CN112041410A - 制备有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法 - Google Patents

制备有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制备单相有机硅‑丙烯酸类杂化粘合剂组合物的一锅法，所述组合物包含通过‑Si‑O‑Si‑连接基团共价键合的丙烯酸类聚合物和有机硅聚合物。丙烯酸类聚合物含有至少一种可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体。这些官能部分提供反应位点通过使有机硅聚合物中的可水解基团在碱性或酸性催化剂和水的存在下反应来形成‑Si‑O‑Si‑键。有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物的两种不相容体系之间形成的共价键防止相分离，从而形成永久的、均匀的单相体系。

Description

制备有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法
技术领域
本发明涉及制备单相有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法以及其应用。一锅法使制备单相有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物流水线化和简单化。有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物特别可用作透皮贴剂以通过组织扩散来递送药物、保健营养品和/或药妆品试剂。
背景技术
压敏粘合剂(PSA)作为透皮贴剂广泛用于药物递送系统。活性物(诸如药物、保健营养品和/或药妆品试剂)共混或溶解在压敏粘合剂中，并且活性物从粘合剂释放到组织，绕过胃肠系统。直接递送(与连续和/或受控药物递送相结合)的优点促进了新的透皮PSA组合物的开发。由于必须避免组织刺激和过敏反应，因此对PSA组合物的生物相容性和惰性要求是严格的。透皮PSA组合物在室温下永久保持粘性，利用柔和压力将贴剂保持在组织上，并且在不引起疼痛或在组织上沉积粘合剂残留的情况下去除。
丙烯酸基压敏粘合剂由于其低成本和良好的活性物溶解性而广泛地用作透皮PSA，但它们常常与组织刺激有关。另一方面，有机硅基压敏粘合剂表现出优异的生物相容性和惰性，这提供低组织刺激；然而，它们具有差的药物溶解性。有机硅和丙烯酸类PSA的共混杂化粘合剂具有改善的药物溶解性和低的组织刺激的优点；然而，两种PSA体系的物理共混物是热力学和动力学不稳定的，并且快速导致宏观相分离。相分离通常使PSA涂覆过程变得困难，并且还可能随时间改变PSA性质。因此，对具有良好药物溶解性和低组织刺激性二者的相稳定的有机硅-丙烯酸类杂化PSA组合物存在不断的需要和持续的需求。本发明对此进行解决。
克服这种不相容性的尝试已经在U.S.P.N.8,124,689、8,569,416和8,614,278得以解决，其中通过复杂方法形成了丙烯酸类接枝有机硅粘合剂。然而，这种复杂方法使得难以除去残留单体，并且不能很好地控制交联水平。溶液中未反应的有机硅和丙烯酸类组分仍然导致随时间的相分离。
U.S.P.N.8,580,891提供通过使有机硅聚合物、有机硅树脂和含甲硅烷基的丙烯酸类聚合物反应制备的有机硅-丙烯酸类杂化组合物；然而，该粘合剂组合物遭受短的保质期和在不足一个月内相分离。
U.S.P.N.8,664,329提供了有机硅-丙烯酸类共聚物，其包含通过-Si-O-Si-连接基团与丙烯酸类聚合物共价键合的有机硅聚合物。有机硅-丙烯酸类共聚物是(a)有机硅聚合物、(b)包含硅烷或硅氧烷官能团的丙烯酸类聚合物；和(c)混接反应催化剂(scramblingcatalyst)的反应产物，其中有机硅聚合物(a)与丙烯酸类聚合物(b)的比率为50:1至1:50。然而，该方法是效率低的三步法，其中第一步是制备丙烯酸类聚合物，并然后在第二步中制备有机硅-丙烯酸类杂化共聚物，最后在第三步中制备有机硅-丙烯酸类PSA。
本领域需要制备有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂的简单、有效的一锅法。本发明解决了该问题。
发明内容
本发明描述了制备单相有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法以及其应用。在一个实施方案中，该方法包括以下步骤：
(a)通过在有机溶液中的自由基聚合反应制备丙烯酸类聚合物；
(b)将(i)有机硅聚合物和(ii)催化剂加入丙烯酸类聚合物溶液中并反应以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)用中和试剂中和有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(d)从有机硅-丙烯酸类杂化溶液中过滤任何固体沉淀物以在溶液中形成单相有机硅丙烯酸类杂化组合物；
其中有机硅聚合物与丙烯酸类聚合物的比率为50:1至1:50，
其中有机硅-丙烯酸类杂化组合物包含在有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物之间的-Si-O-Si-共价键连接基团。
在另一个实施方案中，制备单相有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法包括以下步骤：
(a)通过以下物质的自由基聚合反应制备丙烯酸类聚合物：(i)单体的混合物，其中至少一种单体包含可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体，(ii)自由基引发剂，(iii)有机溶剂，其中反应温度为约50℃至约150℃，并且反应时间为约2小时至24小时；
(b)将(i)有机硅聚合物和(ii)催化剂加入丙烯酸类聚合物溶液中并在约50℃至约150℃的反应温度下反应约2小时至约24小时以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)在约室温至约150℃的温度下将有机硅-丙烯酸类杂化溶液中和约2小时至24小时；和
(d)从有机硅-丙烯酸类杂化溶液中过滤任何固体沉淀物以在溶液中形成单相有机硅丙烯酸类杂化组合物；
其中有机硅聚合物与丙烯酸类聚合物的比率为50:1至1:50，
其中有机硅-丙烯酸类杂化组合物包含在有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物之间的-Si-O-Si-共价键连接基团。
另一个实施方案涉及制备包含有机硅-丙烯酸类杂化PSA组合物和活性物的透皮装置，包括以下步骤：
(a)通过以下物质的聚合反应制备丙烯酸类聚合物溶液：(ai)单体的混合物，其中至少一种单体包含可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体，(aii)自由基引发剂，(aiii)有机溶剂；和
(b)将(bi)有机硅聚合物和(bii)催化剂加入丙烯酸类聚合物溶液(a)中并在约50℃至约150℃的反应温度下反应约2小时至24小时以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)在约室温至约150℃的温度下将有机硅-丙烯酸类杂化溶液中和约2小时至24小时；
