CN103998557A - 高粘度有机硅凝胶粘合剂组合物 - Google Patents

高粘度有机硅凝胶粘合剂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明在多个实施例中提供了可直接图案化涂布到基材上的高粘度、剪切稀化有机硅组合物。所述有机硅组合物可通过混合至少一种有机聚硅氧烷、至少一种含SiH的有机聚硅氧烷、至少一种乳化剂、氢化硅烷化催化剂和水而制备。所述有机硅组合物可施加到基材上以用于医疗装置或伤口敷料。

Description

高粘度有机硅凝胶粘合剂组合物
技术领域
本发明涉及可直接图案化涂布到基材上的高粘度、剪切稀化有机硅组合物。该高粘度、剪切稀化有机硅组合物表现出粘合剂性质，并可用于(例如)医用敷料和需要合适的面向皮肤的粘合剂材料的应用。
背景技术
最先进的伤口护理应用要求将渗出物从患者皮肤移走以防止刺激并促进愈合。虽然有机硅凝胶粘合剂通常用于提供一定程度的密封性，但是随着时间的推移锁住过多的水分会导致伤口浸泡。可通过使有机硅层不连续而在一定程度上管理水分含量。具有不连续有机硅层的多种类型的有机硅敷料已在处理伤口(诸如褥疮和溃烂)中得到越来越多的人的接受。常规伤口护理产品包括使用聚合物泡沫、聚合物膜、颗粒与纤维聚合物、和/或无纺布和纺织布。具有这些组分的正确组合的敷料通过提供湿润环境同时移走过量的渗出物和毒性组分而促进伤口愈合，并进一步用作避免伤口发生继发细菌感染的屏障。
然而，这些敷料通常涉及多层膜和衬垫以及复合物制备步骤，以便产生能够在有机硅敷料中实现所需程度的不连续性同时还保持所需程度的粘性的产品。典型的有机硅伤口敷料构造以多层卷筒材料开始，该卷筒材料包含隔离衬垫、有机硅粘合剂凝胶、任选的底漆、聚氨酯膜、和纸质衬垫。去除纸质衬垫，然后将有机硅卷筒材料层合到吸收介质(诸如泡沫基材)上，并覆盖上合适的背衬材料。另外，许多制造工艺采用另外的对载体膜穿孔的步骤，以向膜中引入孔，从而进一步增加了成本。
因此，本领域需要可通过更简单的、较便宜的工艺制备的有机硅涂覆的伤口敷料，该工艺涉及更少的材料同时实现与常规有机硅敷料相同或相似的优点。本发明正满足此需要。
发明内容
本发明涉及可在存在外加应力的情况下流动的并可直接图案化涂布到基材上的有机硅组合物。该有机硅组合物表现出高粘度和剪切稀化特性。
该有机硅组合物可通过混合(a)至少一种有机聚硅氧烷，(b)至少一种含SiH的有机聚硅氧烷，(c)至少一种乳化剂，(d)氢化硅烷化催化剂和(e)水而制备。防腐剂可任选地包含在该有机硅组合物中。使该有机硅组合物固化以形成有机硅粘合剂凝胶。该有机硅组合物表现出：(i)约7000cP至约5,000,000cP范围内的粘度，和(ii)如通过流变特性所确定的剪切稀化行为。一旦将该有机硅组合物图案化涂布到基材上后，涂层的图案能够在施加后保持。据设想，水(组分(e))将不超过有机硅组合物的约10重量％以允许有机硅组合物在施加后保持其图案。该有机硅粘合剂凝胶表现出(i)约0.2N至约4N范围内的粘性，和(ii)如通过剥离粘附性测试所确定的内聚强度。
由下文提供的关于各个实施例的“具体实施方式”的说明，本领域普通技术人员将会明白本发明的另外的方面。
具体实施方式
本发明涉及一种通过混合以下成分而制备的可直接图案化涂布到基材上的高粘度、剪切稀化有机硅组合物：(a)至少一种有机聚硅氧烷；(b)至少一种含SiH的有机聚硅氧烷；(c)至少一种乳化剂；(d)氢化硅烷化催化剂；和(e)水。本文所述的高粘度、剪切稀化有机硅组合物具有相对高的流动阻力。本文所述的高粘度、剪切稀化有机硅组合物能够在存在外加应力的情况下流动并且表现更像剪切稀化凝胶。
有机聚硅氧烷(组分(a))是脂族不饱和化合物。有机聚硅氧烷平均每分子可具有一个或多个能够进行氢化硅烷化反应的脂族不饱和有机基团。或者，有机聚硅氧烷每分子可平均具有两个或更多个脂族不饱和有机基团。
有机聚硅氧烷具有平均式(式I)：R1 aSiO(4-a)/2，其中式I可由以下单元构成：R1 3SiO1/2(表示单官能单元的结构单元M)；R1 2SiO2/2(表示双官能单元结构单元D)；R1 1SiO3/2(表示三官能单元的结构单元T)；或SiO4/2(表示四官能单元的结构单元Q)。有机聚硅氧烷中结构单元(M,D,T,Q)的数量可以在1至10,000(例如4至1000)的范围内。
每个从氧原子伸出的开键(表示为-O-)指出该结构单元可与另一结构单元键合的位置。因此，第一结构单元通过氧原子键合到第二或后续结构单元，其中所述氧原子要么键合到第二或后续结构单元中的另一个硅原子，要么键合到其中一个R基团。当氧原子键合到第二结构单元的另一个硅原子时，第一结构单元中的氧原子充当第二结构单元中的同一个氧原子，从而在这两个结构单元之间形成Si-O-Si键。
