CN111253533A - 硅水胶组成物、硅水胶镜片、以及硅水胶镜片的制造方法 - Google Patents

硅水胶组成物、硅水胶镜片、以及硅水胶镜片的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种硅水胶组成物，包括第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、第一类交联单体、第二类亲水性单体及第二类交联单体。第一类亲水性单体及硅氧烷化合物具有丙烯酸酯基或丙烯酰胺基。第一类交联单体具有多个丙烯酸酯基或丙烯酰胺基。第二类亲水性单体具有非共轭乙烯基。第二类交联单体具有多个非共轭乙烯基。第一类亲水性单体的重量、硅氧烷化合物的重量及第一类交联单体的重量之和以100重量份计，第二类亲水性单体的重量及第二类交联单体的重量之和为40～100重量份。由本发明的硅水胶组成物制备的隐形眼镜，不需使用有机溶剂来进行清洗，降低了隐形眼镜的制造成本。

Description

硅水胶组成物、硅水胶镜片、以及硅水胶镜片的制造方法
技术领域
本揭示内容是关于一种硅水胶组成物、由此硅水胶组成物所制成的硅水胶镜片，以及关于一种硅水胶镜片的制造方法。
背景技术
随着隐形眼镜的日益普及，隐形眼镜的配戴舒适度，已越来越受配戴者重视。由于硅水胶(silicone hydrogel)隐形眼镜的镜片(contact lens)包含硅氧烷化合物，因此硅水胶隐形眼镜具有高度透氧性。充分的氧气可以直接穿过镜片并接触角膜，以使角膜有足够的含氧量。据此，即使长时间配戴硅水胶隐形眼镜，也较不易因角膜缺氧而造成眼睛不适的症状。
然而，硅水胶隐形眼镜的制造成本比不含硅氧烷化合物的水凝胶镜片的制造成本昂贵得多。这是由于在制造硅水胶隐形眼镜的镜片时，须使用诸如异丙醇、乙醇或甲基乙基酮等有机溶剂来清洗镜片以去除未反应完的硅氧烷化合物。因此，如何降低硅水胶隐形眼镜的制造成本是目前仍然是亟需解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅水胶组成物，在其用于制备隐形眼镜的镜片时可以避免使用有机溶剂进行清洗，从而有望降低隐形眼镜的制造成本。
本揭示内容的一态样是提供一种硅水胶组成物，包括第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、第一类交联单体、第二类亲水性单体及第二类交联单体。第一类亲水性单体及硅氧烷化合物具有丙烯酸酯基或丙烯酰胺基，亦可含有少量的甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基。第一类交联单体具有多个丙烯酸酯基或丙烯酰胺基，亦可含有甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基。第二类亲水性单体具有非共轭乙烯基。第二类交联单体具有多个非共轭乙烯基。第一类亲水性单体的重量、硅氧烷化合物的重量及第一类交联单体的重量之和以100重量份计，第二类亲水性单体的重量及第二类交联单体的重量之和为40～100重量份。
在本揭示内容的一实施方式中，第二类亲水性单体及第二类交联单体的聚合所需能量高于第一类亲水性单体、硅氧烷化合物及第一类交联单体的聚合所需能量。
在本揭示内容的一实施方式中，硅氧烷化合物占硅水胶组成物的35～60重量％。
在本揭示内容的一实施方式中，硅氧烷化合物具有下式(1)的结构：
Figure BDA0001985570190000021
其中，X为O或NH；
L为(CH2)m、(CH2)m-[O(CH2)p]q或(CH2)m(CHOH)-[O(CH2)p]q；
R1为OH、CH3或OSi(CH3)3；
R2为CH3或OSi(CH3)3；
R3为烷基；
n为1～30的整数；
m及p为2～5的整数；
q为1～5的整数。
在本揭示内容的一实施方式中，硅氧烷化合物为硅氧烷单体、硅氧烷巨分子单体或硅氧烷预聚物。
在本揭示内容的一实施方式中，硅氧烷化合物的数均分子量小于1200。
在本揭示内容的一实施方式中，硅氧烷化合物是选自由下列所组成的群组：3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺、3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙烯酸丙酯、3-三(三乙基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺、3-三(三乙基硅烷氧基)硅烷基丙烯酸丙酯、(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)甲基硅烷、(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)乙基硅烷、(3-丙烯酰胺基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)甲基硅烷、(3-丙烯酰胺基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)乙基硅烷、α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰胺乙氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰氧基丁基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰氧基乙氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰胺乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰氧基丁基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰氧基丙基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰氧基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、以及上述的组合。
在本揭示内容的一实施方式中，第一类亲水性单体占硅水胶组成物的10～40重量％。
在本揭示内容的一实施方式中，第一类亲水性单体是选自由下列所组成的群组：2-羟乙基丙烯酰胺、丙烯酸甘油酯、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、以及上述的组合。
在本揭示内容的一实施方式中，第一类交联单体占硅水胶组成物的0.1～5重量％。
在本揭示内容的一实施方式中，第一类交联单体是选自由下列所组成的群组：三甲基丙基三甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、乙烯二丙烯酰胺、1,4-丁烯二丙烯酰胺、以及上述的组合。
在本揭示内容的一实施方式中，第二类亲水性单体占硅水胶组成物的20～50重量％。
在本揭示内容的一实施方式中，第二类亲水性单体是选自由下列所组成的群组：N-乙烯基吡咯烷酮、1-乙烯基2-氮杂环壬酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、乙烯基磺酸、甘氨酸乙烯基氨基甲酸酯、甘氨酸乙烯基碳酸酯、以及上述的组合。
在本揭示内容的一实施方式中，第二类交联单体占硅水胶组成物的0.01～1重量％。
在本揭示内容的一实施方式中，第二类交联单体是1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯。
在本揭示内容的一实施方式中，第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、以及第一类交联单体中的至少一者包含甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基，且其占硅水胶组成物的20重量％以下。
在本揭示内容的一实施方式中，硅水胶组成物进一步包括光起始剂。
在本揭示内容的一实施方式中，光起始剂是选自由下列所组成的群组：1-羟基环己基苯基酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、双(η5,2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦、以及上述的组合。
本揭示内容的另一态样是提供一种硅水胶镜片，其是由如上述的硅水胶组成物经光固化反应所制成。
在本揭示内容的一实施方式中，在光固化反应之后，未使用有机溶剂萃取。
本揭示内容的另一态样是提供一种硅水胶镜片的制造方法，包括：(i)提供如上述的硅水胶组成物；以及(ii)对硅水胶组成物依序进行第一光固化反应及第二光固化反应以形成硅水胶镜片，其中在第二光固化反应中所施加的能量高于在第一光固化反应中所施加的能量。
