CN1697844A - 低多分散性聚甲基丙烯酸2－羟乙酯组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合物，包含一种峰值分子量分别介于约25,000～约100,000，优选25,000～80,000，且多分散性小于约2～小于约3.8的聚HEMA，和共价键合在其上的，至少一种可交联官能团。本发明还涉及适合制造可交联预聚物的低多分散性聚HEMA、将所述聚HEMA官能化和提纯以生成所述可交联预聚物的方法、由所述可交联预聚物制造的粘稠溶液、由所述粘稠溶液制造的水凝胶以及由所述可交联聚合物、水凝胶和粘稠溶液制造的制品。

Description

低多分散性聚甲基丙烯酸2-羟乙酯组合物

相关申请信息

本专利申请要求2002-03-11提交的临时申请美国序列号60/363,639的优先权。

技术领域

本发明涉及具有特定分子量范围和多分散性的聚甲基丙烯酸2-羟乙酯(下称聚HEMA)组合物。还公开由所述聚HEMA制造隐形镜片的方法以及由它制成的隐形镜片。

背景技术

隐形镜片自五十年代以来便作为商品被用来改善视力。大多数目前的隐形镜片由水凝胶制成，水凝胶则是通过亲水单体如HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯)和乙烯基吡咯烷酮在少量交联剂存在下聚合制成的。该单体聚合造成的收缩可能高达20％(体积)。

具有PVA主链和丙烯酸基团作为反应性基团的预聚物已公开过。该反应性预聚物被溶解在水中，并在模具中借助紫外光辐照而交联形成隐形镜片。虽然固化期间收缩小，但如此生产的水凝胶所表现出的力学性能证明仅能勉强作为隐形镜片使用。

美国专利4,495,313、4,889,664和5,039,459公开传统水凝胶的成形。

附图简述

图1显示实例中制备的组合物的Hansen溶度参数球。

发明详述

本发明涉及一种含有聚HEMA的组合物，该聚HEMA具有分别介于约25,000～约100,000，优选25,000～80,000的峰值分子量和小于约2到小于约3.8的多分散性，以及以共价键结合在其上的，至少一种可交联官能团。

本发明还涉及适合制造本发明可交联预聚物的低多分散性聚HEMA、将所述聚HEMA官能化和提纯以形成所述可交联预聚物的方法、由所述粘稠溶液制造的水凝胶和由所述可交联聚合物、水凝胶和粘稠溶液制成的制品。再有，本发明涉及制造所述粘稠溶液、水凝胶和制品的方法。优选的制品包括医疗器件，具体地说隐形镜片。

我们发现，聚HEMA水凝胶具有的不可心收缩、膨胀和相关问题可通过由一种较低分子量和低多分散性的可交联预聚物制备水凝胶加以克服。我们还发现，具有较低分子量和低多分散性的聚HEMA可采用新的实用方法制备并且其本身具有很多用途。另外，本发明聚HEMA可转化为可用于制造多种制品，包括具有改进力学性能的亲水涂层和隐形镜片，的可交联预聚物。最后，本发明可交联预聚物能生产出高精度模塑制品。

本文中所使用的“聚HEMA”是指包含甲基丙烯酸2-羟乙酯重复单元的聚合物。本发明聚HEMA具有从约25,000的峰值分子量和小于约2的多分散性，到约100,0000的峰值分子量和小于约3.8的多分散性。优选地，本发明组合物具有约30,000的峰值分子量和小于约2的多分散性，到约90,000的峰值分子量和小于约3.5的多分散性。更优选地，本发明组合物具有约30,000的峰值分子量和小于约2的多分散性，到约80,000的峰值分子量和小于约3.2的多分散性。合适的聚HEMA还具有低于约100,000的峰值分子量和小于约2的多分散性，优选介于约45,000～100,000的峰值分子量和小于约2.5的多分散性。在某些实施方案中，多分散性小于约2.5，优选小于约2，更优选小于约1.7，而在某些实施方案中，小于约1.5。上面以及本说明书全文所使用的术语聚HEMA，将包括仅由甲基丙烯酸2-羟乙酯制备的聚合物，以及与其他共聚单体或共-反应物的共聚物，正如下面将要进一步描述的。

本发明聚HEMA应基本上不含支化聚合物链和凝胶颗粒。凝胶颗粒是不溶解的聚合物碎片，据信是被二-或多官能单体交联的聚合物链。所谓“基本上不含”，我们指的是小于约0.1wt％凝胶颗粒和/或支化聚合物链。因此要求在HEMA单体中具有低交联剂浓度。优选地，交联剂用量小于约1％，更优选小于约0.5％，在某些实施方案中小于约0.25％，以存在的全部组分为基准计。所有的重量百分数都以存在的所有组分为基准计，除非另行指出。交联剂是具有二或更多个可聚合官能团的化合物。交联剂的例子包括TEGDMA(四甘醇的二甲基丙烯酸酯)、TrEGDMA(三甘醇的二甲基丙烯酸酯)、三羟甲基丙烷的三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)和乙二醇的二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。EGDMA常常存在于用于制造本发明聚HEMA的市售甲基丙烯酸2-羟乙酯单体中。因此必须小心购买那些具有本文所规定的低EGDMA浓度的HEMA单体。合适的HEMA单体品级可从Rohm化学公司(D-64293Darmstadt，德国)购得。

适合与HEMA单体聚合的共聚单体包括亲水单体如含乙烯基单体，以及疏水单体，乃至提供在不同波长的吸光能力的调色单体。术语“乙烯基-型”或“含乙烯基”单体是指包含乙烯基基团(-CR＝CR’R”，其中R、R’和R”是一价取代基)的单体，已知比较容易聚合。合适的含乙烯基单体包括N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、甲基丙烯酸甘油酯(GMA)、甲基丙烯酸2-羟乙酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酸、N-乙烯基内酰胺(例如，N-乙烯基吡咯烷酮，或NVP)、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺、碳酸乙烯酯单体、氨基甲酸乙烯酯单体、噁唑酮单体及其混合物等。

另一些例子是美国专利5,070,215、4,711,943中公开的亲水碳酸乙烯酯或氨基甲酸乙烯酯单体，以及美国专利4,910,277中公开的亲水噁唑酮单体，在此将其收作参考。其他合适的亲水单体乃是本领域技术人员清楚的。

可加入到本发明聚合物中的更优选的亲水单体包括亲水单体如DMA、GMA、2-羟乙基甲基丙烯酰胺、NVP、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、MAA、丙烯酸及其混合物。DMA、GMA和MAA是某些实施方案中最优选的。

重要的是，所选择的疏水单体以这样的浓度和方法与HEMA聚合，即，能使生成的聚HEMA在选择的稀释剂中具有足够溶解度而且不妨碍聚HEMA上的羟基基团的反应性或可交联预聚物上的可交联官能团的反应性。

合适的疏水单体包括含硅氧烷单体和具有可聚合乙烯基基团的大分子单体。优选的是，乙烯基基团是甲基丙烯酰氧基基团。合适的含硅氧烷单体和大分子单体的例子包括mPDMS型单体，它包含至少两个[-Si-O-]重复单元；SiGMA型单体，包含平均分子量小于约2000道尔顿的可聚合基团、羟基基团和至少一个“-Si-O-Si-”基团；以及TRIS型单体，包含至少一个Si(OSi-)₃基团。

合适的TRIS单体的例子包括

甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，

甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷，

甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷、及其混合物等。

优选地，mPDMS型单体包含大于20wt％总硅及其连接的氧，更优选大于30wt％，以整个含硅氧烷单体的分子量为基准计。合适的mPDMS单体具有通式

合适的线型单-烷基链端的聚二甲基硅氧烷(“mPDMS”)的例子包括：

其中b＝0～100，这里应理解，b是具有大致等于所述值的模式的分布，优选4～16，更优选8～10；R₅₈包含含有至少一个烯属不饱和部分的可聚合一价基团，优选含有苯乙烯基、乙烯基、(甲基)丙烯酰胺或(甲基)丙烯酸酯部分，更优选甲基丙烯酸酯部分的一价基团；每个R₅₉独立地是一价烷基，或者芳基基团，其上可进一步取代上醇、胺、酮、羧酸或醚基团，优选未取代的一价烷基或芳基基团，更优选甲基；R₆₀是一价烷基，或芳基基团，它又可进一步取代上醇、胺、酮、羧酸或醚基团，优选未取代的一价烷基或芳基基团，优选C_1～10脂族或芳族基团，其本身还可包括杂原子，更优选C_3～8烷基基团，最优选丁基；R₆₁独立地是烷基或芳基，优选乙基、甲基、苄基、苯基或含有1～100个重复Si-O单元的一价硅氧烷链。

此种mPDMS型单体更全面地公开在US5,998,498中，在此将其收作参考。

优选的是，在SiGMA型单体中，硅及其所连接的氧占到所述单体的约10wt％，更优选大于约20wt％。SiGMA型单体的例子包括通式I的单体

其中取代基按照US5,998,498中的规定，在此将其收作参考。

合适的SiGMA型单体的具体例子包括2-丙烯酸，2-甲基-2-羟基-3-[3-[1，3，3，3-四甲基-1-[三甲基甲硅烷基]氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙基酯

和(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷

其他合适的羟基-官能化的含硅氧烷单体公开在美国专利4,235,985、4,139,513和4,139,692中，在此收作参考。

SiGMA型单体的另一些例子包括但不限于，(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷。

重要的是，亲水与疏水单体之间的比例应满足，由聚HEMA制备的官能化可交联预聚物能在下面描述的亲水稀释剂中溶解和固化——这一条件。

还有，疏水单体像甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯，可结合到聚HEMA中以改变吸水性、透氧性或预定用途所要求的其他物理性能。共聚单体的用量一般小于约50wt％，优选介于约0.5～40wt％。更具体的范围取决于对制成的水凝胶所要求的水含量、所选单体和所选稀释剂的溶解度。例如，当共聚单体包含MMA时，其有利的加入量小于约5wt％，优选介于约0.5～约5wt％。在另一种实施方案中，共聚单体包含GMA，其数量最高约50wt％，优选介于约25～约45wt％。在另一种实施方案中，共聚单体包含DMA，其数量最高约50wt％，优选介于约10～约40wt％。