至少一个R1基团为脂族不饱和基团，诸如烯基。合适的烯基包含2个碳原子至约6个碳原子，并可以为但不限于乙烯基、烯丙基和己烯基。该组分中的烯基可位于末端位置、侧链位置(非末端位置)或末端位置和侧链位置两者。烯基取代的聚二有机硅氧烷中剩余的硅键合的有机基团独立地选自不含脂族不饱和度的一价烃和一价卤代烃基团。这些基团通常含有1个碳原子至约20个碳原子，或者1个碳原子至8个碳原子，并可以为但不限于烷基，诸如甲基、乙基、丙基和丁基；芳基，诸如苯基；和卤代烷基，诸如3,3,3-三氟丙基。在一个实施例中，烯基取代的聚二有机硅氧烷中至少50％的有机基团为甲基。烯基取代的聚二有机硅氧烷的结构通常为线性的，但是，它可以因存在三官能硅氧烷单元而包含一定的支化。
其他合适的R1基团包括但不限于丙烯酸酯官能团，诸如丙烯酰氧基烷基；甲基丙烯酸酯官能团，诸如甲基丙烯酰氧基烷基；氰基官能团；一价烃基；以及它们的组合。一价烃基可包括烷基，诸如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、新戊基、辛基、十一烷基和十八烷基；环烷基，诸如环己基；芳基，诸如苯基、甲苯基、二甲苯基、苄基和2-苯乙基；卤代烃基团，诸如3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、二氯苯基和6,6,6,5,5,4,4,3,3-九氟己基；以及它们的组合。氰基官能团可包括氰基烷基，诸如氰基乙基和氰基丙基以及它们的组合。
R1还可以包括烷氧基聚(氧烯烃)基团，诸如丙氧基(聚氧乙烯)、丙氧基聚(氧丙烯)和丙氧基-聚(氧丙烯)-共聚(氧乙烯)基团；卤素取代的烷氧基聚(氧烯烃)基团，诸如全氟丙氧基(聚氧乙烯)、全氟丙氧基聚(氧丙烯)和全氟丙氧基-聚(氧丙烯)共聚(氧乙烯)基团；烯氧基聚(氧烯烃)基团，诸如烯丙氧基聚(氧乙烯)、烯丙氧基聚(氧丙烯)和烯丙氧基-聚(氧丙烯)共聚(氧乙烯)基团；烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基和乙基己氧基；氨基烷基，诸如3-氨基丙基、6-氨基己基、11-氨基十一烷基、3-(N-烯丙基氨基)丙基、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基、N-(2-氨基乙基)-3-氨基异丁基、对氨基苯基、2-乙基吡啶和3-丙基吡咯基团；位阻氨基烷基，诸如四甲基哌啶基氧丙基；环氧烷基，诸如3-缩水甘油氧基丙基、2-(3,4-环氧环己基)乙基和5,6-环氧己基；酯官能团，诸如乙酰氧基甲基和苯甲酰氧基丙基；羟基官能团，诸如羟基和2-羟乙基；异氰酸酯和掩蔽的异氰酸酯官能团，诸如3-异氰酸丙基、三-3-丙基异氰脲酸酯、丙基叔丁基氨基甲酸酯和丙基乙基氨基甲酸酯基团；醛官能团，诸如十一醛和丁醛基团；酸酐官能团，诸如3-丙基琥珀酸酐和3-丙基马来酸酐基团；羧酸官能团，诸如3-羧丙基、2-羧乙基和10-羧癸基；羧酸的金属盐，诸如3-羧丙基和2-羧乙基的锌、钠和钾盐；以及它们的组合。
有机聚硅氧烷的特定例子包括聚二烷基硅氧烷-聚甲基乙烯基硅氧烷共聚物、己烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷-聚甲基己烯基硅氧烷共聚物、己烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物、乙烯基二甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物、乙烯基或己烯基二甲基硅氧基封端的聚(二甲基硅氧烷-硅酸盐)共聚物、混合的三甲基硅氧基-乙烯基二甲基硅氧基封端的聚(二甲基硅氧烷-乙烯基甲基硅氧烷-硅酸盐)共聚物、乙烯基或己烯基二甲基硅氧基封端的聚(二甲基硅氧烷-烃基)共聚物、它们的衍生物，以及它们的组合。官能团可存在于有机聚硅氧烷中的任何点，例如存在于聚合物的中部或作为端基。典型的官能团(诸如二有机基、-OH、乙烯基、己烯基、环氧基和胺)可用于本文设想的有机聚硅氧烷。诸如Me3、Ph2Me、Me2Ph的端基可以或可以不存在于有机聚硅氧烷中。
含SiH的有机聚硅氧烷(组分(b))也是本领域中已知的，如例如在美国专利No.3,983,298中所述。该组分中的氢原子可位于末端位置、侧链位置(非末端位置)或末端位置和侧链位置两者。该组分中剩余的硅键合的有机基团独立地选自不含脂族不饱和度的一价烃和一价卤代烃基团。这些基团通常含有1个碳原子至约20个碳原子，或者1个碳原子至8个碳原子，并且示例为但不限于烷基，诸如甲基、乙基、丙基和丁基；芳基，诸如苯基；和卤代烷基，诸如3,3,3-三氟丙基。在一个实施例中，含硅键合的氢原子的有机硅氧烷中至少50％的有机基团为甲基。含硅键合的氢原子的有机硅氧烷的结构通常为线性的，但是，它可以因存在三官能硅氧烷单元而包含一定的支化。
含SiH的有机聚硅氧烷具有平均式(式II)；R2 aSiO(4-a)/2，其中式II可由以下单元构成：R2 3SiO1/2(或结构单元M)；R2 2SiO2/2(或结构单元D)；R2 1SiO3/2(或结构单元T)；或SiO4/2(或结构单元Q)。有机聚硅氧烷中结构单元(M,D,T,Q)的数量可以在1至10,000(例如4至1000)的范围内。R1和R2不同，因为至少一个R1必须为C＝C并且至少一个R2必须为H。