在本揭示内容的一实施方式中，在第一光固化反应中所施加的能量低于50毫焦耳/cm2，且在第二光固化反应中所施加的能量高于100毫焦耳/cm2。
在本揭示内容的一实施方式中，在进行第一光固化反应及第二光固化反应之后，进一步包括：(iii)使用水溶液萃取硅水胶镜片。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由本发明的硅水胶组成物制备的隐形眼镜，不需使用有机溶剂来进行清洗，降低了隐形眼镜的制造成本。
以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本揭示内容的技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
图1为本揭示内容实施例的硅水胶组成物的固化率与时间关系图。
具体实施方式
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本揭示内容的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本揭示内容具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本揭示内容的实施例。
硅水胶组成物
本揭示内容的硅水胶组成物可用于制备硅水胶隐形眼镜(以下称隐形眼镜)。根据各种实施方式，硅水胶组成物包含第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、第一类交联单体、第二类亲水性单体及第二类交联单体。较佳地，在一实施方式中，当硅水胶组成物中的第一类亲水性单体的重量、硅氧烷化合物的重量及第一类交联单体的重量之和以100重量份计，则第二类亲水性单体的重量及第二类交联单体的重量之和为40～100重量份。例如，第一类亲水性单体、硅氧烷化合物及第一类交联单体占硅水胶组成物的50～80重量％，而第二类亲水性单体及第二类交联单体占硅水胶组成物的20～50重量％。
第一类亲水性单体
根据各种实施方式，第一类亲水性单体具有丙烯酸酯基
Figure BDA0001985570190000051
甲基丙烯酸酯基
Figure BDA0001985570190000052
丙烯酰胺基
Figure BDA0001985570190000053
或甲基丙烯酰胺基
Figure BDA0001985570190000054
较佳地，在一实施方式中，第一类亲水性单体占硅水胶组成物的10～40重量％，优选为15～30重量％。在一些实施例中，第一类亲水性单体是选自由下列所组成的群组：甲基丙烯酸-2-羟乙酯(2-hydroxyethylmethacrylate，HEMA)、2-羟乙基丙烯酰胺(2-hydroxyethyl acrylamide，HEAA)、丙烯酸甘油酯、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺(N,N-dimethylacrylamide，DMA)、羟乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、以及上述的组合。
硅氧烷化合物
根据各种实施方式，硅氧烷化合物具有丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基。在一实施方式中，硅氧烷化合物是指具有多个重复的二甲基硅氧烷基的化合物，且此化合物还具有至少一个丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基。在一实施例中，硅氧烷化合物为具有至少十个重复的二甲基硅氧烷基的化合物，且此化合物还具有至少两个丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基。
在一实施方式中，硅氧烷化合物具有下式(1)的结构：
Figure BDA0001985570190000061
其中，X为O或NH；L为(CH2)m、(CH2)m-[O(CH2)p]q或(CH2)m(CHOH)-[O(CH2)p]q；R1为OH、CH3或OSi(CH3)3；R2为CH3或OSi(CH3)3；R3为烷基；n为1～30的整数；m及p为2～5的整数；q为1～5的整数。
在一实施方式中，硅氧烷化合物为硅氧烷单体、硅氧烷巨分子单体或硅氧烷预聚物。较佳地，在一实施方式中，硅氧烷化合物占硅水胶组成物的35～60重量％。在一些实施例中，硅氧烷化合物是选自由下列所组成的群组：3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺(3-tris(trimethyl siloxy)silylpropyl acrylamide，TRISAm)、3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙烯酸丙酯(3-tris(trimethyl siloxy)silylpropyl acrylate，TRISA)、3-三(三乙基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺(3-tris(triethyl siloxy)silylpropylacrylamide)、3-三(三乙基硅烷氧基)硅烷基丙烯酸丙酯(3-tris(triethyl siloxy)silylpropyl acrylate)、(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)甲基硅烷((3-acryloxy-2-hydroxy propoxy)propyl bis(trimethyl siloxy)methyl silane)、(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)乙基硅烷((3-acryloxy-2-hydroxy propoxy)propyl bis(trimethyl siloxy)ethyl silane)、(3-丙烯酰胺基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)甲基硅烷((3-acrylamido-2-hydroxy propoxy)propyl bis(trimethyl siloxy)methyl silane)、(3-丙烯酰胺基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)乙基硅烷((3-acrylamido-2-hydroxy propoxy)propyl bis(trimethylsiloxy)ethyl silane)、α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(α-acrylamidopropyl-ω-butyl polydimethylsiloxane)、α-丙烯酰胺乙氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(α-acrylamidoethoxypropyl-ω-butyl polydimethylsiloxane)、α-丙烯酰氧基丁基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(α-acryloxybutyl-ω-butyl polydimethylsiloxane)、α-丙烯酰氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(α-acryloxypropyl-ω-butyl polydimethylsiloxane)、α-丙烯酰氧基乙氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(α-acryloxyethoxypropyl-ω-butylpolydimethylsiloxane)、双-α,ω-丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷(bis-α,ω-acrylamidopropyl polydimethylsiloxane)、双-α,ω-丙烯酰胺乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷(bis-α,ω-acrylamidoethoxypropyl polydimethylsiloxane)、双-α,ω-丙烯酰氧基丁基聚二甲基硅氧烷(bis-α,ω-acryloxybutyl polydimethylsiloxane)、双-α,ω-丙烯酰氧基丙基聚二甲基硅氧烷(bis-α,ω-acryloxypropyl polydimethylsiloxane)、双-α,ω-丙烯酰氧基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷(bis-α,ω-acryloxyethoxypropylpolydimethylsiloxane)、以及上述的组合。在一些实施例中，硅氧烷化合物的数均分子量(number average molecular weight，Mn)小于1200，例如200～1200。较佳地，在一实施例中，硅氧烷化合物的数均分子量小于1000，例如小于800。
