题。例如导管，传统的导管在插入或拔出患者身体时会与组织发生摩擦，不仅给患者带来不适，而且可能会使敏感组织受损，增加了手术的风险。为了解决这一难题，早期医护人员在导管上涂抹润滑剂如凡士林等，以减小导管与组织之间的摩擦。但效果并不好，因为涂抹在导管上的润滑剂附着力不强，在手术中易脱落，润滑性不强。通过进一步的研究，亲水涂层取代了润滑剂的使用。
亲水涂层的特点在于其在干燥条件下无润滑性，当亲水后其润滑性显著提高，其涂覆于导管后，大大降低了导管表面的摩擦系数，减轻了患者的痛苦，同时降低了组织受损的风险性。国内外已经有很多人对亲水涂层进行研究，但由于其特殊的应用性和要求的提高，目前的技术还需改进。
美国专利5290585公开了一种亲水润滑性涂层，其涂层组份含有异氰酸酯，多元醇和聚乙烯基吡咯烷酮，该涂层固化后亲水条件下具有润滑性，但操作比较麻烦，高温干燥，且干燥时间较长。美国专利20110144579A公开了一种亲水润滑性涂层，涂层分底层和顶层，底层由异氰酸酯，多元醇，多胺，聚环氧乙烷组成，顶层由异氰酸酯，多元醇，多胺，聚乙烯基吡咯烷酮组成。同样具有亲水后摩擦系数降低，但固化温度，及固化时间都较长。
国内专利CN03116141.3公开了一种用于医疗器械的亲水润滑涂层，该专利通过亲水性聚合物和异氰酸酯组合形成的亲水润滑涂层，该涂层在干燥情况下不具有润滑性，亲水后不仅具有亲水润滑性和生物相容性。但仍需要在真空干燥箱中加热很长的时间。国内专利CN102166377A公开了一种含有缩醛类聚合物，亲水性聚合物，柠檬酸酸酯增塑剂的亲水润滑涂层，该涂层亲水具有低摩擦性，安全性高，但涂层干燥时间较长。同时亲水涂层在基材上的附着力不高一直是一个难题。
传统的干燥方式会消耗大量的热量和时间，随着高分子光化学的发展，光固化使得涂层干燥时间大大减少。同传统自然干燥或加热干燥相比，其具有能量利用率高，成膜速度快，环保，且适合连续化加工。为了增加附着力，通常在高分子聚合反应中，加入交联剂如多官能团或多双键的化合物，促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能大大减少固化时间，且能提高附着力的可光固化亲水润滑性涂层。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可光固化亲水润滑涂层，由如下组分和重量百分比的组分组成：
带光活性的亲水性树脂1-40%，
带光活性的亲水性交联剂0.05-2%，
溶剂58-98.9%。
在上述可光固化亲水润滑涂层中，作为优选，所述带光活性的亲水性树脂的重量百分数为5-20%。
在上述可光固化亲水润滑涂层中，所述的带光活性的亲水性树脂，其结构通式如下所示：A-co-B，式中A为聚乙烯基吡咯烷酮，B指带光活性基团的聚合物；所述带光活性基团的聚合物选自：聚N-[3-（4-苯甲酰基苯甲酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺、聚N-[3-（7-甲基-9-氧代噻吨-3-羧酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺或聚N-琥珀酰亚胺基-5-氧代-6-氮杂-8-壬烯酸异丙酯；
式（
） N-[3-(4-苯甲酰基苯甲酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺
式（） 聚N-[3 -(7-甲基-9-氧代噻吨-3-羧酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺
式（
） N-琥珀酰亚胺基-5-氧代-6-氮杂-8-壬烯酸异丙酯
所述的带光活性的亲水性树脂的合成步骤如下：
S1.将带有光活性基团的单体溶于有机溶剂中；
S2.加入乙烯基吡咯烷酮单体，偶氮二异丁腈和四甲基乙二胺；
S3.整个反应在氮气中保护，50℃-70℃，加热12-48小时。
在上述可光固化亲水润滑涂层中，所述的带光活性的亲水性交联剂选自：溴化亚乙基双(4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐），溴化六亚甲基双(4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐)或溴化1,4-双(4-苯甲酰基苄基)-1,4-二甲基哌嗪二鎓盐。
式（Ⅳ）溴化亚乙基双（4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐）
式（Ⅴ）溴化六亚甲基双（4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐）
式（Ⅵ）溴化1,4-双（4-苯甲酰基苄基）-1,4-二甲基哌嗪二鎓盐
带光活性基团的N-[3-（4-苯甲酰基苯甲酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺和聚乙烯基吡咯烷酮共聚反应式如式（Ⅶ）：
在上述可光固化亲水润滑涂层中，作为优选，所述带光活性的亲水性交联剂的重量百分数为0.1%-1%。
在上述可光固化亲水润滑涂层中，所述溶剂为异丙醇和水的混合物，作为优选，其体积比例范围为1:1-3:2。
上述可光固化亲水润滑涂层的制备方法，包括如下步骤：将带光活性的亲水性树脂和带光活性的亲水性交联剂溶解到溶剂中形成涂层溶液。
上述可光固化亲水润滑涂层的使用方法，包括如下步骤：将聚氨酯基材浸入可光固化亲水润滑涂层溶液中1-2分钟取出，并在室温下晾干；将涂覆有涂层溶液的基材在紫外光照射后固化后表面形成亲水润滑涂层。所述紫外光强度范围为0.5-2mw/cm2。所述紫外光固化时间为1-10分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.通过将光活性基团单体和亲水性聚合物单体发生高分子共聚反应，合成了一种具有光活性的亲水性聚合物，聚乙烯基吡咯烷酮，并制成了可光固化的亲水涂层，涂层在涂覆于基材表面后通过紫外线的照射，迅速固化，大大缩减了相对于传统亲水涂层自然晾干或真空干燥箱中固化的时间。