引发剂和链转移剂也可使用。任何可心的引发剂均可使用，包括但不限于，热活化的引发剂、紫外和/或可见光光引发剂等及其组合。合适的热活化引发剂包括月桂基过氧化物、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮双-2-甲基丁腈等。优选的引发剂包含2，2-偶氮双-2-甲基丁腈(AMBM)和/或2，2-偶氮二异丁腈(AIBN)。

引发剂以有效数量用于反应混合物中，例如，使用介于约0.1～约5wt％，优选约0.1～约2重量份，每100份反应单体。

本发明聚HEMA可按多种方式制备。在一种实施方案中，HEMA单体以及任何要求的共聚单体通过自由基聚合方式聚合。聚合反应在任何溶剂中进行，只要在聚合期间该溶剂能溶解HEMA单体和生成的聚HEMA。适合HEMA单体聚合用的溶剂包括醇、二醇、多元醇、芳烃、醚、酯、酯醇、酮、亚砜、吡咯烷酮、酰胺及其混合物等。具体的溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、1-丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、二醇醚像Dowanol产品系列，乙氧基丙醇、DMF、DMSO、NMP、环己酮、其混合物等。优选的溶剂包括1～4个碳原子的醇，更优选地，乙醇、甲醇和异丙醇。必须使用充足的溶剂来溶解单体。单体在溶剂中的合适浓度一般为约5～约25wt％。

自由基聚合反应在介于约40℃～约150℃的温度进行。上限将取决于可获得的设备的压力极限和应付聚合反应放热的能力。下限将取决于可接受的最长反应时间和/或引发剂的性能。在近似环境压力下聚合的工况中，优选的温度范围介于约50℃～110℃，更优选60℃～约90℃，并进行为提供要求的转化程度所需要的时间。自由基聚合反应进行得比较快。约90～约98％单体将在约1～约6小时内起反应。如果要求更完全的转化(大于约99％)，反应可进行约12～约30h，更优选约16～约30h。鉴于在聚合步骤中制备的聚HEMA在许多情况下将接受分级处理以除掉低分子量化学种，因此可能不是在所有情况下都要求将聚合过程进行到高转化率的程度。压力的要求并不严格，采用常压比较方便。

链转移剂可任选地包括在内。可用于生成本发明中使用的聚HEMA的链转移剂具有大于约0.001，优选大于约0.2，更优选大于约0.5的链转移常数值。合适的此种链转移剂是公知的，包括但不限于，通式R-SH的脂族硫醇，其中R是C₁～C₁₂脂族、苄基、环脂族或CH₃(CH₂)_x-SH，其中x是1～24，苯、正丁基化氯、叔丁基化氯、正丁基化溴、2-巯基乙醇、1-十二烷基硫醇、2-氯丁烷、丙酮、乙酸、氯仿、丁基胺、三乙胺、二正丁基硫醚和二硫醚、四氯-和溴-化碳等，及其组合。一般而言，将采用约0～约7wt％，以单体配方的总重量为基准计。优选地，用十二烷硫醇、癸烷硫醇、辛烷硫醇、巯基乙醇或其组合作链转移剂。

在某些实施方案中，优选的是，聚HEMA不加链转移剂地进行聚合。在此种情况下，醇作为溶剂，优选1～4个碳原子的醇，优选溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇及其混合物。

在自由基聚合中生成的聚HEMA的多分散性对于直接用于本发明来说太高。这是由于该方法的反应动力学所致，因为其中重要的终止反应是两个生长的聚合物链的复合。因此，当采用自由基聚合来生成本发明聚HEMA时必须在官能化之前或之后提纯聚HEMA，以除掉分子量落在要求范围以外的聚合物。任何能根据分子量分离物料的方法都可使用。

可使用采用溶剂/非溶剂的分级。HEMA共聚物通过沉淀的提纯描述在US4,963,159中，它是通过将HEMA共聚物滴加到非溶剂中完成的。沉淀的HEMA共聚物随后可溶解在溶剂中从而获得基本上不含未聚合单体的溶液。

可根据Hansen溶度参数选择溶剂和非溶剂除掉分子量高得不可心的聚HEMA，从而形成本发明的聚HEMA。Hansen溶度参数描述聚合物-液体相互作用，因此可给每种溶剂和聚合物指定三个一组的参数δ_H、α_P、δ_D，来描述其间的相互作用。整个体系的描述可见诸于《聚合物-液体相互作用参数及溶度参数手册》CRC出版公司，1990，和《溶度参数及其他内聚参数手册》A.F.M.Barton，CRC出版公司，1985，表5。每组的三个参数确定了三维溶解度空间中的一点。

就作为聚合物的溶剂的液体而言，溶剂的参数必须挑选得接近聚合物的参数。聚HEMA的Hansen溶度参数可根据溶解度试验来确定，在试验中，聚合物样品被贮存在多种不同的溶剂中。通过观察聚合物究竟是溶解、溶胀或是无变化，可在溶解度空间中标绘出特定聚HEMA的溶解度球，正如《Hansen溶度参数》；《用户手册》Charles M.Hansen，pp.43～53，CRC出版公司2000，以及CMH球计算用电脑程序。某些聚HEMA组合物的参数列在下表1和标绘在图1中。

                        表1

MW(k道尔顿)	D	P	H	R
					75	16.9	18.1	20.1	8.3
55	17.2	16	17	10.4
					35	18	15.2	15.4	11.7
23	17	14.2	13.6	13.2
					14	17	14.2	13.6	13.2
2	18	14	13.2	13.7
					1.3	18	14	13.2	13.7

为进行分级，将聚HEMA溶解在位于该溶解度球内部的某一溶剂中。合适的溶剂具有如下范围的溶度参数：δ_D介于约13～约20，δ_P介于约5～约18，δ_H介于约10～约25。溶剂与聚合物之间在三维溶解度空间更优选的距离应不超过下列数值：δ_D介于约5～约10，δ_P介于约4～约12，δ_H介于约10～约6。

聚HEMA一旦溶解，就向溶解的聚HEMA溶液中逐步加入能降低所形成的分离混合物的溶度参数至少之一的非溶剂，直至获得要求的高分子量物料沉淀程度。不必要降低所有三个溶度参数。在许多实施方案中，仅降低一个参数，例如，δ_H参数，就足够了。在另一些实施方案中，降低两个参数，δ_H和δ_P参数，将是有利的。我们发现，常常是一个小得惊人的溶剂参数的降低(小到约2～约5单位)就将导致所要求的分离。

非溶剂必须降低至少一种参数以保证峰值分子量大于约90,000的聚HEMA的选择性沉淀。如果非溶剂增加分离混合物的溶度参数，则沉淀将在小得多的程度上随分子量变化，于是要求分子量范围内的聚HEMA将丢失。

当把非溶剂加入到聚合物溶液中时，可能难以避免局域的高浓度非溶剂。这将导致聚合物的局部非特异性沉淀。在此种情况下，停止加入，直至重新建立起平衡是有用的。非特异性沉淀也可通过提高分离混合物的温度直至混合物变清而大大减少，或者可在高一些的温度加入非溶剂，然后降低温度直至获得所要求的分离。分离过程可借助公知的措施来促进，例如但不限于，离心。

沉淀的数量和速率将随着沉淀进行的温度、非溶剂的溶度参数以及非溶剂的加入速率和非溶剂是否得到充分混合而变化。视自由基聚合生成的聚HEMA的分子量而定，为达到要求程度高分子量聚合物的去除，沉淀的聚合物数量可介于溶液中全部聚HEMA的约5～约50％。

高分子量聚HEMA从溶剂/非溶剂混合物中沉淀出来，并可借助传统手段如过滤、离心等，分离掉。如果要求进一步分离，则可通过进一步，如上所述，降低溶剂参数反复实施分级。同样，仍将主要分离出最高分子量的物料，并将其从溶液中去除。

要选择性除掉的高分子量聚HEMA在溶液中具有高粘度。这在某些情况下将造成采用上面描述的方法的分离变得非常困难。因此，本发明提供一种替代的分级方法，其中聚HEMA的均相溶液经略微冷却从而使聚合物溶液按分子量分离为两个液相。该方法包括下列步骤：

1.制备聚HEMA在溶剂中的溶液，其中采用Hasen溶解度范围并在上面规定的范围内。

2.确定溶液的分离温度T_s，这可通过冷却溶液样品直至样品变成非均相并分离为两相来实现。最先观察到分离或浑浊倾向的温度就是T_s。

3.将溶液冷却至T_s以下的温度，此时将形成两相，

4.分离这两相。底层相将含有最高分子量的物料。

采用上述方法，可以先除掉高分子量聚HEMA，然后再除掉分子量低于要求范围的聚HEMA。此时，例如，将聚HEMA/溶剂混合物冷却至Ts以下几度，等待其分离成两相，虹吸出含有低和中等分子量聚HEMA的上层相，将其冷却至更低的温度以实现第二次分离，将第二个上层相，即低端级分的稀薄溶液，虹吸出去，而第二底层相，此时主要含要求的低多分散性聚HEMA，继续接受后处理。第二底层相中的聚HEMA具有数量大大减少的高和低分子量聚HEMA。

对于许多用途而言，从此种第二底层相获得的聚合物可以直接使用。可以通过重复上面描述的过程实施进一步的分级。

可通过恰当地选择溶剂来影响T_s。例如，聚HEMA在异丙醇中的溶液的T_s高于以乙醇作为溶剂的溶液的。采用溶剂的混合物，就可以做到对获得最佳分离的温度进行微调。适合基于T_s的分级的溶剂包括具有低δ_H和δ_P参数的溶剂，且优选δ_H小于约4和δ_P小于约6。具体例子包括己烷和庚烷。这可能在以从除掉了高分子量聚HEMA的溶液中除掉低端物料为目的时十分有用。为实现重新分离，常常要求采用远低于室温的温度，例如约5～约10℃。在此种情况下，加入少量能将分离温度提高到较为实际的水平的溶剂，例如，让聚HEMA溶液在例如从室温到约50℃之间维持液态，可能是实用的。

Ts也受溶液中聚HEMA的浓度和多分散性的影响。例如，高和低分子量聚HEMA的去除可能导致留在溶液中的聚HEMA表现出高于原来、多分散性较大物料的T_s。同样，稀释至较低浓度也可导致在较高温度分离。其原因可能是，某一浓度的低分子量聚HEMA链可能有助于将较长链保持在溶液中。