第一类交联单体
根据各种实施方式，第一类交联单体具有多个丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基。较佳地，在一实施方式中，第一类交联单体占硅水胶组成物的0.1～5重量％。在一些实施例中，第一类交联单体是选自由下列所组成的群组：三甲基丙基三甲基丙烯酸酯(trimethylpropyl trimethacrylate，TMPTMA)、乙二醇二丙烯酸酯(ethylene glycol diacrylate)、二乙二醇二丙烯酸酯(diethylene glycoldiacrylate)、三乙二醇二丙烯酸酯(triethylene glycol diacrylate)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)、季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerythritoltetra acrylate)、四乙二醇二丙烯酸酯(tetraethylene glycol diacrylate)、乙烯二丙烯酰胺(ethylene diacrylamide)、1,4-丁烯二丙烯酰胺(butylene 1,4-diacrylamide)、以及上述的组合。
应理解，第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、以及第一类交联单体包含丙烯酸酯基或丙烯酰胺基，其亦可含有少量甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基，并提供特定的技术效果，下文将详细叙述。
第二类亲水性单体
根据各种实施方式，第二类亲水性单体具有非共轭乙烯基。较佳地，在一实施方式中，第二类亲水性单体占硅水胶组成物的20～50重量％。在一些实施例中，第二类亲水性单体是选自由下列所组成的群组：N-乙烯基吡咯烷酮(N-vinyl pyrrolidone)、1-乙烯基2-氮杂环壬酮(1-vinylazonan-2-one)、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺(N-vinyl-N-methylacetamide)、乙烯基磺酸(vinyl sulfonic acid)、甘氨酸乙烯基氨基甲酸酯(glycinevinyl carbamate)、甘氨酸乙烯基碳酸酯(glycine vinyl carbonate)、以及上述的组合。
第二类交联单体
根据各种实施方式，第二类交联单体具有多个非共轭乙烯基。较佳地，在一实施方式中，第二类交联单体占硅水胶组成物的0.01～1重量％。在一些实施例中，第二类交联单体是1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(1,3,5-triallyl isocyanurate，TAIC)。
如前所述，第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、以及第一类交联单体包含丙烯酸酯基或丙烯酰胺基，其亦可含有少量甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基，并提供特定的技术效果。详细而言，相较于具有非共轭乙烯基的化合物(例如第二类亲水性单体及第二类交联单体)，具有诸如丙烯酸酯基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基等的化合物，具有较低的聚合所需能量。因此，当对本揭示内容的硅水胶组成物进行固化反应时，可先施以低能量以使第一类亲水性单体、硅氧烷化合物及第一类交联单体先进行聚合，待其聚合完全之后，再施以高能量以使第二类亲水性单体及第二类交联单体进行聚合。
据此，当施以低能量时，第二类亲水性单体及第二类交联单体尚未开始聚合，而第一类亲水性单体、硅氧烷化合物及第一类交联单体已经完全聚合形成一网络。接着，当施以高能量时，第二类亲水性单体及第二类交联单体在所形成的网络上进行聚合形成一互穿聚合物网络(interpenetrating polymer network，IPN)。由于在固化反应结束之后，几乎所有的硅氧烷化合物已经完全聚合而没有残留，因此不需使用有机溶剂来清洗聚合得到的镜片，从而降低了隐形眼镜的制造成本。
然而，须注意的是，虽然第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、以及第一类交联单体可包含甲基丙烯酸酯基，但甲基丙烯酸酯基的立体障碍提高了这些化合物的聚合所需能量。因此，较佳地，在硅水胶组成物中，包含甲基丙烯酸酯基的第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、以及第一类交联单体不宜过多，以使这些化合物可在被施以低能量时进行聚合反应。举例来说，包含甲基丙烯酸酯基的第一类亲水性单体、硅氧烷化合物、以及第一类交联单体占硅水胶组成物的20重量％以下，例如18重量％、15重量％、10重量％或5重量％。
光起始剂
根据各种实施方式，硅水胶组成物还包含光起始剂。在一些实施例中，光起始剂是选自由下列所组成的群组：1-羟基环己基苯基酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone，以下称I-184)、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1(2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)、双(η5,2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛(Bis(η5,2,4-cyclo penta dien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrol-1-yl)-phenyl)titanium)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(2,4,6-trimethyl benzoyl diphenyl phosphine oxide，以下称TPO)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(Phenyl bis(2,4,6-trimethyl benzoyl)phosphine oxide，以下称I-819)、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦(bis-(2,6-dimethoxybenzoyl)(2,4,4-trimethylpentyl)phosphine oxide，以下称I-403)、以及上述的组合，例如Irgacure-1800(以下称I-1800，其是I-403及I-184的组合)或Irgacure 1700(以下称I-1700，其是I-403及Darocur 1173(以下称D-1173)的组合)。其中，D-1173是2-羟基-2-甲基苯丙酮(2-hydroxy-2-methyl propiophenone)。
硅水胶镜片的制造
根据各种实施方式，硅水胶镜片的制造方法包括对硅水胶组成物依序进行第一光固化反应及第二光固化反应。具体地，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，以进行第一光固化反应及第二光固化反应。详言之，在第二光固化反应中所施加的能量高于在第一光固化反应中所施加的能量。在一实施方式中，在第一光固化反应中所施加的能量高于硅水胶组成物中的第一类亲水性单体、硅氧烷化合物及第一类交联单体的聚合所需能量，但低于第二类亲水性单体及第二类交联单体的聚合所需能量。而在第二光固化反应中所施加的能量则高于第二类亲水性单体及第二类交联单体的聚合所需能量。在一些实施例中，在第一光固化反应中所施加的能量低于50毫焦耳/cm2，例如40毫焦耳/cm2、30毫焦耳/cm2或20毫焦耳/cm2。在一些实施例中，在第二光固化反应中所施加的能量高于100毫焦耳/cm2，例如110毫焦耳/cm2、120毫焦耳/cm2或130毫焦耳/cm2。
在一实施方式中，硅水胶镜片的制造方法还包括在进行第一光固化反应及第二光固化反应之后，使用水溶液萃取硅水胶镜片。由于不易溶于水的硅氧烷化合物已经完全聚合而没有残留，因此可仅使用水溶液来清洗聚合得到的镜片，以萃取出未反应的其他组份(例如第二类亲水性单体或第二类交联单体)。
