EP2285858A1 - Hydrophilic polyurethane coatings - Google Patents

Hydrophilic polyurethane coatings

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EP2285858A1
EP2285858A1 EP09753633A EP09753633A EP2285858A1 EP 2285858 A1 EP2285858 A1 EP 2285858A1 EP 09753633 A EP09753633 A EP 09753633A EP 09753633 A EP09753633 A EP 09753633A EP 2285858 A1 EP2285858 A1 EP 2285858A1
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EP
European Patent Office
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mol
coating
polyurethaneurea
polycarbonate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09753633A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Köcher
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Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Bayer MaterialScience AG
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Filing date
Publication date
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    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes

Definitions

  • the present invention relates to the use of a coating composition in the form of a polyurethane dispersion for the production of hydrophilic coatings, in particular the use of the coating composition for coating devices, in particular medical devices.
  • the hydrophilic coating materials according to the invention are also applicable to the protection of surfaces from fogging, for the production of easy-to-clean or self-cleaning surfaces and to reduce the dirt absorption of these surfaces.
  • the hydrophilic coating materials of the invention are also capable of reducing or avoiding the formation of water spots on surfaces.
  • hydrophilic surfaces can be produced with the polyurethane solutions according to the invention, which are no longer grown to a significant extent by organisms living in the water (antifouling properties).
  • Further fields of application of these coating materials according to the invention are applications in the printing industry, for cosmetic formulations as well as for systems also outside of medical technology applications which release active ingredients.
  • the use of medical devices can be greatly improved by the equipment with hydrophilic surfaces.
  • the insertion and displacement of urine or blood vessel catheters is made easier by the fact that hydrophilic surfaces in contact with blood or urine adsorb a water film.
  • the friction of the catheter surface is reduced compared to the vessel walls, so that the catheter is easier to use and move.
  • a direct washing of the equipment before the intervention can be made to reduce the friction by forming a homogeneous Wasserf ⁇ lms. Affected patients have less pain and the risk of injury to the vessel walls is thereby reduced.
  • the use of catheters always involves the risk of blood clots forming.
  • hydrophilic coatings are generally considered helpful for antithrombogenic coatings.
  • Polyurethane coatings which are prepared starting from solutions or dispersions of corresponding polyurethanes, are fundamentally suitable for the production of corresponding surfaces.
  • US Pat. No. 5,589,563 describes the use of surface-modified end-group coatings for polymers used in the field of biomedicine, which can also be used for coating medical devices.
  • the resulting coatings are prepared from solutions or dispersions and the polymeric coatings comprise various end groups selected from amines, fluorinated alkanols, polydimethylsiloxanes and amine-terminated polyethylene oxides.
  • these polymers have a coating for medical devices no satisfactory properties, especially with regard to the required hydrophilicity on.
  • a disadvantage of aqueous dispersions, as described, inter alia, in US Pat. No. 5,589,563, is, moreover, that the size of the dispersed particles makes the coatings relatively rough.
  • the resulting coatings of aqueous dispersions are generally not sufficiently stable. Therefore, there is a need for hydrophilic coating systems which have excellent hydrophilicity and at the same time a relatively smooth surface and high stability.
  • Polyurethane solutions per se are known from the prior art, but have not been used for coating medical devices, with the exception of the already mentioned polyurethane solutions according to US Pat. No. 5,589,563.
  • DE-A 22 21 798 describes a process for the preparation of stable and light-stable solutions of polyurethane ureas from prepolymers having terminal isocyanate groups and diamines in low-polar solvents, where prepolymers of a) substantially linear polyhydroxyl compounds having molecular weights of about 500 to 5000, b) optionally low molecular weight dihydroxy compounds and c) aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, wherein the molar ratio of hydroxyl and isocyanate groups between about 1: 1.5 and 1: 5, in a solvent (mixture) of optionally chlorinated aromatic and / or chlorinated aliphatic hydrocarbons and primary, secondary and / or tertiary aliphatic and / or cycloaliphatic alcohols with diamines as Kettenver longer be reacted, wherein at least 80 mol% of the chain extender 1,4-diamino-cyclohexane with a cis / trans
  • DE-A 22 52 280 describes a process for coating textile substrates by the reversal process with adhesive and topcoats from solutions of aliphatic, segmented polyurethane elastomers which are polycarbonate-containing.
  • EP-A 0 125 466 describes a process for the multi-coat reverse coating of textile, preferably sheet-like, bases for the production of synthetic leather from at least one top coat solution and at least one adhesion coat solution based on polyurethanes. None of these documents describes a hydrophilic polyurethane resin solution which is used for coating purposes of medical devices and meets the previously defined requirements.
  • compositions which are suitable for the coating of medical devices having hydrophilic surfaces Since these surfaces are often used in blood contact, the surfaces of these materials should also have good blood compatibility and in particular reduce the risk of the formation of blood clots. Furthermore, the resulting coatings should be smooth and have high stability.
  • the subject of this invention are coating compositions in the form of specific polyurethane solutions.
  • the polyurethane solutions to be used according to the invention comprise at least one polyurethaneurea which is terminated with a copolymer unit of polyethylene oxide and polypropylene oxide.
  • compositions of these particular polyurethaneureas in solutions are eminently suitable for the production of coatings on medical devices, provide them with an outstanding hydrophilic coating, form smooth surfaces, have high stability and at the same time the risk of formation of blood clots during treatment reduce with the medical device.
  • Polyurethane ureas in the context of the present invention are polymeric compounds which
  • the coating compositions in the form of a solution to be used according to the invention are based on polyurethane adhesives which have essentially no ionic have modification.
  • polyurethane adhesives which have essentially no ionic have modification.
  • this is understood to mean that the polyurethaneureas to be used according to the invention have essentially no ionic groups, in particular no sulfonate, carboxylate, phosphate and phosphonate groups.
  • the term "essentially no ionic groups” is understood to mean that the resulting coating of the polyurethaneurea has ionic groups with a proportion of generally not more than 2.50% by weight, in particular not more than 2.00% by weight.
  • the polyurethaneurea no ionic groups are preferably carboxylates.
  • the coating compositions in the form of solutions used in the invention include polyurethanes, which are preferably substantially linear molecules but may also be branched.
  • substantially linear molecules are readily cross-linked systems which contain a polyol component having an average hydroxyl functionality of preferably 1.7 to 2.3, in particular 1.8 to 2.2, particularly preferably 1.9 to 2.1.
  • the number-average molecular weight of the polyurethane ureas preferably used according to the invention is preferably from 1000 to 200,000, more preferably from 5,000 to 100,000.
  • the number-average molecular weight is measured as the standard in dimethylacetamide at 30 ° C. against polystyrene.
  • the coating systems based on polyurethane ureas to be used according to the invention are described in more detail below.
  • the polyurethane-containing coating compositions according to the invention in the form of a solution are prepared by reacting synthesis components which comprise at least one polycarbonate polyol component, at least one polyisocyanate component, at least one polyoxyalkylene ether component, at least one diamine and / or aminoalcohol component and optionally one further polyol component.
  • the polyurethaneurea-based coating composition of the invention in the form of a solution has units derived from at least one hydroxyl-containing polycarbonate.
  • suitable for introducing units based on a hydroxyl-containing polycarbonate are polyhydroxy compounds having an average hydroxyl functionality of 1.7 to 2.3, preferably from 1.8 to 2.2, particularly preferably from 1.9 to 2.1.
  • hydroxyl-containing polycarbonates are polycarbonates of OHZahl specific molecular weight of preferably 400 to 6000 g / mol, more preferably 500 to 5000 g / mol, in particular from 600 to 3000 g / mol in question, for example, by reaction of carbonic acid derivatives, such as diphenyl carbonate, Dimethyl carbonate or phosgene, with polyols, preferably diols, are available.
  • diols examples include ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane , 2-methyl-l, 3-propanediol, 2,2,4-trimethylpentane-l, 3-diol, di-, tri- or tetraethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A, tetrabromobisphenol A but also lactone-modified diols in question.
  • the diol component contains from 40 to 100% by weight of hexanediol, preferably 1,6-hexanediol and / or hexanediol derivatives, preferably those which have, in addition to terminal OH groups, ether or ester groups, e.g. Products obtained by reacting 1 mole of hexanediol with at least 1 mole, preferably 1 to 2 moles of caprolactone or by etherification of hexanediol with itself to di- or Trihexylenglykol. Polyether-polycarbonate diols can also be used. The hydroxyl polycarbonates should be substantially linear.
  • polyfunctional components in particular low molecular weight polyols.
  • Glycerol, trimethylolpropane, hexanetriol-1,2,6, butanetriol-1,2,4, trimethylolpropane, pentaerythritol, quinitol, mannitol, sorbitol, methyl glycoside or 1,3,4,6-dianhydrohexitols are suitable for this purpose, for example.
  • Further preferred polycarbonate diols are those based on mixtures of 1,6-hexanediol and 1,4-butanediol.
  • the polycarbonate is preferably formed substantially linear and has only a slight three-dimensional cross-linking, so that polyurethanes are formed, which have the aforementioned specification.
  • the polyurethaneurea-based coating composition according to the invention has units which are based on at least one polyisocyanate as the synthesis component.
  • polyisocyanates (b) it is possible to use all aromatic, araliphatic, aliphatic and cycloaliphatic isocyanates known to those skilled in the art having an average NCO functionality> 1, preferably> 2, individually or in any mixtures with one another, it being immaterial whether these are or phosgene-free processes.
  • polyisocyanates can be used individually or in any mixtures with one another.
  • Isocyanates from the series of aliphatic or cycloaliphatic representatives are preferably used, these having a carbon skeleton (without the NCO groups contained) of 3 to 30, preferably 4 to 20 carbon atoms.
  • Particularly preferred compounds of component (b) correspond to the abovementioned type with aliphatically and / or cycloaliphatically bonded NCO groups such as, for example, bis (isocyanatoalkyl) ether, bis- and tris (isocyanatoalkyl) benzenes, - toluene, and also -xylols, propane diisocyanates , Butane diisocyanates, pentane diisocyanates, hexane diisocyanates (eg hexamethylene diisocyanate, HDI), heptane diisocyanates, octane diisocyanates, nonane diisocyanates (eg trimethyl-HDI (TMDI) generally as a mixture of 2,4,4- and 2,2,4-isomers ), Nonanetriisocyanates (eg 4-isocyanatomethyl-l, 8-octanediisocyanate), de
  • Very particularly preferred compounds of component (b) are hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethyl-HDI (TMDI), 2-methylpentane-l, 5-diisocyanate (MPDI), isophorone diisocyanate (EPDI), 1,3- and 1,4 Bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (H 6 XDI), bis (isocyanatomethyl) norbornane (NBDI), 3 (4) isocyanatomethyl-1-methylcyclohexyl isocyanate (IMCI) and / or 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl ) methane (H 12 MDI) or mixtures of these isocyanates.
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • TMDI trimethyl-HDI
  • MPDI 2-methylpentane-l
  • EPDI isophorone diisocyanate
  • H 6 XDI 1,3- and 1,4 Bis (iso
  • the amount of component (b) in the coating composition to be used in the present invention is preferably 1.0 to 3.5 mol, more preferably 1.0 to 3.3 mol, in particular 1.0 to 3.0 mol, in each case based on the component (a) of the coating composition to be used according to the invention.
  • Nonionically hydrophilicizing compounds (c) are, for example, monovalent polyalkylene oxide polyether alcohols having a statistical average of 5 to 70, preferably 7 to 55, ethylene oxide units per molecule, as are obtainable in a conventional manner by alkoxylation of suitable starter molecules (eg in Ullmanns Enzyklopadie der ischen Chemie 4th Edition, Volume 19, Verlag Chemie, Weinheim pp.
  • starter molecules are saturated monoalcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, the isomers pentanols, hexanols, octanols and nonanols, n-decanol, n-dodecanol, n-tetradecanol, n Hexadecanol, n-octadecanol, cyclohexanol, the isomeric methylcyclohexanols or hydroxymethylcyclohexane, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane or tetrahydrofurfuryl alcohol, diethylene glycol monoalkyl ethers, such as, for example, diethylene glycol monobutyl ether, unsaturated alcohols, such as allyl alcohol, 1,1-di
  • alkylene oxides ethylene oxide and propylene oxide can be used in any order or even as a mixture in the alkoxylation reaction.
  • the polyalkylene oxide polyether alcohols are mixed polyalkylene oxide polyethers of ethylene oxide and propylene oxide, the alkylene oxide units of which preferably consist of at least 30 mol%, particularly preferably at least 40 mol%, of ethylene oxide units.
  • Preferred nonionic compounds are monofunctional mixed polyalkylene oxide polyethers which have at least 40 mol% of ethylene oxide and not more than 60 mol% of propylene oxide units.