(d)从有机硅-丙烯酸类杂化溶液中过滤任何固体沉淀物以在溶液中形成单相有机硅丙烯酸类杂化组合物；
(e)向溶液中添加活性物，其中所述活性物为药物、保健营养品和/或药妆品试剂；
(f)将所述溶液涂覆到膜上；以及
(g)蒸发溶剂以形成透皮装置。
附图说明
图1是各种有机硅-丙烯酸类杂化PSA溶液的一组三张照片。
具体实施方式
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语都具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。如发生冲突，以本文件(包括定义)为准。优选的方法和材料描述如下，尽管与本文所述的那些相似或相当的方法和材料也可用于本公开的实践或测试。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献都通过引用整体并入。本文公开的材料、方法和实施例仅是说明性的而不旨在进行限制。
如在本说明书和权利要求中所使用的，术语“包含”可以包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施方案。如本文使用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“可以”、“含有”及其变体旨在表示开放式的过渡短语、术语或单词，其需要存在指定的成分/步骤，并允许存在其他的成分/步骤。然而，这样的描述应被解释为也描述“由所列举的成分/步骤组成”和“基本上由所列举的成分/步骤组成”的组合物或方法，其仅允许存在所指定的成分/步骤，以及可能由此产生的任何杂质，并排除其他成分/步骤。
在本申请的说明书和权利要求中的数值，尤其当它们涉及聚合物、聚合物组合物或粘合剂组合物时，反映了针对可含有不同特性的各个聚合物的组合物的平均值。此外，除非相反指出，否则数值应当理解为包括与当减少至有效数字的相同数量时相同的数值以及与所述值的差异小于在用于确定该值的本申请中所描述类型的常规测量技术的实验误差的数值。
本文公开的所有范围都包括所述端点并且可独立组合(例如，“2至10”的范围包括端点2和10以及所有中间值)。本文公开的范围的端点和任何数值都不限于精确的范围或值；它们并不充分精确以包括近似这些范围和/或数值的值。如本文所使用的，可以使用近似语言来修饰可能变化而不导致与其相关的基本功能的改变的任何定量表示。因此，在某些情况下，由术语或多个术语(诸如“约”)修饰的值可能不受限于所指定的精确值。在至少一些情况下，所述近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。修饰语“约”也应被视为公开由两个端点的绝对值所定义的范围。例如，“约2至约4”的表述也公开了“从2到4”的范围。术语“约”可以指所示数字加减10％。例如，“约10％”可表示9％至11％的范围，且“约1”可以意指0.9-1.1。“约”的其他含义可以从上下文中(诸如四舍五入)显而易见，因此，例如“约1”也可以意指0.5至1.4。
如本文所用，聚合物或低聚物是由单体单元组成的等于或大于约一个单体单元的大分子。聚合物和低聚物，或聚合的和低聚的在本发明中可互换使用。
如本文所用，术语“烷基”是指单价线性、环状和支化基团，该基团含有C1至C24碳和在该基团中的碳原子之间的仅单键，并且包括例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、庚基、2,4,4-三甲基戊基、2-乙基己基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十六烷基和正十八烷基。
如本文所用，术语“芳基”是指具有单环(例如，苯基)或多个稠(稠合)环的6至24个碳原子的单价不饱和芳族碳环基团，其中至少一个环是芳族的(例如，萘基、二氢菲基、芴基或蒽基)。优选的实例包括苯基、甲基苯基、乙基苯基、甲基萘基、乙基萘基等。
如本文所用，术语“烷氧基”是指基团-O-R，其中R为如上定义的烷基。
本文中的术语“有机硅聚合物”是指(i)硅氧烷聚合物或聚二有机硅氧烷，诸如二甲基硅氧烷(PDMS)、甲基苯基硅氧烷、二苯基硅氧烷或它们的混合物；(ii)有机硅树脂，诸如MQ树脂、TD树脂、TM树脂、POSS等，如本领域已知的。
本文中的术语“一锅法”是指反应过程和装置(包括反应烧瓶、搅拌器、冷凝器等)在制备有机硅-丙烯酸类杂化组合物的整个反应过程期间保持相同配置，并且直到过滤、溶剂去除或交换的后处理以及最终产物排出才从烧瓶中取出反应混合物。
本文中的“粘合剂组合物”是指呈液体、溶液、水性、乳液或热熔融形式的粘合剂。特别地，本文的粘合剂组合物是指压敏粘合剂组合物或PSA组合物。如本文所用，可互换使用的术语“压敏粘合剂”或“PSA”是指在施加轻微压力的情况下瞬时粘附到大部分基底并且保持永久发粘的粘弹性材料。
本发明提供了制备单相有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物的一锅法，包括以下步骤：
(a)通过在有机溶液中的自由基聚合反应制备丙烯酸类聚合物；
(b)将(i)有机硅聚合物和(ii)催化剂加入丙烯酸类聚合物溶液中并反应以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)用中和试剂中和有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(d)从有机硅-丙烯酸类杂化溶液中过滤任何固体沉淀物以在溶液中形成单相有机硅丙烯酸类杂化组合物；
其中有机硅聚合物与丙烯酸类聚合物的比率为50:1至1:50，
其中有机硅-丙烯酸类杂化组合物包含在有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物之间的-Si-O-Si-共价键连接基团。
有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物通过-Si-O-Si-连接基团共价键合。本文中的丙烯酸类聚合物含有至少一种硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体，其含有可水解官能团如Si(OR)、SiOH或Si-O-Si。这些官能团提供反应位点以通过在酸、碱和/或水存在下与有机硅聚合物中的SiOH反应形成-Si-O-Si-共价键。共价键将不相容的有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物永久地连接在一起，并防止相分离。如本领域技术人员已知的，可以调节有机硅-丙烯酸类杂化组合物以具有粘合性能。在特定应用中，组合物将用作PSA。
本发明中的一锅法提供了制备有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物的复杂的热动力不稳定体系的有效且简单的方法。整个反应过程在单一反应装置中，在化学实验室或生产工厂中进行。其产生单相的有机硅-丙烯酸类粘合剂组合物，其保持单相而没有相分离和凝胶化超过六个月。
制备有机硅-丙烯酸类PSA组合物的一锅法的第一步是自由基聚合，其中在有机溶剂中形成丙烯酸类聚合物(a)。丙烯酸类聚合物是在自由基引发剂的存在下由单体的混合物制备，其中至少一种单体是可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体。聚合温度为约50℃至约150℃，时间为约2小时至24小时。丙烯酸类聚合物的重均分子量(Mw)为约100至约1,000,000g/mol，优选约1,000至约100,000g/mol。
