CN110684153A - 一种亲水性的润滑剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料领域，公开了一种亲水性的润滑剂，由单体A，由单体B和由单体C发生聚合反应得到；所述单体A选自丙烯酸酯类物质、丙烯酰胺类物质、乙烯基吡咯烷酮类物质中的至少一种；所述单体B选自丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯类物质、乙烯基吡咯烷酮类物质中的至少一种；所述单体C为二苯甲酮及其衍生物、含环氧基的化合物、氮丙啶及其衍生物中的至少一种；所述单体A和单体B不同时为乙烯基吡咯烷酮类物质或丙烯酸酯类物质。将润滑剂涂覆在医疗器械表面，使得医疗器械表面的摩擦系数可达0.046，具有良好的润滑性；润滑剂与医疗器械具有良好的结合性能，使得涂覆有润滑剂的医疗器械具有良好的耐磨性。

Description

一种亲水性的润滑剂及其应用
技术领域
本发明属于材料领域，特别涉及一种亲水性的润滑剂及其应用。
背景技术
随着医疗技术的不断进步，微创和介入手术得到了越来越广的应用。而此类手术需要频繁用到进出人体组织的医疗器械产品，例如导管，各种支架等。
在医疗应用领域，未经处理的医疗器械如介入导管在使用过程中往往存在摩擦力大的问题。导管在插入或拔出人体组织时，需要对其进行表面润滑处理，以减少病人痛苦及对病人的伤害，同时方便术者操作。在医疗器械表面实施涂层成为一种有效而且必要的手段。
目前的医疗器械，例如导管材料，多为疏水性材料，如聚氯乙烯、硅橡胶等高分子材料，在临床诊断和治疗过程带来便捷的同时，也存在着一些问题。由于是疏水性材料，使用时会产生较大的摩擦阻力，容易造成血管、腔道组织损伤，会造成诸多不良的并发症的产生，同时也给病人带来诸多病痛。临床上通常是将润滑油(如石蜡油、硅油等)涂覆在导管表面，但该处理方法并不能有效的提高导管的润滑性，而且润滑油容易脱离导管，导致润滑效果不可持续。临床上也有用具有润滑性的涂层涂覆在医用器疗表面，但往往涂层成分复杂，含有的一些成分可能对人体造成潜在的危害，涂层的润滑效果往往并不理想。
因此，提供一种亲水性良好的润滑剂，且润滑剂涂覆在医疗器械表面，不仅可显著改善医疗器械的表面润滑性，降低摩擦力，而且润滑剂与医疗器械的结合性能好，耐磨，可多次使用，依然具有良好的润滑性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种亲水性的润滑剂，所述润滑剂涂覆在医疗器械表面，例如导管表面后，降低导管表面的摩擦阻力，且润滑剂与医疗器械的结合性能好，耐磨，可多次使用，依然具有良好的润滑性。所述润滑剂对人体安全。
一种亲水性的润滑剂，由单体A，由单体B和由单体C发生聚合反应得到；所述单体A选自丙烯酸酯类物质、丙烯酰胺类物质、乙烯基吡咯烷酮类物质中的至少一种；所述单体B选自丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯类物质、乙烯基吡咯烷酮类物质中的至少一种；所述单体C为二苯甲酮及其衍生物、含环氧基的化合物、氮丙啶及其衍生物中的至少一种；所述单体A和单体B不同时为乙烯基吡咯烷酮类物质或丙烯酸酯类物质。
优选的，所述单体C还包括同时含碳碳双键和羰基的化合物。
优先的，所述丙烯酸酯类物质为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸聚乙二醇酯中的至少一种。
优先的，所述丙烯酰胺类物质为丙烯酰胺及丙烯酰胺的衍生物；进一步优选的，所述丙烯酰胺的衍生物为N,N-二甲基丙烯酰胺。
优选的，所述乙烯基吡咯烷酮类物质为乙烯基吡咯烷酮及乙烯基吡咯烷酮的衍生物。优选的，所述乙烯基吡咯烷酮的衍生物为甲基乙烯基吡咯烷酮。
优选的，所述丙烯酸盐为丙烯酸钠。
优选的，所述二苯甲酮及其衍生物的结构通式为其中R1选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
优选的，所述含环氧基的化合物的结构通式为
Figure BDA0002192150820000022
其中R2选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
优选的，所述同时含碳碳双键和羰基的化合物的结构通式为
Figure BDA0002192150820000023
其中R3选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