硅水胶镜片的萃取
本揭示内容的硅水胶镜片的萃取，包括使用水、甲醇、以及异丙醇对硅水胶镜片进行萃取。具体地，使用甲醇或异丙醇对硅水胶镜片进行萃取，包括将固化的硅水胶镜片从聚丙烯模具中取下，并量测硅水胶镜片的第一重量。随后，在45℃下使用甲醇或异丙醇萃取硅水胶镜片2小时。之后，将硅水胶镜片放在70℃的烘箱中干燥16小时，并量测硅水胶镜片的第二重量。第一重量与第二重量的重量差异(％)即为甲醇萃取物或异丙醇萃取物的重量。
使用水对硅水胶镜片进行萃取，包括将固化的硅水胶镜片从聚丙烯模具中取下，并量测硅水胶镜片的第一重量。随后，在80℃下使用水萃取硅水胶镜片2小时。之后，将硅水胶镜片放在70℃的烘箱中干燥16小时，并量测硅水胶镜片的第二重量。第一重量与第二重量的重量差异(％)为水萃取物的重量。
兹举下列实施例及比较例来详细说明本揭示内容的硅水胶组成物、硅水胶镜片(以下，为方便说明，亦简称为「镜片」)的制造方法及其功效。然而，下列实施例并非用以限制本揭示内容。
包含不同光起始剂的硅水胶组成物的固化反应比较
实施例1-1～实施例1-9：
混合40重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(其数均分子量小于800)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、5重量份的甲基丙烯酸2-羟乙酯、0.4重量份的三甲基丙基三甲基丙烯酸酯、以及5重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。将上述硅水胶组成物分成九等份，并在每一等份中分别加入以下表一所列的不同的光起始剂。
接着，将加入光起始剂的硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并在不同能量的紫外光及光照时间下进行固化反应。固化结果记载于表一中。
表一
Figure BDA0001985570190000111
从表一可知，当使用I-819、TPO、I-184、I-1800、以及I-1700作为光起始剂时，硅水胶组成物可在较低能量(30毫焦耳/cm2)的紫外光下进行固化。尤其是，当使用0.1重量份的I-819作为光起始剂时，硅水胶组成物可在10分钟的光照时间内完全固化，而当使用0.1重量份的TPO作为光起始剂时，硅水胶组成物则可在20分钟的光照时间内完全固化。此外，当使用0.3重量份的I-819作为光起始剂时，硅水胶组成物可在5分钟的光照时间内完全固化，而当使用0.3重量份的TPO作为光起始剂时，硅水胶组成物则可在10分钟的光照时间内完全固化。
当使用I-184、I-1800或I-1700作为光起始剂时，硅水胶组成物需要超过60分钟的光照时间才可完全固化。然而，当使用D-1173作为光起始剂时，即使施加极高的紫外光能量(150及250毫焦耳/cm2)，仍无法固化硅水胶组成物。
包含非共轭乙烯基单体的水胶组成物及包含丙烯酰胺基单体的硅水胶组成物的固化速率比较
实施例2：
混合40重量份的N-乙烯基吡咯烷酮、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯、以及5重量份的叔戊醇以形成水胶组成物。接着，加入0.1重量份的TPO作为光起始剂，并充分混合。
接下来，将加入光起始剂的实施例2的水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光进行固化反应。将实施例1-4及实施例2的硅水胶组成物的固化率与时间关系绘制于图1。
从图1可知，相较于实施例2的水胶组成物(其包含如N-乙烯基吡咯烷酮的非共轭乙烯基单体)，实施例1-4的硅水胶组成物(其包含如N,N-二甲基丙烯酰胺的丙烯酰胺基单体)的固化速率较高。具体地，在实施例2的水胶组成物开始固化之前，实施例1-4的硅水胶组成物的固化率已达到约90％。因此，当混合实施例1-4及实施例2的硅水胶组成物并进行固化反应时，在非共轭乙烯基单体开始固化之前，大部分的丙烯酰胺基单体已经完成固化。由于在非共轭乙烯基单体(如N-乙烯基吡咯烷酮)开始固化之前，诸如α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷的大部分的硅氧烷化合物已经完成固化，因此不易残留未反应的硅氧烷化合物而需要进一步的清理。
包含非共轭乙烯基单体及丙烯酰胺基单体的镜片的制备
实施例3-1：
混合40重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(硅氧烷化合物1)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)、30重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0.4重量份的三甲基丙基三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.2重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及5重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例3-2：
在本实施例中，除了将5重量份的HEMA改为5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、将0.4重量份的TMPTMA改为0.4重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))、以及将0.2重量份的TPO光起始剂改为0.1重量份的TPO光起始剂之外，混合与实施例3-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例3-3：
在本实施例中，除了将5重量份的叔戊醇改为10重量份的叔戊醇之外，混合与实施例3-2相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例3-4：
混合50重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(硅氧烷化合物1)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、20重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0.6重量份的乙烯二丙烯酰胺(bisacrylamide(2))、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.15重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及15重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例3-5：
在本实施例中，除了将0.6重量份的乙烯二丙烯酰胺(bisacrylamide(2))改为0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))、以及将0.15重量份的TPO光起始剂改为0.1重量份的TPO光起始剂之外，混合与实施例3-4相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例3-6：
在本实施例中，除了将0.15重量份的TPO光起始剂改为0.1重量份的TPO光起始剂之外，混合与实施例3-4相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例3-7：
在本实施例中，除了将0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))改为0.4重量份的季戊四醇四丙烯酸酯(tetraacrylate(4))之外，混合与实施例3-5相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
接下来，从聚丙烯模具中，将上述实施例3-1～3-7的镜片取下，并根据前述的方法使用水及异丙醇萃取镜片，得到水萃取物及异丙醇萃取物的重量。
此外，测量实施例3-1～3-7的镜片的透氧性、伸长率、以及折射率。透氧性是通过将镜片置于磷酸盐缓冲溶液中，以极谱法测量(polarographic method)得到。测量透氧性的详细流程是本领域所习知的，在此不加以赘述。通常，以Dk作为透氧性的单位，且1Dk＝10-11(cm3O2cm)/(cm3sec mmHg)。伸长率是通过拉伸法(tensile method)来测量得到。折射率是使用阿贝折射仪(Abbe’s refractometer)测量得到。实施例3-1～3-7的镜片的水及异丙醇萃取结果、透氧性、伸长率、以及折射率纪录于下表二及表三中。