形成丙烯酸类聚合物的单体中的至少一种为可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体。可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体通常以丙烯酸类聚合物总重量的0.05-50重量％，更优选约0.1-约20重量％的量使用。
可用于实践本发明的可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体具有CH2＝CHR’COO-X-SiR”n-3Yn的结构，其中R’为H或甲基；R”选自烷基、芳基、氟烷基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、乙烯基或它们的组合；X是选自以下组的线性、环状或支化二价连接基：亚烷基、亚芳基、氧亚烷基、氧亚芳基、酯、胺、二醇、酰亚胺、酰胺、醇、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫化物、醚或其衍生物或组合；且Y是选自以下组的可水解基团：烷氧基、芳氧基、乙酰氧基、肟基(oximino)、烯氧基(enoxy)、氨基、酰胺基、α-羟基羧酸酰胺(-OCR’2CONR”2)、α-羟基羧酸酯(-OCR’2COOR”)、H、卤素或它们的组合；n选自1、2和3。可用于实践本发明的可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体的合适实例包括但不限于(甲基)丙烯酰氧基丙基三烷氧基硅烷、(甲基)丙烯酰氧基丙基烷基二烷氧基硅烷等。
硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体的合适实例包括但不限于单(甲基)丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷聚合物或低聚物，例如(甲基)丙烯酸三烷氧基甲硅烷基酯、(甲基)丙烯酸二烷氧基甲硅烷基酯或甲基丙烯酸酯。优选的硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体是三甲氧基甲硅烷基和二甲氧基甲基甲硅烷基官能性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。这种单体的实例是甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。基于丙烯酸类聚合物的总重量，硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体的含量为约0.05-50重量％。
形成丙烯酸类聚合物(a)的其它单体包括具有式CH2＝CR1R2的那些，其中R1为H或甲基；R2选自COOR3或OCOR3、芳基、杂环或其组合，其中R3为线性、支化、环状或杂环的烷基、芳基或其组合；优选地，R3选自H、烷基、芳基、烯丙基、氟烷基、羟基烷基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、环氧烷基、氨基烷基、铵烷基或它们的组合。
可用于实施本发明的丙烯酸类单体(其中R1为H或甲基；R2选自COOR3)的合适实例选自但不限于(甲基)丙烯酸烷基酯单体。优选的(甲基)丙烯酸烷基酯在烷基中具有至多约48个碳原子。这些丙烯酸类聚合物组分可以包含低玻璃化转变温度(Tg)(甲基)丙烯酸烷基酯单体。低Tg单体是那些具有小于约0℃的均聚物Tg的单体。用于本发明的优选低Tg(甲基)丙烯酸烷基酯在烷基中具有约4至约10个碳原子，并且包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵、(甲基)丙烯酸、丙烯酸2-羧乙酯、乙酸乙烯酯、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、苯乙烯、α-甲基苯乙烯及它们的组合。特别优选的是丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯。基于丙烯酸类聚合物的总单体重量，低Tg丙烯酸类单体优选但不必须以大于约20重量％，更通常约40-约98重量％的量存在。
另外，丙烯酸类聚合物组分可进一步包含具有高玻璃化转变温度的附加丙烯酸类单体。非限制性实例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异丁酯和(甲基)丙烯酸异冰片酯。技术人员应理解，单体的选择应考虑粘合剂性质、与其它粘合剂基质组分的相容性、药物溶解度等。因此，单体Tg仅是在任何特定丙烯酸类聚合物设计中要考虑的许多变量中的一个。基于丙烯酸类聚合物的总单体重量，这种高Tg单体通常以小于约80重量％，更通常约5-约50重量％的量使用。
在优选的实施方案中，丙烯酸类聚合物包含约90-约99.5重量％的丙烯酸2-乙基己酯和约0.5-约10重量％的甲基丙烯酸二甲氧基甲基甲硅烷基酯。已经发现，包含大于约0.2重量％烷氧基甲硅烷基官能性单体的丙烯酸类聚合物特别良好地适合用于本发明的杂化粘合剂组合物中，并且可以用于制备单相稳定的粘合剂溶液。
如果需要，其它有用的附加丙烯酸类单体可选自羧酸官能性单体。羧酸优选地含有约3至约6个碳原子，并且除了其它，还包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸2-羧乙酯等。丙烯酸是特别优选的。这种羧基官能性单体通常以基于丙烯酸类聚合物的总单体重量的多达约25重量％，更通常约0.5-约10重量％的量使用。
另外，还可以添加官能性丙烯酸类单体以形成丙烯酸类聚合物，并且它们可以选自一种或多种含羟基的官能性单体的组，诸如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯，或它们的组合。这种羟基官能性单体通常以基于丙烯酸类聚合物的总单体重量的多达约25重量％，更通常约0.5-约10重量％的量使用。
有用的官能性丙烯酸类单体还可以选自一种或多种含N的官能性单体。自由基引发剂的合适实例包括但不限于N-乙烯基吡咯烷酮、叔辛基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-叔辛基丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸氰乙酯、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵，或它们的组合。这种N官能性单体通常以基于丙烯酸类聚合物的总单体重量的多达约25重量％，更通常约0.5-约10重量％的量使用。
另外，可加入共聚单体以形成丙烯酸类聚合物。有用的共聚单体包括乙酸乙烯酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、含环氧基的(甲基)丙烯酸酯、烯丙基缩水甘油醚，或它们的组合。这种单体通常以基于丙烯酸类聚合物的总单体重量的多达约25重量％，更通常约0.5-约10重量％的量使用。