每个从氧原子伸出的开键(表示为-O-)指出该结构单元可与另一结构单元键合的位置。因此，第一结构单元通过氧原子键合到第二或后续结构单元，其中所述氧原子要么键合到第二或后续结构单元中的另一个硅原子，要么键合到其中一个R基团。当氧原子键合到第二结构单元的另一个硅原子时，第一结构单元中的氧原子充当第二结构单元中的同一个氧原子，从而在这两个结构单元之间形成Si-O-Si键。
在一个实施例中，包含SiH的有机聚硅氧烷中的结构单元(M,D,T,Q)的数量为1至1000。包含SiH的有机聚硅氧烷必须包含至少一个M、至少一个D或至少一个T结构单元。换句话讲，包含SiH的有机聚硅氧烷不能只含Q结构单元。如果只有一种结构单元，它只能从M、D或T中选择。
包含SiH的有机聚硅氧烷可以是包含1-10,000(例如，1-1000、1-200或1-100)个下列M、D、T和Q结构单元的任何组合的直链或环状化合物。可用于本文所述的方法的由式II描述的包含SiH的材料的例子包括低聚和聚合有机硅氧烷，例如包含3-25个D结构单元(例如3-10或4-6个D结构单元)的环状化合物；或(ii)包含两个用作末端结构单元的M结构单元和位于所述末端结构单元之间的2-10,000个D结构单元(例如，2-1000、2-200、10-100、50-80、60-70、2-20或5-10个)的直链化合物。直链含SiH的有机聚硅氧烷可尤其适用于一些实施例，例如，含有侧链和末端SiH基团的组合的那些实施例。
乳化剂(组分(c))可以是已知用于乳化有机硅的任何乳化剂，并且可以是阳离子、阴离子、非离子、两性和/或聚合物乳化剂/表面活性剂。合适的乳化剂的例子包括合成的表面活性剂、天然脂质和聚合物两亲物。可以使用不同类型的乳化剂的混合物和/或相同类型的不同乳化剂的混合物。可对乳化剂进行选择，以得到与待结合有机硅乳液的产品的最佳相容性。具有烃亲脂基团的乳化剂通常适于有机硅乳液，具体取决于烃亲脂基团的溶解度参数。
合适的阳离子乳化剂的例子包括：季铵盐，诸如8-22C烷基三甲基铵卤化物，尤其是氯化物，8-22C烷基二甲基苄基铵卤化物或二(8-22C烷基)二甲基铵卤化物(其中8-22C烷基例如为辛基、癸基、十二烷基、十六烷基、油烯基或十八烷基或牛脂或椰油烷基)，以及这些材料的相应盐，脂肪胺和脂肪酸酰胺及其衍生物，碱性吡啶鎓化合物，苯并咪唑烷的季铵碱以及聚(乙氧基化/丙氧基化)胺。甲氧基硫酸盐(methosulphates)、磷酸盐或乙酸盐可用作卤化物的替代物。
合适的阴离子乳化剂的例子包括在烷基取代基中具有至少6个碳原子的烷基硫酸盐，诸如月桂基硫酸钠，在烷基取代基中具有至少6个碳原子的磺酸及其盐，包括烷基、烷基芳基、烷基萘和烷基二苯基醚磺酸及其盐，诸如十二烷基苯磺酸及其钠盐或胺盐；长链羧酸表面活性剂及其盐，诸如月桂酸、硬脂酸、油酸及其碱金属盐和胺盐，单烷基聚氧乙烯醚的硫酸酯，脂肪酸的磺化甘油酯，磺化一价醇酯的盐，氨基磺酸的酰胺，脂肪酸腈的磺化产物，萘磺酸与甲醛的缩合产物，碱金属烷基磺酸盐和磺酸酯，烷基磷酸盐，肌氨酸盐和磺化烯烃。
合适的非离子乳化剂的例子包括聚氧化烯烷基醚，诸如聚乙二醇长链(9-22C，特别是12-14C)烷基醚、聚氧化烯脱水山梨糖醇醚、聚氧化烯烷氧基化物酯、聚氧化烯烷基酚醚、环氧乙烷环氧丙烷共聚物、聚乙烯醇、甘油酯、烷基糖苷和烷基多糖。
合适的两性乳化剂的例子包括椰油酰氨基丙基甜菜碱、椰油酰氨基丙基羟基磺酸盐、椰油基甜菜碱、椰油酰氨基乙酸钠、椰油基二甲基甜菜碱、N-椰油基-3-氨基丁酸、咪唑啉鎓羧基化合物和天然脂质。
可使用本领域可用的合适乳化技术添加乳化剂。可形成的乳液为水包油乳液。可形成的乳液也可以为非水性乳液；换句话讲，可将水用适于接触皮肤并用于医用敷料的另一种极性溶剂替换。
为了形成有机硅组合物，将组分(组分(a)、(b)、(c)和(e))在存在氢化硅烷化催化剂(组分(d))的情况下合并。合适的氢化硅烷化催化剂(d)包括但不限于铂催化剂，诸如氯铂酸、氯铂酸的醇溶液、二氯双(三苯基膦)铂(II)、氯化铂、氧化铂、铂化合物与不饱和有机化合物(诸如烯烃)的复合物、铂化合物与包含不饱和烃基的有机硅氧烷的复合物诸如Karstedts催化剂(即氯铂酸与1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的复合物)和1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、以及铂化合物与有机硅氧烷的复合物(其中该复合物嵌入有机硅氧烷树脂中)。例如，氢化硅烷化催化剂可以是含0.5％铂的铂-二乙烯基四甲基硅氧烷(可从密歇根州米德兰道康宁公司(Dow Corning Corporation,Midland,Michigan)商购获得的复合物)。可将氢化硅烷化催化剂以基于有机硅组合物的重量足以提供例如1至10ppm的铂的量加入组合物中。