  • the average molecular weight of the polyoxyalkylene ether is preferably 500 g / mol to 5000 g / mol, particularly preferably 1000 g / mol to 4000 g / mol, in particular 1000 to 3000 g / mol.
  • the amount of component (c) in the coating composition to be used according to the invention is preferably from 0.01 to 0.5 mol, particularly preferably from 0.02 to 0.4 mol, in particular from 0.04 to 0.3 mol, in each case based on the component (a) of the coating composition to be used according to the invention.
  • the polyurethaneureas having terminal groups based on mixed polyoxyalkylene ethers of polyethylene oxide and polypropylene oxide are particularly suitable for producing coatings having a high hydrophilicity.
  • the coatings according to the invention have a markedly low contact angle and are therefore more hydrophilic.
  • the polyurethaneurea solution according to the invention has units which are based on at least one diamine or an amino alcohol as the synthesis component and serve as so-called chain extenders (d).
  • chain extenders include di- or polyamines and hydrazides, for example hydrazine, ethylenediamine, 1,2- and 1,3-diaminopropane, 1, 4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, isophoronediamine, isomer mixture of 2,2,4- and 2,4,4-trimethyl-hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, diethylenetriamine, 1,3- and 1,4-xylylenediamine, ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-tetramethyl-l, 3- and 1,4-xylylenediamine and 4,4'-diamino-dicyclohexylmethane, dimethylethylenediamine, hydrazine, adipic dihydr
  • tetraalkyldicyclohexylmethanes e.g. 4,4'-diamino-3,5-diethyl-3 ', 5'-diisopropyldicyclohexylmethane.
  • diamines or amino alcohols are generally suitable low molecular weight diamines or amino alcohols containing active hydrogen with respect to NCO groups of different reactivity, such as compounds containing not only a primary amino group but also secondary amino groups or in addition to an amino group (primary or secondary) and OH groups exhibit.
  • Examples of these are primary and secondary amines, such as 3-amino-1-methylaminopropane, 3-amino-1-ethylaminopropane, 3-amino-1-cyclohexylaminopropane, 3-amino-1-methylaminobutane, furthermore amino alcohols, such as N-aminoethylethanolamine, ethanolamine , 3-aminopropanol, neopentanolamine and more preferably diethanolamine.
  • the component (d) of the coating composition to be used according to the invention can be used as a chain extender in their preparation.
  • the amount of constituent (d) in the solution according to the invention of the coating composition is preferably 0.1 to 1.5 mol, more preferably 0.2 to 1.3 mol, in particular 0.3 to 1.2 mol, in each case based on the component (a) of the coating composition to be used according to the invention.
  • the coating composition according to the invention which is in the form of a solution comprises additional units which are based on at least one further polyol as the synthesis component.
  • the other low molecular weight polyols (e) used to build up the polyurethane ureas generally cause stiffening and / or branching of the polymer chain.
  • the molecular weight is preferably 62 to 500 g / mol, particularly preferably 62 to 400 g / mol, in particular 62 to 200 g / mol.
  • Suitable polyols may contain aliphatic, alicyclic or aromatic groups. Mentioned here are, for example, the low molecular weight polyols having up to about 20 carbon atoms per molecule, such as.
  • ester diols such as e.g. ⁇ -Hydroxybutyl- ⁇ -hydroxy-caproic acid esters, ⁇ -hydroxyhexyl- ⁇ -hydroxybutyric acid esters, adipic acid ( ⁇ -hydroxyethyl) esters or terephthalic acid bis ( ⁇ -hydroxyethyl) esters may be used.
  • the amount of component (e) in the coating composition to be used in the present invention is preferably 0.05 to 1.0 mol, more preferably 0.05 to 0.5 mol, especially 0.1 to 0.5 mol, in each case based on the constituent (a) the coating composition to be used in the invention.
  • the reaction of the isocyanate-containing component (b) with the hydroxy- or amine-functional compounds (a), (c), (d) and optionally (e) is usually carried out while maintaining a slight excess of NCO over the reactive hydroxy or amine compounds.
  • a target viscosity remains of active isocyanate remain.
  • residues must be blocked so that it does not react with large polymer chains.
  • Such a reaction leads to the three-dimensional networking and gelling of the approach.
  • the processing of such a coating solution is no longer possible.
  • the approaches contain high levels of alcohols. These alcohols block the remaining isocyanate groups within several hours of standing or stirring the mixture at room temperature.
  • the polyurethaneurea coating compositions provided according to the invention in the form of a solution can also contain monomers (f) as structural components, which are located at the chain ends and close them.
  • These structural components are derived, on the one hand, from monofunctional compounds reactive with NCO groups, such as monoamines, in particular mono-secondary amines or monoalcohols.
  • monoamines such as monoamines, in particular mono-secondary amines or monoalcohols.
  • monoamines such as monoamines, in particular mono-secondary amines or monoalcohols.
  • examples include ethanol, n-butanol, ethylene glycol monobutyl ether, 2-ethylhexanol, 1-octanol, 1-dodecanol, 1-hexadecan-ol, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, octylamine, laurylamine, stearylamine, isononyloxypropylamine, Dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, N-methylaminopropylamine, diethyl (methyl) aminoprop
  • the building blocks (f) are essentially used in the coating composition of the invention in the form of a solution to destroy the NCO excess, the required amount depends essentially on the amount of NCO excess and can not be specified in general ,
  • Unreacted isocyanate is preferably converted into terminal urethanes by the solvent alcohols present in very large concentrations.
  • inventively provided solutions of the polyurethaneurea coating composition may moreover contain further constituents and additives customary for the intended purpose.
  • additional constituents and additives customary for the intended purpose.
  • pharmacologically active substances pharmaceuticals and additives which promote the release of pharmacologically active substances ("drug-eluting additives").
  • Pharmacological active ingredients or medicaments which can be used in the coatings according to the invention on the medical devices and can therefore be contained in the solutions according to the invention are, for example, thrombore-resistant agents, antibiotic agents, antitumor agents, growth hormones, antiviral agents, antiangiogenic agents, angiogenic agents Means, antimitotic, anti-inflammatory de means, cell cycle regulating agents, genetic agents, hormones, and their homologues, derivatives, fragments, pharmaceutical salts and combinations thereof.
  • pharmacologically active agents or drugs therefore include thromboresistant (non-thrombogenic) agents or other agents for suppressing acute thrombosis, stenosis or late re-stenosis of the arteries, for example heparin, streptokinase, urokinase, tissue plasminogen activator, Anti-thromboxane B 2 agents; Anti-B-thromboglobulin, prostaglandin-E, aspirin, dipyridol, anti-thromboxane A 2 agents, murine monoclonal antibody 7E3, triazolopyrimidine, ciprosten, hirudin, ticlopidine, nicorandil, etc.
  • a growth factor may also be considered as a Medicaments can be used to suppress intimal fibromuscular hyperplasia at the arterial stenosis site, or any other inhibitor of cell growth at the stenosis site can be used.
  • the pharmacological agent or drug may also consist of a vasodilator to counteract vasospasm, for example an antispasmodic agent such as papaverine.
  • the drug may be a vasoactive agent per se, such as calcium antagonists, or ⁇ - and ⁇ -adrenergic agonists or antagonists.
  • the therapeutic agent may be a biological adhesive such as medical grade cyanoacrylate or fibrin used, for example, for adhering a tissue valve to the wall of a coronary artery.
  • the therapeutic agent may also be an antineoplastic agent such as 5-fluorouracil, preferably with a controlling releasing carrier for the agent (e.g., for the application of a sustained controlled release anti-neoplastic agent at a tumor site).
  • the therapeutic agent may be an antibiotic, preferably in combination with a sustained release, controlling releasing carrier, from the coating of a medical device to a localized source of infection within the body.
  • the therapeutic agent may contain steroids for the purpose of suppressing inflammation in localized tissue or for other reasons.
  • suitable drugs include:
  • antibiotic agents such as penicillins, cephalosprins, vacomycins, aminoglycosides, quinolones, polymxins, erythromycins; Tertracyclines, chloramphenicols, clindamycins, lincomycins, sulfonamides, their homologues, analogues, derivatives, pharmaceutical salts and mixtures thereof;
  • paclitaxel, docetaxel, immunosuppressants such as sirolimus or everolimus, alkylating agents including mechlorethamine, chlorambucil, cycl
  • Daunomycin, bleomycin and mitomycin Nitrosurea including carmustine and lomustine; inorganic ions including cisplatin; biological reaction modifiers including interferon; angiostatic and endostatic agents; Enzymes including asparaginase; and hormones include tamoxifen and flutamide, their homologues, analogs, fragments, derivatives, pharmaceutical salts and mixtures thereof;
  • antiviral agents such as amantadine, rimantadine, rabavirin, idoxuridine, vidarabine, trifluridine, acyclovir, ganciclocir, zidovudine, phosphonoformates, interferons, their homologues, analogs, fragments, derivatives, pharmaceutical salts and mixtures thereof; and e) anti-inflammatory agents such as ibuprofen, dexamethasone or methylprednisolone.
  • the coating composition to be used according to the invention in the form of a solution comprises a polyurethaneurea which is at least built up from a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; d) at least one diamine or an aminoalcohol.
  • the coating composition to be used according to the invention in the form of a solution comprises a polyurethaneurea which is at least built up from a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; d) at least one diamine or an aminoalcohol; and e) at least one polyol.
  • the coating composition to be used according to the invention in the form of a solution comprises a polyurethaneurea which is at least built up a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; d) at least one diamine or an aminoalcohol; e) at least one polyol; f) at least one further amine- and / or hydroxy-containing building block.
  • the coating compositions in the form of solutions to be used according to the invention preferably comprise polyurethane ureas which are at least synthesized from a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between 400 g / mol and 6000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.7 to 2.3 or from mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount per mole of the polycarbonate polyol from 1.0 to 3.5 mol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 500 g / mol and 5000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.01 to 0.5 mol; d) at least one aliphatic or cycloaliphatic diamine or at least one aminoalcohol as
  • the coating composition in the form of a solution to polyurethaneureas which are at least synthesized from a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between 500 g / mol and 5000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.8 to 2.2 or mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount of from 1.0 to 3.3 mol per mole of the polycarbonate polyol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 1000 g / mol and 4000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.02 to 0.4 mol; d) at least one aliphatic or cycloaliphatic diamine or at least one aminoalcohol as
  • polyurethane ureas in the coating solution which are at least synthesized are preferably composed of a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between 600 g / mol and 3000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.9 to 2.1 or from Mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount of from 1.0 to 3.0 mol per mole of the polycarbonate polyol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 1000 g / mol and 3000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.04 to 0.3 mol, wherein a mixture of polyethylene oxide and polypropylene oxide in particular is preferred; and d) at least one aliphatic or cycl
  • the coating compositions to be used according to the invention may comprise the antifouling agents known from the prior art. Their presence usually enhances the already excellent antifouling properties of the surfaces produced by the coating compositions according to the invention.
  • a coating composition in the form of a solution to be used according to the invention can be used to form a coating on a medical device.
  • medical device is to be broadly understood in the context of the present invention
  • suitable, non-limiting examples of medical devices include contact lenses, cannulas, catheters, for example, urological catheters such as bladder catheters or ureteral catheters, central venous catheters, venous catheters, or Inlet and outlet catheters; dilation balloons, catheters for angioplasty and biopsy, catheters used for insertion of a stent, a graft or a kavafilter, balloon catheters or other expandable medical devices, endoscopes, larnygoscopes, tracheal devices such as endotracheal hoses, respirators and other tracheal suction devices, bronchoalveolar irrigation catheters, catheters used in coronary angioplasty, guide rods, introducers and the like, vascular grafts, pacemaker parts, cochlear implants, dental implant tubes for feeding, Dr nage hoses and guidewires.
  • urological catheters such as bladder catheters or ureter
  • the coating solutions to be used according to the invention can be used for the production of protective coatings, for example for gloves, stents and other implants, extracorporeal blood tubes (tubes), membranes, for dialysis, for example, blood filters, circulatory assist devices, bandage materials the wound care, urine bag and ostomy pouch are used.
  • implants containing a medically effective agent such as medicated stents or balloon surfaces or contraceptive devices.
  • the medical device is formed from catheters, endoscopes, laryngoscopes, endotracheal tubes, feeding tubes, guide rods, stents, and other implants.
  • medical devices with very hydrophilic and thus lubricious, blood-compatible surfaces can be produced by using aqueous, nonionically stabilized polyurethane dispersions of the type described above for coating the medical devices.
  • the coating compositions described above are preferably obtained as an organic solution and applied to the surface of the medical devices.
  • the coating compositions described above can also be used for other non-medical technical applications.