将自由基引发剂与丙烯酸类单体一起加入以形成丙烯酸类聚合物。可以使用典型的自由基引发剂来制备本发明的丙烯酸类聚合物，包括卤素分子、偶氮化合物、或有机和无机过氧化物，如本领域技术人员已知的，还可以选择它们。自由基引发剂的合适实例包括但不限于2,2'-偶氮二异丁腈、1,1'-偶氮二(环己烷甲腈)、2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)、4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、1,1'-偶氮二(氰基环己烷)、2-2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、二叔丁基过氧化物、二叔戊基过氧化物、过氧化新戊酸叔戊酯、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等。
本发明的丙烯酸类聚合物组分通过如实施例中所述的常规自由基溶液聚合制备，同时也可以使用其它特定的聚合方法，诸如控制自由基聚合。在本发明的实践中，在使用本领域已知和常规的方法聚合之后，降低残留单体含量，或除去或降低溶剂水平和/或其它挥发物也可能是有利的。
制备丙烯酸类聚合物的聚合反应在有机溶剂或共溶剂中进行，所述有机溶剂或共溶剂选自脂族烃、芳族烃、醚、乙酸酯、酮、醇、水及其混合物。优选的反应溶剂包括二甲苯、甲苯、庚烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲乙酮、丙酮、异丙醇、水及其混合物。也可以在制备丙烯酸类聚合物的第一步骤中加入有机硅聚合物作为稀释液。因此，丙烯酸类聚合物组分可如所述独立于有机硅聚合物组分形成或在有机硅聚合物组分的存在下形成。
或者，现成和市售的丙烯酸类聚合物也可用作来自步骤1的丙烯酸类聚合物的替代或补充组分。此类丙烯酸类聚合物的合适实例是包含封端的烷氧基甲硅烷基官能团的丙烯酸类聚合物或聚硅氧烷嵌段的或接枝的共聚物。封端的烷氧基甲硅烷基官能团的实例是三烷氧基甲硅烷基、二烷氧基甲硅烷基官能团。优选的封端的烷氧基甲硅烷基官能团是三甲氧基甲硅烷基、二甲氧基甲基甲硅烷基，三乙氧基甲硅烷基和/或二乙氧基甲基甲硅烷基官能团。这种聚合物的合适例子是来自Kaneka的MS-聚合物。嵌段共聚物同样有用。聚硅氧烷嵌段共聚物的实例是聚二甲基硅氧烷-丙烯酸类嵌段共聚物。硅氧烷嵌段的优选量为整个嵌段聚合物的10-50重量％。
制备有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物的一锅法的第二步骤是使来自以上步骤一的丙烯酸类聚合物溶液与有机硅聚合物在催化剂的存在下反应。第二步骤的组分直接加入到第一步骤的丙烯酸类聚合物的溶液(相同罐)中。(b)(i)有机硅聚合物为硅氧烷聚合物、有机硅树脂或它们的组合。反应温度为约50℃至约150℃，并且反应时间为约2-24小时。有机硅聚合物与丙烯酸类聚合物的比率为约50:1至1:50。
可用于本发明实践的(b)(i)有机硅聚合物包括具有至少两个或更多个(R’R”SiO)单元的硅氧烷聚合物，其中R’和R”独立地为烷基、芳基、氟烷基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、乙烯基或它们的组合。硅氧烷聚合物的合适实例包括具有选自可水解羟基、烷氧基氢化物或它们的组合中的端基的聚二有机硅氧烷，但不限于聚二烷基硅氧烷、聚二芳基硅氧烷、聚烷基芳基硅氧烷。在优选的实施方案中，硅氧烷聚合物是聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚(3,3,3-三氟丙基甲基)硅氧烷或其混合物的聚合物或共聚物。硅氧烷聚合物通常用羟基、烷氧基、氢化物、乙烯基官能团等基团封端。在一个实施方案中，封端的官能团是羟基、烷氧基、氢化物官能团或它们的混合物。在最优选的实施方案中，硅氧烷聚合物是具有一种平均分子量或多于一种平均分子量的混合的羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。硅氧烷聚合物的重均分子量通常为约100至约3,000,000，优选约10,000至约350,000g/mol。
可用于本发明的实践的(b)(i)有机硅聚合物还包括有机硅树脂。有机硅树脂是有机硅聚合物的网络物，其在笼状Si-O-Si化学结构中包含R3SiO1/2(M单元)、R2SiO2/2(D单元)、RSiO3/2(T单元)和/或SiO4/2(Q单元)的组合。其可以根据US 2676182、US 2814601中的程序制得并且也获自各种商业来源。优选的有机硅树脂为独立地具有M、D、T和/或Q单元的MQ、MT、TD、POSS；最优选的有机硅树脂是MQ树脂。
可用于本发明实践的MQ树脂包含至少一个四官能甲硅烷氧基单元SiO4/2和至少一个三有机基甲硅烷氧基单元R3SiO1/2，其中R为甲基、羟基、乙烯基、苯基、(甲基)丙烯酰氧基丙基或它们的组合，并且单元SiO4/2与R3SiO1/2的摩尔比为1:2至2:1；其中R基于有机硅树脂的总重量为约0.05重量％至10重量％；并且羟基和甲基的组合，针对每个Si-Me具有0.001至1个Si-OH。有机硅树脂具有约100g/mol至3,000,000g/mol的重均分子量。优选1,000至100,000g/mol。在优选的实施方案中，有机硅聚合物是PDMS和MQ的组合，其比率范围为约50:1至1:50，最优选地，其比例范围为约9:1至1:9。
可用于本发明的实践的(b)(ii)催化剂是酸或碱催化剂。优选的酸或碱催化剂在烃溶剂中具有等于或小于-6或等于或大于15的pKa值。催化剂的合适实例为但不限于MOR，其中M为Cs、Rb、K、Na、Li，且R为H、烷基、芳基、烯丙基、氟烷基或其组合；有机锂试剂、格氏试剂、甲磺酸、硫酸、酸性粘土、路易斯酸、酸性离子交换树脂，或它们的组合。催化剂的其它实例包括路易斯酸或碱、金属(诸如锡、钛、铝、铋)的有机金属盐。也可以使用多于一种类型的上述催化剂的组合。
利用强酸或碱催化剂，并且在水/湿气存在下，丙烯酸类聚合物与有机硅聚合物反应以产生轻度交联但可溶的聚合网状物。反应性甲硅烷基官能性单体一旦结合到丙烯酸类聚合物骨架上，就与有机硅聚合物的羟基官能团发生缩合反应，并利用动态-Si-O-Si-键断裂和再形成而快速再平衡。由于该步骤导致完全形成共价-Si-O-Si-键，并因此导致否则在本质上不混溶的有机硅聚合物和丙烯酸类聚合物之间的单相溶液和聚合物，因此该步骤被称为“混接反应(scrambling reaction)”。另外，丙烯酸类聚合物的烷氧基甲硅烷基官能团可以在水/湿气和催化剂的存在下进行自交联反应。缩合反应也发生在有机硅聚合物分子之间，特别是当使用多于一种的有机硅聚合物时。虽然不受任何理论约束，但有机硅树脂形成桥接丙烯酸类聚合物和硅氧烷聚合物两者的中心区域。这些中心区域形成-Si-O-Si-连接基团，该连接基团形成具有良好内聚强度的稳定的单相溶液粘合剂。
在另一个实施方案中，可在第二步骤之前在步骤(a)中将(b)(i)有机硅聚合物与另一种丙烯酸类单体一起添加。丙烯酸类聚合物可在硅烷聚合物(b)存在下形成。在该实施方案中，第二步，步骤(b)将是加入催化剂(b)(ii)以形成有机硅-丙烯酸类杂化聚合物。
反应可在室温或在升高的温度或至多约180℃下进行。优选的温度在约50-约150℃的范围内。通常，反应为约2-约24小时。优选使反应进行至少直到基本上去掉缩合副产物(诸如水、醇和二氧化碳)的析出速率。反应的固体含量为约20-80％，并可通过加入或除去溶剂来调节。