组分(e)为水。在一些实施例中，水(e)为去离子水。基于有机硅组合物的总重量％，水的含量通常为至少约0.1重量％至最多约10重量％。在另外的实施例中，基于有机硅组合物的总重量％，水可按约0.5重量％至约10重量％范围内的量存在。据设想，水(组分(e))将不超过有机硅组合物的约10重量％以允许有机硅组合物在施加后保持其图案。
如果需要，可将其他组分添加到有机硅组合物中，包括但不限于填料、颜料、低温固化抑制剂、改善粘附性的添加剂、扩链剂、药剂、药物、化妆剂、天然提取物、常用于凝胶的流体或其他材料、有机硅流体、有机硅蜡、有机硅聚醚和流变改性剂，诸如增稠剂。
可包含在有机硅组合物中的一种这样的任选组分为防腐剂。合适的防腐剂的例子包括甲醛、水杨酸、苯氧基乙醇、DMDM乙内酰脲(1,3-二羟甲基-5,5-二甲基乙内酰脲)、5-溴-5-硝基-1,3-二噁烷、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、山梨酸、以名称GERMALL II销售的咪唑烷基脲(可得自新泽西州查塔姆苏顿试验公司(Sutton Laboratories,Chatham,NewJersey))、苯甲酸钠、以名称KATHON CG销售的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(可得自宾夕法尼亚州费城罗门哈斯公司(Rohm&Haas Company,Philadelphia,Pennsylvania))、以商标DOWACIL75销售的1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮杂-1-氮鎓金刚烷氯化物(可得自密歇根州米德兰道康宁公司(Dow Corning Corporation,Midland,Michigan))和以名称GLYCACIL L销售的碘代丙炔基氨基甲酸丁酯(可得自新泽西州费尔劳恩龙沙公司(LonzaIncorporated,Fair Lawn,New Jersey))。
如果包含防腐剂，则防腐剂可以按经本领域的技术人员确定将足以实现抗微生物生长但不会对本文所述的有机硅粘合剂凝胶造成不利影响的任何量存在。一般来讲，防腐剂可以按本领域技术人员已知有效的量存在。基于有机硅组合物的总重量％，该范围可例如从约0.01重量％至约1.0重量％。如果使用防腐剂，则所选的防腐剂的量和防腐剂的类型应适于接触皮肤并用于医用敷料。
有机聚硅氧烷(组分(a))和含SiH的有机聚硅氧烷(组分(b))可以按经本领域的技术人员确定将足以赋予本文所述的有机硅粘合剂凝胶所需的特性的任何量存在。一般来讲，含SiH的有机聚硅氧烷与有机聚硅氧烷比率在约0.8至约0.9的范围内。
该有机硅组合物表现出：(i)约7000cP至约5,000,000cP范围内的粘度，和(ii)如通过流变特性所确定的剪切稀化行为。在合并组分(a)、(b)、(c)、(d)和(e)后，将有机硅组合物固化以形成有机硅粘合剂凝胶。所得的有机硅粘合剂凝胶表现出(i)约0.2N至约4N范围内的粘性，和(ii)如通过剥离粘附性测试所确定的内聚强度。
有机硅组合物的粘度可使用具有Helipath支架的布氏粘度计测定。布氏粘度计通过测量在流体中旋转转子所需的力而测量粘度。本文设想的高粘度有机硅凝胶粘合剂组合物具有约7000cP至约5,000,000cP范围内的粘度。该粘度范围为有机硅提供这样一种粘度，它允许有机硅在施加到基材上时保持图案而不明显吸收到基材中。作为另外一种选择，该粘度范围从约15,000cP至约5,000,000cP，或从约20,000cP至约5,000,000cP。应用粘度取决于施加的剪切的量和类型。
根据Standard Test Method for Apparent Viscosity of Adhesives HavingShear-Rate-Dependent Flow Properties(具有剪切速率依赖性流动特性的粘合剂的表观粘度的标准测试方法)，ASTM-2556-93a(2005)，可以测量有机硅粘合剂凝胶的流变性质。剪切稀化或假塑性行为是粘度随着剪切应力的增加率而降低时表现出的行为。通过分析有机硅粘合剂凝胶的流变特性，可以确定该有机硅粘合剂凝胶是否会表现出剪切稀化行为。
粘附性可通过剥离粘附性测试加以测定。根据International Standardfor Peel Adhesion of Pressure Sensitive Tape(压敏胶带的剥离粘附性国际标准)，PSTC-101(2000年10月发布，2007年5月最后一次修订)，剥离粘附性测试指明压敏胶带的拉脱粘附强度。出于本申请的目的，具有低剥离粘附性性质的粘合剂凝胶不具有粘性。当粘性降低到远低于0.2N时，其不具有用作粘合剂凝胶(例如，以粘附到伤口的外层)的足量的粘性；当粘性增加到远高于4N时，施加粘合剂凝胶并随后从伤口去除可能存在问题或使患者不适。作为另外一种选择，粘性范围从约1.0N至约3N；或从约1.5至约3N。