  • Substrates for applications outside medical coatings are, for example, metals, plastics, ceramics, textiles, leather, wood, paper, painted surfaces of all substrates mentioned and glasses.
  • the coating materials can be applied directly to the substrate or alternatively to a previously applied to the substrate primer.
  • the coatings produced according to the invention serve as protection of surfaces from fogging with moisture, for the production of easy-to-clean or self-cleaning surfaces. These hydrophilic coatings also reduce the absorption of dirt and prevent the formation of water spots.
  • Conceivable outdoor applications are, for example, window panes and skylights, glass facades or Plexiglas roofs. In the interior, such materials can be used for the coating of surfaces in the sanitary area.
  • Other applications include the coating of optical glasses and lenses such as eyeglass lenses, binocular eyepiece and lens lenses, and lens lenses for cameras or packaging materials such as food packaging to prevent moisture fogging or condensed water drop formation.
  • the coating materials to be used according to the invention are also suitable for finishing surfaces in contact with water to reduce the growth.
  • This effect is also called antifouling effect.
  • a very important application of this antifouling effect is in the area of underwater painting of ship hulls.
  • Ship hulls without anti-fouling equipment are very quickly overgrown by marine organisms, which leads to a reduction of the possible speed and a higher fuel consumption due to increased friction.
  • the coating materials according to the invention reduce or prevent the growth of marine organisms and prevent the above-described disadvantages of this growth.
  • Further applications in the field of antifouling coatings are articles for fishing such as fishing nets and all metallic substrates in underwater use such as pipelines, oil rigs, lock chambers and gates etc.
  • Hulls which have surfaces produced with the coating materials according to the invention, in particular below the waterline also have one reduced frictional resistance, so that such equipped ships either have a reduced fuel consumption or reach higher speeds. This is particularly interesting in the sport boat area and yacht building.
  • hydrophilic coating materials are hydrophilized and are characterized printable with polar inks or can be applied by means of inkjet technology.
  • hydrophilic coatings according to the invention are formulations for cosmetic applications.
  • Active substance-releasing systems based on the hydrophilic coating materials according to the invention are also conceivable outside medical technology, for example for applications in crop protection as carrier material for active ingredients.
  • the entire coating can then be regarded as an active substance-releasing ssystem and be used, for example, for coating seed (seed grains). Due to the hydrophilic properties of the coating, the active ingredient contained in the moist soil can escape and develop its intended effect without the germination of the seed is impaired.
  • the coating agent safely binds the active substance to the seed, so that, for example, when the seed is injected into the soil with the spreading machine, the active substance is not detached, as a result of which it produces undesired effects, e.g. could develop on the existing fauna (bee endangerment by insecticides, which are supposed to prevent the insect infestation of the seed in the soil).
  • coating solutions are preferred which are composed of a mixture of polycarbonate polyols and a monofunctional polypropylene oxide-polyethylene oxide alcohol.
  • the coatings of the medical devices are prepared starting from solutions of the coating composition described in more detail above.
  • the resulting coatings differ on medical devices, depending on whether the coating composition described above is prepared from a dispersion or a solution.
  • the coatings according to the invention have advantages on medical devices if they are obtained starting from solutions of the above-described coating compositions.
  • the medical devices according to the invention can be coated by means of various methods with the hydrophilic polyurethane solutions. Suitable coating techniques include, for example, doctoring, printing, transfer coating, spraying, spin coating or dipping.
  • the organic polyurethane solutions can be prepared by any method.
  • the reaction takes place at a temperature of preferably between 60 and 110 0 C, particularly preferably 75 to 110 ° C, particularly 90 to 110 ° C, with temperatures of 110 ° C is preferred because of the speed of the reaction. Higher temperatures can also be used, but there is a risk in individual cases and depending on the individual components used that decomposition processes and discoloration occur in the resulting polymer.
  • the reaction in melt is preferred, but there is a risk that it comes to high viscosities of the reacted mixtures. In these cases, it is also advisable to add solvents. However, it should preferably not contain more than about 50 wt .-% of solvent, otherwise the dilution significantly slows down the reaction rate.
  • reaction in the melt can take place in a period of 1 hour to 24 hours.
  • Low addition of solvent leads to a slowdown, but the reaction periods are within the same time periods.
  • the order of addition or conversion of the individual constituents may differ from the sequence indicated above. This may be particularly advantageous if the mechanical properties of the resulting coatings to be changed. If, for example, all hydroxyl-containing components are reacted simultaneously, a mixture of hard and soft segments is formed. For example, if the low molecular weight polyol is selected after the polycarbonate-polyol component te gives, you get defined blocks, which can bring other properties of the resulting coatings with it. Thus, the present invention is not limited to any order of addition or reaction of the individual components of the polyurethane coating. Then, further solvent is added and the optionally dissolved chain extender diamine or the dissolved chain extender amino alcohol (synthesis component (d)) is added.
  • the further addition of the solvent is preferably carried out stepwise, so as not to slow down the reaction unnecessarily, which would happen if the amount of solvent were completely added, for example at the beginning of the reaction. Furthermore, it is bound at a high content of solvent at the beginning of the reaction at a relatively low temperature, which is at least co-determined by the nature of the solvent. This also leads to a slowing of the reaction.
  • the remaining residues of NCO can be blocked by a mono-functional aliphatic amine.
  • the remaining isocyanate groups are preferably blocked by reaction with the alcohols contained in the solvent mixture.
  • Suitable solvents for the preparation and use of the polyurethaneurea solutions according to the invention are all conceivable solvents and solvent mixtures such as dimethylformamide, N-methylacetamide, tetramethylurea, N-methylpyrrolidone, aromatic solvents such as toluene, linear and cyclic esters, ethers, ketones and Alcohols in question.
  • esters and ketones are, for example, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, ⁇ -butyrolactone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
  • examples of the alcohols used together with the toluene are ethanol, n-propanol, iso-propanol and 1-methoxy-2-propanol.
  • the polyurethane solutions receives.
  • the solids content of the polyurethane solutions is generally between 5 to 60 wt .-%, preferably 10 to 40 wt .-%.
  • the polyurethane solutions can be diluted as desired with toluene / alcohol mixtures in order to be able to variably adjust the thickness of the coating. All concentrations of 1 to 60 wt .-% are possible, preferred are concentrations in the range 1 to 40 wt .-%.
  • any layer thicknesses can be achieved, for example, some 100 nm up to a few 100 microns, and in the context of the present invention also higher and lower thicknesses are possible.
  • Other additives such as antioxidants or pigments may also be used.
  • further additives such as handle auxiliaries, dyes, matting agents, UV stabilizers, light stabilizers, water repellents and / or leveling agents may be used. Based on these solutions, medical coatings are then prepared by the methods described above.
  • the coating of medical devices can be coated.
  • the coating of medical devices that are made of plastic or metals is preferred.
  • metals which can be mentioned are: medical stainless steel and nickel-titanium alloys.
  • Many polymer materials are conceivable from which the medical device can be constructed, for example polyamide; polystyrene; polycarbonate; polyether; Polyester; polyvinyl acetate; natural and synthetic rubbers; Block copolymers of styrene and unsaturated compounds such as ethylene, butylene and isoprene; Polyethylene or copolymers of polyethylene and polypropylene; Silicone; Polyvinyl chloride (PVC) and polyurethanes.
  • PVC Polyvinyl chloride
  • other suitable coatings can be applied as a substrate before the application of these hydrophilic coating materials.
  • the medical devices can be coated by various methods with the hydrophilic polyurethane dispersions. Suitable coating techniques are doctoring, printing, transfer coating, spraying, spin coating or dipping.
  • the layers produced according to the invention to be used coating compositions are characterized by a high blood compatibility. As a result, working with these coatings is particularly advantageous in blood contact.
  • the materials show reduced coagulation tendency in blood contact compared to prior art polymers.
  • the NCO content of the resins described in the Examples and Comparative Examples was determined by titration in accordance with DIN EN ISO 11909.
  • the solids contents were determined in accordance with DIN-EN ISO 3251. 1 g of polyurethane dispersion was dried at 115 ° C. to constant weight (15-20 min) using an infrared drier.
  • the measurement of the average particle sizes of the polyurethane dispersions is carried out using the High Performance Particle Sizer (HPPS 3.3) from Malvem Instruments.
  • Viscosity measurements were carried out with the Physics MCR 51 Rheometer from Anton Paar GmbH, Ostfildern, Germany.
  • Desmophen ® C2200 polycarbonate polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000 g / mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)
  • Desmophen ® C 1200 polycarbonate polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000 g / mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)
  • Desmophen ® XP 2613 polycarbonate polyol OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000g / mol (Bayer Material Science AG, Leverkusen, DE)
  • PolyTHF v 2000 polytetramethylene glycol polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000 g / mol (BASF AG, Ludwigshafen, DE)
  • the static contact angle measurements were made on 25x75 mm glass slides using a spincoater (RC5 Gyrset 5, Karl Suess, Garching, Germany). A slide was clamped on the sample plate of the spin coater and homogenously covered with about 2.5-3 g of organic 15% strength polyurethane solution. All organic polyurethane solutions were mixed with a solvent mixture of 65% by weight of toluene and 35% by weight of isopropanol to a polymer content of 15% by weight diluted. By rotating the sample tray for 20 sec at 1300 rpm, a homogeneous coating was obtained which was dried at 100 ° C for 1 h and then at 50 ° C for 24 h. The resulting coated slides were subjected directly to a contact angle measurement.
  • the polycarbonate-containing coatings of Examples 1-5 give highly hydrophilic coatings with static contact angles ⁇ 40 °.
  • the polyTHF-containing coatings 7-9 are substantially more non-polar, although the composition of these coatings are otherwise identical to those of Examples 1 and 2.
  • This comparative example describes the synthesis of a polyurethane urea polymer which, instead of the mixed monofunctional polyethylene-polypropylene oxide alcohol LB 25, contains the same molar proportion of a pure monofunctional polyethylene oxide alcohol.
  • the polymer is identical to that of Example 1 except that it contains a different terminal group.
  • the synthesis in toluene and alcohols as described in Examples 1-7 does not work when using this alcohol. Therefore, the synthesis is carried out in pure dimethylformamide (DMF).
  • DMF dimethylformamide
  • Example 8 As described in Example 8, the polyurethane solutions of Examples 9 and 10 were used to produce films on glass and to measure static contact angles.
  • Example 10 produced with the mixed (polyethylene oxide / polypropylene oxide) monofunctional polyether alcohol shows at 36 ° a significantly lower static contact angle than the film of Example 9 (55 °) which contains pure polyethylene oxide units.
  • Example 12 Synthesis of a polyurethane according to the invention in organic solution. This product was compared with the appropriately aqueous-prepared polyurethane of Example 13 (see Example 14). 277.2 g of Desmophen ® C 2200, 33.1 g LB 25, 6.7 g of neopentyl glycol, 71.3 g of 4,4'-bis (iso-cyanatocyclohexyl) methane (MDI Hi 2) and 11.9 g of isophorone diisocyanate reacted at 110 ° C to a constant NCO content of 2.4%. It was allowed to cool and diluted with 500.0 g toluene and 350.0 g iso-propanol.
  • MDI Hi 2 4,4'-bis (iso-cyanatocyclohexyl) methane
  • the finished prepolymer was dissolved at 50 ° C in 711 g of acetone and then added at 40 ° C, a solution of 4.8 g of ethylenediamine in 16 g of water within 10 min. The stirring time was 5 min. The mixture was then dispersed within 15 minutes by adding 590 g of water. This was followed by removal of the solvent by distillation in vacuo. A storage-stable polyurethane dispersion with a solids content of 40.7% and an average particle size of 136 nm was obtained. The pH of this dispersion was 6.7.
  • Example 12 The two coatings of Examples 12 and 13 were applied to release paper with a 200 ⁇ m doctor blade.
  • the coating of Example 12 was applied in undiluted form, the aqueous dispersion was added prior to film formation with 2 wt% of a thickener (Borchi Gel ® A LA, Fa. Borchers, Langenfeld, Germany) and 30 min at RT homogenized by stirring.
  • the wet films were dried at 100 ° C. for 15 minutes.
  • Tensile strength and elongation at break are measured in the dry state and after 24 h watering of the films.
  • the investigations were carried out in accordance with DIN 53504. Table 3: Comparison of Tensile Results for Polyurethane from Organic Solution and Aqueous Dispersion

Abstract

The invention relates to the use of specific polyurethane urea coatings, the polyurethane urea being terminated by a copolymer unit which is constituted of polyethylene oxide and polypropylene oxide.