通过对聚合物参数的调配、溶剂和分离温度的选择，可影响两相之间的体积比以及每一相中聚HEMA的浓度。

合适的分级温度范围包括介于约5～约50℃的范围。合适的静置时间包括介于约1h～约7日。

随高分子量物料排掉的聚HEMA的数量应介于聚HEMA的约10wt％～约50wt％。随低分子量级分被除掉约5～约40wt％通常是实际的，而在除掉高和低分子量物料后具有低多分散性的聚HEMA的收率可介于原来数量的约10～约90％，优选约30～约80％。然而，收获的减少是个次要问题，因为自由基聚合生产的聚HEMA相对便宜，而分级的物料则在许多领域具有高价值。

在优选的聚HEMA中，分子量小于约15,000的聚合物分子的数量小于约10％，优选小于约5％，更优选小于约2％。

从本说明和实例清楚地看出，该分级方法灵活并且可适应具体聚合物的性质地进行调整。获得要求程度多分散性所要求的条件可利用上面的公开内容通过简单的小规模实验轻易地确定。

合适的温度范围包括约5～约50℃。合适的静置时间包括介于约1h～约7日。

自由基聚合，随后进行分级所制备的聚HEMA的一项重要优点是，聚合中使用的引发剂和其他添加剂已使用了多年，并且它们的毒理学是公知和充分描述过的。这在聚HEMA、可交联预聚物或制成的水凝胶被用于医疗领域时十分重要。

在一种实施方案中，仅从聚HEMA这移出低分子量级分。这可采用上面描述的溶剂/非溶剂方法完成。在一种优选的实施方案中，低分子量材料是在聚HEMA官能化以后的洗涤期间去除的。

本发明的聚HEMA也可由阴离子聚合或受控自由基聚合直接生成，例如采用TEMPO型聚合、ATRP(原子转移自由基聚合)、GTP(基团转移聚合)和RAFT(可逆加成-碎裂链转移聚合)。

上述方法的一般条件是公知的，公开在《受控自由基聚合》；Krzysztof Matyjaszewski，主编；ACS论文集丛书685；美国化学学会，华盛顿DC；1998。例如，为实施阴离子聚合，将要求的甲硅烷基保护的单体溶解在适当溶剂，例如，THF溶液中。反应在约-60℃～约-90℃之间的低温采用公知的引发剂如1，1-二苯基己基锂作为引发剂进行。聚合反应可采用传统手段终止，例如但不限于，脱脂甲醇。

具有特定分子量范围和多分散性的聚HEMA组合物可用来制造具有精确规定的多分散性和分子量的可交联预聚物。仅作为一例，可交联预聚物可具有丙烯酸基团，它可在极短时间内通过紫外光交联而形成具有迄今传统方法从未获得过的非常可心性能的隐形镜片。

聚HEMA通过在其上加上可交联官能团而被官能化成为可交联预聚物。一般而言，该官能团给预聚物提供能交联和形成交联聚合物或水凝胶的能力。适合提供可交联官能团的反应物具有结构A-S-F，其中A是连接基团，它能与聚HEMA中的羟基基团形成共价键；S是间隔基，F是含有烯属不饱和部分的官能团。合适的连接基团，A，包括氯离子、异氰酸酯、酸、酸酐、酰氯、环氧、氮杂内酯、其组合等。优选的连接基团包括酸酐。

间隔基可以是直接键、直链、支链或环状烷基或芳基基团，具有1～8个碳原子，优选1～4个碳原子，或者是通式-(CH₂-CH₂-O)_n-的聚醚链，其中n介于1～8，优选介于1～4。

合适的官能团包含可自由基聚合烯属不饱和部分。合适的烯属不饱和基团具有通式

-C(R¹⁰)＝CR¹¹R¹²

其中R¹⁰、R¹¹和R¹²独立地选自H、C_1～6烷基、羰基、芳基和卤素。优选地，R¹⁰、R¹¹和R¹²独立地选自H、甲基、芳基和羰基，更优选在某些实施方案中选自H和甲基。

优选的反应物包括甲基丙烯酰氯、丙烯酸2-异氰酸根合乙基酯、甲基丙烯酸异氰酸根合乙酯(IEM)、甲基丙烯酸缩水甘油基酯、肉桂酰氯、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐和2-乙烯基-4-二甲基氮杂内酯。优选甲基丙烯酸酐。

连接到聚HEMA上的可交联官能团的适宜用量介于约1～约20％，优选约1.5～约10％，最优选约2～约5％，按照基于聚HEMA酯的可利用羟基基团的化学计量量计。官能化度可按照公知的方法测定，例如，测定不饱和基团，或者通过官能反应物与聚合物直接键的水解，随后用HPLC确定放出的酸来确定。

视所选连接基团而定，官能化可在有或没有传统催化剂存在下进行。合适的溶剂包括能在选择的反应条件下溶解聚HEMA的极性、非质子溶剂。合适的溶剂的例子包括二甲基甲酰胺(DMF)、六甲基磷酸三酰胺(HMPT)、二甲基亚砜(DMSO)、吡啶、硝基甲烷、乙腈、二噁烷、四氢呋喃(THF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)。优选的溶剂包括甲酰胺、DMF、DMSO、吡啶、NMP和THF。当使用IEM时，催化剂是锡催化剂，优选二月桂酸二丁基锡。

官能化反应混合物也可含有能与官能化反应产生的部分起反应的清除剂。例如，当用酸酐作为连接基团时，可能有利的是包括至少一种叔胺、具有非质子氮的杂环化合物或其他路易斯碱，以便与生成的羧基基团起反应。合适的叔胺包括吡啶三亚乙基二胺和三乙胺，其中以三乙胺为优选的。如果包括在内，则叔胺可以稍微过量的摩尔数(约10％)加入。在优选的实施方案中，溶剂是NMP，反应物是甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐或其混合物并且存在三乙胺。最优选的反应物是甲基丙烯酸酐。

反应在接近室温下进行。每种官能团将要求特定的温度范围，正如本领域技术人员所了解的。约0℃～50℃，优选约5℃～约45℃的范围是适宜的。可采用常压。例如，当可交联官能团是酸酐时，官能化在约5℃～约45℃之间的温度进行约20～约80h的时间。本领域技术人员懂得，位于规定范围以外的范围可通过平衡所选择的时间和温度而得到宽容。

反应进行到生产出具有上面规定的分子量和多分散性的聚HEMA主链的可交联预聚物。

除了连接上可交联侧基之外，其他侧基可提供附加官能性，包括但不限于，交联用的光引发剂、药物活性等。再有一些官能团可包含这样的部分，当该交联的凝胶被用于分析诊断领域时它们可与特定化合物键合和/或起反应。

一旦形成可交联预聚物后，基本上所有的未反应反应物和副产物都应除掉。所谓“基本上所有”，我们在这里指的是，在洗涤后残留小于约0.1wt％。这可通过传统手段完成，例如，超过滤。然而，在本发明中，可通过以水溶胀该可交联预聚物，并以水清洗以除掉基本上所有不需要的成分，包括用于制备HEMA的单体、低聚或聚合的原料化合物和催化剂，以及在可交联预聚物制备期间产生的副产物。洗涤用去离子水进行，条件应选择得能给可交联预聚物颗粒提供大的表面/体积比。这可通过将可交联预聚物冷冻干燥、由可交联预聚物制成薄膜，将可交联预聚物挤出成为棒状、将可交联预聚物溶液喷雾到去离子水中以及其他本领域技术人员已知的类似方法来完成。

洗涤可间歇进行，更换3～5次室温的水，每次换水之间的平衡时间可通过在低于约50℃的提高温度下进行洗涤(萃取)来缩短。

该方法与现有技术方法相比有许多优点。水洗掉可能在贮存和使用期间沥出的杂质，从而保证生产出适合最终使用的纯净材料。

在一种实施方案中，多分散性位于优选范围以外的未分级聚HEMA或者仅从中除掉高分子量材料的聚HEMA进行官能化处理，随后以大量水反复洗涤该官能化的材料以除掉反应物和低分子量聚HEMA。采用这一方法，可获得非常纯净的官能化聚HEMA，其多分散性低至，例如，低于2.0，优选低于1.7，更优选低于1.5。按此法获得的官能化可交联聚HEMA包含小于10％，优选小于5％，更优选小于2％分子量小于约15,000的聚HEMA。

小分子的清除程度依赖于官能化的程度和预定用途。优选的是，在固化期间，所有聚HEMA分子都转变为由至少两个共价键键合到聚合物网络中的状态。由于官能化和固化的统计学本质，聚HEMA分子仅通过一个共价键或者根本不通过共价键，被结合到聚合物网络中的几率将随着峰值分子量的降低和官能化程度的减少而增加。

对于较低官能化的情况来说，应除掉比较多的低分子量物料。该确切的数量可通过实验比较去除量与力学性能之间的关系而轻易地确定。

可交联预聚物一旦完成提纯，就将它溶解在水可排代的稀释剂中成为粘稠溶液。该稀释剂应起到可交联官能化的聚HEMA预聚物溶解于其中并在其中进行交联反应或固化的介质作用。在所有其他方面，稀释剂都应是非活性的。合适的稀释剂包括能在等于或低于65℃下溶解约30wt％～约60wt％可交联预聚物，以粘稠溶液总重量为基准计，的那些。具体例子包括1～4个碳原子的醇，优选甲醇、乙醇、丙醇及其混合物。水可少量地使用，作为共-稀释剂，例如用量小于全部稀释剂的约50％。为制备水凝胶，稀释剂应加入到可交联预聚物中，其加入量近似或等于最终水凝胶中存在的水量。介于制成的粘稠溶液的约40～约70wt％的稀释剂用量是可接受的。

本发明粘稠溶液具有约50,000cP～1×10⁷cP在25℃的粘度，优选约100,000cP～约1,000,000cP在25℃，更优选约100,000cP～约500,000cP在25℃的粘度。

优选地，稀释剂对于制品的预定最终用途也是安全的。于是，例如，当所制造的制品是隐形镜片时，溶剂应优选地对于接触眼睛是安全的且与眼睛相容的。这对于那些在使用前不或仅部分地除掉溶剂的情况来说特别重要。不从制成品中蒸发的稀释剂应能将粘稠溶液的Tg调节到低于约室温(优选地，Tg低于约-50℃)，并具有低蒸汽压(沸点高于约180℃)。生物相容稀释剂的例子包括聚乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇、其混合物等。优选的聚乙二醇的分子量介于约200～600。生物相容稀释剂的使用容许省略去除稀释剂的单独洗涤/蒸发步骤。