优选的，所述单体B可为丙烯酸聚乙二醇酯。
所述单体C不包括丙烯酸(4-苯甲基-苄羟基)酯。所述单体C包括丙烯酸(4-羟基二苯甲酮)酯或丙烯酸缩水甘油酯。
优选的，所述氮丙啶及其衍生物的结构通式为
Figure BDA0002192150820000024
其中R4选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
优选的，单体A、单体B和单体C发生聚合反应的过程中，摩尔用量比为(120-2)：(45-1)：1。
进一步优选的，单体A、单体B和单体C发生聚合反应的过程中，摩尔用量比为(100-10)：(40-1)：1。
优选的，单体C可为含有二苯甲酮官能团、含有环氧基或含氮丙啶结构的丙烯酸酯。
优选的，所述润滑剂由单体A、单体B和单体C发生聚合反应的温度为10-40℃，反应的时间为8-24小时。
进一步优选的，所述润滑剂由单体A、单体B和单体C发生聚合反应的温度为20-30℃。
所述润滑剂是一种高分子聚合物，分子量为1万-50万。
一种亲水性的润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
按配方量称取各组分，将单体A、单体B和单体C加入引发剂，在惰性气体保护下，于10-40℃下搅拌反应8-24小时，制得所述亲水性的润滑剂。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈(即AIBN)。
优选的，偶氮二异丁腈的摩尔用量为单体A、单体B和单体C的总摩尔量的2-8％。
进一步优选的，偶氮二异丁腈的摩尔用量为单体A、单体B和单体C的总摩尔量的5％。
优选的，所述惰性气体为氮气。
优选的，所述反应的程度可通过气相色谱显示，当消耗超过99％的单体时，完成反应。
优选的，所述反应完成后，将产物加入环己烷中，然后过滤，除去滤液，真空干燥，制得所述亲水性的润滑剂。
本发明所述润滑剂用于医疗器械的表面涂层。
一种所述润滑剂涂覆在医疗器械表面的方法，包括以下步骤：
(1)将所述润滑剂溶于溶剂中，搅拌均匀，制得混合物，在避光条件下，将医疗器械浸入混合物中，然后取出医疗器械，干燥，备用；
(2)将步骤(1)处理过的医疗器械在紫外下固化。
优选的，步骤(1)中所述溶剂为水或醇。
优选的，步骤(1)中医疗器械浸入混合物中的时间为1-5分钟。
优选的，步骤(1)中所述医疗器械为导管。
优选的，步骤(1)中所述干燥的过程是将取出医疗器械悬挂在晾干挂架上，晾干。
优选的，步骤(1)中将医疗器械浸入混合物中的速度为10-100mm/s的速度将医疗器械浸入混合物中。
优选的，步骤(1)中取出医疗器械的速度为1-10mm/s的速度将医疗器械从混合物中取出。
优选的，步骤(2)中紫外的强度为大于等于20mW/cm2，固化的时间为90-600秒。
优选的，步骤(2)中固化的过程中，医疗器械以5-15转/分钟的速度旋转。
优选的，步骤(2)所述固化的过程还可是在70-120℃下，保持0.5-4小时，即进行热固化，而非紫外固化。
一种医疗器械(例如导管)，包含本发明所述润滑剂形成的润滑层。
本发明制备的润滑剂是一种亲水性的润滑剂。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述润滑剂涂覆在医疗器械表面，例如在导管表面，降低医疗器械表面的摩擦阻力，医疗器械表面的摩擦系数可达0.046，因此，涂覆有本发明所述润滑剂的医疗器械具有良好的润滑性；
(2)本发明所述润滑剂涂覆在医疗器械表面，在500g的压力下，摩擦10次，润滑层仍然不会脱离，可见，本发明所述润滑剂与医疗器械的结合性能好，耐磨；
(3)本发明所述润滑剂对人体安全。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
实施例1
一种亲水性的润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸(4-羟基二苯甲酮)酯，按摩尔比例100：10:1的用量比加入三口烧瓶中，再加入偶氮二异丁腈(即AIBN)，氮气保护下，20-25℃下搅拌反应10小时，然后将产物加入环己烷中，过滤，除去滤液，真空干燥，制得所述亲水性的润滑剂。
偶氮二异丁腈的摩尔用量为丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸(4-羟基二苯甲酮)酯的总摩尔量的5％。