Description

Hydrophile Polyurethanbeschichtungen Hydrophilic polyurethane coatings
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Beschichtungszusammenset- zung in Form einer Polyurethandispersion zur Herstellung von hydrophilen Beschichtun- gen, insbesondere die Verwendung der Beschichtungszusammensetzung zum Beschich- ten von Geräten, insbesondere medizinischen Geräten. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen hydrophilen Beschichtungsmaterialien auch anwendbar zum Schutz von Oberflächen vor Beschlagen, zur Herstellung leicht zu reinigender oder selbstreinigender Oberflächen sowie zur Verminderung der Schmutzaufnahme dieser Oberflächen. Die erfindungsgemäßen hydrophilen Beschichtungsmaterialien sind außerdem in der Lage, auf Oberflächen die Bildung von Wasserflecken zu reduzieren oder zu vermeiden.The present invention relates to the use of a coating composition in the form of a polyurethane dispersion for the production of hydrophilic coatings, in particular the use of the coating composition for coating devices, in particular medical devices. In addition, the hydrophilic coating materials according to the invention are also applicable to the protection of surfaces from fogging, for the production of easy-to-clean or self-cleaning surfaces and to reduce the dirt absorption of these surfaces. The hydrophilic coating materials of the invention are also capable of reducing or avoiding the formation of water spots on surfaces.
Desweiteren können mit den erfindungsgemäßen Polyurethanlösungen hydrophile Oberflächen erzeugt werden, die nicht mehr in nennenswertem Umfang von im Wasser lebenden Organismen bewachsen werden (Antifoulingeigenschaften). Weitere Anwendungsgebiete dieser erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterialien sind Anwendungen in der Druckindustrie, für kosmetische Formulierungen sowie für Systeme auch außerhalb medizintechnischer Anwendungen, die Wirkstoffe freisetzen.Furthermore, hydrophilic surfaces can be produced with the polyurethane solutions according to the invention, which are no longer grown to a significant extent by organisms living in the water (antifouling properties). Further fields of application of these coating materials according to the invention are applications in the printing industry, for cosmetic formulations as well as for systems also outside of medical technology applications which release active ingredients.
Die Benutzung von medizinischen Geräten, beispielsweise von Kathetern, kann durch die Ausrüstung mit hydrophilen Oberflächen stark verbessert werden. Das Einsetzen und Verschieben von Urin- oder Blutgefäßkathetern wird dadurch einfacher, dass hydrophile Oberflächen im Kontakt mit Blut oder Urin einen Wasserfilm adsorbieren. Hierdurch wird die Reibung der Katheteroberfläche gegenüber den Gefäßwänden verringert, so dass sich der Katheter leichter einsetzen und bewegen lässt. Auch eine direkte Wässerung der Geräte vor dem Eingriff kann vorgenommen werden, um durch die Bildung eines homogenen Wasserfϊlms die Reibung zu vermindern. Die betroffenen Patienten haben weniger Schmerzen, und das Risiko von Verletzungen der Gefäßwände wird dadurch reduziert. Darüber hinaus besteht bei der Anwendung von Kathetern immer die Gefahr, dass sich Blutgerinnsel bilden. In diesem Kontext werden im Allgemeinen hydrophile Beschich- tungen als hilfreich für antithrombogene Beschichtungen angesehen.The use of medical devices, such as catheters, can be greatly improved by the equipment with hydrophilic surfaces. The insertion and displacement of urine or blood vessel catheters is made easier by the fact that hydrophilic surfaces in contact with blood or urine adsorb a water film. As a result, the friction of the catheter surface is reduced compared to the vessel walls, so that the catheter is easier to use and move. Also, a direct washing of the equipment before the intervention can be made to reduce the friction by forming a homogeneous Wasserfϊlms. Affected patients have less pain and the risk of injury to the vessel walls is thereby reduced. In addition, the use of catheters always involves the risk of blood clots forming. In this context, hydrophilic coatings are generally considered helpful for antithrombogenic coatings.
Zur Herstellung von entsprechenden Oberflächen eignen sich grundsätzlich Polyurethan- beschichtungen, die ausgehend von Lösungen oder Dispersionen entsprechender Polyurethane hergestellt werden.Polyurethane coatings, which are prepared starting from solutions or dispersions of corresponding polyurethanes, are fundamentally suitable for the production of corresponding surfaces.
So beschreibt die US-A 5,589,563 die Verwendung von Beschichtungen mit oberflächenmodifizierten Endgruppen für im Bereich der Biomedizin verwendete Polymere, welche auch zur Beschichtung von medizinischen Geräten verwendet werden können. Die resultierenden Beschichtungen werden ausgehend von Lösungen oder Dispersionen hergestellt und die polymeren Beschichtungen umfassen unterschiedliche Endgruppen, welche ausgewählt werden aus Aminen, fluorierten Alkanolen, Polydimethylsiloxanen und aminterminierten Polyethylenoxiden. Diese Polymere weisen jedoch als Beschich- tung für medizinische Geräte keine zufriedenstellenden Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die erforderliche Hydrophilie, auf.Thus, US Pat. No. 5,589,563 describes the use of surface-modified end-group coatings for polymers used in the field of biomedicine, which can also be used for coating medical devices. The resulting coatings are prepared from solutions or dispersions and the polymeric coatings comprise various end groups selected from amines, fluorinated alkanols, polydimethylsiloxanes and amine-terminated polyethylene oxides. However, these polymers have a coating for medical devices no satisfactory properties, especially with regard to the required hydrophilicity on.
Ein Nachteil von wässrigen Dispersionen, wie sie unter anderem in der US-A 5,589,563 beschrieben sind, ist darüber hinaus, dass durch die Größe der dispergierten Partikel die Beschichtungen relativ rau sind. Darüber hinaus sind die resultierenden Beschichtungen aus wässrigen Dispersionen im Allgemeinen nicht ausreichend stabil ausgebildet. Daher gibt es einen Bedarf hinsichtlich von hydrophile Beschichtungssystemen, welche eine hervorragende Hydrophilie und gleichzeitig eine relativ glatte Oberfläche und eine hohe Stabilität aufweisen. Polyurethanlösungen an sich sind aus dem Stand der Technik bekannt, wurden jedoch - mit Ausnahme der bereits erwähnten Polyurethanlösungen gemäß US-A 5,589,563 - nicht zur Beschichtung von medizinischen Geräten verwendet.A disadvantage of aqueous dispersions, as described, inter alia, in US Pat. No. 5,589,563, is, moreover, that the size of the dispersed particles makes the coatings relatively rough. In addition, the resulting coatings of aqueous dispersions are generally not sufficiently stable. Therefore, there is a need for hydrophilic coating systems which have excellent hydrophilicity and at the same time a relatively smooth surface and high stability. Polyurethane solutions per se are known from the prior art, but have not been used for coating medical devices, with the exception of the already mentioned polyurethane solutions according to US Pat. No. 5,589,563.
So beschreibt beispielsweise die DE-A 22 21 798 ein Verfahren zur Herstellung stabiler und lichtbeständiger Lösungen von Polyurethanharnstoffen aus Prepolymeren mit end- ständigen Isocyanatgruppen und Diaminen in wenig polaren Lösungsmitteln, wobei Pre- polymere aus a) im wesentlichen linearen Polyhydroxylverbindungen mit Molekulargewichten von etwa 500 bis 5000, b) gegebenenfalls niedermolekularen Dihydroxyverbindungen und c) aliphatischen bzw. cycloaliphatischen Diisocyanaten, wobei das Molverhältnis von Hydroxyl- und Isocyanatgruppen zwischen ca. 1 :1,5 und 1:5 liegt, in einem Lösungsmittel(gemisch) aus gegebenenfalls chlorierten aromatischen und/oder chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen und primären, sekundären und/oder tertiären aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Alkoholen mit Diaminen als Kettenver- längerer umgesetzt werden, wobei mindestens 80 Mol-% des Kettenverlängerers 1,4- Diamino-cyclohexan mit einem cis/trans-Isomerenverhältnis zwischen 10/90 und 60/40 sind. Diese Polyurethanharnstoff-Lösungen werden zur Herstellung von lichtechten Folien und Überzügen verwendet.For example, DE-A 22 21 798 describes a process for the preparation of stable and light-stable solutions of polyurethane ureas from prepolymers having terminal isocyanate groups and diamines in low-polar solvents, where prepolymers of a) substantially linear polyhydroxyl compounds having molecular weights of about 500 to 5000, b) optionally low molecular weight dihydroxy compounds and c) aliphatic or cycloaliphatic diisocyanates, wherein the molar ratio of hydroxyl and isocyanate groups between about 1: 1.5 and 1: 5, in a solvent (mixture) of optionally chlorinated aromatic and / or chlorinated aliphatic hydrocarbons and primary, secondary and / or tertiary aliphatic and / or cycloaliphatic alcohols with diamines as Kettenver longer be reacted, wherein at least 80 mol% of the chain extender 1,4-diamino-cyclohexane with a cis / trans isomer ratio between 10/90 and nd 60/40. These polyurethaneurea solutions are used to produce lightfast films and coatings.
Ferner beschreibt die DE-A 22 52 280 ein Verfahren zur Beschichtung von textilen Un- terlagen nach dem Umkehrverfahren mit Haft- und Deckstrichen aus Lösungen von a- liphatischen, segmentierten Polyurethan-Elastomeren, die Polycarbonat-haltig sind.Furthermore, DE-A 22 52 280 describes a process for coating textile substrates by the reversal process with adhesive and topcoats from solutions of aliphatic, segmented polyurethane elastomers which are polycarbonate-containing.
Ferner beschreibt die EP-A 0 125 466 ein Verfahren zur mehrstrichigen Umkehrbe- schichtung von textilen, vorzugsweise bahnförmigen, Unterlagen zur Herstellung von Kunstleder aus zumindest einer Deckstrichlösung und mindestens einer Haftstrichlösung auf der Basis von Polyurethanen. Keine dieser Druckschriften beschreibt eine hydrophile Polyurethanharzlösung, welche zu Beschichtungszwecken von medizinischen Geräten verwendet wird und die zuvor definierten Anforderungen erfüllt.Furthermore, EP-A 0 125 466 describes a process for the multi-coat reverse coating of textile, preferably sheet-like, bases for the production of synthetic leather from at least one top coat solution and at least one adhesion coat solution based on polyurethanes. None of these documents describes a hydrophilic polyurethane resin solution which is used for coating purposes of medical devices and meets the previously defined requirements.
Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, Zusammensetzungen bereitzustellen, welche für die Beschichtung von medizinischen Geräten mit hydrophilen Oberflächen geeignet sind. Da diese Oberflächen häufig im Blutkontakt eingesetzt werden, sollen die Oberflächen dieser Materialien auch eine gute Blutverträglichkeit besitzen und insbesondere die Gefahr der Bildung von Blutgerinnseln reduzieren. Ferner sol- len die resultierenden Beschichtungen glatt sein und eine hohe Stabilität aufweisen.It is an object of the present invention to provide compositions which are suitable for the coating of medical devices having hydrophilic surfaces. Since these surfaces are often used in blood contact, the surfaces of these materials should also have good blood compatibility and in particular reduce the risk of the formation of blood clots. Furthermore, the resulting coatings should be smooth and have high stability.
Gegenstand dieser Erfindung sind Beschichtungszusammensetzungen in der Form von speziellen Polyurethanlösungen.The subject of this invention are coating compositions in the form of specific polyurethane solutions.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethanlösungen umfassen mindestens einen Polyurethanharnstoff, der mit einer Copolymereinheit aus Polyethylenoxid und Polypro- pylenoxid terminiert ist.The polyurethane solutions to be used according to the invention comprise at least one polyurethaneurea which is terminated with a copolymer unit of polyethylene oxide and polypropylene oxide.
Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass sich Zusammensetzungen aus diesen speziellen Polyurethanharnstoffen in Lösungen hervorragend zur Herstellung von Beschichtungen auf medizinischen Geräten eignen, diese mit einer hervorragenden hydrophilen Beschichtung versehen, glatte Oberflächen ausbilden, eine hohe Stabilität aufweisen und gleichzeitig die Gefahr der Bildung von Blutgerinnseln während der Behandlung mit dem medizinischen Gerät reduzieren.According to the invention, it has been found that compositions of these particular polyurethaneureas in solutions are eminently suitable for the production of coatings on medical devices, provide them with an outstanding hydrophilic coating, form smooth surfaces, have high stability and at the same time the risk of formation of blood clots during treatment reduce with the medical device.
Polyurethanharnstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind polymere Verbindungen, diePolyurethane ureas in the context of the present invention are polymeric compounds which
(a) mindestens zwei Urethangruppen enthaltende Wiederholungseinheiten der fol- genden allgemeinen Struktur(a) at least two repeating units containing urethane groups of the following general structure
OO
— N— u— O— H und- N- u- O- H and
(b) mindestens eine Harnstoffgruppen enthaltende Wiederholungseinheit(b) at least one repeating unit containing urea groups
aufweisen. exhibit.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzungen in der Form einer Lösung basieren auf Polyurethanhanstoffen, welche im Wesentlichen keine ioni- sche Modifizierung aufweisen. Hierunter wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die erfindungsgemäß zu verwendenden Polyurethanharnstoffe im Wesentlichen keine ionischen Gruppen, wie insbesondere keine Sulfonat-, Carboxylat-, Phosphat- und Phosphonatgruppen, aufweisen. Unter dem Begriff „im Wesentlichen keine ionische Gruppen" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die resultierenden Beschichtung des Polyurethanharnstoffs ionische Gruppen mit einem Anteil von im Allgemeinen höchstens 2,50 Gew.- %, insbesondere höchstens 2,00 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 1,50 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 1,00 Gew.-%, speziell höchstens 0,50 Gew.-%, noch spezieller keine ionische Gruppen aufweist. Damit ist insbesondere bevorzugt, dass der Polyurethanharnstoff keine ionische Gruppen aufweist, da hohe Konzentration an Ionen in organischer Lösung dazu führen, dass das Polymer nicht mehr ausreichend löslich ist und somit keine stabilen Lösungen erhalten werden können. Falls das erfindungsgemäß verwendete Polyurethan ionische Gruppen aufweist, so handelt es sich bevorzugt um Car- boxylate.The coating compositions in the form of a solution to be used according to the invention are based on polyurethane adhesives which have essentially no ionic have modification. For the purposes of the present invention, this is understood to mean that the polyurethaneureas to be used according to the invention have essentially no ionic groups, in particular no sulfonate, carboxylate, phosphate and phosphonate groups. In the context of the present invention, the term "essentially no ionic groups" is understood to mean that the resulting coating of the polyurethaneurea has ionic groups with a proportion of generally not more than 2.50% by weight, in particular not more than 2.00% by weight. , preferably at most 1.50 wt .-%, particularly preferably at most 1.00 wt .-%, especially at most 0.50 wt .-%, more especially no ionic groups.Thus, it is particularly preferred that the polyurethaneurea no ionic groups Since the high concentration of ions in organic solution means that the polymer is no longer sufficiently soluble and thus stable solutions can not be obtained, if the polyurethane used according to the invention has ionic groups, these are preferably carboxylates.
Die erfindungsgemäß verwendeten Beschichtungszusammensetzungen in der Form von Lösungen umfassen Polyurethane, welche bevorzugt im Wesentlichen lineare Moleküle sind, jedoch auch verzweigt sein können. Unter „im Wesentlichen linearen Molekülen" versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung leicht anvernetzte Systeme, die eine Polyolkomponente mit einer mittleren Hydroxylfunktionalität von vorzugsweise 1 ,7 bis 2,3, insbesondere 1,8 bis 2,2, besonders bevorzugt 1,9 bis 2,1, aufweisen.The coating compositions in the form of solutions used in the invention include polyurethanes, which are preferably substantially linear molecules but may also be branched. In the context of the present invention, "substantially linear molecules" are readily cross-linked systems which contain a polyol component having an average hydroxyl functionality of preferably 1.7 to 2.3, in particular 1.8 to 2.2, particularly preferably 1.9 to 2.1.
Das zahlenmittlere Molekulargewicht der erfindungsgemäß bevorzugt verwendeten Polyurethanharnstoffe beträgt vorzugsweise 1000 bis 200000, besonders bevorzugt von 5000 bis 100000. Dabei wird das zahlenmittlere Molekulargewicht gegen Polystyrol als Stan- dard in Dimethylacetamid bei 30 °C gemessen.The number-average molecular weight of the polyurethane ureas preferably used according to the invention is preferably from 1000 to 200,000, more preferably from 5,000 to 100,000. The number-average molecular weight is measured as the standard in dimethylacetamide at 30 ° C. against polystyrene.
Polyurethanharnstoffepolyurethane ureas
Im Folgenden werden die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungssysteme auf Basis von Polyurethanharnstoffen näher beschrieben. Die erfindungsgemäßen Polyurethan-haltigen Beschichtungszusammensetzungen in der Form einer Lösung werden durch Umsetzung von Aufbaukomponenten hergestellt, die mindestens eine Polycarbonatpolyolkomponente, mindestens eine Polyisoyanatkompo- nente, mindestens eine Polyoxyalkylenetherkomponente, mindestens eine Diamin- und/oder Aminoalkoholkomponente und gegebenenfalls eine weitere Polyolkomponente umfassen.The coating systems based on polyurethane ureas to be used according to the invention are described in more detail below. The polyurethane-containing coating compositions according to the invention in the form of a solution are prepared by reacting synthesis components which comprise at least one polycarbonate polyol component, at least one polyisocyanate component, at least one polyoxyalkylene ether component, at least one diamine and / or aminoalcohol component and optionally one further polyol component.
Im folgenden werden nun die einzelnen Aufbaukomponenten näher beschrieben. (a) PolycarbonatpolyolIn the following, the individual components are described in more detail. (a) polycarbonate polyol
Die erfindungsgemäße BescMchtungszusammensetzung auf Basis von Polyurethanharnstoff in der Form einer Lösung weist Einheiten auf, welche auf mindestens ein Hydroxylgruppen enthaltendes Polycarbonat zurückgehen. Grundsätzlich geeignet für das Einführen von Einheiten auf Basis eines Hydroxylgruppen enthaltenden Polycarbonats sind Polyhydroxyverbindungen mit einer mittleren Hydroxylfunktionalität von 1,7 bis 2,3, vorzugsweise von 1,8 bis 2,2, besonders bevorzugt von 1,9 bis 2,1.The polyurethaneurea-based coating composition of the invention in the form of a solution has units derived from at least one hydroxyl-containing polycarbonate. Basically suitable for introducing units based on a hydroxyl-containing polycarbonate are polyhydroxy compounds having an average hydroxyl functionality of 1.7 to 2.3, preferably from 1.8 to 2.2, particularly preferably from 1.9 to 2.1.
Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kommen Polycarbonate des durch OHZahl bestimmten Molekulargewichts von vorzugsweise 400 bis 6000 g/mol, besonders bevorzugt 500 bis 5000 g/mol, insbesondere von 600 bis 3000 g/mol in Frage, die beispielsweise durch Reaktion von Kohlensäurederivaten, wie Diphenylcarbonat, Dimethyl- carbonat oder Phosgen, mit Polyolen, vorzugsweise Diolen, erhältlich sind. Als derartige Diole kommen beispielsweise Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,3- und 1,4- Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Neopentylglykol, 1 ,4-Bishydroxymethylcyclo- hexan, 2-Methyl-l,3-propandiol, 2,2,4-Trimethylpentan-l,3-diol, Di-, Tri- oder Tetra- ethylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol, Polybutylengly- kole, Bisphenol A, Tetrabrombisphenol A aber auch Lacton-modifizierte Diole in Frage.As hydroxyl-containing polycarbonates are polycarbonates of OHZahl specific molecular weight of preferably 400 to 6000 g / mol, more preferably 500 to 5000 g / mol, in particular from 600 to 3000 g / mol in question, for example, by reaction of carbonic acid derivatives, such as diphenyl carbonate, Dimethyl carbonate or phosgene, with polyols, preferably diols, are available. Examples of such diols are ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane , 2-methyl-l, 3-propanediol, 2,2,4-trimethylpentane-l, 3-diol, di-, tri- or tetraethylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A, tetrabromobisphenol A but also lactone-modified diols in question.
Bevorzugt enthält die Diolkomponente 40 bis 100 Gew.-% Hexandiol, bevorzugt 1,6- Hexandiol und/oder Hexandiol-Derivate, vorzugsweise solche, die neben endständigen OH-Gruppen Ether- oder Estergruppen aufweisen, z.B. Produkte, die durch Umsetzung von 1 Mol Hexandiol mit mindestens 1 Mol, bevorzugt 1 bis 2 Mol Caprolacton oder durch Veretherung von Hexandiol mit sich selbst zum Di- oder Trihexylenglykol erhalten wurden. Auch Polyether-Polycarbonatdiole können eingesetzt werden. Die Hydro- xylpolycarbonate sollten im wesentlichen linear sein. Sie können jedoch gegebenenfalls durch den Einbau polyfunktioneller Komponenten, insbesondere niedermolekularer Po- lyole, leicht verzweigt werden. Hierzu eignen sich beispielsweise Glycerin, Trimethy- lolpropan, Hexantriol- 1,2,6, Butantriol- 1,2,4, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Chinit, Mannit, Sorbit, Methylglykosid oder 1,3,4,6-Dianhydrohexite. Bevorzugt sind solche Polycarbonate auf Basis von Hexandiol- 1,6, sowie modifizierend wirkenden Co-Diolen wie z. B. Butandiol- 1,4 oder auch von ε-Caprolacton. Weitere bevorzugte Polycarbonat- diole sind solche auf Basis von Mischungen aus Hexandiol- 1,6 und Butandiol- 1,4.Preferably, the diol component contains from 40 to 100% by weight of hexanediol, preferably 1,6-hexanediol and / or hexanediol derivatives, preferably those which have, in addition to terminal OH groups, ether or ester groups, e.g. Products obtained by reacting 1 mole of hexanediol with at least 1 mole, preferably 1 to 2 moles of caprolactone or by etherification of hexanediol with itself to di- or Trihexylenglykol. Polyether-polycarbonate diols can also be used. The hydroxyl polycarbonates should be substantially linear. However, they may optionally be easily branched by the incorporation of polyfunctional components, in particular low molecular weight polyols. Glycerol, trimethylolpropane, hexanetriol-1,2,6, butanetriol-1,2,4, trimethylolpropane, pentaerythritol, quinitol, mannitol, sorbitol, methyl glycoside or 1,3,4,6-dianhydrohexitols are suitable for this purpose, for example. Preference is given to such polycarbonates based on 1,6-hexanediol, as well as modifying co-diols such. B. 1,4-butanediol or ε-caprolactone. Further preferred polycarbonate diols are those based on mixtures of 1,6-hexanediol and 1,4-butanediol.
Das Polycarbonat ist vorzugsweise im Wesentlichen linear ausgebildet und weist nur eine geringfügige dreidimensionale Vernetzung auf, so dass Polyurethane gebildet wer- den, welche die zuvor genannte Spezifikation aufweisen. (b) PolyisocyanatThe polycarbonate is preferably formed substantially linear and has only a slight three-dimensional cross-linking, so that polyurethanes are formed, which have the aforementioned specification. (b) polyisocyanate
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auf Basis von Polyurethanharnstoff weist Einheiten auf, welche auf mindestens ein Polyisocyanat als Aufbaukomponente zurückgehen. Als Polyisocyanate (b) können alle dem Fachmann bekannten aromatischen, araliphati- schen, aliphatischen und cycloaliphatischen Isocyanate einer mittleren NCO- Funktionalität > 1 , bevorzugt > 2 einzeln oder in beliebigen Mischungen untereinander eingesetzt werden, wobei es unerheblich ist, ob diese nach Phosgen- oder phosgen-freien Verfahren hergestellt wurden. Diese können auch Iminooxadiazindion-, Isocyanurat-, Uretdion-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Harnstoff-, Oxadiazintrion, Oxazolidinon-, Acylharnstoff- und/oder Carbodiimid-Strukturen aufweisen. Die Polyisocyanate können einzeln oder in beliebigen Mischungen untereinander eingesetzt werden.The polyurethaneurea-based coating composition according to the invention has units which are based on at least one polyisocyanate as the synthesis component. As polyisocyanates (b) it is possible to use all aromatic, araliphatic, aliphatic and cycloaliphatic isocyanates known to those skilled in the art having an average NCO functionality> 1, preferably> 2, individually or in any mixtures with one another, it being immaterial whether these are or phosgene-free processes. These may also have iminooxadiazinedione, isocyanurate, uretdione, urethane, allophanate, biuret, urea, oxadiazinetrione, oxazolidinone, acylurea and / or carbodiimide structures. The polyisocyanates can be used individually or in any mixtures with one another.
Bevorzugt werden Isocyanate aus der Reihe der aliphatischen oder cycloaliphatischen Vertreter eingesetzt, wobei diese ein Kohlenstoffgrundgerüst (ohne die enthaltenen NCO-Gruppen) von 3 bis 30, bevorzugt 4 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweisen.Isocyanates from the series of aliphatic or cycloaliphatic representatives are preferably used, these having a carbon skeleton (without the NCO groups contained) of 3 to 30, preferably 4 to 20 carbon atoms.