内聚强度可通过剥离粘附性测试加以测定。根据International Standardfor Peel Adhesion of Pressure Sensitive Tape(压敏胶带的剥离粘附性国际标准)，PSTC-101(2000年10月发布，2007年5月最后一次修订)，剥离粘附性测试指明压敏胶带的拉脱粘附强度。出于本申请的目的，在测试中不能保持完整的粘合剂凝胶不具有内聚强度。
据设想，可将有机硅组合物制备成多部分(例如，2部分)组合物，例如，当组合物将在使用前长期储存时。在多部分组合物中，将催化剂储存在与任何具有硅键合氢原子的成分(例如成分(b))分开的部分中，并且在即将使用组合物前将各部分组合。例如，可以制备两部分组合物。在一个这样的实施例中，第一部分(A部分)可在存在氢化硅烷化催化剂(成分(d))的情况下包含至少一种有机聚硅氧烷(成分(a))。将A部分用至少一种乳化剂(成分(c))和水(成分(e))乳化以形成具有所需粒度的稳定乳液。第二部分(B部分)可包含至少一种含SiH的有机聚硅氧烷(成分(b))。将B部分用至少一种乳化剂(成分(c))和水(成分(e))乳化以形成具有所需粒度的稳定乳液。可任选地将防腐剂加入A部分乳液或B部分乳液。可将A部分乳液与B部分乳液在环境温度或升高的温度下合并以形成高粘度、剪切稀化有机硅组合物。A部分和B部分乳液可以在即将使用前通过任何便利的方式(诸如混合)合并。
本文所述的有机硅凝胶粘合剂组合物可用作医疗装置或伤口敷料的面向皮肤的层。除了有机硅凝胶粘合剂组合物外，医用敷料还包含吸收性或多孔基材。吸收性基材可以是本领域技术人员已知能够至少部分地吸收伤口渗出物的任何材料。吸收性基材包括但不限于以下材料：泡沫(例如聚氨酯和/或聚合物泡沫)、合成海绵、天然海绵、丝、角蛋白(例如羊毛和/或骆驼毛)、纤维素纤维(例如木浆纤维、棉纤维、大麻纤维、黄麻纤维和/或亚麻纤维)、人造丝、乙酸酯、丙烯酸类、纤维素酯、变性腈纶、聚合物、超吸收聚合物(例如能够吸收其重量的约10倍或更高的聚合物)、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚乙烯醇和/或其他材料。一种或多种上列材料的组合也可用作吸收性或多孔基材。
本文所述的有机硅凝胶粘合剂组合物还可在需要合适的面向皮肤的粘合剂材料的各种应用中用作面向皮肤的层。本文所述的粘合剂组合物的面向皮肤的另外用途的代表性例子在于运动装(诸如骑行短裤)和女性卫生产品。
本领域技术人员已知的医用敷料是人们凃敷到伤口上以促进愈合和/或防止进一步伤害的辅助用品。医用敷料被设计为直接接触伤口，然而，出于本申请的目的，不必在所有伤口区域上直接接触。在其他目的之中，医用敷料被设计为(a)止血并有助于密封伤口从而加快凝血过程；(b)通过吸收伤口渗出的血液、血浆和其他流体而吸收渗出物；(c)减轻伤口疼痛；(d)通过从伤口去除脱落的皮肤和外来物而对伤口清创；(e)避免伤口感染和机械损害；以及(f)通过形成肉芽和上皮促进愈合。包含本文所述的有机硅凝胶粘合剂组合物的医用敷料与其他医用敷料一样被设计为实现这些设计目标中的一个或多个。
还希望医用敷料保持足量的水分但不保持过多的水分，水分过多会导致促进细菌生长的过湿伤口环境，从而导致伤口浸泡或其他病痛。平衡湿气是一种度量敷料是否含有适量水分的方式。还可以使用其他度量指标。
使医用敷料的有机硅粘合剂层不连续是一种促进平衡湿气的方式。可以通过多种方式使医用敷料不连续，例如，通过利用穿孔载体材料形成渗出物穿过以到达吸收垫的路径。这样的穿孔过程的一个例子涉及在施加有机硅凝胶粘合剂组合物的聚氨酯载体膜中形成小孔，然后在组合物固化的同时使空气吹过孔或使用超声装置扩大有机硅层中的孔。
使医用敷料的有机硅层不连续的另一种方式涉及以图案形式在基材上施加有机硅组合物，使得图案在不涂布有机硅组合物的基材区域中自然地形成不连续性。类似于形成具有穿孔的载体材料，在基材上施加不连续(或半连续)图案形成具有空隙区域的涂层，这些空隙区域允许渗出物通过以到达基材而被吸收。形成空隙区域的任何预定图案对于这些目的是足够不连续的。图案的不连续性还使得能够形成水分从伤口释放的途径，从而促进平衡的湿气。因此，一个设想的实施例涉及能够图案化涂布到基材(诸如吸收性基材)上的有机硅组合物；另一个实施例涉及包含图案化涂布有有机硅组合物的基材(诸如吸收性基材)的医用敷料；以及又一个实施方案涉及制备医用敷料的方法，包括将有机硅组合物以预定的图案涂布到基材(诸如吸收性基材)上的步骤。
可使用本领域已知的任何方式(例如，通过丝网印刷或制版工艺)将有机硅组合物施加到基材上。在丝网印刷工艺中，通常将丝网或织造网置于基材的顶部，其中网孔包括提供供转移的开口区域的设计。操作人员使用滚筒或橡皮扫帚通过在将橡皮扫帚或滚筒推向丝网的后方时将凝胶压过丝网到达基材上而施加有机硅组合物。有机硅组合物的厚度通常与丝网或模版的厚度成比例。因此，施加或涂布到基材上的有机硅组合物的厚度可通过用于施加过程的丝网或网孔控制。有机硅组合物的典型厚度在约3密耳(76.2μm)至约20密耳(508μm)的范围内。在其他情况下，有机硅组合物的典型厚度可在约5密耳(127μm)至约15密耳(381μm)的范围内。在另外的情况下，有机硅组合物的典型厚度可在约8密耳(203.2μm)至约12密耳(304.8μm)的范围内。也可以使用其他厚度，具体取决于所需的结果。当橡皮扫帚移向丝网的后方时，网孔的张力将网孔向上拉离基材，从而将有机硅组合物留在基材上。