表二
Figure BDA0001985570190000151
表三
Figure BDA0001985570190000161
从表二及表三可知，使用本揭示内容的硅水胶组成物所制成的镜片都是光学透明的。此外，使用本揭示内容的硅水胶组成物所制成的镜片皆具有超过200％的伸长率，因此具备适用于隐形眼镜的柔软性及弹性。
值得一提的是，使用本揭示内容的硅水胶组成物所制成的镜片的异丙醇萃取物的重量比低，因此所制成的镜片不需使用有机溶剂清洗。然而，须说明的是，实施例3-2～实施例3-7的水萃取物的重量比及异丙醇萃取物的重量比相近(小于4％)，但实施例3-1的水萃取物的重量比及异丙醇萃取物的重量比差异较大(约5.7％)。这是因为实施例3-1的硅水胶组成物包括具有甲基丙烯酸酯基的亲水性单体(即HEMA)及交联单体(即TMPTMA)。由于甲基丙烯酸酯基的立体障碍提高了这些化合物的聚合所需能量，因此在硅水胶组成物固化后残留的异丙醇萃取物增加。
包含离子型单体的镜片的制备
实施例4-1：
混合45重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(硅氧烷化合物1)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、25重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.1重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及15重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加120毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例4-2：
在本实施例中，除了额外增加1重量份的丙烯酸之外，混合与实施例4-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加120毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例4-3：
在本实施例中，除了将25重量份的NVP改为30重量份的NVP之外，混合与实施例4-2相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加120毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
接下来，从聚丙烯模具中，将上述实施例4-1～4-3的镜片取下，并根据前述的方法使用水及异丙醇萃取镜片，得到水萃取物及异丙醇萃取物的重量。此外，测量实施例4-1～4-3的镜片的透氧性、伸长率、以及折射率。实施例4-1～4-3的镜片的水及异丙醇萃取结果、透氧性、伸长率、以及折射率纪录于下表四中。
表四
Figure BDA0001985570190000181
Figure BDA0001985570190000191
从表四可知，由包含或不包含离子型单体(即丙烯酸)的硅水胶组成物所制成的镜片皆具有超过250％的伸长率，且都是光学透明的。此外，这些硅水胶组成物所制成的镜片的异丙醇萃取物的重量比低，且与水萃取物的重量比相近(小于1.4％)。亦即，包含离子型单体的硅水胶组成物亦适用于制备隐形眼镜。
包含不同交联单体的镜片的制备
实施例5-1：
混合40重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(硅氧烷化合物1)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、30重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、1.2重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))、1重量份的丙烯酸、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.1重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及15重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例5-2：
在本实施例中，除了将1.2重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))改为0.8重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(triacrylate(3))之外，混合与实施例5-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例5-3：
在本实施例中，混合与实施例5-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加10毫焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第一光固化反应。随后，施加120毫焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例5-4：
在本实施例中，混合与实施例5-2相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加10毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加120毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
接下来，从聚丙烯模具中，将上述实施例5-1～5-4的镜片取下，并根据前述的方法使用异丙醇萃取镜片，得到异丙醇萃取物的重量。此外，测量实施例5-1～5-4的镜片的透氧性、伸长率、以及折射率。实施例5-1～5-4的镜片的异丙醇萃取结果、透氧性、伸长率、以及折射率纪录于下表五中。
表五
Figure BDA0001985570190000201
Figure BDA0001985570190000211
从表五可知，当使用较低的紫外光能量对相同的硅水胶组成物进行第一光固化反应时，可降低所制成的镜片的异丙醇萃取物的重量比。此外，比较实施例5-1与5-3，及比较实施例5-2与5-4可知，改变用于进行光固化反应的紫外光能量，不会影响所制成的镜片的伸长率及折射率等性质。
不同条件下固化硅水胶组成物
实施例6-1：
混合40重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(硅氧烷化合物1)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、30重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))、1重量份的丙烯酸、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.1重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及15重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并使用镜片制造设备进行光固化反应。镜片制造设备设定为依序施加30毫焦耳/cm2的紫外光4分钟、施加225毫焦耳/cm2的紫外光4分钟、施加300毫焦耳/cm2的紫外光2分钟、以及施加470毫焦耳/cm2的紫外光2分钟，以形成镜片。
实施例6-2：
在本实施例中，除了将40重量份的硅氧烷化合物1改为45重量份的硅氧烷化合物1、以及将30重量份的NVP改为25重量份的NVP之外，混合与实施例6-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并使用镜片制造设备进行光固化反应，以形成镜片。镜片制造设备的设定与实施例6-1相同。
实施例6-3：
在本实施例中，混合与实施例6-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例6-4：
在本实施例中，混合与实施例6-2相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例6-5：
在本实施例中，混合与实施例6-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加15毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加160毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例6-6：