Besonders bevorzugte Verbindungen der Komponente (b) entsprechen der vorstehend genannten Art mit aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundene NCO-Gruppen wie beispielsweise Bis-(isocyanatoalkyl)ether, Bis- und Tris-(isocyanatoalkyl)benzole, - toluole, sowie -xylole, Propandiisocyanate, Butandiisocyanate, Pentandiisocyanate, He- xandiisocyanate (z.B. Hexamethylendiisocyanat, HDI), Heptandiisocyanate, Octandiiso- cyanate, Nonandiisocyanate (z.B. Trimethyl-HDI (TMDI) in der Regel als Gemisch der 2,4,4- und 2,2,4-Isomeren), Nonantriisocyanate (z.B. 4-Isocyanatomethyl-l,8-octandi- isocyanat), Dekandiisocyanate, Dekantriisocyanate, Undekandiisocyanate, Undekantri- isocyanate, Dodecandiisocyanate, Dodecantriisocyanate, 1,3- sowie l,4-Bis-(isocyanato- methyl)cyclohexane (H6XDI), 3-Isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanat (Isophorondiisocyanat, IPDI), Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methan (Hi2MDI) oder Bis- (isocyanatomethyl)norbornan (NBDI).Particularly preferred compounds of component (b) correspond to the abovementioned type with aliphatically and / or cycloaliphatically bonded NCO groups such as, for example, bis (isocyanatoalkyl) ether, bis- and tris (isocyanatoalkyl) benzenes, - toluene, and also -xylols, propane diisocyanates , Butane diisocyanates, pentane diisocyanates, hexane diisocyanates (eg hexamethylene diisocyanate, HDI), heptane diisocyanates, octane diisocyanates, nonane diisocyanates (eg trimethyl-HDI (TMDI) generally as a mixture of 2,4,4- and 2,2,4-isomers ), Nonanetriisocyanates (eg 4-isocyanatomethyl-l, 8-octanediisocyanate), decane diisocyanates, decane triisocyanates, undecane diisocyanates, undecane triisocyanates, dodecane diisocyanates, dodecane triisocyanates, 1,3- and 1,4-bis- (isocyanato-methyl) cyclohexanes ( H 6 XDI), 3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanate (isophorone diisocyanate, IPDI), bis (4-isocyanatocyclohexyl) methane (Hi 2 MDI) or bis (isocyanatomethyl) norbornane (NBDI).
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Komponente (b) sind Hexamethylendiisocyanat (HDI), Trimethyl-HDI (TMDI), 2-Methylpentan-l,5-diisocyanat (MPDI), Isopho- rondiisocyanat (EPDI), 1,3- sowie 1,4-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (H6XDI), Bis- (isocyanatomethyl)norbornan (NBDI), 3 (4)-Isocyanatomethyl- 1 -methyl-cyclohexyliso- cyanat (IMCI) und/oder 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)methan (H12MDI) oder Gemische dieser Isocyanate. Weitere Beispiele sind Derivate aus den vorstehenden Diisocyanaten mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion- und/oder Oxadiazintrionstruktur mit mehr als zwei NCO-Gruppen.Very particularly preferred compounds of component (b) are hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethyl-HDI (TMDI), 2-methylpentane-l, 5-diisocyanate (MPDI), isophorone diisocyanate (EPDI), 1,3- and 1,4 Bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (H 6 XDI), bis (isocyanatomethyl) norbornane (NBDI), 3 (4) isocyanatomethyl-1-methylcyclohexyl isocyanate (IMCI) and / or 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl ) methane (H 12 MDI) or mixtures of these isocyanates. Further examples are derivatives of the above diisocyanates with uretdione, isocyanurate, urethane, allophanate, biuret, iminooxadiazinedione and / or oxadiazinetrione structure having more than two NCO groups.
Die Menge an Bestandteil (b) in der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzung beträgt vorzugsweise 1,0 bis 3,5 mol, besonders bevorzugt 1,0 bis 3,3 mol, insbesondere 1,0 bis 3,0 mol, jeweils bezogen auf den Bestandteil (a) der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzung.The amount of component (b) in the coating composition to be used in the present invention is preferably 1.0 to 3.5 mol, more preferably 1.0 to 3.3 mol, in particular 1.0 to 3.0 mol, in each case based on the component (a) of the coating composition to be used according to the invention.
(c) Polyoxyalkylenether Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyurethanharnstoff weist Einheiten auf, welche auf ein Copolymer aus Polyethylenoxid und Polypropylenoxid als Aufbaukom- ponente zurückgehen. Diese Copolymereinheiten liegen als Endgruppen in dem Polyurethanharnstoff vor und bewirken eine Hydrophilierung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung. Nichtionisch hydrophilierende Verbindungen (c) sind beispielsweise einwertige, im statistischen Mittel 5 bis 70, bevorzugt 7 bis 55 Ethylenoxideinheiten pro Molekül aufweisende Polyalkylenoxidpolyetheralkohole, wie sie in an sich bekannter Weise durch Al- koxylierung geeigneter Startermoleküle zugänglich sind (z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, Verlag Chemie, Weinheim S. 31-38). Geeignete Startermoleküle sind beispielsweise gesättigte Monoalkohole wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec-Butanol, die Isomeren Pentanole, Hexanole, Octanole und Nonanole, n-Decanol, n-Dodecanol, n-Tetradecanol, n- Hexadecanol, n-Octadecanol, Cyclohexanol, die isomeren Methylcyclohexanole oder Hydroxymethylcyclohexan, 3-Ethyl-3-hydroxymethyloxetan oder Tetrahydrofurfurylal- kohol, Diethylenglykol-monoalkylether, wie beispielsweise Diethylenglykolmonobuty- lether, ungesättigte Alkohole wie Allylalkohol, 1,1-Dimethylallylalkohol oder Oleinal- kohol, aromatische Alkohole wie Phenol, die isomeren Kresole oder Methoxyphenole, araliphatische Alkohole wie Benzylalkohol, Anisalkohol oder Zimtalkohol, sekundäre Monoamine wie Dimethylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Diisopropylamin, Dibuty- lamin, Bis-(2-ethylhexyl)-amin, N-Methyl- und N-Ethylcyclohexylamin oder Dicyclohe- xylamin sowie heterocyclische sekundäre Amine wie Morpholin, Pyrrolidin, Piperidin oder 1H-Pyrazol. Bevorzugte Startermoleküle sind gesättigte Monoalkohole. Besonders bevorzugt wird Diethylenglykolmonobutylether als Startermolekül verwendet.(c) Polyoxyalkylene ethers The polyurethaneurea used in the present invention has units derived from a copolymer of polyethylene oxide and polypropylene oxide as the constitutional component. These copolymer units are present as end groups in the polyurethaneurea and cause a hydrophilization of the coating composition according to the invention. Nonionically hydrophilicizing compounds (c) are, for example, monovalent polyalkylene oxide polyether alcohols having a statistical average of 5 to 70, preferably 7 to 55, ethylene oxide units per molecule, as are obtainable in a conventional manner by alkoxylation of suitable starter molecules (eg in Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie 4th Edition, Volume 19, Verlag Chemie, Weinheim pp. 31-38). Examples of suitable starter molecules are saturated monoalcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, the isomers pentanols, hexanols, octanols and nonanols, n-decanol, n-dodecanol, n-tetradecanol, n Hexadecanol, n-octadecanol, cyclohexanol, the isomeric methylcyclohexanols or hydroxymethylcyclohexane, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane or tetrahydrofurfuryl alcohol, diethylene glycol monoalkyl ethers, such as, for example, diethylene glycol monobutyl ether, unsaturated alcohols, such as allyl alcohol, 1,1-dimethylallyl alcohol or oleic alcohol, aromatic alcohols such as phenol, the isomeric cresols or methoxyphenols, araliphatic alcohols such as benzyl alcohol, anisalcohol or cinnamyl alcohol, secondary monoamines such as dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, bis (2-ethylhexyl) amine, N-methyl - and N-ethylcyclohexylamine or dicyclohexylamine and heterocyclic secondary amines such as morpholine, pyrrolidine, piperide in or 1H-pyrazole. Preferred starter molecules are saturated monoalcohols. Diethylene glycol monobutyl ether is particularly preferably used as starter molecule.
Die Alkylenoxide Ethylenoxid und Propylenoxid können in beliebiger Reihenfolge oder auch im Gemisch bei der Alkoxylierungsreaktion eingesetzt werden können.The alkylene oxides ethylene oxide and propylene oxide can be used in any order or even as a mixture in the alkoxylation reaction.
Bei den Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen handelt es sich um gemischte Polyalkyleno- xidpolyether aus Ethylenoxid und Propylenoxid, deren Alkylenoxideinheiten vorzugsweise zu mindestens 30 mol-%, besonders bevorzugt zu mindestens 40 mol-% aus Ethylenoxideinheiten bestehen. Bevorzugte nichtionische Verbindungen sind monofunktio- nelle gemischte Polyalkylenoxidpolyether, die mindestens 40 mol-% Ethylenoxid- und maximal 60 mol-% Propylenoxideinheiten aufweisen. Das mittlere Molgewicht des Polyoxyalkylenethers beträgt vorzugsweise 500 g/mol bis 5000 g/mol, besonders bevorzugt 1000 g/mol bis 4000 g/mol, insbesondere 1000 bis 3000 g/mol.The polyalkylene oxide polyether alcohols are mixed polyalkylene oxide polyethers of ethylene oxide and propylene oxide, the alkylene oxide units of which preferably consist of at least 30 mol%, particularly preferably at least 40 mol%, of ethylene oxide units. Preferred nonionic compounds are monofunctional mixed polyalkylene oxide polyethers which have at least 40 mol% of ethylene oxide and not more than 60 mol% of propylene oxide units. The average molecular weight of the polyoxyalkylene ether is preferably 500 g / mol to 5000 g / mol, particularly preferably 1000 g / mol to 4000 g / mol, in particular 1000 to 3000 g / mol.
Die Menge an Bestandteil (c) in der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungs- Zusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 0,5 mol, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,4 mol, insbesondere 0,04 bis 0,3 mol, jeweils bezogen auf den Bestandteil (a) der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzung.The amount of component (c) in the coating composition to be used according to the invention is preferably from 0.01 to 0.5 mol, particularly preferably from 0.02 to 0.4 mol, in particular from 0.04 to 0.3 mol, in each case based on the component (a) of the coating composition to be used according to the invention.
Erfindungsgemäß konnte gezeigt werden, dass sich die Polyurethanharnstoffe mit Endgruppen, die auf gemischten Polyoxyalkylenether aus Polyethylenoxid und Polypropyle- noxid basieren, insbesondere dazu eignen, Beschichtungen mit einer hohen Hydrophilie zu erzeugen. Wie weiter unten im Vergleich zu Polyurethanharnstoffen, welche nur durch Polyethylenoxid terminiert sind, gezeigt wird, bewirken die erfindungsgemäßen Beschichtungen einen deutlich geringen Kontaktwinkel und sind somit hydrophiler ausgebildet.According to the invention, it has been possible to show that the polyurethaneureas having terminal groups based on mixed polyoxyalkylene ethers of polyethylene oxide and polypropylene oxide are particularly suitable for producing coatings having a high hydrophilicity. As shown below in comparison to polyurethane ureas which are terminated only by polyethylene oxide, the coatings according to the invention have a markedly low contact angle and are therefore more hydrophilic.
(d) Diamin oder Aminoalkohol(d) diamine or aminoalcohol
Die erfindungsgemäße Polyurethanharnstofflösung weist Einheiten auf, welche auf mindestens ein Diamin oder ein Aminoalkohol als Aufbaukomponente zurückgehen und als sogenannte Kettenverlängerer (d) dienen. Solche Kettenverlängerer sind beispielsweise Di- oder Polyamine sowie Hydrazide, z.B. Hydrazin, Ethylendiamin, 1,2- und 1,3-Diaminopropan, 1 ,4-Diaminobutan, 1,6- Diaminohexan, Isophorondiamin, Isomerengemisch von 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyl- hexamethylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamin, Diethylentriamin, 1,3- und 1,4- Xylylendiamin, α,α,α',α'-Tetramethyl-l,3- und -1,4-xylylendiamin und 4,4'-Diamino- dicyclohexylmethan, Dimethylethylendiamin, Hydrazin, Adipinsäuredihydrazid, 1 ,4-Bis- (aminomethyl)cyclohexan, 4,4'-Diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethan und andere (Ci - C4)Oi- und Tetraalkyldicyclo-hexylmethane, z. B. 4,4'-Diamino-3,5-diethyl-3',5'- diisopropyldicyclohexylmethan.The polyurethaneurea solution according to the invention has units which are based on at least one diamine or an amino alcohol as the synthesis component and serve as so-called chain extenders (d). Such chain extenders include di- or polyamines and hydrazides, for example hydrazine, ethylenediamine, 1,2- and 1,3-diaminopropane, 1, 4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, isophoronediamine, isomer mixture of 2,2,4- and 2,4,4-trimethyl-hexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, diethylenetriamine, 1,3- and 1,4-xylylenediamine, α, α, α ', α'-tetramethyl-l, 3- and 1,4-xylylenediamine and 4,4'-diamino-dicyclohexylmethane, dimethylethylenediamine, hydrazine, adipic dihydrazide, 1,4-bis- (aminomethyl) -cyclohexane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyl-dicyclohexylmethane and other (C 1 -C 4 ) -oi. and tetraalkyldicyclohexylmethanes, e.g. 4,4'-diamino-3,5-diethyl-3 ', 5'-diisopropyldicyclohexylmethane.