低沸点稀释剂也可使用，但可能要求蒸发步骤以去除与预定使用环境不相容的稀释剂。低沸点稀释剂为极性的并且一般地具有低沸点(低于约150℃)，这使得通过蒸发除掉它很方便。合适的低沸点稀释剂包括醇、醚、酯、二醇及其混合物等。优选的低沸点稀释剂包括醇、醚醇及其混合物等。低沸点稀释剂的具体例子包括3-甲氧基-1-丁酮、乳酸甲酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、其混合物以及诸如此类。

也可加入聚合引发剂。该引发剂可以是任何在加工条件下呈活性的引发剂。合适的引发剂包括热活化-、光-引发剂(包括紫外和可见光引发剂)等。合适的热活化引发剂包括月桂基过氧化物、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮双-2-甲基丁腈等。合适的光引发剂包括芳族α-羟基酮或叔胺加上二酮。光引发剂体系的说明例子是1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-甲基-1-苯基-丙-1-酮、二苯酮、噻吨-9-酮、樟脑醌和4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯或N-甲基二乙醇胺的组合、羟基环己基苯基甲酮、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦以及双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦、(2，4，6-三甲基苯甲酰)二苯基氧化膦及其组合以及诸如此类。光引发是优选的方法，而双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基苯基氧化膦、双(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦和2-羟基-甲基-1-苯基-丙-1-酮是优选的光引发剂。其他引发剂是技术上公知的，例如，公开在美国专利5,849,841，列16中的那些，在此将其公开内容收入本文作为参考。

其他可结合到预聚物或粘稠溶液中的添加剂包括但不限于，紫外吸收化合物、活性染料、有机和无机颜料、染料、光致变色化合物、脱模剂、抗菌化合物、药物、模具润滑剂、润湿剂、其他用于保持产品规格一致性的可心添加剂(例如但不限于，TMPTMA)、其组合以及诸如此类。这些组合物可在几乎任何阶段加入，可以是共聚物，接上去的或缔合的或分散的。

粘稠溶液优选应不含诸如游离单体之类可在固化期间生成不与网络结合的聚合物和/或将造成残留可萃取物料的化合物。

在聚合物的溶液中，流变学性质在很大程度上取决于最长的分子。本发明聚HEMA具有低含量非常高分子量的分子，这给它们溶液带来许多可心的性质。

本发明粘稠溶液有利地具有短松弛时间。松弛时间少于约10s，优选少于约5s，更优选少于约1s。短松弛时间之所以有利是因为，松弛时间短的预聚物能够在固化前松弛掉流动诱导的应力，从而使固化的聚合物网络不包含冻结的应力。这允许本发明粘稠溶液在加工时不需要在合模与粘稠溶液固化之间留出长的“保压”时间。

本发明的聚HEMA可作为原料用于制造官能化聚HEMA预聚物和水凝胶，隐形镜片中调色剂的基料、tampo和喷墨印刷用油墨中的基料等。

本发明粘稠溶液可用于成形各种各样制品。例如，模塑制品、型材、料坯、料锭、薄膜、纤维、软管、片材、涂料等。更具体地说，合适的制品包括生物医疗器件、医疗级涂料、具有键合在聚合物上的活性基团或生物化验标记物的聚合物等。

本文中使用的术语“生物医疗器件”是任何旨在放在哺乳类组织或体液中或表面使用的制品。这些器件的例子包括但不限于，假体、植入物、模具、体液收集袋、敏感元件、水凝胶绷带、软管、任何上述制品的涂层、抗体诊断和治疗剂的载体以及眼科器件。一类优选的生物医疗器件包括眼器件，特别是隐形镜片。

本文中使用的术语“镜片”和“眼科器具”指的是放在眼睛内或表面的器件。这些器件可提供光学矫正、伤口护理、药剂递送、诊断功能或者可能的美容功能。术语镜片包括但不限于软隐形镜片、硬隐形镜片、眼内镜片、重叠镜片、眼嵌入物、光学插入镜片和眼镜镜片。

有许多方法可用来成形本发明制品，包括注塑、挤塑、旋转铸造、挤出涂布、闭模成型、铸塑、其组合等。该成形方法之后，将接着进行下面描述的固化步骤。

在本发明的一种实施方案中，预聚物溶液被用于成形镜片。由本发明粘稠溶液生产镜片的优选方法是直接模塑。镜片成形数量的预聚物溶液被配置到具有最终要求的水凝胶形状的模具中。模具可由任何合适的材料制造，包括但不限于，聚丙烯、聚苯乙烯和环状聚烯烃。

所谓“镜片成形量”是指足以生产要求尺寸和厚度的镜片的数量。就典型而言，每个隐形镜片使用约10～约50μL粘稠溶液。接着，装配半模具(上下模具部分)，以便使粘稠溶液充满模具腔。本发明的好处是，装配半模具与固化之间所需要的保压时间非常短。

我们发现，为避免在最终制品中引入不希望的应力，必须让粘稠溶液在闭合模具中保持一段2～3倍于粘稠溶液的松弛时间的时间。本发明的粘稠溶液有利地具有在室温下短的松弛时间(小于约10s，优选小于约5s，更优选小于约1s)，这使得保压时间通常小于约30s，优选小于约10s，更优选小于约5s。

本发明短保压时间的附加好处是，它们大大减少氧从上下半模具到可交联预聚物中的扩散。氧的扩散能阻碍制品表面的固化过程。可以看出，该粘稠溶液可以保持比在低氧含量模具中规定的时间长些而很少或没有除拖长生产时间以外的负面影响。

让装有粘稠溶液的模具接受电离或光化活性射线，例如，电子束、X-射线、紫外或可见光，即，波长介于约280～约650nm的电磁波或粒子射线的辐照。合适的还有紫外线灯、HE/Cd、氩离子或氮或金属蒸汽或具有倍频的NdYAG激光束。辐射源和引发剂的选择乃是本领域技术人员已知的。本领域技术人员还懂得，射线向粘稠溶液中穿透的深度以及交联速率正比于分子吸收系数和所选光引发剂的浓度。在优选的实施方案中，辐射源选自高强度UVA(约315～约400nm)、UVB(约280～约315nm)或者可见光(约400～约450nm)。本文中使用的术语“高强度”是指约100mW/cm²～约10,000mW/cm²之间的强度。该固化时间短，一般小于约30s，优选小于约10s。固化温度可介于约常温到约90℃的高温。为方便和简单计，固化优选在接近常温下进行。确切的条件将取决于所选镜片材料的组分并且可由本领域技术人员酌定。

固化条件必须足以由可交联预聚物成形聚合物网络。生成的聚合物网络将被稀释剂溶胀并具有模具腔的形式。

固化一旦完成，就开启模具。在本发明中，固化后除掉未反应组分或副产物的净化步骤，与传统模塑方法相比或者被简化或者不再需要。如果使用的是生物相容稀释剂，则在此阶段不需要任何洗涤或蒸发步骤。本发明的优点在于，当采用生物相容稀释剂时，则既不需要模塑后的萃取也不需要稀释剂交换步骤。如果使用低沸点稀释剂，则应蒸发掉稀释剂，并以水使镜片水化。

制成的镜片包含聚合物网络，当以水溶胀时它将变成水凝胶。本发明的水凝胶可包含约20～约75wt％水，优选约20～约65wt％水。本发明水凝胶具有优异力学性能，包括模量和断裂伸长。模量至少为约20psi，优选介于约20～约90psi，更优选约20～约70psi。

断裂伸长大于约100％，优选大于约120％。由于不存在疏松聚合物链，该水凝胶在发生高相对变形，例如，100％以后，将回到其原来的形状而不留永久形变。本发明水凝胶也不存在视觉浑浊和畸变。以上的性能组合使本发明水凝胶完美地适合作为眼器件使用，特别是软隐形镜片。

可将如此生产的镜片转移到装有缓冲盐溶液的单独镜片包装中。盐溶液可在镜片转移之前或以后加入到包装中。含有生物相容稀释剂的镜片，经过在盐溶液中放置，将以稀释剂交换水，从而形成所要求的水凝胶。这，若要求的话，也可在单独的步骤中完成。在包装中贮存期间，聚合物网络将吸入由聚合物亲水性决定的规定量水。该平衡水含量(以水化镜片的wt％表示)可高于或低于固化期间操作的稀释剂量。用于制造隐形镜片的典型水凝胶包含介于约20～约75wt％水。于是，当与水平衡时，水凝胶将膨胀或收缩。然而，根本的特征是，尽管尺寸可能变化，完全水化的制品的形状将是模具腔形状的真实复制。

在优选的实施方案中，小心选择稀释剂的数量可生产出一种镜片，它在与水达到平衡时将既不膨胀也不收缩，因此是模具腔的1∶1复制，这对于预测成品镜片的光学参数是一个优点。

恰当的包装式样和材料在技术上是已知的。塑料包装用薄膜可揭开地密封起来。合适的密封膜是技术上已知的，包括箔、聚合物薄膜及其混合物。

装有镜片的密封包装随后接受产品消毒(原稿缺字)。合适的消毒装置和条件是技术上已知的，包括，例如，压热釜汽蒸。

本领域技术人员可以看出，其他步骤还可包括在上面描述的模塑和包装过程中。这些其他步骤可包括涂布成形后的镜片，在成形期间对镜片的表面处理(例如，通过模具转移)，检查镜片，剔除瑕疵镜片、清洁半模具、重新使用半模具，将它们组合起来等。方法和涂布组合物公开在美国专利3,854,982；3,916,033；4,920,184；和5,002,794；5,779,943；6,087,415；WO 91/04283和EPO 93/81,399在此收作参考。

本发明的造型制品在从模具中取出后畸变的倾向非常低或没有。畸变一直是由高分子量官能化预聚物成形的模塑制品所固有的问题。分子量高于本发明规定范围的预聚物链的存在将赋予官能化预聚物以慢的松弛时间。固化期间，未松弛的长链所造成的应力被冻结在固化的聚合物网络中。当从模具中取出后，应力导致模塑制品畸变，致使其形状不再是模具的真实复制。本发明可交联预聚物具有短松弛时间，这就消除了模塑后畸变的发生。

