CN115232312A - 用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体及其制备方法 - Google Patents

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毛志鹏
张爱军
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Abstract

本发明涉及一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体及其制备方法，包括如下步骤：称取端含氢硅油、甲基丙烯酸烯丙酯、溶剂、阻聚剂搅拌均匀，在惰性氛围下加热，加入催化剂，进行反应，反应结束后减压蒸馏，制得有机硅大分子单体。本发明合成的有机硅大分子是一种高透氧性硅水凝胶材料，其合成原料便宜易购，生产成本低；本方案的操作步骤简单、反应时间短，在工业生产上能降低生产操作的复杂度，减少了人力劳动，反应过程只需6‑20小时，生产速度快的同时保证了产品质量，大大提高了生产效率。反应得到的产品杂质少、纯度高，只需经过一次减压蒸馏即能得到产品，进一步简化了生产操作，同时减少了后处理步骤的能源和资源消耗，降低了生产成本。

Description

用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体及其制备方法
技术领域
本发明涉及角膜塑形镜材料领域，具体涉及一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体及其制备方法。
背景技术
硅水凝胶目前最有潜力的软性隐形眼镜材料，其结合了硅橡胶材料高透氧和水凝胶材料强亲水的优点，硅氧烷长链形成“蜂窝状”结构的连续相，为氧气传输提供良好的通道，亲水部分溶胀后成为水凝胶，为佩戴者提供良好的舒适性。这种材料能满足连续配戴的要求，一些硅水凝胶角膜接触镜能连续配戴数周，甚至一个月，逐渐取代传统水凝胶镜片，并有望获得更大的市场。
但是，目前用于生产角膜塑形镜的主要原料由国外厂商Gelest和Dowcorning垄断，进口价格昂贵，这限制了国内的硅水凝胶材料的发展，同时难以降低硅水凝胶隐形眼镜的生产成本。
专利202210365114.0公开了一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体及其制备方法，以国内能购得的普通原料制备硅水凝胶原材料，降低了生产成本；但是，该专利提供技术方案，在反应完成后需要多次水洗去除二氯甲烷，这使得该技术应用于工业生产上时，需要复杂繁琐的后处理工序，且该专利的制备方法耗时较长，导致生产效率低，亟待提出一种新的技术方案来解决此问题，以提高生产效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体及其制备方法，合成的有机硅大分子是一种高透氧性硅水凝胶材料，其合成原料便宜易购，反应时间短且纯度高，后处理工序简单，大大简化了生产的工艺流程。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体，其特征在于，具有如式I的结构：
Figure BDA0003784497700000021
其中n＝50-800。
本发明还提供上述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
称取端含氢硅油、甲基丙烯酸烯丙酯、溶剂、阻聚剂搅拌均匀，在惰性氛围下加热，加入催化剂，进行反应，反应结束后减压蒸馏，制得有机硅大分子单体。
进一步地，所述端含氢硅油与甲基丙烯酸烯丙酯的摩尔比为1:(2.0-2.5)。
进一步地，所述催化剂为氯铂酸或Karstedt催化剂中任意一种，用量为用量为整个反应体系总质量的0.002％-0.01％。
进一步地，所述溶剂为正己烷、甲苯或二甲苯中任意一种。
进一步地，所述阻聚剂为对甲氧基苯酚、对苯二酚或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的任意一种，用量为整个反应体系总质量的0.002％-0.02％。
进一步地，所述反应的温度为35-80℃。
进一步地，所述端含氢硅油的分子量为3800-60000。
进一步地，所述反应的时间为6-20h。
本发明采用上述技术方案，其有益效果为：
本发明合成的有机硅大分子是一种高透氧性硅水凝胶材料，其合成原料便宜易购，生产成本低；专利202210365114.0的制备方法需要进行多步反应，反应过程中需要调整温度或是分步添加反应物，而本方案的操作步骤简单，只需一次性加入所有反应物再加催化剂，反应过程不需再调整温度，在工业生产上能降低生产操作的复杂度，减少了人力劳动；
比起以前的方法中产品需要进行多次水洗处理，本方法的后处理方法简单，因为本反应得到的产品杂质少、纯度高，只需经过一次减压蒸馏即能得到产品，进一步简化了生产操作，同时减少了后处理步骤的能源和资源消耗，降低了生产成本。产品材料的端基为不饱和基团，主链含有大量硅氧烷结构的有机硅大分子单体，由此材料制得的角膜塑形镜产品具有良好的氧传输性、水解稳定性、生物稳定性、透光性及更高的机械性能。