在本实施例中，混合与实施例6-2相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加15毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加160毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
接下来，从聚丙烯模具中，将上述实施例6-1～6-6的镜片取下，并根据前述的方法使用水、甲醇、以及异丙醇萃取镜片，得到水萃取物、甲醇萃取物、以及异丙醇萃取物的重量。此外，测量实施例6-1～6-6的镜片的直径、基弧、透氧性、伸长率、以及折射率。实施例6-1～6-6的镜片的水、甲醇、以及异丙醇萃取结果、直径、基弧、透氧性、伸长率、以及折射率纪录于下表六及表七中。
表六
Figure BDA0001985570190000231
Figure BDA0001985570190000241
表七
实施例 6-5 6-6
硅氧烷化合物1 40 45
DMA 25 25
HEAA 5 5
NVP 30 25
bisacrylate(2) 0.6 0.6
丙烯酸 1 1
TAIC 0.1 0.1
TPO 0.1 0.1
RB-19 0.02 0.02
叔戊醇 15 15
固化方式 非镜片制造设备 非镜片制造设备
紫外光能量(毫焦耳/cm<sup>2</sup>) 15→160 15→160
时间(分钟) 8→8 8→8
水萃取物的重量比 0.79％ 1.13％
甲醇萃取物的重量比
异丙醇萃取物的重量比 2.61％ 2.84％
直径(mm) 14.79 14.2
基弧(mm) 8.54 8.14
透氧性(Dk) 66.24 74.29
伸长率(％) 213％ 352％
折射率 1.4019 1.4067
从表六及表七可知，当使用镜片制造设备来固化硅水胶组成物时，水萃取物的重量比及异丙醇萃取物的重量比均为2％以下，表示硅水胶组成物的固化非常完全。此外，无论是否使用镜片制造设备来固化硅水胶组成物，实施例6-1～6-6的镜片的水萃取物、甲醇萃取物、以及异丙醇萃取物的重量比都很低(2.9％以下)。
包含不同数均分子量的硅氧烷化合物的镜片性质比较
实施例7-1：
混合40重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(数均分子量约为1000，硅氧烷化合物2)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、30重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))、1重量份的丙烯酸、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.1重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及15重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加35毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第一光固化反应。随后，施加133焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-2：
在本实施例中，除了将40重量份的硅氧烷化合物2改为40重量份的α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(数均分子量小于800，硅氧烷化合物1)之外，混合与实施例7-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加35毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第一光固化反应。随后，施加133焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-3：
在本实施例中，除了将40重量份的硅氧烷化合物2改为40重量份的α-丙烯酰氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷(数均分子量约为820，硅氧烷化合物3)、将0.1重量份的TPO光起始剂改为0.3重量份的TPO光起始剂、以及将15重量份的叔戊醇改为5重量份的叔戊醇之外，混合与实施例7-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-4：
在本实施例中，除了不添加丙烯酸之外，混合与实施例7-3相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-5：
在本实施例中，除了将25重量份的DMA改为20重量份的DMA、以及将5重量份的HEAA改为10重量份的HEAA之外，混合与实施例7-3相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-6：
在本实施例中，除了不添加丙烯酸之外，混合与实施例7-5相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-7：
在本实施例中，除了将40重量份的硅氧烷化合物2改为40重量份的双-α,ω-丙烯酰氧基丙基聚二甲基硅氧烷(数均分子量约为1200，硅氧烷化合物4)之外，混合与实施例7-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-8：
在本实施例中，除了将40重量份的硅氧烷化合物4改为5重量份的硅氧烷化合物4、以及额外添加35重量份的硅氧烷化合物1之外，混合与实施例7-7相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-9：
在本实施例中，除了将35重量份的硅氧烷化合物1改为35重量份的硅氧烷化合物2之外，混合与实施例7-8相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光6分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例7-10：
在本实施例中，除了将35重量份的硅氧烷化合物1改为30重量份的硅氧烷化合物1、以及将25重量份的DMA改为30重量份的DMA之外，混合与实施例7-8相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光4分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
接下来，从聚丙烯模具中，将上述实施例7-1～7-10的镜片取下，并根据前述的方法使用水及异丙醇萃取镜片，得到水萃取物及异丙醇萃取物的重量。此外，测量实施例7-1～7-10的镜片的直径、基弧、透氧性、伸长率、以及折射率。实施例7-1～7-10的镜片的水及异丙醇萃取结果、直径、基弧、透氧性、伸长率、以及折射率纪录于下表八～表十中。表八
实施例 7-1 7-2
硅氧烷化合物1(Mn<800) 40
硅氧烷化合物2(Mn～1000) 40
DMA 25 25
HEAA 5 5
NVP 30 25
bisacrylate(2) 0.6 0.6
丙烯酸 1 1
TAIC 0.1 0.1
TPO 0.1 0.1
RB-19 0.02 0.02
叔戊醇 15 15
紫外光能量(毫焦耳/cm<sup>2</sup>) 35→133 35→133
时间(分钟) 4→4 4→4
异丙醇萃取物的重量比 5.49％ 1.56％
直径(mm) 14.29 14.49
基弧(mm) 8.39 8.86
透氧性(Dk) 63 61
伸长率(％) 320％ 348％
折射率 1.4022 1.4017
表九
Figure BDA0001985570190000281
Figure BDA0001985570190000291
表十
Figure BDA0001985570190000292
Figure BDA0001985570190000301
从表八可知，包含不同数均分子量的硅氧烷化合物的镜片虽然具有相近的性质(如透氧性、伸长率及折射率等)，但包含较高数均分子量的硅氧烷化合物的镜片的异丙醇萃取物的重量比较高，表示包含较高数均分子量的硅氧烷化合物的镜片的固化效率较低。
从表九可知，与包含丙烯酰胺基封端(capped with acrylamide group)的硅氧烷化合物1的镜片相比，包含丙烯酰氧基封端(capped with acryloyloxy group)的硅氧烷化合物3的镜片亦具有极低的水萃取物及异丙醇萃取物的重量比。