有三种常见类型的丝网印刷机：“平台”、“滚筒”和“旋转”，其中旋转印刷机是最常见的。这些工艺可用于将本文所述的有机硅组合物施加到诸如吸收性基材的基材上。任何丝网印刷机均可用于这些工艺。在典型的旋转丝网印刷中，经过的幅材被压辊压在受热的刻花辊上，而辊的腔体被通过刮墨刀施加的液体填充。施用单元是受热的槽，其紧靠刻花辊被弹簧钢刮刀密封。通过刻花辊对基材的压力，材料被转移到幅材上并实现与刻花辊的构造一致的图案化涂层。诸如但不限于反向胶印和凹版胶印旋转丝网印刷技术的工艺可用于将本文所述的有机硅组合物施加到吸收性基材上。
诸如由明尼苏达州明尼阿波利斯固瑞克公司(Graco,Inc.,Minneapolis,Minnesota)制造的那些自动分配器也可用于将本文所述的有机硅凝胶粘合剂组合物施加到基材上。诸如由固瑞克公司(Graco,Inc.)销售的那些自动分配单元使用双作用气缸和流体入口压力以使两个相连的气缸连续往复运动而提供精确的、正位移计量。随着主容量气缸(基料)和次容量气缸(催化剂)的往复运动，它们根据比例使两种材料组分正位移到出口。将静态混合器结合到系统中以实现基料和催化剂的均匀混合。
一旦将有机硅组合物图案化涂布后，将其固化以产生有机硅粘合剂凝胶并将水去除。固化通过在例如约90℃至约150℃范围内的温度下加热例如约2分钟至约6分钟范围内的时间而发生。后续加热可用于去除残余的水，也可在固化的同时去除水分。另外，固化和去除水分可与将有机硅组合物施加到基材上基本上同时发生。由于有机硅组合物能够保持图案，因此有机硅粘合剂凝胶的厚度基本上与图案有机硅组合物的厚度相同。
所述有机硅组合物的独特有益效果之一是其能够以涂层图案在施加后得以保持的方式直接图案化涂布到基材上。据信，有机硅组合物表现出的性质的组合(包括上述粘附性、粘度、内聚强度和流变性)使得能够实现这一特征。有利的是，有机硅组合物在留在表面上并保持图案的同时不渗透大多数吸收性基材，或只轻微地渗透基材。如上所述，保持图案以形成空隙可提供所需的不连续性，继而允许渗出物通过以到达基材并促进平衡的湿气。
实例
剥离性
对于剥离性测试，将隔离衬垫固定在底部夹具中，然后将涂布粘合剂的无纺布置于顶部夹具中。将夹具以10mm/s拉开130mm。将隔离衬垫从涂布粘合剂的无纺布拉开的合力在10cm(排除13cm拉开距离的前2cm和最后1cm)上平均化，并以牛顿每厘米(N/2.5cm)度量。最终剥离性值为5个测试条的平均值。
粘附性
对于粘附性测试，将隔离衬垫从涂布的无纺布去除，然后使用5磅(2.3kg)涂布了橡胶的辊以1英寸/秒(2.5cm/s)的速率向前向后各进行一个冲程将测试条粘附到1.5英寸×7英寸(3.8cm×17.8cm)聚碳酸酯条(Lexan GE产品号8813-112)的磨砂面。让样品在室温下静置30分钟。将聚碳酸酯固定在底部夹具中，并将涂布粘合剂的无纺布置于顶部夹具中。将夹具以10mm/s拉开130mm。将聚碳酸酯从涂布粘合剂的聚酯无纺布拉开的合力在10cm(排除13cm拉开距离的前2cm和最后1cm)上平均化，并以牛顿每厘米(N/2.5cm)度量。最终剥离值为5个测试条的平均值。
内聚力
在粘附性测试期间通过确定留在聚碳酸酯上的粘合剂的量评价了内聚力。通过估计留在聚碳酸酯表面上的粘合剂的百分比进行了内聚失效的测量。
粘度
在Rheometric Scientific SR5000应力流变仪上在室温下测量了A部分和B部分的粘度。以2s-1的速率持续60秒测量了粘度，其中测量在第60秒的节点处进行(25mm平行板–1.0mm间隙)。
流变性
通过在应变控制型流变仪Rheometrics RDS-II上进行频率扫描评价了A部分和B部分的流变性，其中在100％的应变和30℃下跨0.01rad/s至100rad/s(对数标尺–每十对应2个点)的频率范围(25mm平行板–间隙＝1.5mm)。
实例1
A部分：将52.99g Dow Corning MG-7-9900Soft Skin Adhesive(柔软皮肤粘合剂)A部分(可得自密歇根州米德兰道康宁公司(Dow Corning,Midland,Michigan)的有机聚硅氧烷)、0.28g HOSTAPUR SAS30(可得自北卡罗来纳州夏洛特科莱恩公司(Clariant Corporation,Charlotte,NorthCarolina)的表面活性剂)和1.71g去离子水加入型号为DAC600FV的FLACKTEK SPEEDMIXER(可得自南卡罗来纳州兰德拉姆Flacktek公司(Flacktek Inc.,Landrum,South Carolina))的Max300样品杯中。将内容物在SPEEDMIXER中在2500rpm下混合1分钟。这得到中值粒度为7.8微米的乳液，如通过MALVERN MASTERSIZER2000版本5.54(可得自英国马尔文仪器公司(Malvern Instruments,Ltd.,United Kingdom))以容积模式测量。A部分具有117,000cP的粘度。