一锅法的第三步是用(c)中和试剂中和溶液。将中和试剂加入到在第二步中制备的溶液(相同罐)中。可用于本发明的实践的中和试剂是液体、固体或酸/碱活化粘土或离子交换树脂中的任何弱有机或无机酸或碱。中和试剂的合适实例包括但不限于稀盐酸(水溶液)、三甲基氯硅烷、气相法二氧化硅、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、乙酸、氢氧化铵(水溶液)、碳酸铵、六甲基二硅氮烷、氨基丙基三甲基硅烷、环氧丙烷等，或其组合。中和温度为约室温至约150℃，中和时间为约2-约24小时。
一锅法的第四步是过滤溶液以除去任何形成的盐、凝胶和任何其它固体沉淀物。过滤助剂(诸如硅藻土(celite、diacel、diatomite、diatomaceous earth)等或它们的组合)可以用于平稳过滤过程。剩余的溶液是单相有机硅丙烯酸类杂化组合物。该有机硅丙烯酸类杂化组合物可以原样流延和干燥以形成膜并用作压敏粘合剂。偶尔，反应溶剂可能不是最终粘合剂组合物中优选的溶剂，因此，可通过蒸馏除去溶剂，并在过滤之前或之后用任何其它溶剂或溶剂混合物代替。
有机硅-丙烯酸类杂化组合物可以进一步配制成溶液粘合剂、乳液粘合剂或热熔粘合剂形式的多种粘合剂组合物，或与附加组分共混以形成组合物，诸如涂料、密封剂等。共混可以通过在提供一锅法的过滤步骤之前或之后在溶液中直接加入附加组分来进行。
将附加组分共混以实现所需特性。这些组分包括但不限于本领域技术人员已知的增粘剂、附加聚合物、硅油、增塑剂、稀释剂、增溶剂、有机或无机填料、颜料、荧光添加剂、流动和流平添加剂、润湿剂、表面活性剂、消泡剂、流变改性剂、乳化剂、保湿剂、胶凝剂、着色剂、其它表面改性剂、芳香剂、渗透增强剂、稳定剂、抗氧化剂等。
合适的增粘剂是本领域已知的，包括(1)脂族烃；(2)混合的脂族烃和芳族烃；(3)芳族烃；(4)取代的芳族烃；(5)氢化酯；(6)多萜；(7)矿物油；(8)木材树脂或木松香以及它们的氢化形式；(9)有机硅MQ、MT、TD树脂或其硅油。基于总组合物的重量，增粘剂的有用含量通常为约1重量％至约30重量％。
还可以将本发明的有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物与附加聚合物共混以增强所需性质。可用于共混的聚合物的实例包括但不限于聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚酯、聚醚、聚氨酯、无定形聚α烯烃、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚异丁烯、苯乙烯嵌段聚合物等。
有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物特别适合作为透皮粘合剂膜。膜在本文被定义为例如通过将载体液体(诸如水或其他有机溶剂)中的有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物流延、挤出或吹塑到基底表面上而形成的柔性产品。膜通常但不必须具有均匀的厚度，并且厚度通常在约0.02mm至约3mm之间变化。根据所需的最终用途应用，可以形成或加工该膜以具有各种长度、宽度和形状。
可在流延膜之前将活性物溶解或共混于溶液中或分散于透皮膜的表面上用于递送。在一个实施方案中，在室温或高于室温下将活性物溶解在有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物溶液中。可首先将活性物溶解或分散在溶液中，然后在一个罐中将含活性物的溶液或悬浮液与有机硅-丙烯酸类杂化粘合剂组合物混合以形成混合物。然后将混合物涂覆到合适的基底上并干燥以形成膜。或者，可将活性物溶解或分散在溶液中，然后直接喷雾或涂覆到流延膜上。可以将所形成的包含活性物的膜空气干燥或在热空气下干燥以除去过量溶剂。然后可将膜切割成所需尺寸，包装并储存。
术语活性物，在本文中也称为活性成分，用于指任何“药物”、“保健营养品”、“药妆品”试剂。活性成分可以是或不是药理学活性物，但通常至少具有可感知的治疗效果。
使用本发明可以施用的药物活性物包括处方药(Rx)(包括受控物质)和非处方(OTC)药物。药物活性物的非限制性类别包括α-肾上腺素受体激动剂、β-肾上腺素受体激动剂、α-肾上腺素受体阻滞剂、β-肾上腺素受体阻滞剂、促蛋白合成剂(anabolics)、止痛剂(麻醉剂和非麻醉剂)、雄激素、麻醉药、抗过敏剂、抗雄激素物质、抗心绞痛剂、抗心律不齐剂、抗糖尿病剂、抗组胺剂、抗偏头痛剂、支气管扩张药(bronchodialators)、促孕激素和血管舒张剂。包括用于糖尿病、抗组胺、疼痛缓解管理、抗真菌处理、激素管理，敏感性牙齿、痤疮治疗、牙齿和牙龈疾病、炎症、抗微生物处理、镇静、失眠症、晕动病、呕吐、尼古丁成瘾、膀胱控制和中枢神经系统疾病的活性物。
药物的具体非限制性实例包括胰岛素、氯雷他定(loratidine)、苯佐卡因、氨来占诺、可待因、吗啡、尼古丁、芬太尼、咪康唑、雌二醇、孕酮、睾酮、硝酸钾、水杨酸、过氧化苯甲酰、三氯生、氟化物、氯己定(chorhexidine)、双氯芬酸、酮洛芬、利多卡因和氢化可的松。
保健营养品被定义为可以被认为是食物或食物的一部分并且提供医学和健康益处(包括疾病的预防和治疗)的任何物质。
可以被施用的营养保健活性物的类型包括，但不限于，功能性食物、膳食补充剂、草本产品，包括抗氧化剂、免疫增强剂、心血管健康增强剂、健康关节和软骨增强剂、记忆和精神增强剂、妇女健康增强剂、心情和情绪增强剂以及重量减轻增强剂。
保健营养品的非限制性实例包括姜、叶黄素、大蒜、番茄红素、辣椒素、咖啡因、叶酸、β-胡萝卜素、番茄红素、缬草、人参、维生素E、花草茶(例如，绿茶)以及天然生物学植物区系。
应当理解，上述实例(包括分类)仅用于说明的目的。将认识到，所有国家不以一致的方式分类和/或管理活性物。治疗或预防疾病或以其它方式影响个体的结构和/或功能的活性物可被一个国家视为药物，但被另一个国家视为药妆品。同样，在文化层面以及个体层面上也存在分类差异。一个人可以将其视为药妆品，另一个人可以将其视为化妆品试剂。
应当理解，上述实例(包括分类)仅用于说明的目的。将认识到，所有国家不以一致的方式分类和/或管理活性物。治疗或预防疾病或以其它方式影响个体的结构和/或功能的活性物可被一个国家视为药物，但被另一个国家视为药妆品。同样，在文化层面以及个体层面上也存在分类差异。一个人可以将其视为药妆品，另一个人可以将其视为化妆品试剂。
“药妆品”被定义为用于局部施用的任何物质或产品，并且旨在对身体具有治疗效果。可以施用的药妆品活性物的类型包括但不限于保湿剂、抗老化剂、抗氧化剂、美黑剂(self tanners)、脱色剂、疤痕管理、头皮护理、酶和氨基酸。
药妆品的非限制性实例包括α和β羟基酸，羟基乙酸，乳酸，抗氧化剂，维生素C，维生素E，植物药，木瓜蛋白酶，对苯二酚，曲酸，巯基乙酸酯，燕麦片和橙皮。这些实施例仅仅是说明性的，因为本领域熟知在一个国家的药妆品活性物在另一个国家被认为是药物活性物。
本发明的含活性物的膜的活性物负载水平通常为约0.001干重％至约80干重％，更通常为约0.01干重％至约70干重％，甚至更通常为约0.01干重％至约50干重％。应当理解，活性物负载将取决于例如活性物的类型、所用膜的尺寸和厚度、膜所应用的个体(成人或儿童、非人类动物)等。