本文中使用的术语“水凝胶”是指含有平衡状态水的水化交联聚合物体系。典型的水凝胶是氧可透和生物相容的，因此使它们成为生产生物医疗器件，特别是隐形镜片或眼内镜片的优选材料。

在本发明中，所有的分子量都应理解为按照凝胶渗透色谱术(GPC)分析(亦称作尺寸排阻色谱法)确定的分子量，其中采用由Risφ国家实验室(丹麦)的K.Almdal研发的方法(K.Almdal K.，采用尺寸排阻色谱法的绝对分子量分布测定。窄分子量分布聚合物的合成。采用尺寸排阻色谱法与折射指数和低角度激光散射检测耦合的聚(甲基丙烯酸2-羟乙酯)分子量分布的鉴定，Risφ-M-2787(v.1)(1989)141p)。

在该方法中，一系列分子量精确规定的聚乙二醇和聚环氧乙烷被用来标定设备。聚HEMA所使用的这些标准物提供了比针对偏于疏水聚合物所开发的以往方法更精确的峰值分子量和Pd(多分散性)。下面将描述该方法。

分子量可按如下所述测定。该SEC设备包括：柱状烘箱，40℃，PELC-410泵，配有PE Nelson 900A/D和系列200的自动采样器：检测器是RI Merck L7490。

柱组合由两个TSK-Gel柱(TosoHaas出品)(G4000PW+G2500PW)和一个保护柱组成。

洗脱液由甲醇-水(75/25重量比)组成，并调节到50mM氯化钠(NaCl)。

流率是0.5mL/min。注入体积是150μL，流动时间是60min。

标定曲线是采用峰值分子量介于96000～194的PEG和PEO作为标准参照物通过三阶回归获得的。这些聚合物标准物购自聚合物实验室公司，Amherst MA(标定包PEG-10零件号2070-0100；PEO-10零件号2080-0101)。加入的峰值分子量194的标准参照物给出在精确规定位置的流动信号，用作内标或固定点。加入的氯化钠起同一作用并给出第二固定点。

峰值积分手动完成。积分起点和终点根据整体基线上的显著差异手工确定。结果报告给出Mz、Mw、Mn和Mpeak，以PEG、PEO单位。HEMA单元的相关数值根据标准报告并按照下面的数学函数计算：

M_HEMA＝10.^{1,362+0,7854*logM，PEG/PEO}

注入溶液由甲醇-水按照75/25重量比，调节到60mM NaCl以给出2mg/mL的聚合物浓度来制备。四甘醇按照1mg/mL的浓度加入到样品中，以便给出峰值流率的参照值。溶液在0.5μm一次性过滤器上过滤，然后再注入。

在本发明中，聚合物样品的多分散性Pd被定义为

Pd＝M_w/M_n。峰值分子量M_p是分子量分布曲线中的最高峰的分子量。

抗张性能(伸长和抗张模量)的测定采用移动式张力试验机，配备了下降到起始标尺高度的载荷传感器，采取恒定速率滑动横梁。合适的试验机包括Instron，型号1122。犬骨状样品，长0.522英寸、“耳朵”宽0.276英寸和“颈部”宽0.213英寸，装到夹具上并以2in/min的恒定应变速率拉长直至断裂。测出样品的初始标尺长度(Lo)和样品断裂长度(Lf)。每种组合物测定12个样品并取平均。伸长百分数＝[(Lf-Lo)/Lo]×100。

抗张模量是从应力/应变曲线的初始直线部分测出的。

粘度测定采用Haake RS100 RheoSress，配备了Haake循环浴和温度控制器。复数粘度测定程序是，从40Hz下降至1mHz进行频率扫描，然后重新升高至40Hz，每个十进位取3个频率，每个频率重复3次(测定)并在每次测定之间等待一个时期。测定在25℃+1下采用平行板几何形状，具有20mm直径和0.7mm间隙尺寸(样品厚度)，对应于约0.22mL样品体积。参考Cox-Mertz法则(John Ferry，《聚合物的粘弹性质》第三版，McGray-Hill图书公司，1980。)，报告的粘度数值(η)是复数粘度(η*)的低频数值。

松弛时间采用上面描述的Haake RS100 RheoStress和采用400Pa的剪切应力测定。松弛时间是这样得到的：将G’和G”对频率进行标绘，二者彼此交于频率f，于是在频率低于f时G”＞G’，而在f以上，则G’＞G”。松弛时间＝1/f。

实际官能化度是通过该产品的水解，并利用HPLC检测释放出的甲基丙烯酸来确定的。水解样品由一个个等分部分甲醇溶液和1mL NaOH1M制备的。水解在室温下进行至少12h。检测出的甲基丙烯酸数量与样品中包含的干聚合物数量进行比较，从而给出实际官能化度。

具体地说，HPLC设备包括：25℃的柱状烘箱、Merck L6000泵，和Perkin Elmer LC290紫外检测器。柱的组合由Merck RP18柱(125mm/4mm)和保护柱组成。

移动相是乙腈-水混合物(1/9重量比)，用三氟乙酸将pH值调节到了2.5。流率固定在1mL/min，注入体积是10μL。

检测在230nm波长处进行。数据采集时间是8min。一系列标定液由5到25ppm浓度的甲基丙烯酸在移动相中稀释溶液产生。

注入溶液由以移动相稀释的水解样品和10mL HCl，1M，制成。该溶液在13mmGD/X0，45μm Whatmann过滤器上进行过滤，然后再注入。

下面的例子不构成对本发明的限制。它们的作用仅在于给出一种实施本发明的方法。隐形镜片以及其他专业的技术人员将可以找到实施本发明的其他方法。然而，那些方法也被认为属于本发明范围内。

下面的缩略语将在实例中用到。

AIBM        2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)

DABCO       三亚乙基二胺

DMAP        N，N-二甲基氨基吡啶

DMF         N，N-二甲基甲酰胺

DMSO        二甲基亚砜

EOH         乙醇

GMA         甲基丙烯酸甘油酯

HEMA        甲基丙烯酸2-羟乙酯

IPA         2-丙醇

MAA         甲基丙烯酸

MAACl       甲基丙烯酰氯

MAAH           甲基丙烯酸酐

NMP            1-甲基-2-吡咯烷酮

PEG            聚乙二醇

p(TMS-HEMA)    聚(三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯)

Py             吡啶

TEA            三乙胺

TMS-HEMA       三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯

TEG            四甘醇

实例1

1911.6g乙醇、1056.6g HEMA单体、3.00g十二烷基硫醇和21.00g甲基丙烯酸在25℃进行混合。混合物倾倒到具有三叶搅拌器、温度控制器和冷却和加热夹套的5L不锈钢反应器中。

混合物加热到68℃，并加入7.50g 2.2’-偶氮二(2-甲基丁腈)(AMBN)。AMBN迅速溶解，反应器以缓慢的氮气流覆盖。温度在68℃下保持18h从而完成转化。反应器加热到80℃，在此温度保持22h以破坏残余引发剂和硫醇。冷却至室温后，抽出样品并通过在125℃、3～4mm汞柱蒸发24h来确定固体含量。固体含量＝37.2％，Mp＝76.6千道尔顿，Pd＝3.75。

聚HEMA溶液以乙醇稀释成为10％聚HEMA在乙醇中的溶液。在24℃时该溶液变得浑浊。将溶液加热到40℃从而使其变成均相，随后令其在约21℃静置。

3日后，溶液已分离为两个澄清相。

分离出这两个相并进行分析：

                  表2

分级ID	数量Vol.％	固体w％	MpkDalton	Pd
					顶	80	8.6	64.0	2.8
底	20	15.6	144	3.34

丢掉富含高分子量聚合物的底层级分。

离析出上层级分并在8℃下静置以待进一步分级。24h后，溶液分离为两相。上层级分占到总量的85％(体积)，包含2.5wt％聚HEMA。底层相占到整个溶液的15％(体积)，并含有35.7wt％聚HEMA。Mp83.8千道尔顿，Pd＝2.18。离析出该级分以供官能化。

实例2

HEMA单体(杂质含量水平低于从Rohm购得的0.8％)与穿过氧化铝送入的三乙胺(≥99.5％纯，Fluka供应)和石油醚(沸点40～60℃)进行混合，并与三甲基氯硅烷(≥99.0％纯，Fluka供应)起反应，结果获得三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯(TMS-HEMA)。TMS-HEMA通过从氢化钙(一次)和三乙基铝(电子级，Aldrich供应)(两次)中蒸馏而得到提纯。

TMS-HEMA在THF(绝对纯)溶液(Fluka)中在-78℃以1，1-二苯基己基锂作为引发剂进行聚合，从而定量地获得聚合产物。聚合是利用脱气的甲醇终止的。通过将聚(三甲基甲硅烷氧基乙基-甲基丙烯酸酯)p(TMS-HEMA)的THF溶液加入到大大过量的水中离析出聚合物。

该聚合物的峰值分子量是63千道尔顿，Mw＝75千道尔顿，其多分散性等于1.6。

实例3

1619g乙醇、176.5g HEMA单体和3.60g甲基丙烯酸(MAA)在25℃进行掺混。该混合物倒入到备有搅拌器、温度控制器和冷却和加热夹套的3L玻璃反应器中。

混合物加热到68℃，并加入1.26g AMBN。AMBN迅速溶解，反应器以缓慢的氮气流覆盖。温度在68℃下保持20h从而完成转化。冷却至室温后，聚合物溶液以乙醇稀释成为聚HEMA在乙醇中的10％溶液。分级前，Mp是70千道尔顿，Pd是3.33。加入2％己烷以后，溶液具有31℃的雾点。该聚合物在实例10中进行分级。

实例4

1625g乙醇、108.4g HEMA单体和72.8g甲基丙烯酸甘油酯在25℃进行掺混。该混合物倒入到备有搅拌器、温度控制器和冷却和加热夹套的3L玻璃反应器中。

混合物加热到74℃，并加入1.29g AMBN，反应器以缓慢的氮气流覆盖。温度在74℃下保持20h从而完成转化。冷却至室温后，聚合物溶液以乙醇稀释成为聚-(HEMA-共聚-GMA)在乙醇中的10％溶液。Mp是56千道尔顿，Pd是2.35。溶液具有35℃的雾点并在33℃下静置3日以待分级。上层级分虹吸出来，同时丢掉下层级分。向上层级分中加入2％庚烷。这产生49℃的雾点。在29℃下静置3日后，形成新的上层级分并将其丢掉。离析出含有64％原聚合物的下层级分，该聚合物经测定具有66千道尔顿的Mp和2.1的Pd。该聚合物在实例21中进行官能化。

