CN113968979A - 应用于隐形眼镜的硅水凝胶及其制造方法 - Google Patents

应用于隐形眼镜的硅水凝胶及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶及其制造方法，涉及隐形眼镜制造的技术领域，改善了隐形眼镜模压法工艺中由于PBT/PP模具组合中出现镜片两面的润滑度差异过大的问题，其包括在硅水凝胶配比中加入大分子亲水聚合物，并通过各组分聚合形成互穿网络结构，有效避免PVP在不同极性的模具组合中出现差异化渗出。本申请有效改善PBT/PP模具组合工艺中隐形眼镜镜片的两面材质之润滑度、硬度。

Description

应用于隐形眼镜的硅水凝胶及其制造方法
技术领域
本申请涉及隐形眼镜制造技术领域，尤其是涉及一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶及其制作方法。
背景技术
隐形眼镜自1950年初发明后，经商品化至今已有60年之久，最初之隐形眼镜采用硬性材料(如：PMMA聚甲基丙烯酸甲酯)所制成，由于其材质较硬，加上其本体之透氧能力与亲水性均不佳，致使该隐形眼镜可配戴之时间较短，且会产生有明显之异物不适感。于 70年代中的软性亲水隐形眼镜之发明，可谓一进步之改革，其是以一种HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯)为主之水凝胶材质所制成。由于该材质吸水性高，水化后形成柔软、高含水性之特性，大幅的增进了配戴之舒适性，但其透氧系数仍低，每日仅能配戴8至12小时，久戴后常有发生角膜缺氧性水肿及新生血管增生之病变。
于80年代初，虽有了具高透氧性硬式隐形眼镜之产品，其透氧力超高，但因属硬性材质，配戴于眼球所产生之异物不适感仍无法突破改善，以致无法普遍化为消费者接受。经由前述可知，隐形眼镜一直有着高透氧性、高舒适性与可长时间配戴之需求，经由隐形眼镜业界不断的改进，最终即以高透氧硅水凝胶为一发展主流。
硅水凝胶为一种疏水性材料，由于硅为一种疏水性不稳定之成份，以其所制成之隐形眼镜表面会有大量的疏水性硅干点，导致配戴隐形眼镜时，虽有高透氧力，但眼球仍易有不适感。为了令硅水凝胶隐形眼镜能够配戴舒适，故业界即不断研究其改进之道，其中具有代表性改进就是在配方材料中加入内部湿润剂，如CN 1441814A中提到的亲水性高分子聚合物PVP。
但发明人发现，在原有硅水凝胶配方中加入PVP，使用PBT及PP模具组合得到的镜片，镜片两面润滑度差异极大，PBT面比PP面更润滑。因此，PVP并不能充分改善镜片PP 面润滑度。
发明内容
为了改善镜片注塑过程中，本申请提供一种应用于模压法中生产，使镜片两面保持相近润滑度的硅水凝胶。
本申请提供一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，采用如下的技术方案：
包括以下物质聚合而成的硅水凝胶：
Figure RE-GDA0003394152900000021
Figure RE-GDA0003394152900000031
I中n为3至50；II至IV中n为3至50。
在PBT于PP组合中，由于两种材质的极性不同，导致PP面吸附硅氧烷单体、PBT 面吸附亲水单体及亲水性高分子聚合物，后续萃取过程中PVP缓慢渗出，从而导致镜片两面致密程度相差越来越大，最后使得镜片横截面反向。在本方案中，通过在硅胶配比中加入含甲氧基、甲基丙烯酸基团的PEG大分子衍生物，形成互穿网络结构，包裹高分子亲水性聚合物(PVP)以避免PVP材料的渗出，从而达到改善镜片表面湿润角及润滑度的问题。
可选的，包括不饱和有机硅氧烷单体10％-30％，亲水单体40％-80％，高分子亲水聚合物5％-15％，大分子亲水性聚合物3％-12％，交联剂0.5％-1.5％，引发剂0.3％-1％，溶剂不参与反应，加入量为1％-20％。
通过采用上述技术方案，在传统硅水凝胶配比中加入大分子亲水性聚合物，使其在硅水凝胶中聚合形成互穿网络结构，有效稳定混合物中各组分的稳定性。避免在模压法生产隐形眼镜镜片的过程中，模具PBT、PP面分别吸附不同单体。有效改善镜片两面润滑度差异之问题。
可选的，所述不饱和有机硅氧烷单体是甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、 N-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙基)-3-氨基丙级三乙氧基硅烷中的一种或两种组合。
甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷是常用的硅烷偶联剂，可以大幅提高复合材料的湿态性能。
可选的，所述亲水性单体是甲基丙烯酸-羟乙酯、N-乙烯基乙酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺中的两种或两种以上的组合。
甲基丙烯酸-羟乙酯，分子式为C6H10O3，分子量为130.1418，用于与其他丙烯酸类单体共聚。
N-乙烯基乙酰胺，化学式为C4H7NO，分子量为85.10448，用于与其他丙烯酸类单体共聚。