从表十可知，实施例7-7的硅水胶组成物包含丙烯酰氧基封端的硅氧烷化合物4，且由此硅水胶组成物所形成的镜片是硬式镜片。相较于实施例7-8～7-10，实施例7-7的镜片的伸长率及直径很小。从实施例7-8～7-10可知，相较于包含数均分子量较大的硅氧烷化合物2的硅水胶组成物，由包含数均分子量较小的硅氧烷化合物1的硅水胶组成物所形成的镜片的异丙醇萃取物的重量比降低。
包含及不含甲基丙烯酸酯基单体的镜片的比较
实施例8-1：
混合40重量份的3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺(TRISAm)、25重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、5重量份的甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)、30重量份的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、0.4重量份的三甲基丙基三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、0.1重量份的1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、0.3重量份的TPO光起始剂、0.02重量份的蓝色着色剂(RB-19)、以及5重量份的叔戊醇以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例8-2：
在本实施例中，除了将0.4重量份的TMPTMA改为0.6重量份的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)之外，混合与实施例8-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例8-3：
在本实施例中，除了将25重量份的DMA改为20重量份的DMA、将5重量份的HEMA改为10重量份的HEMA、将30重量份的NVP改为25重量份的NVP，以及额外添加5重量份的聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(PEGMA)之外，混合与实施例8-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例8-4：
在本实施例中，除了将5重量份的HEMA改为5重量份的2-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、以及将0.4重量份的TMPTMA改为0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))之外，混合与实施例8-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
实施例8-5：
在本实施例中，除了将0.6重量份的乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))改为0.4重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(triacrylate(3))之外，混合与实施例8-4相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
比较例1：
在本实施例中，除了将40重量份的TRISAm改为40重量份的3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙基甲基丙烯酸酯(TRIS)之外，混合与实施例8-1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
比较例2：
在本实施例中，除了将0.4重量份的TMPTMA改为0.6重量份的EGDMA之外，混合与比较例1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光8分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
比较例3：
在本实施例中，除了将25重量份的DMA改为20重量份的DMA、将5重量份的HEMA改为10重量份的HEMA、将30重量份的NVP改为25重量份的NVP，以及额外添加5重量份的聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(PEGMA)之外，混合与比较例1相同的成分以形成硅水胶组成物。接下来，将硅水胶组成物填充到聚丙烯模具的空腔中，并施加30毫焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第一光固化反应。随后，施加132焦耳/cm2的紫外光10分钟进行第二光固化反应，以形成镜片。
接下来，从聚丙烯模具中，将上述实施例8-1～8-5及比较例1～3的镜片取下，并根据前述的方法使用水及异丙醇萃取镜片，得到水萃取物及异丙醇萃取物的重量。此外，测量实施例8-1～8-5及比较例1～3的镜片的透氧性、伸长率、以及折射率。实施例8-1～8-5及比较例1～3的镜片的水及异丙醇萃取结果、透氧性、伸长率、以及折射率纪录于下表十一及表十二中。
表十一
Figure BDA0001985570190000331
Figure BDA0001985570190000341
表十二
Figure BDA0001985570190000342
Figure BDA0001985570190000351
从表十一及表十二可知，当使用TRIS作为硅氧烷化合物时(比较例1～3)，镜片的水萃取物及异丙醇萃取物的重量比明显地增加。这是因为TRIS结构中的甲基丙烯酸酯基的立体障碍提高了化合物的聚合所需能量，因此在硅水胶组成物固化后残留的水萃取物及异丙醇萃取物增加。此外，当使用乙二醇二丙烯酸酯(bisacrylate(2))或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(triacrylate(3))作为交联单体时(即实施例8-4、8-5)，镜片的水萃取物的重量比(小于1.2％)及异丙醇萃取物的重量比(小于2.2％)非常低，表示硅水胶组成物的固化非常完全。
本发明的隐形眼镜与市售隐形眼镜的比较
在完成上述实施例5-3、5-4、6-2及7-2的硅水胶组成物的固化之后，从聚丙烯模具中取出镜片，并使用水萃取镜片。之后，将镜片浸渍于充满pH值为7.3～7.4的硼酸盐缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液的丙烯泡型罩中，并在121℃下高压灭菌30分钟，以制成隐形眼镜。
为了说明本发明的隐形眼镜的优点，购买了4款市售的隐形眼镜以进行比较。具体地，4款市售的隐形眼镜分别为由Alcon公司销售的Delefilcon(Dailies Total 1)、由cooper Vision公司销售的Somofilcon、由Marshal Intergroup公司销售的Unifilcon、以及由Benq materials公司销售的Miacare。使用甲醇对上述实施例5-3、5-4、6-2及7-2的硅水胶组成物所制成的隐形眼镜及4款市售的隐形眼镜进行萃取，并观察甲醇萃取物的重量比以评价各隐形眼镜的优缺点。
详细而言，使用甲醇萃取隐形眼镜的方法是从泡型罩中取出隐形眼镜，并将隐形眼镜置于搅拌中的去离子水中5小时。接着，去除水并用新鲜的去离子水替换并持续搅拌5小时。重复替换新鲜的去离子水两次。之后，将隐形眼镜置于105℃的烘箱中干燥16小时。取出干燥后的隐形眼镜并放入干燥器中，并在30分钟之后测量隐形眼镜的第一干重。接下来，将隐形眼镜浸泡于甲醇中4小时。随后，将隐形眼镜置于烘箱中以相同的方式干燥，并测量隐形眼镜的第二干重。甲醇萃取物的重量比为第一干重与第二干重的差除以第一干重。将本发明的隐形眼镜与市售隐形眼镜的甲醇萃取物的重量比纪录于下表十三中。此外，亦将本发明的隐形眼镜与市售隐形眼镜在制备过程中所使用的固化方式及萃取方式纪录于下表十三中。
表十三
Figure BDA0001985570190000361
从表十三可知，市售的Delefilcon及Miacare隐形眼镜在制备过程中通过光固化制程及有机溶剂萃取制程。因此，Delefilcon及Miacare隐形眼镜的甲醇萃取物的重量比低。然而，这也意味着需要进行有机溶剂萃取制程的Delefilcon及Miacare隐形眼镜的制造成本非常高。
另一方面，市售的Unifilcon及Somofilcon隐形眼镜在制备过程中分别通过光固化制程及热固化制程，且皆通过水萃取制程。由于Unifilcon及Somofilcon隐形眼镜仅通过水萃取制程，因此甲醇萃取物的重量比非常高(10.50％及4.70％)。亦即，Unifilcon及Somofilcon隐形眼镜含有大量的未反应完，没交联好的硅氧烷化合物，这可能对配戴者产生不利影响(例如润湿性降低及脂质沉积等问题)。