本方法的反应时间短，反应过程只需6-20小时；而专利202210365114.0采用的方法，其中提供了三种反应途径，每种途径都至少需要40个小时，本发明的反应时间相比该方案缩短了2-4倍甚至以上，生产速度快的同时保证了产品质量，大大提高了生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明以端含氢硅油与甲基丙烯酸烯丙酯为原料，在含Pt催化剂的作用下，进行硅氢加成反应，一步合成有机硅大分子单体，反应机理如下:
Figure BDA0003784497700000031
其中n＝50-800。
实施例1
称取端含氢硅油500g(分子量5000)、甲基丙烯酸烯丙酯27.72g、正己烷600g、对甲氧基苯酚0.06g，搅拌均匀，在氮气氛围下加热至50℃，加入Karstedt催化剂0.06g，保持50℃进行反应15h，然后进行减压蒸馏，除去溶剂以及低沸点组分，得到有机硅大分子单体。
实施例2
称取端含氢硅油500g(分子量10000)、甲基丙烯酸烯丙酯15.75g、甲苯600g、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.15g，搅拌均匀，在氮气氛围下加热至60℃，加入氯铂酸0.09g，保持70℃进行反应8h。然后进行减压蒸馏，除去溶剂以及低沸点组分，得到有机硅大分子单体。
实施例3
称取端含氢硅油500g(分子量20000)、甲基丙烯酸烯丙酯6.52g、二甲苯600g、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.2g，搅拌均匀，在氮气氛围下加热至70℃，加入氯铂酸0.05g，保持80℃进行反应10h。然后进行减压蒸馏，除去溶剂以及低沸点组分，得到有机硅大分子单体。
实施例4
称取端含氢硅油500g(分子量4000)、甲基丙烯酸烯丙酯34.65g、二甲苯600g、对苯二酚0.03g，搅拌均匀，在氮气氛围下加热至35℃，加入氯铂酸0.06g，保持40℃进行反应18h。然后进行减压蒸馏，除去溶剂以及低沸点组分，得到有机硅大分子单体。
以实施例1-4得到的产品作为有机硅大分子单体原材料制备硅水凝胶镜片，具体制备配方(按重量份)如下：
有机硅大分子单体(本发明制得的材料)：25份；
亲水单体：甲基丙烯酸羟乙酯30份,N-乙烯基吡咯烷酮16份,N-甲基-N-乙烯基乙酰胺12份；
交联剂：二甲基丙烯酸乙二醇酯0.7份；
引发剂：偶氮二异丁腈0.5份；
溶剂：异丙醇30份；
采用国际通行的角膜塑形镜制备方法：首先按照上述配方将各单体、引发剂与交联剂混合好得到聚合液，将聚合液装入塑料模具内，通氮气，然后加热固化，将固化后得到的聚合物棒用车床切成钮扣形状，最后将钮扣形状的材料正反两面切削，制得角膜塑形镜片(实施例1-4制备过程均相同)。将制得的镜片进行性能测试，结果如表1所示：
Figure BDA0003784497700000051
透氧系数：采用国标(GBT 11417.3-2012)库仑法进行测试。
折射率：根据ASTM D1218，烃液体的折射率和折射分散度的标准测试方法，在20℃下测量折射率。
肖氏硬度：采用D型肖氏硬度计进行测量。
模量：含水膜的杨氏模量使用Instron拉伸试验机进行测量。

Claims (9)

1.一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体，其特征在于，具有如式I的结构：
Figure FDA0003784497690000011
其中n＝50-800。
2.如权利要求1所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
称取端含氢硅油、甲基丙烯酸烯丙酯、溶剂、阻聚剂搅拌均匀，在惰性氛围下加热，加入催化剂，进行反应，反应结束后减压蒸馏，制得有机硅大分子单体。
3.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述端含氢硅油与甲基丙烯酸烯丙酯的摩尔比为1:(2.0-2.5)。
4.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氯铂酸或Karstedt催化剂中任意一种，催化剂用量为整个反应体系总质量的0.002％-0.01％。
5.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述溶剂为正己烷、甲苯或二甲苯中任意一种，溶剂用量为反应物总质量的1-1.5倍。
6.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述阻聚剂为对甲氧基苯酚、对苯二酚或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的任意一种，阻聚剂用量为整个反应体系总质量0.002％-0.02％。
7.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为35-80℃。
8.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述端含氢硅油的分子量为3800-60000。
9.根据权利要求2所述的一种用于角膜塑形镜的有机硅大分子单体的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为6-20h。
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