N，N-二甲基丙烯酰胺，分子式C5H9NO，用于与其他丙烯酸类单体共聚。
N-乙烯基吡咯烷酮，分子式C6H9NO，用于与其他丙烯酸类单体共聚。
可选的，所述大分子亲水性聚合物是聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，分子量为300-13000。
聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，分子式：(C2H4O)nC5H8O2 CAS号：26915-72-0。
可选的，所述溶剂是聚乙二醇、异丙醇、丙三醇、叔戊醇中的一种或两种组合。
可选的，所述的交联剂是乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种组合。
可选的，所述的引发剂是偶氮二异丁腊、过氧化苯甲酰、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或两种组合。
本发明还公开了一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶制造方法，包括以下步骤：
S1、取：3-甲基丙烯酸酯氧丙基-三-(三甲基硅氧基)硅烷1.5g、甲基丙烯酸-羟乙酯4.5g、 NVP 2.1g，N-甲基-N-乙烯基乙酰胺1.8g聚乙二醇0.48g、EGDMA 0.097g、AIBN0.0485g， PVP 0.97g，mPEG-MA 0.78g o将配置完成后的聚合单体混合物搅拌30min；
S2、将聚合单体混合物注入成型模具，通过模具加压成型；
S3、将成型后的模具放入恒温干燥箱中固化。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：
1.显著改善在模压法制备隐形眼镜镜片工艺中，隐形眼镜镜片两面出现润滑度差异过大之问题；
2.避免在PBT/PP模具组合中，由于两种材质的差异，导致镜片切片形态变差，甚至切片反向的问题。有效避免隐形眼镜佩戴者出现在使用镜片时出现异物感。
附图说明
1、图1是本发明中镜片形态示意图；
2、图2是图1的A部放大图；
3、图3是本发明中镜片形态示意图；
4、图4是图3的B部放大图；
5、图5是本发明中的萃取后镜片电镜图；
6、图6是本发明中的萃取后镜片电镜图；
7、图7是本发明中的萃取后镜片电镜图。
标记说明：
1.镜片；2.正面；3.背面。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明做进一步的详细说明，一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
实施例1：
S1、按重量份取：3-甲基丙烯酸酯氧丙基-三-(三甲基硅氧基)硅烷1.5g、甲基丙烯酸-羟乙酯4.5g、NVP 2.1g，N-甲基-N-乙烯基乙酰胺1.8g聚乙二醇0.48g、EGDMA 0.097g、AIBN 0.0485g，PVP 0.97g，mPEG-MA 0.78g。将配置完成后的聚合单体混合物搅拌30min；
S2、将聚合单体混合物注入成型模具，通过模具加压成型；
S3、将成型后的模具放入恒温干燥箱中固化。
在本实施例1中，3-甲基丙烯酸酯氧丙基-三-(三甲基硅氧基)硅烷为TCI公司生产， CAS号：17096-07-0，分子式：C16H38O5Si4，分子量：422.81；
甲基丙烯酸-羟乙酯为阿拉丁公司生产，分子量为130.14，Beilstein号1071580；
NVP(N-乙烯基吡咯烷酮)，Sigma Aldrich公司生产，分子式C6H9NO，分子量111.14，CAS号88-12-0。
N-甲基-N-乙烯基乙酰胺为Sigma Aldrich公司生产，分子式C5H9NO，CAS号3195-78-6：
聚乙二醇为Sigma Aldrich公司生产，CAS号25322-68-3。
EGDMA，乙二醇二甲基丙烯酸酯为美国陶氏化学公司生产，CAS97-90-5；
AIBN偶氮二异丁腈，为Advanced Synthesis Technologies公司生产，分子量164.21；
PVP聚乙烯比咯烷酮，巴斯夫公司生产，CAS号9003-39-8；
mPEG-MA甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，SigmaAldrich公司生产，CAS号26915-72-0。
在不同的固化成型温度下数据对比：
Figure RE-GDA0003394152900000061
数据说明：将隐形眼镜镜片硬度从软至硬分为A+，A，B+，B，C+，C，D7个级别，其中 D为镜片太硬，不可接受；润滑度从软至硬分为I+，I，II+，II，III+，III，IV7各个级别，其中IV为镜片表面太涩，不可接受。以上分级取超过10人的相同评价作为硬度及润滑度为分级依据。与实例参照，海昌星眸EYECONIC LUXE镜片硬度为B+，润滑度为II+。
由上表可知，在组分相同的各个试验例中，最佳的成型温度为110℃*90min，其次为 120℃*30min+110℃*60min，其余温度程序对镜片横截面形态、模量都有一定影响。