虽然实施例5-3、5-4、6-2及7-2的隐形眼镜在制备过程中仅通过水萃取制程，但其甲醇萃取物的重量比极低(小于2.7％)。实施例7-2的隐形眼镜的甲醇萃取物的重量比甚至为0％。这表示本发明的硅水胶组成物中的几乎所有硅氧烷化合物皆已完全聚合而没有残留，因此其所制成的隐形眼镜的甲醇萃取物的重量比极低。
综上所述，本发明提供了可用于制备隐形眼镜的硅水胶组成物。由于在本发明的硅水胶组成物固化之后，几乎所有的硅氧烷化合物已经完全聚合而没有残留，因此不需使用有机溶剂来清洗聚合得到的镜片，从而降低了隐形眼镜的制造成本。
虽然本揭示内容已以实施方式揭露如上，但其他实施方式亦有可能。因此，所请请求项的精神与范围并不限定于此处实施方式所含的叙述。
任何熟习此技艺者可明了，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (23)

1.一种硅水胶组成物，其特征在于，包括：
第一类亲水性单体，具有丙烯酸酯基或丙烯酰胺基；
硅氧烷化合物，具有丙烯酸酯基或丙烯酰胺基；
第一类交联单体，具有多个丙烯酸酯基或丙烯酰胺基；
第二类亲水性单体，具有非共轭乙烯基；以及
第二类交联单体，具有多个非共轭乙烯基；
其中，该第一类亲水性单体的重量、该硅氧烷化合物的重量及该第一类交联单体的重量之和以100重量份计，该第二类亲水性单体的重量及该第二类交联单体的重量之和为40～100重量份。
2.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第二类亲水性单体及该第二类交联单体的聚合所需能量高于该第一类亲水性单体、该硅氧烷化合物及该第一类交联单体的聚合所需能量。
3.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该硅氧烷化合物占该硅水胶组成物的35～60重量％。
4.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该硅氧烷化合物具有下式(1)的结构：
Figure FDA0001985570180000011
其中，X为O或NH；
L为(CH2)m、(CH2)m-[O(CH2)p]q或(CH2)m(CHOH)-[O(CH2)p]q；
R1为OH、CH3或OSi(CH3)3；
R2为CH3或OSi(CH3)3；
R3为烷基；
n为1～30的整数；
m及p为2～5的整数；
q为1～5的整数。
5.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该硅氧烷化合物为硅氧烷单体、硅氧烷巨分子单体或硅氧烷预聚物。
6.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该硅氧烷化合物的数均分子量小于1200。
7.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该硅氧烷化合物是选自由下列所组成的群组：3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺、3-三(三甲基硅烷氧基)硅烷基丙烯酸丙酯、3-三(三乙基硅烷氧基)硅烷基丙基丙烯酰胺、3-三(三乙基硅烷氧基)硅烷基丙烯酸丙酯、(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)甲基硅烷、(3-丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)乙基硅烷、(3-丙烯酰胺基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)甲基硅烷、(3-丙烯酰胺基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基硅烷氧基)乙基硅烷、α-丙烯酰胺丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰胺乙氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰氧基丁基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、α-丙烯酰氧基乙氧基丙基-ω-丁基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰胺丙基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰胺乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰氧基丁基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰氧基丙基聚二甲基硅氧烷、双-α,ω-丙烯酰氧基乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷、以及上述的组合。
8.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第一类亲水性单体占该硅水胶组成物的10～40重量％。
9.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第一类亲水性单体是选自由下列所组成的群组：2-羟乙基丙烯酰胺、丙烯酸甘油酯、丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、以及上述的组合。
10.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第一类交联单体占该硅水胶组成物的0.1～5重量％。
11.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第一类交联单体是选自由下列所组成的群组：三甲基丙基三甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、乙烯二丙烯酰胺、1,4-丁烯二丙烯酰胺、以及上述的组合。
12.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第二类亲水性单体占该硅水胶组成物的20～50重量％。
13.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第二类亲水性单体是选自由下列所组成的群组：N-乙烯基吡咯烷酮、1-乙烯基2-氮杂环壬酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、乙烯基磺酸、甘氨酸乙烯基氨基甲酸酯、甘氨酸乙烯基碳酸酯、以及上述的组合。
14.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第二类交联单体占该硅水胶组成物的0.01～1重量％。
15.如权利要求1所述的硅水胶组成物，其中该第二类交联单体是1,3,5-三烯丙基异氰脲酸酯。
16.如权利要求1至15中任一项所述的硅水胶组成物，其中该第一类亲水性单体、该硅氧烷化合物、以及该第一类交联单体中的至少一者包含甲基丙烯酸酯基或甲基丙烯酰胺基，且其占该硅水胶组成物的20重量％以下。
17.如权利要求1所述的硅水胶组成物，进一步包括光起始剂。
18.如权利要求17所述的硅水胶组成物，其中该光起始剂是选自由下列所组成的群组：1-羟基环己基苯基酮、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、双(η5,2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、双-(2,6-二甲氧基苯甲酰基)(2,4,4-三甲基戊基)氧化膦、以及上述的组合。
19.一种硅水胶镜片，其特征在于，其是由如权利要求1至18中任一项所述的硅水胶组成物经光固化反应所制成。
20.如权利要求19所述的硅水胶镜片，其中在该光固化反应之后，未使用有机溶剂萃取。
21.一种硅水胶镜片的制造方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至18中任一项所述的硅水胶组成物；以及
对该硅水胶组成物依序进行第一光固化反应及第二光固化反应以形成硅水胶镜片，其中在该第二光固化反应中所施加的能量高于在该第一光固化反应中所施加的能量。
22.如权利要求21所述的制造方法，其中在该第一光固化反应中所施加的能量低于50毫焦耳/cm2，且在该第二光固化反应中所施加的能量高于100毫焦耳/cm2。
23.如权利要求21所述的制造方法，其中在进行该第一光固化反应及该第二光固化反应之后，进一步包括：
使用水溶液萃取该硅水胶镜片。
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