以如下量来添加活性物，该量使得最终的含活性物的单一剂量包括预先确定的有效量。有效量是指活性剂以给予期望作用或治疗剂量所需的量存在。活性物以足够的量存在(在此处也指有效量)以便带来期望的结果，例如，治疗病症中的期望治疗效果。例如，药物的有效量是指药物在特定的预定时间段或剂量次数上提供所选择的效果的无毒性但足够的量。应当理解，根据掺入膜中的特定活性物、病症和/或所治疗病症的严重程度、与所选的活性物共同施用的任何其它活性物、期望的治疗持续时间和优选的剂量单位数、膜所施用的个体的年龄等，构成有效量的量可以变化。在这方面，通常在医学领域中一次或两次施用(例如根据体重、年龄等)建议以单剂量施用。
在另一个实施方案中，在流延并干燥膜之后，可以喷洒、喷淋或添加另外的活性物或另一种活性物。
膜可用于活性成分的全身和局部施用。膜可用于活性物的立即释放或以其它方式的受控释放。如在本文使用的受控释放是指使活性成分为宿主的生物系统可用的方法和组合物。受控释放包括使用瞬时释放、延迟释放和持续释放。“瞬时释放”指立即释放到宿主的生物系统。“延迟释放”是指直到施用后一定时间延迟活性成分才对宿主可用。“持续释放”通常指通过活性成分的释放使得宿主可用的活性成分水平在一段时间内维持在某些水平。影响每种释放类型的方法可以变化。
应当理解，可以选择膜的组分以控制一种或多种活性物递送的时间和程度。膜的尺寸大小、形状、厚度和重量将根据目的、递送部位和所治疗的个体(例如，人、狗、马)而变化。
将具有活性物的透皮膜施用到个体的组织表面上。该组织可以是基本上干燥的或潮湿的，例如当施用于引流伤口或严重烧伤时。接触后，膜粘附到表面并保持其粘附性。膜具有柔性特征，这允许膜保留在定向部位上直到被移除。
本文广泛使用的组织是指个体的任何暴露表面。暴露表面是指在没有侵入性(例如，外科手术)操作的情况下可以到达的身体的任何区域。这些组织包括但不限于皮肤、各种粘膜组织(口腔、阴道、鼻、眼组织、直肠)，牙齿、指甲和毛发。膜可应用于健康组织，或应用于损伤或刺激或患病组织表面。
术语“个体”在本文中以其最广泛的含义使用，并且包括动物(人类和非人类，包括陪伴动物诸如狗、猫和马，以及家畜诸如牛和猪)和植物(农业和园艺应用)。
在不脱离本发明精神和范围的情况下可对本发明做出许多修改和变化，这对本领域技术人员来说是显而易见的。本文描述的特定实施方案仅以实施例的方式提供，并且本发明仅由所附权利要求的术语以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来限制。
实施例
组分
从Gelest Inc获得有机硅聚合物(羟基封端的PDMS，Mw110,000g/mol)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷。
从Sigma-Aldrich获得甲基丙烯酸2-乙基己酯(2-EHA)、甲基丙烯酸酯(MA)、2,2′-偶氮二(2-甲基丙腈)(AIBN)、庚烷、二甲苯、乙酸、六甲基二硅氮烷、MeSiCl3)、(NH4)2CO3、NH4OH、KOH(1.0M)和正丁基锂(在己烷中为1.6M)。
MQ树脂是羟基官能性有机硅树脂(Mw～10,000g/mol)，并且可根据U.S.P.N 2,676,182或2,814,601的操作进行制备，并且还可以从各种商业来源获得，包括DowCorning、Momentive和Wacker。
性能测试
根据如下调整的测试方法A,PSTC-107来测量剪切粘合力。将粘合剂涂覆在PET(2密耳)膜上。在粘合剂膜润湿不锈钢板15分钟之后施加的在12×25mm面积上的1kg的剪切负荷下测量剪切粘合力。所有测试均在23℃和50％相对湿度下进行。
根据如下调整的测试方法A,PSTC-101在180℃下测量剥离粘合力。将粘合剂涂覆在PET(2密耳)膜上。在粘合剂膜润湿不锈钢板15分钟之后测量剥离强度。所有测试均在23℃和50％相对湿度下进行。
使用流变动态机械分析仪(型号RDA 700)获得弹性模量(G')、损耗模量(G")和tanδ对温度扫描。该仪器由Rhios软件4.3.2版控制。使用直径为8mm并被约2mm的间隙分隔的平行板。装好样品然后冷却至约-100℃，并起动时间程序。程序测试以5℃的间隔增加温度，随后是每个温度下的10秒保温时间。用氮气连续冲洗对流烘箱。频率保持在10rad/s。测试开始时的初始应变是0.05％(在板的外沿处)。软件中的自动应变选项用来保持整个试验中可精确测量的扭矩。配置该选项使得软件允许的最大施加应变为80％。如果确保使用了下列操作，自动应变程序就在每个温度增量调整应变。如果扭矩低于200g-cm，则应变增加现有值的25％。如果扭矩超过1200g-cm，则应变减少现有值的25％。在200和1200g-cm之间的扭矩下，在该温度增量下应变不变。通过软件由扭矩和应变数据计算剪切储能模量或弹性模量(G')和剪切损耗模量(G")。还计算了它们的比率G"/G，也称为tanδ。
实施例1(对比例)丙烯酸类聚合物的制备
将2-EHA(19.6g)、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯(0.5g)以及AIBN(0.03g)和庚烷(50g)的混合物在氮气下装入配备有搅拌器、冷凝器、加料漏斗的反应烧瓶中。将混合物加热至回流15分钟，然后在2小时的时间段内添加在庚烷(50g)中的AIBN(0.03g)，继续反应1小时。将丙烯酸类聚合物溶液冷却至室温，排出并装入玻璃罐中。
实施例2(对比例)：杂化PSA的制备2C
在不同的烧瓶中，将来自实施例1的丙烯酸类聚合物溶液、有机硅聚合物(32g)、甲基MQ树脂(48g)、KOH(水溶液)(在水中1.0N)(0.2g)和庚烷(300g)的混合物在回流下搅拌4小时。加入乙酸(0.03g)并将混合物在回流下搅拌0.5小时。加入六甲基二硅氮烷(2.0g)并在回流下继续反应1小时。将产物冷却至室温，过滤并装入玻璃罐中。在一个月内，产物溶液相分离为两个相。
实施例3(对比例)：杂化PSA的制备3C
在不同的烧瓶中，将来自实施例1的丙烯酸类聚合物、有机硅聚合物(32g)、KOH(水溶液)(在水中1.0N)(0.2g)和庚烷(300g)的混合物在回流下搅拌4小时。加入甲基MQ树脂(48g)和(NH4)2CO3(1g)、NaHCO3(0.5g)，并将混合物在60℃下搅拌3小时，然后回流1小时。加入六甲基二硅氮烷(2.0g)并在回流下继续反应1小时。将产物冷却至室温，过滤并装入玻璃罐中。在不足6个月内产物溶液分离并凝胶化。
实施例4(对比例)：杂化PSA的制备4C
在不同的烧瓶中，在氮气下将来自实施例1的丙烯酸类聚合物、有机硅聚合物(32g)和庚烷(300g)的混合物在回流下搅拌1小时。加入正丁基锂(在己烷中1.6N，0.3mL)并在回流下混合约3小时。加入甲基MQ树脂(48g)并混合，在回流下搅拌1小时，加入正丁基锂(在己烷中1.6N，0.3mL)并在回流下混合3小时。加入六甲基二硅氮烷(2.0g)并在回流下继续反应1小时。关闭氮气并引入CO2，并在回流下继续反应1小时。将产物冷却至室温，并装入玻璃罐中。产物溶液保持单相超过6个月。
实施例5(对比例)：丙烯酸类-有机硅共聚物的制备5C