在成型维度固定为110℃*90min的条件下，取若干组分不同的对比例做试验，得以下数据：
Figure RE-GDA0003394152900000062
Figure RE-GDA0003394152900000071
Figure RE-GDA0003394152900000072
Figure RE-GDA0003394152900000081
从上述两表数据可知，在采用本实施例1中配比的情况下，成型后镜片两面的润滑度相近，且镜片的润滑度、硬度均具备更佳优异的效果。
通过各项对比例的验证，得以明确，本发明中所采用的实施例1，通过在硅胶配比中加入含有甲氧基、甲基丙烯酸集团的PEG大分子衍生物，在聚合反应之后形成互穿结构，通过该互穿网络结构包裹住高分子亲水性聚合物PVP，使得高分子亲水性聚合物在PBT/PP模具中避免被单向渗出，显著优化成型镜片中的物质结构均匀性。使得镜片两面的润滑度相近。
具体的：在硅水凝胶制成镜片的过程中，镜片边缘区尺寸按附图2形状成型。但在传统的硅水凝胶配比之下，由于硅水凝胶中的硅氧烷单体由于PP模具表面材料极性吸引，硅氧烷单体成分往PP面方向析出；
而亲水性单体以及亲水性高分子聚合物则受PBT面吸附，往PBT面缓慢渗出，导致成型过程中镜片中材质分布不均匀，镜片两面的内应力相互作用导致镜片出现如附图4所示的“切片反向”状态。而在通过本方案中的硅水凝胶组合物配比，在硅水凝胶中形成互穿结构，镜片切片形态得到有效改善：镜片两面的分子作用力更加平衡，镜片切片使不容易出现单面作用力不均而出现切片反向的情况。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于，包括大分子亲水聚合物：
Figure FDA0003265166220000011
Figure FDA0003265166220000021
I中n为3至50；II至IV中n为3至50。
2.根据权利要求1所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：包括不饱和有机硅氧烷单体10％-30％，亲水单体40％-80％，高分子亲水聚合物5％-15％，大分子亲水性聚合物3％-12％，交联剂0.5％-1.5％，引发剂0.3％-1％，溶剂不参与反应，加入量为1％-20％。
3.根据权利要求2所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：所述不饱和有机硅氧烷单体是甲基丙烯酰氧丙基三硅烷、N-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙基)-3-氨基丙级三乙氧基硅烷中的一种或两种组合。
4.根据权利要求3所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：所述亲水性单体是甲基丙烯酸-羟乙酯、N-乙烯基乙酰酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺中的两种或两种以上的组合。
5.根据权利要求4所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：所述大分子亲水性聚合物是聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，分子量为300-13000。
6.根据权利要求5所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：所述溶剂是聚乙二醇、异丙醇、丙三醇、叔戊醇中的一种或两种组合。
7.根据权利要求6所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：所述的交联剂是乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或两种组合。
8.根据权利要求7所述的一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶，其特征在于：所述的引发剂是偶氮二异丁腊、过氧化苯甲酰、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或两种组合。
9.一种应用于隐形眼镜的硅水凝胶制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取：3-甲基丙烯酸酯氧丙基-三-(三甲基硅氧基)硅烷1.5g、甲基丙烯酸-羟乙酯4.5g、NVP 2.1g，N-甲基-N-乙烯基乙酰胺1.8g聚乙二醇0.48g、EGDMA 0.097g、AIBN0.0485g，PVP 0.97g，mPEG-MA0.78g o将配置完成后的聚合单体混合物搅拌30min；
S2、将聚合单体混合物注入成型模具，通过模具加压成型；
S3、将成型后的模具放入恒温干燥箱中固化。
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