Als Diamine oder Aminoalkohole kommen im Allgemeinen niedermolekulare Diamine oder Aminoalkohole in Betracht, die aktiven Wasserstoff mit gegenüber NCO-Gruppen unterschiedlicher Reaktivität enthalten, wie Verbindungen, die neben einer primären Aminogruppe auch sekundäre Aminogruppen oder neben einer Aminogruppe (primär oder sekundär) auch OH-Gruppen aufweisen. Beispiele hierfür sind primäre und sekundäre Amine, wie 3-Amino-l-Methylaminopropan, 3-Amino-l-Ethylaminopropan, 3- Amino-1-cyclohexylaminopropan, 3-Amino-l- Methylaminobutan, weiterhin Aminoalkohole, wie N-Aminoethylethanolamin, Ethanolamin, 3-Aminopropanol, Neopentano- lamin und besonders bevorzugt Diethanolamin. Der Bestandteil (d) der erfϊndungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammenset- zung kann bei deren Herstellung als Kettenverlängerer eingesetzt werden.As diamines or amino alcohols are generally suitable low molecular weight diamines or amino alcohols containing active hydrogen with respect to NCO groups of different reactivity, such as compounds containing not only a primary amino group but also secondary amino groups or in addition to an amino group (primary or secondary) and OH groups exhibit. Examples of these are primary and secondary amines, such as 3-amino-1-methylaminopropane, 3-amino-1-ethylaminopropane, 3-amino-1-cyclohexylaminopropane, 3-amino-1-methylaminobutane, furthermore amino alcohols, such as N-aminoethylethanolamine, ethanolamine , 3-aminopropanol, neopentanolamine and more preferably diethanolamine. The component (d) of the coating composition to be used according to the invention can be used as a chain extender in their preparation.
Die Menge an Bestandteil (d) in der erfindungsgemäßen Lösung der Beschichtungszu- sammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,5 mol, besonders bevorzugt 0,2 bis 1,3 mol, insbesondere 0,3 bis 1,2 mol, jeweils bezogen auf den Bestandteil (a) der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzung.The amount of constituent (d) in the solution according to the invention of the coating composition is preferably 0.1 to 1.5 mol, more preferably 0.2 to 1.3 mol, in particular 0.3 to 1.2 mol, in each case based on the component (a) of the coating composition to be used according to the invention.
(e) Polyole(e) polyols
In einer weiteren Ausfuhrungsform umfasst die als Lösung ausgebildete erfindungsge- mäße Beschichtungszusammensetzung zusätzliche Einheiten, welche auf mindestens ein weiteres Polyol als Aufbaukomponente zurückgehen.In a further embodiment, the coating composition according to the invention which is in the form of a solution comprises additional units which are based on at least one further polyol as the synthesis component.
Die zum Aufbau der Polyurethanharnstoffe eingesetzten weiteren niedermolekularen Polyole (e) bewirken in der Regel eine Versteifung und/oder eine Verzweigung der Polymerkette. Das Molekulargewicht beträgt vorzugsweise 62 bis 500 g/mol, besonders bevorzugt 62 bis 400 g/mol, insbesondere 62 bis 200 g/mol.The other low molecular weight polyols (e) used to build up the polyurethane ureas generally cause stiffening and / or branching of the polymer chain. The molecular weight is preferably 62 to 500 g / mol, particularly preferably 62 to 400 g / mol, in particular 62 to 200 g / mol.
Geeignete Polyole können aliphatische, alicyclische oder aromatische Gruppen enthalten. Genannt seien hier beispielsweise die niedermolekularen Polyole mit bis zu etwa 20 Kohlenstoffatomen je Molekül, wie z. B. Ethyenglykol, Diethylenglykol, Triethylengly- kol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1,3-Butylenglykol, Cyclohexandiol, 1 ,4-Cyclohexandimethanol, 1,6-Hexandiol, Neopentylglykol, Hydrochinondihydroxye- thylether, Bisphenol A (2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan), hydriertes Bisphenol A (2,2- Bis(4-hydroxycyclohexyl)propan), sowie Trimethylolpropan, Glycerin oder Pentaerythrit und Mischungen dieser und gegebenenfalls auch weiterer niedermolekularer Polyole. Auch Esterdiole wie z.B. α-Hydroxybutyl-ε-hydroxy-capronsäureester, ω-Hydroxyhexyl- γ-hydroxybuttersäure-ester, Adipinsäure-(ß-hydroxyethyl)ester oder Terephthalsäure- bis(ß-hydroxyethyl)-ester können verwendet werden.Suitable polyols may contain aliphatic, alicyclic or aromatic groups. Mentioned here are, for example, the low molecular weight polyols having up to about 20 carbon atoms per molecule, such as. B. Ethyenglykol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1, 4-butanediol, 1,3-butylene glycol, cyclohexanediol, 1, 4-cyclohexanedimethanol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, Hydroquinone dihydroxyethyl ether, bisphenol A (2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane), hydrogenated bisphenol A (2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane), and trimethylolpropane, glycerol or pentaerythritol and mixtures thereof and optionally also further low molecular weight polyols. Also, ester diols such as e.g. α-Hydroxybutyl-ε-hydroxy-caproic acid esters, ω-hydroxyhexyl-γ-hydroxybutyric acid esters, adipic acid (β-hydroxyethyl) esters or terephthalic acid bis (β-hydroxyethyl) esters may be used.
Die Menge an Bestandteil (e) in der erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,05 bis 1,0 mol, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 mol, insbesondere 0,1 bis 0,5 mol, jeweils bezogen auf den Bestandteil (a) der erfin- dungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzung.The amount of component (e) in the coating composition to be used in the present invention is preferably 0.05 to 1.0 mol, more preferably 0.05 to 0.5 mol, especially 0.1 to 0.5 mol, in each case based on the constituent (a) the coating composition to be used in the invention.
(f) Weitere amin- und/oder hydroxyenthaltende Bausteine (Aufbaukomponente)(f) Further amine- and / or hydroxy-containing building blocks (structural component)
Die Umsetzung der isocyanathaltigen Komponente (b) mit den hydroxy- oder aminfunktionellen Verbindungen (a), (c), (d) und gegebenenfalls (e) erfolgt üblicherweise unter Einhaltung eines leichten NCO-Überschusses gegenüber den reaktiven Hydroxy- oder Aminverbindungen. Am Endpunkt der Reaktion durch Erreichen einer Zielviskosität verbleiben immer noch Reste an aktivem Isocyanat. Diese Reste müssen blockiert wer- den, damit nicht eine Reaktion mit großen Polymerketten stattfindet. Eine solche Reaktion fuhrt zur dreidimensionalen Vernetzung und Vergelung des Ansatzes. Die Verarbeitung einer solchen Beschichtungslösung ist nicht mehr möglich. Üblicherweise enthalten die Ansätze hohe Mengen an Alkoholen. Diese Alkohole blockieren innerhalb von meh- reren Stunden Stehen oder Rühren des Ansatzes bei Raumtemperatur die noch verbliebenen Isocyanatgruppen.The reaction of the isocyanate-containing component (b) with the hydroxy- or amine-functional compounds (a), (c), (d) and optionally (e) is usually carried out while maintaining a slight excess of NCO over the reactive hydroxy or amine compounds. At the end point of the reaction by reaching a target viscosity remains of active isocyanate remain. These residues must be blocked so that it does not react with large polymer chains. Such a reaction leads to the three-dimensional networking and gelling of the approach. The processing of such a coating solution is no longer possible. Usually, the approaches contain high levels of alcohols. These alcohols block the remaining isocyanate groups within several hours of standing or stirring the mixture at room temperature.
Will man aber den noch verbleibenden Restisocyanatgehalt schnell blockieren, können die erfindungsgemäß vorgesehenen Polyurethanharnstoffbeschichtungszusammensetzun- gen in der Form einer Lösung auch Monomere (f) als Aufbaukomponenten enthalten, die sich jeweils an den Kettenenden befinden und diese abschließen.However, if it is desired to block the remaining residual isocyanate content rapidly, the polyurethaneurea coating compositions provided according to the invention in the form of a solution can also contain monomers (f) as structural components, which are located at the chain ends and close them.
Diese Aufbaukomponenten leiten sich zum einen von monofunktionellen, mit NCO- Gruppen reaktiven Verbindungen ab, wie Monoaminen, insbesondere mono-sekundären Aminen oder Monoalkoholen. Genannt seien hier beispielsweise Ethanol, n-Butanol, Ethylenglykol-monobutylether, 2-Ethylhexanol, 1-Octanol, 1-Dodecanol, 1-Hexadecan- ol, Methylamin, Ethylamin, Propylamin, Butylamin, Octylamin, Laurylamin, Stearyla- min, Isononyloxypropylamin, Dimethylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Dibutylamin, N-Methylaminopropylamin, Diethyl(methyl)aminopropylamin, Morpholin, Piperidin und geeignete substituierte Derivate davon.These structural components are derived, on the one hand, from monofunctional compounds reactive with NCO groups, such as monoamines, in particular mono-secondary amines or monoalcohols. Examples include ethanol, n-butanol, ethylene glycol monobutyl ether, 2-ethylhexanol, 1-octanol, 1-dodecanol, 1-hexadecan-ol, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, octylamine, laurylamine, stearylamine, isononyloxypropylamine, Dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, N-methylaminopropylamine, diethyl (methyl) aminopropylamine, morpholine, piperidine and suitable substituted derivatives thereof.
Da die Bausteine (f) im Wesentlichen in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusam- mensetzung in der Form einer Lösung dazu verwendet werden, den NCO-Überschuss zu vernichten, hängt die erforderliche Menge im Wesentlichen von der Menge des NCO- Überschusses ab und kann nicht allgemein spezifiziert werden.Since the building blocks (f) are essentially used in the coating composition of the invention in the form of a solution to destroy the NCO excess, the required amount depends essentially on the amount of NCO excess and can not be specified in general ,
Bevorzugt wird während der Synthese auf diese Bausteine verzichtet. Noch nicht umgesetztes Isocyanat wird dabei vorzugsweise durch die in sehr großen Konzentrationen ent- haltenen Lösungsmittelalkohole zu terminalen Urethanen umgesetzt.Preferably, these components are omitted during the synthesis. Unreacted isocyanate is preferably converted into terminal urethanes by the solvent alcohols present in very large concentrations.
(g) Weitere Bestandteile(g) other ingredients
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Lösungen der Polyurethanharnstoff-Beschichtungs- zusammensetzung können darüber hinaus weitere, für den angestrebten Zweck übliche Bestandteile und Additive enthalten. Ein Beispiel hierfür sind pharmakologische Wirkstoffe, Arzneimittel und Additive, welche die Freisetzung von pharmakologischen Wirkstoffen fördern („drug-eluting- Additive").The inventively provided solutions of the polyurethaneurea coating composition may moreover contain further constituents and additives customary for the intended purpose. An example of this are pharmacologically active substances, pharmaceuticals and additives which promote the release of pharmacologically active substances ("drug-eluting additives").
Pharmakologische Wirkstoffe bzw. Arzneimittel, welche in den erfindungsgemäßen Be- schichtungen auf den medizinischen Geräten verwendet werden können und damit in den erfindungsgemäßen Lösungen enthalten sein können, sind beispielsweise thrombore- sistente Mittel, antibiotische Mittel, Antitumormittel, Wachtumshormone, Antivirusmittel, antiangiogene Mittel, angiogene Mittel, antimitotische Mittel, entzündungshemmen- de Mittel, Zellzyklus-regulierende Mittel, genetische Mittel, Hormone, sowie deren Homologe, Derivate, Fragmente, pharmazeutische Salze und Kombinationen davon.Pharmacological active ingredients or medicaments which can be used in the coatings according to the invention on the medical devices and can therefore be contained in the solutions according to the invention are, for example, thrombore-resistant agents, antibiotic agents, antitumor agents, growth hormones, antiviral agents, antiangiogenic agents, angiogenic agents Means, antimitotic, anti-inflammatory de means, cell cycle regulating agents, genetic agents, hormones, and their homologues, derivatives, fragments, pharmaceutical salts and combinations thereof.