将2-EHA(13.5g)、MA(10g)、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯(0.5g)以及AIBN(0.03g)和二甲苯(50g)的混合物在氮气下装入配备有搅拌器、冷凝器、加料漏斗的反应烧瓶中。将混合物加热至回流15分钟，然后在2小时的时间段内加入在二甲苯(50g)中的Vazo-67(0.03g)，继续反应1小时。将有机硅聚合物(Wacker Elastomer 50N，32g)、KOH(水溶液)(在水中1.0N)(0.2g)和二甲苯(100g)在回流下搅拌4小时。加入乙酸(0.03g)并将混合物在回流下搅拌0.5小时。将产物冷却至室温，过滤并装入玻璃罐中。在超过6个月内产物溶液保持单相。
实施例6(对比例)：杂化PSA的制备6C
在新的反应方案中，将来自实施例5的有机硅-丙烯酸类共聚物、甲基MQ树脂(45g)、催化剂KOH(0.1g)和二甲苯(30g)的混合物在100℃下搅拌3小时。加入六甲基二硅氮烷(2.0g)并继续反应2小时。将产物冷却至室温，过滤并装入玻璃罐中。在不足6个月内产物溶液保持单相但凝胶化。
实施例7(对比例)：一锅法制备杂化PSA 7C
将2-EHA(19.6g)、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯(0.5g)、AIBN(0.03g)和庚烷(50g)的混合物在氮气下装入配备有搅拌器、冷凝器、加料漏斗的反应烧瓶中。将混合物加热至回流30分钟，然后在2小时的时间段内添加在庚烷(50g)中的AIBN(0.03g)，继续反应1小时。加入有机硅聚合物(32g)、KOH(在水中1.0N，0.2g)和200g庚烷，并将混合物在回流下搅拌4小时。加入乙酸(0.03g)并在回流下搅拌0.5小时。加入NH4OH(水溶液)(30％NH3，0.2g)和甲基MQ树脂(48g)，并将混合物在回流下搅拌4小时。加入六甲基二硅氮烷(5.0g)并在回流下继续反应1小时。将产物冷却至室温，过滤并装入玻璃罐中。在不足6个月内产物溶液相分离并凝胶化。
实施例8(对比例)：一锅法制备杂化PSA 8C
将2-EHA(19.6g)、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯(0.5g)、有机硅聚合物(32g)、AIBN(0.03g)和庚烷(50g)的混合物在氮气下装入配备有搅拌器、冷凝器、加料漏斗的反应烧瓶中。将混合物加热至回流15分钟，然后在2小时的时间段内添加在庚烷(50g)中的AIBN(0.03g)，继续反应1小时。加入KOH(在水溶液中1.0N，0.2g)和200g庚烷，并将混合物在回流下搅拌4小时。加入乙酸(0.03g)并在回流下搅拌0.5小时。加入(NH4)2CO3(1g)和甲基MQ树脂(48g)，并将混合物在60℃下搅拌3小时，然后回流1小时。加入六甲基二硅氮烷(5.0g)并在回流下继续反应1小时。将产物冷却至室温，过滤并装入玻璃罐中。在不足6个月内产物溶液分离并凝胶化。
实施例9：本发明一锅法制备杂化PSA 9
将2-EHA(19.6g)、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯(0.5g)、AIBN(0.03g)和庚烷(100g)的混合物在氮气下装入配备有搅拌器和冷凝器的反应烧瓶中。通过将混合物加热至回流开始聚合并保持1小时。将AIBN(0.03g)加入到同一烧瓶中并混合1小时。将有机硅聚合物(32g)、甲基MQ树脂(48g)，KOH(4g，在水中1.0N)和庚烷(40g)加入同一烧瓶中并在回流下搅拌4小时。将三甲基氯硅烷(1g)加入到同一烧瓶中并在室温下混合1小时。加入六甲基二硅氮烷(5.0g)并将反应加热至回流2小时。将溶液冷却至室温。过滤后，将杂化PSA产物装入玻璃罐中。该溶液在大于6个月保持单相。
实施例10：本发明一锅法制备杂化PSA 10
将2-EHA(13g)、MA(10g)、三甲氧基甲硅烷基丙基丙烯酸酯(0.5g)、有机硅聚合物(31g)、AIBN(0.03g)和庚烷(200g)的混合物在氮气下装入配备有机械搅拌器和冷凝器的反应烧瓶中。通过将混合物加热至回流开始聚合并保持1小时。添加AIBN(0.03g)并混合1小时。将甲基MQ树脂(45g)、KOH(5g，在水中1.0N)和庚烷(100g)加入同一烧瓶中并在回流下搅拌4小时。将三甲基氯硅烷(1g)加入到同一烧瓶中并在室温下混合1小时。加入六甲基二硅氮烷(5.0g)到同一烧瓶并将反应加热至回流2小时。将溶液冷却至室温。过滤后，将杂化PSA产物装入玻璃罐中。该溶液在大于6个月保持单相。
实施例11：实施例的稳定性和性质
实施例 4(C) 6(C) 7(C) 8(C) 9 10
相稳定性，月 >6 >6 <6 <6 >6 >6
贮存稳定性，月 >6 <6 <6 <6 >6 >6
剪切，SS 4.4psi，min 47(AF) 97(AF) 13(AF) 51(AF) 58(AF) 55(AF)
180剥离，SS lb/in 3.2(AF) 4.7(AF) 3.7(AF) 3.2(AF) 2.6(AF) 4.3(CF)
实施例4(C)包含制备有机硅-丙烯酸类杂化PSA的两个单独过程：(1)制备丙烯酸类聚合物，(2)制备丙烯酸类-有机硅聚合物，然后在同一反应器中制备有机硅-丙烯酸类杂化PSA。实施例6(C)显示六甲基二硅氮烷没有有效地中和KOH，因此最终溶液在不足6个月内凝胶化。实施例7(C)和8(C)证明了NH4OH(水溶液)和(NH4)2CO3的碱度不足以制备单相有机硅-丙烯酸类杂化PSA。实施例9显示了使用KOH作为催化剂的一锅法在中和之后产生稳定且单相有机硅-丙烯酸类杂化PSA。实施例10显示了一锅法是稳健的：在丙烯酸类聚合之前通过添加有机硅聚合物改变操作仍产生稳定且单相有机硅-丙烯酸类杂化PSA。PSA性质不受工艺影响，但对丙烯酸类聚合物和有机硅聚合物的组分的比率有贡献，因为该比率对PSA的总剪切和剥离强度有贡献。
图1是在老化超过六个月之后，用Canon PowerShot SX40 HS(12.1百万像素)拍摄的实施例2(C)、9和10的照片。实施例2(C)已发生相分离，而采用本发明一锅法制备的实施例9和10即使在老化六个月后仍保持为均匀单相。
在不脱离本发明精神和范围的情况下可对本发明做出许多修改和变化，这对本领域技术人员来说是显而易见的。本文描述的特定实施方案仅以实例的方式提供，并且本发明仅由所附权利要求的术语以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来限制。

Claims (20)

1.制备单相有机硅-丙烯酸类杂化组合物的一锅法，包括以下步骤：
(a)通过在有机溶液中的自由基聚合反应制备丙烯酸类聚合物溶液；
(b)将(i)有机硅聚合物和(ii)催化剂加入所述丙烯酸类聚合物溶液中并反应以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)用中和试剂中和所述有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(d)从所述有机硅-丙烯酸类杂化溶液中过滤任何固体沉淀物以在溶液中形成单相有机硅丙烯酸类杂化组合物；
其中所述有机硅聚合物与所述丙烯酸类聚合物的比率为50:1至1:50，
其中所述有机硅-丙烯酸类杂化组合物包含在所述有机硅聚合物和所述丙烯酸类聚合物之间的-Si-O-Si-共价键连接基团。
2.制备单相有机硅-丙烯酸类杂化组合物的一锅法，包括以下步骤：
(a)通过聚合以下物质来制备丙烯酸类聚合物溶液：
(i)单体的混合物，其中至少一种单体包含可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体，