所述反应的程度通过气相色谱显示，当单体A、单体B和单体C消耗超过99％时，完成反应。
实施例2
一种亲水性的润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸缩水甘油酯，按摩尔比例100：10:1的用量比加入三口烧瓶中，再加入偶氮二异丁腈(即AIBN)，氮气保护下，15-20℃下搅拌反应12小时，然后将产物加入环己烷中，过滤，除去滤液，真空干燥，制得所述亲水性的润滑剂。
偶氮二异丁腈的摩尔用量为丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸缩水甘油酯的总摩尔量的5％。
所述反应的程度通过气相色谱显示，当丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸缩水甘油酯消耗超过99％时，完成反应。
实施例3
一种亲水性的润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸甲酯、丙烯酸钠和氮丙啶加入偶氮二异丁腈(即AIBN)，在惰性气体保护下，于15℃下搅拌反应18小时，制得所述亲水性的润滑剂。
丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸缩水甘油酯发生聚合反应的过程中，摩尔用量比为80：20：1。
偶氮二异丁腈的摩尔用量为丙烯酸甲酯、丙烯酸钠和氮丙啶的总摩尔量的4％。
所述惰性气体为氮气。
所述反应的程度通过气相色谱显示，当丙烯酸甲酯、丙烯酸钠和氮丙啶消耗超过99％时，完成反应。
实施例4
一种亲水性的润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
按配方量称取各组分，将乙烯基吡咯烷酮(单体A)、丙烯酸钠(单体B)和二苯甲酮(单体C)加入偶氮二异丁腈(即AIBN)，在惰性气体保护下，于35℃下搅拌反应15小时，制得所述亲水性的润滑剂。
单体A、单体B和单体C发生聚合反应的过程中，摩尔用量比为70：25：1。
偶氮二异丁腈的摩尔用量为单体A、单体B和单体C的总摩尔量的6％。
所述惰性气体为氮气。
所述反应的程度通过气相色谱显示，当丙烯酸甲酯、丙烯酸钠和氮丙啶消耗超过99％时，完成反应。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中用丙烯酸(4-苯甲基-苄羟基)酯替代丙烯酸(4-羟基二苯甲酮)酯。其他制备过程和条件与实施例1相同。
对比例2
与实施例3相比，对比例2中不含丙烯酸钠，其他制备过程和条件与实施例3相同。
实施例5
一种所述润滑剂涂覆在医疗器械表面的方法，包括以下步骤：
(1)将实施例1制备的润滑剂溶于溶剂中，搅拌均匀，制得混合物，在避光条件下，将医疗器械浸入混合物中，然后取出医疗器械，干燥，备用；
(2)将步骤(1)处理过的医疗器械在紫外下固化。
步骤(1)中所述溶剂为水。
步骤(1)中所述医疗器械为导管。
步骤(1)中将医疗器械浸入混合物中之前用酒精或异丙醇擦拭，晾干。
步骤(1)中所述干燥的过程是将取出医疗器械悬挂在晾干挂架上，晾干。
步骤(1)中将医疗器械浸入混合物中的速度为50mm/s的速度将医疗器械浸入混合物中。
步骤(1)中取出医疗器械的速度为8mm/s的速度将医疗器械从混合物中取出。
步骤(2)中紫外的强度为为30mW/cm2，固化的时间为120秒。
步骤(2)中固化的过程中，医疗器械以10转/分钟的速度旋转。
实施例5制得的医疗器械表面含有实施例1所制备的润滑剂，即在医疗器械表面形成了润滑层。
实施例6
实施例6的制备过程与实施例5大致相同，不同之处仅在于，实施例6中所用的润滑剂为实施例2制备的，且实施例6中的步骤(2)中的固化过程不采用紫外固化而采用热固化，步骤(2)所述热固化的过程是在100℃下，保持2小时。
实施例7
实施例7的处理过程与与实施例5大致相同，不同之处仅在于，实施例7中所用的润滑剂为实施例3制备的。
对比例3
对比例3的处理过程与实施例5大致相同，不同之处仅在于，对比例3中所用的润滑剂为对比例1制备的。
对比例4
对比例4的处理过程与实施例5大致相同，不同之处仅在于，对比例4中所用的润滑剂为对比例2制备的。
产品效果测试
将实施例5-6，对比例3-4处理得到的医疗器械，先放入生理盐水中浸泡30秒，然后在相同条件下，测试实施例5-6，对比例3-4处理得到的医疗器械表面的摩擦系数，结果如表1所示(表1中所显示的摩擦系数是5次测量后的平均值)。