实例5～9

实例3的聚合反应在不同温度下和采用下表3中所示溶剂重复进行。结果载于表3，显示，采用本方法可达到对分子量的良好控制。

                     表3

实例	T(℃)	溶剂	Mp(kD)	Pd
					5	82	2-丙醇	35	3.4
6	78	2-丙醇	40	3.4
					7	74	乙醇	50	2.6
8	72	乙醇	60	3.6
					9	68	乙醇	70	3.3

实例10

800g实例3中制备的溶液加热到40℃从而使其变成均相，随后令其在28℃下静置。5日后，该溶液分离成两个澄清的相。虹吸出含有77.1％聚合物的上层相，丢掉底层相。

将上层相中的己烷含量调节到7％，从而导致54℃的雾点。溶液加热到57℃，从而使其变成均相，随后令其在29℃静置。4日后，溶液分离为两个澄清的相。虹吸出含有低分子量聚合物级分的上层相，并对底层相进行第三次分级。这次，己烷的浓度调节到8％，令溶液在30℃下静置4日。虹吸出含有低分子量聚合物级分的上层相，离析出底层相中的聚合物以供官能化。官能化的结果载于下表4。

                     表4

	MWK道尔顿	MpK道尔顿	Pd
				未分级p-HEMA	98	70	3.33
分级的p-HEMA	97	76	1.51

实例11

按照实例3那样制备具有名义2％MAA的聚HEMA，并按照实例10中所述进行分级。MAA在未-分级的和分级的材料中的含量按照ISO标准(3682-1983(E))中所述进行测定，并载于下表5中。

                     表5

	MW(kD)	Mp(KD)	Pd	％MAA
					未分级p-HEMA	98	70	3.33	1.8
分级的p-HEMA	97	76	1.51	1.8

未分级共聚物中的MAA含量等于分级的共聚物中测出的MAA含量。这表明分级过程仅根据分子量分离聚合物，而不按组成分离。

实例12

9.09g在实例2中制备并离析出的聚HEMA通过在125℃、3mm汞柱下蒸发24h而干燥，随后通过在吡啶中略微加热而溶解，结果获得10wt％溶液。该溶液在冰浴中冷却，然后加入400μL甲基丙烯酰氯(对应于聚HEMA中6mol％羟基基团酯化的目标值。随后，在真空和25～30℃下移出大部分吡啶，然后让官能化的共聚物与去离子水进行接触以溶解残余吡啶和其他低分子量材料。滗析出水，反复洗涤直至HPLC体系不再能捡出残余吡啶。

官能化的聚合物具有62千道尔顿的Mp和1.6的Pd。

实例13

110mL无水1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(水≤0.01％)加入到预先在100℃真空下干燥了12h的总共13.6g来自实例1的干聚(HEMA-共聚-MAA)中。将备有磁性搅拌子的反应烧瓶保持在干燥氮气气氛下。在2～3min内滴加2％甲基丙烯酸酐在94％无水NMP(24.7mL，0.003mol)中的溶液。加入三乙胺(0.45mL，0.003mol)，然后烧瓶内装物料在35℃、搅拌下加热48h。

温度降低到25℃，然后加入200mL去离子水。随后，粗反应产物倒入到400mL含水HCl(0.1M，pH＝1.5)中。加入4L去离子水，于是立即诱导了沉淀。沉淀物以水清洗以后，将其溶解在100mL乙醇中。用1L水和HCl(pH＝1.5)进行第二次沉淀。沉淀物浸泡在过量水中达数小时以除掉残余酸。

最后，将沉淀溶解在甲醇中从而获得澄清溶液。

实例14

4.38g未分级HEMA-MAA共聚物通过在125℃、3mm汞柱下蒸发24h而干燥，随后溶解在DMF(99+％，≤0.1％H₂O)中而获得20wt％溶液。为获得约共聚物的3％羟基基团的酯化，1.08mmol甲基丙烯酸酐(94％纯)与8mL DMF进行混合，然后加入到聚合物溶液中。随后加入三乙胺(1.08mmol，≥99.5％纯，Fluka出品)。让混合物在30℃下反应20h，然后通过加入2mL水使反应终止。在聚合物溶液中加入甘油(10g)，然后蒸馏出DMF(30℃，0.5mbar，2h)。

让官能化的共聚物与水接触以溶解残留DMF和其他低分子量材料。滗析掉，并反复洗涤直至不再有痕量DMF。官能化度经测定为2.2％，Mpeak＝41千道尔顿，Pd＝2.8。当采用类似于实例22的方法模塑为水凝胶时，测得下列力学性能：模量：11±2psi，伸长120+25。由于Pd较高，故性能比较差。

实例15～20

按照实例1制备的聚HEMA(未分级)采用实例13中描述的方法进行官能化(实例15和16)。按照实例1制备的聚HEMA采用实例10中描述的方法进行分级，然后采用实例13中描述的方法进行官能化(实例17和18)。由分级和未分级的官能化的聚HEMA采用实例22的方法，以61％四甘醇为稀释剂制备镜片。粘稠溶液按照实例22的方法进行固化。结果载于下表6中。

                                        表6

实例	HEMA/MAA聚合物		官能化聚合物		镜片性质
							MpkD	Pd	Mp	Pd	模量psl	伸长％
	15	40	3.48	48	1.67	32							76
16							53	3.59	62	1.88	33	90
	17	44	1.35	45	1.4	37							109
18							64	1.7	70	1.59	40	106

可以看出，官能化采用的该方法可将多分散性降低到可接受的数值。一般地，洗涤步骤能除掉最小的聚HEMA分子。镜片性能指出，具有较低多分散性的官能化聚合物表现出较好力学性能。

实例21

3.22g在实例4中生成并离析的GMA-HEMA共聚物通过在125℃、3mm汞柱下蒸发24h而干燥，随后溶解在DMF(99+％，≤0.1％H2O)中而获得20wt％溶液。为获得每100个单元中约2.4单元的平均酯化度，0.74mmol甲基丙烯酸酐(94％纯，来自Fluka)与6mL DMF进行混合，随后加入到聚合物溶液中。随后在聚合物溶液中加入三乙胺(0.74mmol，≥99.5％纯，Fluka出品)。让混合物在30℃下反应20h，然后通过加入2mL水使反应终止。在聚合物溶液中加入甘油(10g)，然后蒸馏出DMF(30℃，0.5mbar，2h)。

让官能化的共聚物与去离子水接触以溶解残留DMF和其他低分子量材料。在冷却至低于约5℃后，官能化聚合物发生沉淀，滗析出水相。加入甲醇以溶解官能化聚合物。官能化度经测定为2.3，对应于目标值的90％。官能化聚合物采用实例22的方法以四甘醇溶解而制成含有39wt％固体的模塑溶液。制成的水凝胶镜片具有下列力学性能(平衡水含量65％)模量18±1psi。伸长120±25％。

实例22

来自实例13的HEMA-2％MAA共聚物的溶液通过25mm GD/X0.45mmWhatmann过滤器转移到针筒中并与四甘醇(99+％纯，来自Fluka)混合成含有39wt％干预聚物、60.5％四甘醇的模塑溶液，然后加入0.5wt％Darocur 1173光引发剂。将共混物进行混合。通过对针筒施加受控的真空除掉低沸点溶剂。对圆柱体离心处理以便使所有溶液向下流入到出口端。将套筒插入到圆柱体中并朝下推直至它触到模塑溶液，其间维持临时空气逃逸通路。装有模塑溶液的针筒被放在夹具中，在此，一个受控的力作用于套筒并将约50mg溶液注入到聚苯乙烯制成的隐形镜片模具下半部分中。将上半部分落位，闭合模具并借助10kg负荷将两部分保持在一起达5s。

将闭合的模具放在以1m/s移动的传送带上，模具在高强度紫外灯下面通过，其间紫外灯聚焦在传送带上方20mm处，持续少于约10s。最大强度是5W/cm²，闭合模具受到总共15J/cm²的辐照，根据紧靠闭合模具放置的PowerPuck紫外分光光度计在紫外区间的检测结果计。

固化后，用手将盖子拿去，将镜片浸泡在去离子水中10min。当用盐水置换四甘醇稀释剂时制成的水凝胶镜片维持了其形状及其尺寸。于是制成模具表面的1∶1复制品。14.00mm直径的模具生产出14.00mm直径的水凝胶镜片。

实例23

重复实例1，不同的是，聚HEMA以乙醇稀释成为36wt％在乙醇中的溶液。制成的聚HEMA的分子量和多分散性载于下表7中。

实例24

重复实例1，不同的是，聚HEMA以乙醇稀释成为36wt％在乙醇中的溶液并以辛基硫醇作为链转移剂替代十二烷基硫醇。获得的聚合物溶液按照实例10中所述进行分级。制成的聚HEMA的分子量和多分散性载于下表7中。

                  表7

实例	分级的	Mw(KD)	Mp(KD)	Pd
					23	无	67	48	2.56
24	Ex10	47	40	1.26

实例25～28

重复实例3，不同的是，聚合温度(实例25～27)和溶剂(实例28)变成如下表8所示。实例27未进行分级。这一组中所有其他实例全部按照实例10进行分级。分子量和多分散性载于下表8中。

                          表8

实例	T(℃)	试剂	Mw(kD)	Mp(KD)	Pd
						25	72	EOH	95	64	1.7
26	68	EOH	94	70	1.56
						27	75	EOH	67	49	2.6
28	74	IPA	52	45	1.39