2.通过引入交联剂，由于交联剂为多官能团或多双键的化合物，将其加入到涂层中，促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成。特别是发明中的交联剂具有二苯甲酮基团，不仅带有光活性，且二苯甲酮利于夺取分子中的氢原子，更能促进聚合物分子链间键的形成。
3.本发明的亲水润滑涂层具有亲水性，沾水后具有优异的润滑性，同时由于交联剂的作用，提高了附着力。此亲水涂层适用于医疗，材料改性等领域。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1 带光活性的亲水性树脂的合成：
称取乙烯基吡咯烷酮5.55g（50mmol）置于三颈烧瓶中,再加入溶于10ml二甲基亚砜的N-[3-(4-苯甲酰基苯甲酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺0.18g（0.52mmol），往烧瓶中通入氮气以去除空气，加入偶氮二异丁腈0.1g(0.6mmol),四甲基乙二胺0.006ml(0.042mmol)，液面上充满氮气后封闭容器，55摄氏度加热12小时。反应结束后用乙醚使溶液沉淀，过滤出沉淀物，放于烘箱中干燥，得到5g白色固体。经检测光活性基团二苯甲酮类为1.1mmol/g。
实施例2 可光固化亲水润滑性涂层的制备和使用方法：
将实施例1中的树脂，以及交联剂溴化亚乙基双（4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐）重量比为5/0.2共5.2g的固体加入到30ml异丙醇和20ml纯净水中，经超声溶解后形成涂层溶液。将预先清洗过干燥后的聚氨酯基材浸入涂层溶液中1-2分钟取出，并在室温下晾干。将涂覆有涂层溶液的基材在紫外光照射后固化2分钟后，紫外光强度为1mw/cm2。
经试验，涂层沾水后，具有很好的润滑性，且附着力强。
实施例3 可光固化亲水润滑涂层的制备和使用方法：
将实施例1中的树脂，以及交联剂溴化六亚甲基双（4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐）重量比为6/0.25共6.25g的固体加入到30ml异丙醇和20ml纯净水中，经超声溶解后形成涂层溶液。将预先清洗过干燥后的聚氨酯基材浸入涂层溶液中1-2分钟取出，并在室温下晾干。将涂覆有涂层溶液的基材在紫外光照射后固化2.5分钟后，紫外光强度为1mw/cm2。
经试验，涂层沾水后，具有很好的润滑性，且附着力强。
实施例4 可光固化亲水润滑涂层的制备和使用方法：
将实施例1中的树脂，以及交联剂溴化1,4-双（4-苯甲酰基苄基）-1,4-二甲基哌嗪二鎓盐重量比为7/0.3共7.3克的固体加入到30ml异丙醇和20ml纯净水中，经超声溶解后形成涂层溶液。将预先清洗过干燥后的聚氨酯基材浸入涂层溶液中1-2分钟取出，并在室温下晾干。将涂覆有涂层溶液的基材在紫外光照射后固化3分钟后，紫外光强度为1mw/cm2。
经试验，涂层沾水后，具有很好的润滑性，且附着力强。
Claims (10)
1.一种可光固化亲水润滑涂层，其特征在于由如下组分和重量百分比的组分组成：
带光活性的亲水性树脂1-40%，
带光活性的亲水性交联剂0.05-2%，
溶剂58-98.9%。
2.根据权利要求1所述的可光固化亲水润滑涂层，其特征在于，所述带光活性的亲水性树脂的重量百分数为5-20%。
3.根据权利要求1所述的可光固化亲水润滑涂层，其特征在于，所述的带光活性的亲水性树脂，其结构通式如下所示：A-co-B，式中A为聚乙烯基吡咯烷酮，B指带光活性基团的聚合物；所述带光活性基团的聚合物选自：聚N-[3-（4- 苯甲酰基苯甲酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺、聚N-[3-7-甲基-9-氧代噻吨-3-羧酰氨基）丙基]甲基丙烯酰胺或聚N-琥珀酰亚胺基-5-氧代-6-氮杂-8-壬烯酸异丙酯；所述的带光活性的亲水性树脂的合成步骤如下：
S1.将带有光活性基团的单体溶于有机溶剂中；
S2.加入乙烯基吡咯烷酮单体，偶氮二异丁腈和四甲基乙二胺；
S3.整个反应在氮气中保护，50℃-70℃，加热12-48小时。
4.根据权利要求1所述的可光固化亲水润滑涂层，其特征在于，所述的带光活性的亲水性交联剂选自：溴化亚乙基双(4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐），溴化六亚甲基双(4-苯甲酰基苄基二甲基铵盐)或溴化1,4-双(4-苯甲酰基苄基)-1,4-二甲基哌嗪二鎓盐。
5.根据权利要求1所述的可光固化亲水润滑涂层，其特征在于，所述带光活性的亲水性交联剂的重量百分数为0.1%-1%。
6.根据权利要求1所述的可光固化亲水润滑涂层，其特征在于，
所述溶剂为异丙醇和水的混合物，其体积比例范围为1:1-3:2。
7.权利要求1所述可光固化亲水润滑涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将带光活性的亲水性树脂和带光活性的亲水性交联剂溶解到溶剂中形成涂层溶液。
8.权利要求1所述可光固化亲水润滑涂层的使用方法，其特征在于包括如下步骤：将聚氨酯基材浸入可光固化亲水润滑涂层溶液中1-2分钟取出，并在室温下晾干；将涂覆有涂层溶液的基材在紫外光照射后固化后表面形成亲水润滑涂层。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述紫外光强度范围为0.5-2mw/cm2。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述紫外光固化时间为1-10分钟。
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