(ii)自由基引发剂，
(iii)有机溶剂，
其中反应温度为约50℃至约150℃，并且反应时间为约2小时至24小时；
(b)将(i)有机硅聚合物和(ii)催化剂加入所述丙烯酸类聚合物溶液(a)中，并在约50℃至约150℃的反应温度下反应约2小时至24小时以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)在约室温至约150℃的温度下将所述有机硅-丙烯酸类杂化溶液中和约2小时至24小时；以及
(d)从所述有机硅-丙烯酸类杂化溶液中过滤任何固体沉淀物以在溶液中形成单相有机硅丙烯酸类杂化组合物；
其中所述有机硅聚合物与所述丙烯酸类聚合物的比率为50:1至1:50，
其中所述有机硅-丙烯酸类杂化组合物包含在所述有机硅聚合物和所述丙烯酸类聚合物之间的-Si-O-Si-共价键连接基团。
3.根据权利要求1-2所述的一锅法，其中制备丙烯酸类聚合物的步骤(a)在所述有机硅聚合物(b)(i)的存在下形成。
4.根据权利要求1-3所述的一锅法，其中基于丙烯酸类单体的总重量，所述可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或所述硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体的含量为约0.1重量％至约50重量％。
5.根据权利要求2-4所述的一锅法，其中所述可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体(a)(i)具有下式：
CH2＝CHR’COO-X-SiR”n-3Yn，
其中
R’为H或甲基；R”选自烷基、芳基、氟烷基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、乙烯基或它们的组合；
X是选自以下的线性、环状或支化二价连接基：亚烷基、亚芳基、氧亚烷基、氧亚芳基、酯、胺、二醇、酰亚胺、酰胺、醇、碳酸酯、氨基甲酸酯、脲、硫化物、醚或其衍生物或组合；且
Y是选自以下的可水解基团：烷氧基、芳氧基、乙酰氧基、肟基、烯氧基、氨基、酰胺基、α-羟基羧酸酰胺(-OCR’2CONR”2)、α-羟基羧酸酯(-OCR’2COOR”)、H、卤素或它们的组合；
n选自1、2和3。
6.根据权利要求4所述的一锅法，其中所述硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体(a)(i)是单(甲基)丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷聚合物或低聚物。
7.根据权利要求2-6所述的一锅法，其中所述单体(a)(i)进一步包含具有下式的第二单体：
CH2＝CR1R2，
其中
R1为H或甲基；
R2选自COOR3、OCOR3、芳基、杂环基或它们的组合；
R3选自H、烷基、芳基、烯丙基、氟烷基、羟基烷基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、环氧烷基、氨基烷基、铵烷基或它们的组合。
8.根据权利要求7所述的一锅法，其中所述第二单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵、(甲基)丙烯酸、丙烯酸2-羧乙酯、乙酸乙烯酯、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、苯乙烯、α-甲基苯乙烯或它们的组合。
9.根据权利要求2所述的一锅法，其中所述自由基引发剂(a)(ii)选自2,2'-偶氮二异丁腈、1,1'-偶氮二(环己烷甲腈)、2,2'-偶氮二(2-甲基丁腈)、4,4-偶氮二(4-氰基戊酸)、1,1'-偶氮二(氰基环己烷)、2-2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2-双(叔丁基过氧)丁烷、过氧化新戊酸叔戊酯、过氧化环己酮、过氧化苯甲酰或它们的组合。
10.根据权利要求2所述的一锅法，其中所述有机溶剂(a)(iii)选自脂族烃、芳族烃、醚、酮、醇、乙酸烷基酯、四氢呋喃、水以及它们的混合物。
11.权利要求1所述的一锅法，其中所述(b)(i)有机硅聚合物为硅氧烷聚合物、有机硅树脂，或比率范围为约9:1至1:9的两者的组合。
12.根据权利要求11所述的一锅法，其中所述硅氧烷聚合物是具有选自可水解羟基、烷氧基氢化物或它们的组合中的端基的二有机取代的聚硅氧烷。
13.根据权利要求11所述的一锅法，其中所述硅氧烷聚合物具有约100g/mol至3,000,000g/mol的重均分子量。
14.根据权利要求11所述的一锅法，其中所述有机硅树脂包含至少一个四官能甲硅烷氧基单元SiO4/2和至少一个三有机基甲硅烷氧基单元R3SiO1/2，其中R为甲基、羟基、乙烯基、苯基、(甲基)丙烯酰氧基或它们的组合，并且所述单元SiO4/2与R3SiO1/2的摩尔比为1:2至2:1；其中R基于所述有机硅树脂的总重量为约0.05重量％至10重量％。
15.根据权利要求14所述的一锅法，其中所述有机硅树脂具有约100g/mol至3,000,000g/mol的重均分子量。
16.根据权利要求2所述的一锅法，其中所述(b)(ii)催化剂具有≤6或≥15的pKa值。
17.根据权利要求16所述的一锅法，其中催化剂选自MOR，其中M为Cs、Rb、K、Na、Li，且R为H、烷基、芳基、烯丙基、氟烷基或它们的组合；有机锂试剂、格氏试剂、甲磺酸、硫酸、酸性粘土、路易斯酸、酸性离子交换树脂，或它们的组合。
18.根据权利要求1所述的一锅法，其中所述中和试剂选自稀盐酸(水溶液)、三甲基氯硅烷、气相法二氧化硅、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、乙酸、氢氧化铵(水溶液)、碳酸铵、六甲基二硅氮烷、氨基丙基三甲基硅烷、环氧丙烷、二氧化碳气体或它们的组合。
19.根据权利要求1所述的一锅法，进一步包括步骤(e)：向所述有机硅-丙烯酸类杂化压敏粘合剂组合物中添加添加剂，其中所述添加剂选自：增粘剂、附加聚合物、硅油、增塑剂、稀释剂、增溶剂、有机或无机填料、颜料、荧光添加剂、流动和流平添加剂、润湿剂、表面活性剂、消泡剂、流变改性剂、乳化剂、保湿剂、胶凝剂、着色剂、其它表面改性剂、芳香剂、渗透增强剂、稳定剂、抗氧化剂以及它们的组合。
20.制备包含有机硅-丙烯酸类杂化PSA组合物和活性物的透皮装置的方法，包括以下步骤：
(a)通过以下物质的聚合反应制备丙烯酸类聚合物：(i)单体的混合物，其中至少一种单体包含可水解的硅烷(甲基)丙烯酸类单体和/或硅氧烷(甲基)丙烯酸类大分子单体；(ii)自由基引发剂；(iii)有机溶剂，以及
(b)将(i)有机硅聚合物和(ii)碱性或酸性催化剂加入所述丙烯酸类聚合物溶液(a)中，并在约50℃至约150℃的温度下反应约2小时至约24小时以形成有机硅-丙烯酸类杂化溶液；
(c)在约室温至约150℃的温度下将所述溶液(b)中和约2小时至24小时；
(d)除去任何固体沉淀物以形成单相有机硅-丙烯酸类杂化PSA组合物；
(e)向所述溶液(d)中添加活性物，其中所述活性物为药物、保健营养品和/或药妆品试剂；
(f)将所述溶液(e)涂覆到膜基底上；以及
(g)蒸发所述溶剂以形成透皮装置。
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