表1：
实施例5 实施例6 对比例3 对比例4
摩擦系数 0.046 0.047 0.250 0.192
从表1可以看出，实施例5-6处理的得到的医疗器械表面摩擦系数更小，摩擦阻力更小，润滑效果明显优于对比例3-4处理得到的医疗器械的润滑效果。
另外，从生理盐水中取出实施例5-6处理得到的医疗器械，夹在两片硅胶片(硅胶邵氏硬度介于45-65)之间，保持夹持力500g不变，可以感觉到医疗器械在硅胶片间顺利滑动，没有明显的阻力，且滑动9次，医疗器械表面的润滑层没有消失。
另外，将实施例5-6，对比例3-4处理得到的医疗器械，先放入生理盐水中浸泡30秒，然后在500g的压力下，摩擦10次，实施例5-6处理得到的医疗器械表面的润滑层并未出现磨损，但对比例3-4处理得到的医疗器械表面的润滑层出现磨损严重的现象。可见，实施例5-6处理得到的医疗器械的表面的耐磨性优于对比例3-4处理得到的医疗器械表面的耐磨性。

Claims (10)

1.一种亲水性的润滑剂，其特征在于，由单体A，由单体B和由单体C发生聚合反应得到；所述单体A选自丙烯酸酯类物质、丙烯酰胺类物质、乙烯基吡咯烷酮类物质中的至少一种；所述单体B选自丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯类物质、乙烯基吡咯烷酮类物质中的至少一种；所述单体C为二苯甲酮及其衍生物、含环氧基的化合物、氮丙啶及其衍生物中的至少一种；所述单体A和单体B不同时为乙烯基吡咯烷酮类物质或丙烯酸酯类物质。
2.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述单体C还包括同时含碳碳双键和羰基的化合物；所述同时含碳碳双键和羰基的化合物的结构通式为其中R3选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述丙烯酸酯类物质为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸聚乙二醇酯中的至少一种；所述丙烯酰胺类物质为丙烯酰胺及丙烯酰胺的衍生物；所述乙烯基吡咯烷酮类物质为乙烯基吡咯烷酮及乙烯基吡咯烷酮的衍生物。
4.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述二苯甲酮及其衍生物的结构通式为其中R1选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述含环氧基的化合物的结构通式为
Figure FDA0002192150810000013
其中R2选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种；所述氮丙啶及其衍生物的结构通式为其中R4选自氢、卤素、烷基、烷氧基、芳香基、醛基、酯基或羧基中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，单体A、单体B和单体C的摩尔用量比为(120-2)：(45-1)：1。
7.根据权利要求1所述的润滑剂，其特征在于，所述润滑剂由单体A、单体B和单体C发生聚合反应的温度为10-40℃，反应的时间为8-24小时。
8.权利要求1-7中任一项所述的润滑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按配方量称取各组分，将单体A、单体B和单体C加入引发剂中，在惰性气体保护下，搅拌反应，制得所述润滑剂。
9.一种医疗器械，其特征在于，包含权利要求1-7中任一项所述的润滑剂形成的润滑层。
10.将权利要求1-7中任一项所述的润滑剂涂覆在医疗器械表面的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述润滑剂溶于溶剂中，搅拌，制得混合物，在避光条件下，将医疗器械浸入混合物中，然后取出医疗器械，干燥，备用；
(2)将步骤(1)处理过的医疗器械进行固化。
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CN113980178A (zh) * 2021-11-22 2022-01-28 江南大学 一种水润滑剂及其制备方法与应用

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