B部分：将52.99g Dow Corning MG-7-9900Soft Skin Adhesive B部分(可得自密歇根州米德兰道康宁公司(Dow Corning,Midland,Michigan)的含SiH的有机聚硅氧烷)、0.28g HOSTAPUR SAS30和1.70g去离子水加入型号为DAC600FVZ的FLACKTEK SPEEDMIXER的Max300样品杯中。将内容物在SPEEDMIXER中在2500rpm下混合1分钟。这得到中值粒度为8.3微米的乳液，如通过MALVERN MASTERSIZER2000版本5.54以容积模式测量。B部分具有113,000cP的粘度。
然后将两部分以1:1的比率合并，并在FLACKTEK SPEEDMIXER中混合48秒以将它们合并成均匀乳液。然后将该材料图案化涂布到5-10密耳(0.13-0.25mm)聚酯、无纺布和泡沫上，然后在90-130℃下固化4分钟。将有机硅组合物原位固化，从而保持敞开的图案化设计。使用模版和丝网得到图案。
通过在FLACKTEK SPEEDMIXER中混合两个部分制备了用于剥离性和粘附性测试的样品。然后使用桌面式涂布机和0.38mm的垫片将有机硅组合物涂布到约0.25mm厚的无纺布基材上。将涂布后的基材在烘箱中在130℃下固化4分钟。从烘箱中取出涂布后的基材后，使用15磅(6.8kg)涂布了橡胶的辊将其立即用压印出菱形的LDPE隔离衬垫覆盖。在测试前，让样品平衡至少16小时。将涂布后的基材切成2.54cm的条，长度最少为12.7cm。
使用具有自紧辊夹具(Self Tightening Roller Grips)附件的质构分析仪(Texture Analyzer)以25mm的夹具间距评价了剥离性和粘附性。剥离性为0.04N/2.5cm，粘附性为1.64N/2.5cm。不存在内聚失效。
流变性结果在下表A和B中汇总。
表A：A部分的流变性
表B：B部分的流变性
实例2
A部分：将93.83g Dow Corning MG-7-9900Soft Skin Adhesive A部分、0.38g DEHYTON PK45(可得自俄亥俄州辛辛那提科宁公司(CognisCorporation,Cincinnati,Ohio)的表面活性剂)和5.78g去离子水加入型号为DAC150FVZ的FLACKTEK SPEEDMIXER的Max100样品杯中。将内容物在SPEEDMIXER中在3500rpm下混合30秒。这得到单峰粒度分布大约以19.9微米的中值粒度为中心的乳液，如通过MALVERN MASTERSIZER2000版本5.54以容积模式测量。A部分具有77,300cP的粘度。
B部分：将93.85g Dow Corning MG-7-9900Soft Skin Adhesive B部分、0.38g DEHYTON PK45和5.77g去离子水加入型号为DAC150FVZ的FLACKTEK SPEEDMIXER的Max100样品杯中。将内容物在SPEEDMIXER中在3500rpm下混合30秒。这得到单峰粒度分布大约以21.9微米的中值粒度为中心的乳液，如通过MALVERN MASTERSIZER2000版本5.54以容积模式测量。B部分具有73,100cP的粘度。
通过在FLACKTEK SPEEDMIXER中混合两个部分制备了用于剥离性和粘附性测试的样品。然后使用桌面式涂布机和0.38mm的垫片将有机硅组合物涂布到约0.25mm厚的无纺布基材上。将涂布后的基材在烘箱中在130℃下固化4分钟。从烘箱中取出涂布后的基材后，使用15磅(6.8kg)涂布了橡胶的辊将其立即用压印出菱形的LDPE隔离衬垫覆盖。在测试前，让样品平衡至少16小时。将涂布后的基材切成2.54cm的条，长度最少为12.7cm。
使用采用自紧辊夹具(Self Tightening Roller Grips)附件的质构分析仪(Texture Analyzer)以25mm的夹具间距评价了剥离性和粘附性。在室温下1天后的剥离性为0.03N/2.5cm，在室温下30天后的剥离性为0.04N/2.5cm。在室温下1天后的粘附性为1.10N/2.5cm，在室温下30天后的粘附性为1.15N/2.5cm。不存在内聚失效。
流变性结果在下表C和D中汇总。
表C：A部分的流变性
表D：B部分的流变性
实例3
测试了比较样品C(Dow Corning MG-7-9900Soft Skin Adhesive)的粘度。样品C的粘度在室温下在具有Helipath支架(型号D)的BrookfieldDV-II+粘度计上测量。粘度以RVT No.5在50rpm下测得。在测试前，将样品真空脱气。在初始下降周期中获取了十个数据点。报告的粘度是十个数据点的平均值。粘度水平范围为4,300-5,900cP。