实例29～37

实例23～28的聚合物采用类似于实例13的方法进行官能化，变化之处如下表9所示。官能化百分率、分子量和多分散性载于表9。

                                            表9

实例	预聚物Ex.#	％F目标	％F实际	试剂	碱	酰化剂	Mw(KD)	Mp(kD)	Pd
										29	23	10	2.3	DMSO	Py	MAACI	83	56	2.18
30	26	8	2.2	NMP	TEA	MAACI	89	67	1.42
										31	28	6	2.9	NMP	DMAP	MAAH	56	48	1.21
32	28	3.4	2.1	NMP	TEA*	MAACI	63	48	1.30
										33	25	3	1.4	NMP	Py	MAAH	89	68	1.43
34	27	10	2.2	NMP	DABCO	MAACI	82	55	1.79
										35	26	3.3	2.9	NMP	TEA	MAAH	81	111	1.61
36	26	3	2.2	NMP	TEA	MAAH	84	114	1.66
										37	24	3	2.4	NMP	TEA	MAAH	43	50	1.25

在57℃进行。

实例38～41

实例33和35～37中制备的官能化预聚物按照实例22被模塑成镜片。模量、伸长和平衡水含量载于下表10中。

                      表10

实例	官能化PP实例	模量(psi)	伸长(％)	％H2O
					38	33	4	462	62
39	35	50	107	58
					40	36	20	150	59
41	37	25	160	59

实例42

在针筒中，含有19.5wt％来自实例33的预聚物和19.5wt％来自实例35的预聚物的聚合物溶液，与TEG(99+％纯，Fluka供应)和光引发剂Darocur 1173进行混合。在蒸发掉醇以后，粘稠溶液含有0.5wt％Darocur 1173、60.5wt％TEG和19.5wt％每一种预聚物。按照实例22用此种模塑溶液制造和固化的水凝胶表现出下列力学性能：模量：27±2psi，伸长186±14％。

实例43

在针筒中，来自实例30的官能化预聚物的溶液与四甘醇(99+％纯，Fluka供应)和光引发剂Darocur 1173进行混合。在蒸发掉低沸点溶剂以后，粘稠溶液含有0.5wt％Darocur 1173、50wt％四甘醇和49.5wt％来自实例30的官能化预聚物。加入脱气水后获得一种粘稠溶液，它含有0.4wt％Darocur 1173、39wt％四甘醇和38.6wt％预聚物和22％水作为共稀释剂。由该模塑溶液制成的水凝胶按照实例22进行固化并获得下列力学性能：模量：34±7psi，伸长136±20％。

实例45

富含高分子量聚合物级分的实例1中预聚物的底层级分(表2所述)采用实例9中描述的方法进行官能化。随后，官能化并洗涤的预聚物采用实例22中描述的方法与TEG进行混合，获得一种含有50wt％固体的粘稠溶液。该粘稠溶液的松弛时间经测定为400s，在20℃。

约50mg该溶液按照实例22在20℃采用200、400和800s的保压时间模塑为隐形镜片。

固化后，用手将盖子拿去，将镜片浸泡在去离子水中10min。采用200s和400s保压时间制备的镜片发生畸变并且形状偏离了模具腔。采用800s保压时间制备的镜片维持了模具的球面形状并且没有畸变。

Claims (125)

1.一种含有聚HEMA的组合物，该聚HEMA具有约25,000的峰值分子量和小于约2的多分散性，到约100,000的峰值分子量和小于约3.8的多分散性。

2.权利要求1的组合物，其中所述峰值分子量介于约30,000且多分散性小于约2，到约90,000且多分散性小于约3.5之间。

3.权利要求1的组合物，其中所述峰值分子量介于约30,000且多分散性小于约2，到约80,000且多分散性小于约3.2之间。

4.权利要求1的组合物，其中所述峰值分子量介于约25,000且多分散性小于约1.5，到约80,000且多分散性小于3.5之间。

5.权利要求1的组合物，其中所述峰值分子量低于约100,000且所述多分散性小于约2。

6.权利要求1的组合物，其中所述多分散性小于约1.7。

7.权利要求1的组合物，其中所述多分散性小于约1.5。

8.权利要求1的组合物，其中所述聚HEMA基本上不含凝胶颗粒。

9.权利要求1的组合物，其中所述聚HEMA是含有HEMA和至少一种共聚单体的共聚物。

10.权利要求9的组合物，其中所述共聚单体包含至少一种亲水单体。

11.权利要求10的组合物，其中所述至少一种亲水单体选自含乙烯基单体。

12.权利要求11的组合物，其中所述至少一种含乙烯基单体选自N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基乙酰胺、N-乙烯基-N-乙基甲酰胺、N-乙烯基甲酰胺、碳酸乙烯酯单体、氨基甲酸乙烯酯单体、噁唑酮单体及其混合物。

13.权利要求10的组合物，其中所述至少一种亲水单体选自N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸和丙烯酸及其混合物。

14.权利要求10的组合物，其中所述至少一种亲水单体包含N，N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甘油酯。

15.权利要求10的组合物，其中所述至少一种亲水单体以少于约50wt％的数量存在。

16.权利要求10的组合物，其中所述至少一种亲水单体以介于约0.5～40wt％的数量存在。

17.权利要求10的组合物，其中所述亲水单体含有最高约50wt％甲基丙烯酸甘油酯。

18.权利要求10的组合物，其中所述亲水单体含有介于约25～约45wt％甲基丙烯酸甘油酯。

19.权利要求10的组合物，其中所述亲水单体含有少于约5wt％甲基丙烯酸。

20.权利要求10的组合物，其中所述亲水单体含有介于约0.5～5.0wt％甲基丙烯酸。

21.权利要求10的组合物，其中所述亲水单体含有最高约50wt％N，N-二甲基丙烯酰胺。

22.权利要求10的组合物，其中所述亲水单体含有介于约10～40wt％N，N-二甲基丙烯酰胺。

23.权利要求1的组合物，其中所述聚HEMA是均聚物。

24.权利要求9的组合物，其中所述共聚物含有至少一种疏水单体。

25.权利要求24的组合物，其中所述疏水单体含有至少一种含硅氧烷单体或具有至少一个可聚合乙烯基基团的大分子单体。

26.权利要求25的组合物，其中所述可聚合乙烯基基团含有2-甲基丙烯酰氧基。

27.一种包括下列步骤的方法：通过自由基聚合使含有小于约0.5％交联剂和任选地至少一种亲水或疏水共聚单体的HEMA单体聚合生成具有分别为约25,000至约100,000的峰值分子量和大于约2.2至约4的多分散性的高多分散性聚HEMA，以及提纯所述高多分散性聚HEMA以生成具有分别为约25,000至约100,000的峰值分子量和小于约2至约3.8的多分散性的低多分散性聚HEMA。

28.权利要求27的方法，其中所述自由基聚合在一种能在聚合期间溶解单体和聚HEMA的溶剂中，在介于约40～约150℃的温度进行约2～约30小时的时间。

29.权利要求28的方法，其中所述溶剂选自醇、二醇、多元醇、芳烃、酰胺、亚砜、吡咯烷酮、醚、酯、酯醇、二醇醚、酮及其混合物。

30.权利要求28的方法，其中所述溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、1-丙醇、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸异丙酯、乙氧基丙醇、二醇醚、DMF、DMSO、NMP和环己酮。

31.权利要求27的方法，其中所述自由基聚合在约常压和约60～约90℃之间的温度下进行。

32.权利要求27的方法，其中所述自由基聚合采用至少一种热引发剂通过热引发来引发。

33.权利要求32的方法，其中所述热引发剂选自月桂基过氧化物、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二异丁腈、2，2-偶氮二-2-甲基丁腈及其混合物。

34.权利要求32的方法，其中所述热引发剂含有2，2-偶氮二-2-甲基丁腈、2，2-偶氮二-异丁腈及其混合物。

35.权利要求27的方法，其中所述提纯步骤是利用Hansen溶度参数通过温度控制和/或溶剂/非溶剂分级进行的。

36.权利要求35的方法，其中所述提纯步骤是通过温度控制进行的，包括下列步骤：

a)将所述聚HEMA溶解在其Hansen溶度参数在所述聚HEMA的溶解度球以内的溶剂中，形成分离溶液；

b)将所述分离溶液冷却至低于T_s的温度，从而至少形成含高分子量聚HEMA的下层相和上层相；以及

c)除掉下层相。

37.权利要求36的方法，还包括下列步骤：通过重复步骤(a)～(c)进一步提纯所述上层相；或者向所述上层相中加入一种能降低所述分离混合物的至少一个溶度参数的非溶剂，非溶剂的数量应足以从所述分离混合物中沉淀出所述低多分散性聚HEMA。

38.权利要求35的方法，其中所述提纯步骤是通过溶剂/非溶剂分级实施的，包括：

a)将所述聚HEMA溶解在一种Hasen溶度参数δ_D介于约13～约20，δ_P介于约5～约18和δ_H介于约10～约25的溶剂中从而形成分离溶液；

b)向所述分离混合物中加入一种能降低所述分离溶液的至少一个溶度参数的非溶剂，非溶剂的数量应足以从所述分离溶液中沉淀出高分子量聚HEMA；以及

c)除掉所述高分子量聚HEMA。

39.权利要求38的方法，还包括下列步骤：通过重复步骤(a)～(c)进一步提纯所述分离溶液；或者冷却所述分离溶液至低于T_s的温度，以便至少形成一种含高分子量聚HEMA的下层相和一种上层相；并除掉下层相。

40.权利要求38的方法，其中所述至少一种溶度参数包含δ_H参数。

41.权利要求38的方法，其中所述至少一种溶度参数的降低介于约2～约5个单位。

42.一种包括下列步骤的方法：将至少一种可交联官能团分别接到峰值分子量介于约25,000～约100,000和多分散性小于约2～小于约3.8的聚HEMA上形成可交联预聚物，其中实施条件应足以将所述可交联官能团共价地结合到聚HEMA链上。