不同于实例1和2中的配方，样品C迅速渗透到泡沫和织物基材中。
已在附图中以举例的方式示出并在本文详细描述了具体的实施例，但本发明易于作出各种修改和替代。但是应认识到，并不意在使本发明局限于所公开的具体形式。相反，本发明涵盖落入由所附权利要求限定的本发明精神和范围内的所有修改方案、等同方案和替代方案。

Claims (17)

1.一种可直接图案化涂布到吸收性基材上的有机硅组合物，所述有机硅组合物包含通过固化有机硅组合物而制备的有机硅粘合剂凝胶，包含：
a.至少一种有机聚硅氧烷，
b.至少一种含SiH的有机聚硅氧烷，
c.至少一种乳化剂，
d.氢化硅烷化催化剂，和
e.水，其中所述水占所述有机硅组合物的不超过约10重量％，其中所述有机硅组合物表现出
i.约7000cP至约5,000,000cP范围内的粘度，和
ii.如通过流变特性所确定的剪切稀化行为，并且所述有机硅粘合剂凝胶表现出
i.约0.2N至约4N范围内的粘性，和
ii.如通过剥离粘附性测试所确定的内聚强度，从而使得所述图案涂层的所述图案能够在施加后保持。
2.根据权利要求1所述的有机硅组合物，还包含防腐剂。
3.根据前述权利要求中任一项所述的有机硅组合物，其中所述至少一种乳化剂为阳离子乳化剂、阴离子乳化剂、非离子乳化剂或两性乳化剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的有机硅组合物，其中所述至少一种乳化剂形成水包油乳液。
5.一种医用敷料，包含图案化涂布有根据前述权利要求中任一项所述的有机硅组合物的吸收性基材。
6.一种医用敷料，包含以预定的图案图案化涂布有根据前述权利要求中任一项所述的有机硅组合物的吸收性基材。
7.根据前述权利要求中任一项所述的医用敷料，其中所述图案是不连续的。
8.一种包含面向皮肤的层的医疗装置，所述层包含图案化涂布有根据前述权利要求中任一项所述的有机硅组合物的吸收性基材。
9.一种医疗装置，包含面向皮肤的层，所述层包含以预定的图案图案化涂布有根据前述权利要求中任一项所述的有机硅组合物的吸收性基材。
10.一种制备医用敷料的方法，所述医用敷料包含已图案化涂布到其上的有机硅组合物，所述方法包括：
混合(a)至少一种有机聚硅氧烷，(b)至少一种含SiH的有机聚硅氧烷，(c)至少一种乳化剂，(d)氢化硅烷化催化剂和(e)水以形成有机硅组合物，其中所述水占所述有机硅组合物的不超过约10重量％并且其中所述有机硅组合物表现出
i.约7000cP至约5,000,000cP范围内的粘度，和
ii.如通过流变特性所确定的剪切稀化行为；将所述有机硅组合物以预定的图案涂布到所述医用敷料的吸收性基材上；以及
固化所述有机硅组合物以形成有机硅粘合剂凝胶，其中所述有机硅粘合剂凝胶表现出：
i.约0.2N至约4N范围内的粘性，和
ii.如通过剥离粘附性测试所确定的内聚强度从而使得所述图案能够在施加后保持。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步将(f)防腐剂与所述至少一种有机聚硅氧烷、所述至少一种含SiH的有机聚硅氧烷、所述至少一种乳化剂、所述氢化硅烷化催化剂和所述水混合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预定的图案是不连续的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述涂布通过丝网印刷工艺或制版工艺完成。
14.一种制备包含面向皮肤的层的医疗装置的方法，所述层包含已图案化涂布到其上的有机硅组合物，所述方法包括
混合(a)至少一种有机聚硅氧烷，(b)至少一种含SiH的有机聚硅氧烷，(c)至少一种乳化剂，(d)氢化硅烷化催化剂和(e)水以形成有机硅组合物，其中所述水占所述有机硅组合物的不超过约10重量％并且其中所述有机硅组合物表现出
i.约7000cP至约5,000,000cP范围内的粘度，和
ii.如通过流变特性所确定的剪切稀化行为；
将所述有机硅组合物以预定的图案涂布到所述面向皮肤的层的吸收性基材上；以及
固化所述有机硅组合物以形成有机硅粘合剂凝胶，其中所述有机硅粘合剂凝胶表现出：
i.约0.2N至约4N范围内的粘性，和
ii.如通过剥离粘附性测试所确定的内聚强度从而使得所述图案能够在施加后保持。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步将(f)防腐剂与所述至少一种有机聚硅氧烷、所述至少一种含SiH的有机聚硅氧烷、所述至少一种乳化剂、所述氢化硅烷化催化剂和所述水混合。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述预定的图案是不连续的。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述涂布通过丝网印刷工艺或制版工艺完成。
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