43.权利要求42的方法，其中所述可交联官能团的存在量介于约1～约20％，以根据所述聚HEMA中可利用羟基基团的化学计量量为基准计。

44.权利要求42的方法，其中所述可交联官能团的存在量介于约1.5～约10％，以根据所述聚HEMA中可利用羟基基团的化学计量量为基准计。

45.权利要求42的方法，其中所述可交联官能团由具有结构A-S-F的反应物衍生而来，其中

A是能与聚HEMA中的羟基基团形成共价键的连接基团；

S是间隔基；以及

F是含烯属不饱和部分的官能团。

46.权利要求45的方法，其中A选自氯离子、异氰酸酯、酸、酸酐、酰氯、环氧、氮杂内酯及其混合物。

47.权利要求45的方法，其中A包含至少一种酸酐。

48.权利要求45的方法，其中S选自直接键和1～8个碳原子的直链、支链或环状烷基或芳基基团和通式-(CH₂CH₂-O)_n-的聚醚，其中n介于1～8。

49.权利要求45的方法，其中S选自直接键和1～4个碳原子的直链、支链或环状烷基基团和通式-(CH₂CH₂-O)_n-的聚醚，其中n介于1～4。

50.权利要求45的方法，其中F具有通式-C(R¹⁰)＝CR¹¹R¹²

且R¹⁰、R¹¹和R¹²独立地选自氢和甲基。

51.权利要求45的方法，其中所述反应物选自甲基丙烯酰氯、2-异氰酸根合乙基的丙烯酸酯、异氰酸根合乙基的甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、肉桂酰氯、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐和2-乙烯基-4-二甲基氮杂内酯。

52.权利要求42的方法，其中至少一种提供除交联之外的附加官能性的官能团被接到所述可交联预聚物上。

53.权利要求44的方法，还包括下列步骤：提纯所述可交联预聚物，包括用水洗涤所述预聚物以基本上除掉所有不希望的成分和来自制造所述可交联预聚物步骤的残余副产物。

54.权利要求53的方法，其中所述提纯步骤包括下列步骤：给可交联预聚物提供大的表面/体积比，用室温或高于室温的去离子水洗涤所述可交联预聚物。

55.权利要求42的方法，还包括下列步骤：让所述提纯的可交联预聚物与稀释剂混合形成25℃下的粘度介于约50,000cp～约1×10⁷cp的粘稠溶液。

56.权利要求55的方法，其中所述稀释剂为生物相容的，具有低Tg，低蒸汽压，且能在或低于65℃，溶解约30wt％～约60wt％可交联预聚物，以粘稠溶液总重量为基准计。

57.权利要求56的方法，其中所述稀释剂选自聚乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇及其混合物。

58.权利要求57的方法，其中所述稀释剂包含聚乙二醇，其分子量介于约200～600。

59.权利要求56的方法，其中所述稀释剂为极性的并具有低于约150℃的沸点。

60.权利要求59的方法，其中所述稀释剂选自醇、醚、酯、二醇及其混合物。

61.权利要求59的方法，其中所述稀释剂选自醇、醚醇及其混合物。

62.权利要求59的方法，其中所述稀释剂选自3-甲氧基-1-丁醇、乳酸甲酯、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸异丙酯及其混合物。

63.权利要求59的方法，还包括，由所述粘稠溶液成形并固化制品后蒸发所述稀释剂的步骤。

64.权利要求55的方法，其中所述粘稠溶液还包括至少一种引发剂。

65.权利要求64的方法，其中所述引发剂包含至少一种光引发剂、热活化引发剂及其混合物。

66.权利要求64的方法，其中所述引发剂选自双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦和二酮、1-羟基环己基苯基甲酮。

67.权利要求55的方法，其中所述粘稠溶液还包含至少一种添加剂，它强化或提供要求的好处或者减少或消除由所述粘稠溶液制造的制品中不希望的属性。

68.权利要求67的方法，其中所述添加剂选自紫外吸收化合物、活性染料、有机和无机颜料、photochromic化合物、脱模剂、模具润滑剂、抗菌化合物、药物、润湿剂、用于保持产品规格一致性的希望的添加剂其组合。

69.权利要求55的方法，其中所述粘稠溶液的松弛时间小于约10秒。

70.权利要求55的方法，其中所述粘稠溶液的松弛时间小于约5秒。

71.权利要求55的方法，其中所述粘稠溶液的松弛时间小于约1秒。

72.权利要求42的方法，其中所述聚HEMA是通过直接产生低多分散性的聚合方法制备的。

73.权利要求72的方法，其中所述聚合方法是通过自由基活性链聚合实施的。

74.一种包括下列步骤的方法：将至少一种可交联官能团接到峰值分子量分别介于约25,000～约100,000和多分散性大于约2.2到大于约4的聚HEMA上生成一种可交联预聚物，其中实施条件足以将所述可交联官能团共价地结合到聚HEMA链上，并处理所述可交联预聚物从而生成多分散性小于约2的可交联预聚物，其中小于约10％的所述可交联预聚物的分子量小于约15,000。

75.一种包含至少一种可交联预聚物的组合物，该预聚物含有峰值分子量分别介于约25,000～约100,000和多分散性小于约2到小于约3.8的聚HEMA，以及共价键合在其上的至少一种可交联官能团。

76.权利要求75的组合物，其中所述可交联官能团的存在量介于约1～约20％，以根据所述聚HEMA中的可利用羟基基团的化学计量量为基准计。

77.权利要求75的组合物，其中所述可交联官能团的存在量介于约1.5～约10wt％，以根据所述聚HEMA中的可利用羟基基团的化学计量量为基准计。

78.权利要求75的组合物，其中所述可交联官能团由具有结构A-S-F的反应物衍生而来，其中

A是能与聚HEMA中的羟基基团形成共价键的连接基团；

S是间隔基；以及

F是含烯属不饱和部分的官能团。

79.权利要求78的组合物，其中A选自Cl、异氰酸酯、酸、酸酐、酰氯、环氧、氮杂内酯及其混合物。

80.权利要求78的组合物，其中A包含至少一种酸酐。

82.权利要求78的组合物，其中S选自直接键和1～8个碳原子的直链、支链或环状烷基或芳基基团和通式-(CH₂CH₂-O)_n-的聚醚，其中n介于1～8。

83.权利要求78的组合物，其中S选自直接键和1～4个碳原子的直链、支链或环状烷基基团和通式-(CH₂CH₂-O)_n-的聚醚，其中n介于1～4。

84.权利要求78的组合物，其中F具有通式-C(R¹⁰)＝CR¹¹R¹²

其中R¹⁰、R¹¹和R¹²独立地选自氢和甲基。

85.权利要求78的组合物，其中所述反应物选自甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐和、2-异氰酸根合乙基的丙烯酸酯、异氰酸根合乙基的甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、肉桂酰氯和2-乙烯基-4-二甲基氮杂内酯。

86.权利要求78的组合物，其中所述反应物包含甲基丙烯酸酐。

87.权利要求78的组合物，还包含至少一种提供除交联到所述可交联预聚物上之外的附加官能性的共价键合官能团。

88.一种粘稠溶液，包含权利要求75的可交联预聚物，以及其量足以使所述粘稠溶液在25℃的粘度为约50,000cp～约1×10⁷cp的稀释剂。

89.权利要求88的粘稠溶液，其中所述稀释剂为生物相容的，具有低Tg，低蒸汽压并能在或低于65℃，溶解约30wt％～约60wt％可交联预聚物，以粘稠溶液总重量为基准计。

90.权利要求89的粘稠溶液，其中所述稀释剂选自聚乙二醇、甘油、丙二醇、二丙二醇及其混合物。

91.权利要求90的粘稠溶液，其中所述稀释剂包含聚乙二醇，其分子量介于约200～600。

92.权利要求88的粘稠溶液，其中所述稀释剂为极性的并具有低于约150℃的沸点。

93.权利要求92的粘稠溶液，其中所述稀释剂选自醇、醚醇及其混合物。

94.权利要求92的粘稠溶液，其中所述稀释剂选自3-甲氧基-1-丁酮、乳酸甲酯、1-甲氧基-2-丙醇、3-乙氧基-2-丙醇、乳酸乙酯、乳酸异丙酯及其混合物。

95.权利要求88的粘稠溶液，还包含至少一种引发剂。

96.权利要求95的粘稠溶液，其中所述引发剂包含至少一种光引发剂、热活化引发剂及其混合物。

97.权利要求96的粘稠溶液，其中所述引发剂选自双(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦和二酮、1-羟基环己基苯基甲酮。

98.权利要求88的粘稠溶液，还具有小于约10秒的松弛时间。

99.权利要求88的粘稠溶液，还具有小于约5秒的松弛时间。

100.权利要求88的粘稠溶液，还具有小于约1秒的松弛时间。

101.权利要求75的组合物，其中所述可交联预聚物包含双峰分子量分布。

102.一种包含聚HEMA网络的水凝胶，该网络由权利要求75的组合物形成。

103.权利要求102的水凝胶，其中所述水凝胶的模量至少为约20psi。

104.权利要求102的水凝胶，其中所述模量介于约20～约90psi。

105.权利要求102的水凝胶，其中所述水凝胶的断裂伸长大于约100％。

106.权利要求102的水凝胶，其中所述水凝胶的断裂伸长大于约120％。

107.一种包含权利要求102的水凝胶的制品。

108.权利要求107的制品，其中所述制品包含科生物医疗器具。

109.权利要求107的制品，其中所述制品是眼科器具。

110.权利要求109的制品，其中所述眼科器具是软隐形镜片。

111.一种包含由权利要求75的组合物形成的聚合物网络的制品。

112.一种方法，包括

(a)将制品成形量的粘稠溶液成形为制品形式；以及

(b)在足以形成聚合物网络的条件下固化所述制品。

113.权利要求112的方法，还包括下列步骤：所述成形后的形式在固化前松弛一段足以消除成形所引起的应力的时间。

114.权利要求112的方法，还包括在固化前让所述成形的粘稠溶液静置的步骤。

115.权利要求114的方法，其中让所述成形的形式静置一段约2～约3倍于所述粘稠溶液松弛时间的时间。

116.权利要求115的方法，其中所述时间小于约30秒。

117.权利要求115的方法，其中所述时间小于约10秒。

118.权利要求115的方法，其中所述时间小于约5秒。

118.权利要求112的方法，其中所述粘稠溶液在所述制品的成形中表现出小于约2％的收缩。

119.权利要求112的方法，其中所述粘稠溶液在所述制品的成形中表现出小于约1％的收缩。

120.权利要求112的方法，其中所述制品包含生物医疗器具。

121.权利要求112的方法，其中所述成形是通过直接模塑进行的，所述制品是眼科器具。

122.权利要求112的方法，其中所述眼科器具是软隐形镜片。

123.权利要求9的组合物，其中至少一种共聚单体是吸收可见和/或紫外范围的光的调色单体。

124.权利要求56的方法，其中所述稀释剂还包含水。

125.一种包含聚HEMA的组合物，该聚HEMA中小于约10％的聚合物分子的峰值分子量小于约15,000。

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