Spezifische Beispiele solcher pharmakologischen Wirkstoffe bzw. Arzneimittel schließen somit thromboresistente (nichtthrombogene) Mittel bzw. andere Mittel zur Unter- drückung einer akuten Thrombose, Stenose oder späten Re-Stenose der Arterien ein, beispielsweise Heparin, Streptokinase, Urokinase, Gewebe-Plasminogen-Aktivator, An- ti-Thromboxan-B2-Mittel; Anti-B-Thromoboglobulin, Prostaglandin-E, Aspirin, Dipyri- dimol, Anti-Thromboxan-A2-Mittel, muriner monoklonaler Antikörper 7E3, Triazolopy- rimidin, Ciprosten, Hirudin, Ticlopidin, Nicorandil usw. Ein Wachstumsfaktor kann als ebenfalls als ein Arzneimittel benutzt werden, um unterintimale fibromuskuläre Hyperplasie an der arteriellen Stenosestelle zu unterdrücken, bzw. es kann jeder beliebige andere Hemmstoff des Zellwachstums an der Stenosestelle benutzt werden.Specific examples of such pharmacologically active agents or drugs therefore include thromboresistant (non-thrombogenic) agents or other agents for suppressing acute thrombosis, stenosis or late re-stenosis of the arteries, for example heparin, streptokinase, urokinase, tissue plasminogen activator, Anti-thromboxane B 2 agents; Anti-B-thromboglobulin, prostaglandin-E, aspirin, dipyridol, anti-thromboxane A 2 agents, murine monoclonal antibody 7E3, triazolopyrimidine, ciprosten, hirudin, ticlopidine, nicorandil, etc. A growth factor may also be considered as a Medicaments can be used to suppress intimal fibromuscular hyperplasia at the arterial stenosis site, or any other inhibitor of cell growth at the stenosis site can be used.
Der pharmakologische Wirkstoff bzw. das Arzneimittel kann auch aus einem Vasodilata- tor bestehen, um Vasospasmus entgegen zu wirken, zum Beispiel ein Antispasmusmittel wie Papaverin. Das Arzneimittel kann ein vasoaktives Mittel an sich sein, wie Calciumantagonisten, oder α- und ß-adrenergische Agonisten oder Antagonisten. Zusätzlich kann das therapeutische Mittel ein biologisches Haftmittel wie Cyanoacrylat in medizinischer Qualität oder Fibrin, welche beispielsweise für das Ankleben einer Gewebeklappe an die Wand einer Koronararterie verwendet wird, sein. Das therapeutische Mittel kann ferner ein antineoplastisches Mittel wie 5 -Fluorouracil, vorzugsweise mit einem kontrollierenden freisetzenden Träger für das Mittel, sein (z.B. für die Anwendung eines fortdauernden kontrollierten freisetzenden antineoplastischen Mittels an einer Tumorstelle).The pharmacological agent or drug may also consist of a vasodilator to counteract vasospasm, for example an antispasmodic agent such as papaverine. The drug may be a vasoactive agent per se, such as calcium antagonists, or α- and β-adrenergic agonists or antagonists. In addition, the therapeutic agent may be a biological adhesive such as medical grade cyanoacrylate or fibrin used, for example, for adhering a tissue valve to the wall of a coronary artery. The therapeutic agent may also be an antineoplastic agent such as 5-fluorouracil, preferably with a controlling releasing carrier for the agent (e.g., for the application of a sustained controlled release anti-neoplastic agent at a tumor site).
Das therapeutische Mittel kann ein Antibiotikum, vorzugsweise in Kombination mit ei- nem kontrollierenden freisetzenden Träger für die fortdauernde Freisetzung aus der Be- schichtung eines medizinischen Geräts an einen lokalisierten Infektionsherd innerhalb des Körpers, sein. Ähnlich kann das therapeutische Mittel Steroide für den Zweck des Unterdrückens einer Entzündung in lokalisiertem Gewebe oder aus anderen Gründen enthalten. Spezifische Beispiele geeigneter Arzneimittel umfassen:The therapeutic agent may be an antibiotic, preferably in combination with a sustained release, controlling releasing carrier, from the coating of a medical device to a localized source of infection within the body. Similarly, the therapeutic agent may contain steroids for the purpose of suppressing inflammation in localized tissue or for other reasons. Specific examples of suitable drugs include:
(a) Heparin, Heparinsulfat, Hirudin, Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Dermatansul- fat, Keratansulfat, lyrische Mittel, einschließlich Urokinase und Streptokinase, deren Homologe, Analoge, Fragmente, Derivate und pharmazeutische Salze davon; (b) antibiotischen Mitteln wie Penicilline, Cephalosprine, Vacomycine, Aminoglyco- side, Quinolone, Polymxine, Erythromycine; Tertracycline, Chloramphenicole, Clindamycine, Lincomycine, Sulfonamide, deren Homologe, Analoge, Derivate, pharmazeutische Salze und Mischungen davon; (c) Paclitaxel, Docetaxel, Immunsuppressiva wie Sirolimus oder Everolimus, Alky- lierungsmittel einschließlich Mechlorethamin, Chlorambucil, Cyclophosphamid, Melphalan und Ifosfamid; Antimetaboliten einschließlich Methotrexat, 6- Mercaptopurin, 5 -Fluorouracil und Cytarabin; Pflanzenalkoide einschließlich Vinblastin; Vincristin und Etoposid; Antibiotika einschließlich Doxorubicin,(a) heparin, heparin sulfate, hirudin, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, dermatan sulfate, keratan sulfate, lyric agents including urokinase and streptokinase, their homologues, analogues, fragments, derivatives and pharmaceutical salts thereof; (b) antibiotic agents such as penicillins, cephalosprins, vacomycins, aminoglycosides, quinolones, polymxins, erythromycins; Tertracyclines, chloramphenicols, clindamycins, lincomycins, sulfonamides, their homologues, analogues, derivatives, pharmaceutical salts and mixtures thereof; (c) paclitaxel, docetaxel, immunosuppressants such as sirolimus or everolimus, alkylating agents including mechlorethamine, chlorambucil, cyclophosphamide, melphalan and ifosfamide; Antimetabolites including methotrexate, 6-mercaptopurine, 5-fluorouracil and cytarabine; Plant alcohols including vinblastine; Vincristine and etoposide; Antibiotics including doxorubicin,
Daunomycin, Bleomycin und Mitomycin; Nitrosurea einschließlich Carmustin und Lomustin; anorganische Ionen einschließlich Cisplatin; biologische Reakti- onsmodifikatoren einschließlich Interferon; angiostatinische Mittel und endosta- tinische Mittel; Enzyme einschließlich Asparaginase; und Hormone einschließ- lieh Tamoxifen und Flutamid, deren Homologe, Analoge, Fragmente, Derivate, pharmazeutische Salze und Mischungen davon;Daunomycin, bleomycin and mitomycin; Nitrosurea including carmustine and lomustine; inorganic ions including cisplatin; biological reaction modifiers including interferon; angiostatic and endostatic agents; Enzymes including asparaginase; and hormones include tamoxifen and flutamide, their homologues, analogs, fragments, derivatives, pharmaceutical salts and mixtures thereof;
(d) antivrale Mittel wie Amantadin, Rimantadin, Rabavirin, Idoxuridin, Vidarabin, Trifluridin, Acyclovir, Ganciclocir, Zidovudin, Phosphonoformate, Interferone, deren Homologe, Analoge, Fragmente, Derivate, pharmazeutische Salze und Mi- schungen davon; und e) entzündungshemmende Mittel wie beispielsweise Ibuprofen, Dexamethason oder Methylprednisolon.(d) antiviral agents such as amantadine, rimantadine, rabavirin, idoxuridine, vidarabine, trifluridine, acyclovir, ganciclocir, zidovudine, phosphonoformates, interferons, their homologues, analogs, fragments, derivatives, pharmaceutical salts and mixtures thereof; and e) anti-inflammatory agents such as ibuprofen, dexamethasone or methylprednisolone.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäß zu verwendende Beschichtungszusammensetzung in der Form einer Lösung einen Polyurethanharnstoff, welcher zumindest aufgebaut wird aus a) mindestens einem Polycarbonatpolyol; b) mindestens einem Polyisocyanat; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether; d) mindestens einem Diamin oder einem Aminoalkohol. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die die erfindungsgemäß zu verwendende Beschichtungszusammensetzung in der Form einer Lösung einen Polyurethanharnstoff, welcher zumindest aufgebaut wird aus a) mindestens einem Polycarbonatpolyol; b) mindestens einem Polyisocyanat; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether; d) mindestens einem Diamin oder einem Aminoalkohol; und e) mindestens einem Polyol.In a preferred embodiment, the coating composition to be used according to the invention in the form of a solution comprises a polyurethaneurea which is at least built up from a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; d) at least one diamine or an aminoalcohol. In a further preferred embodiment of the present invention, the coating composition to be used according to the invention in the form of a solution comprises a polyurethaneurea which is at least built up from a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; d) at least one diamine or an aminoalcohol; and e) at least one polyol.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die die erfindungsgemäß zu verwendende Beschichtungszusammensetzung in der Form einer Lösung einen Polyurethanharnstoff, welcher zumindest aufgebaut wird aus a) mindestens einem Polycarbonatpolyol; b) mindestens einem Polyisocyanat; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether; d) mindestens einem Diamin oder einem Aminoalkohol; e) mindestens einem Polyol; f) mindestens einem weiteren amin- und/oder hydroxyenthaltende Baustein.In a further preferred embodiment of the present invention, the coating composition to be used according to the invention in the form of a solution comprises a polyurethaneurea which is at least built up a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; d) at least one diamine or an aminoalcohol; e) at least one polyol; f) at least one further amine- and / or hydroxy-containing building block.
Die die erfindungsgemäß zu verwendendenden Beschichtungszusammensetzungen in Form von Lösungen umfassen vorzugsweise Polyurethanharnstoffe, die zumindest aufgebaut werden aus a) mindestens einem Polycarbonatpolyol mit einem mittleren Molgewicht zwischen 400 g/mol und 6000 g/mol und einer Hydroxylfunktionalität von 1,7 bis 2,3 oder aus Mischungen solcher Polycarbonatpolyole; b) mindestens einem aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Polyisocyanat oder Mischungen solcher Polyisocyanate in einer Menge pro Mol des Polycar- bonatpolyols von 1,0 bis 3,5 mol; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether oder einer Mischung solcher Polyether mit einem mittleren Molgewicht zwischen 500 g/mol und 5000 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,01 bis 0,5 mol; d) mindestens einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diamin oder mindestens ein Aminoalkohol als so genannte Kettenverlängerer oder Mischungen solcher Verbindungen in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,1 bis 1,5 mol; e) gegebenenfalls einem oder mehreren kurzkettigen aliphatischen Polyolen mit einem Molgewicht zwischen 62 g/mol und 500 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,05 bis 1 mol; und f) gegebenenfalls amin- oder OH haltige Bausteine, die sich an den Polymerkettenenden befinden und diese abschließen.The coating compositions in the form of solutions to be used according to the invention preferably comprise polyurethane ureas which are at least synthesized from a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between 400 g / mol and 6000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.7 to 2.3 or from mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount per mole of the polycarbonate polyol from 1.0 to 3.5 mol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 500 g / mol and 5000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.01 to 0.5 mol; d) at least one aliphatic or cycloaliphatic diamine or at least one aminoalcohol as so-called chain extenders or mixtures of such compounds in an amount of from 0.1 to 1.5 mol per mole of the polycarbonate polyol; e) optionally one or more short-chain aliphatic polyols having a molecular weight between 62 g / mol and 500 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.05 to 1 mol; and f) optionally amine- or OH-containing building blocks which are located at the polymer chain ends and terminate them.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt werden in der Beschichtungszusammensetzung in der Form einer Lösung Polyurethanharnstoffe eingesetzt, die zumindest aufgebaut werden aus a) mindestens einem Polycarbonatpolyol mit einem mittleren Molgewicht zwischen 500 g/mol und 5000 g/mol und einer Hydroxylfunktionalität von 1,8 bis 2,2 oder aus Mischungen solcher Polycarbonatpolyole; b) mindestens einem aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Polyisocyanat oder Mischungen solcher Polyisocyanate in einer Menge pro Mol des Polycar- bonatpolyols von 1,0 bis 3,3 mol; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether oder einer Mischung solcher Polyether mit einem mittleren Molgewicht zwischen 1000 g/mol und 4000 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,02 bis 0,4 mol; d) mindestens einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diamin oder mindestens ein Aminoalkohol als so genannte Kettenverlängerer oder Mischungen solcher Verbindungen in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,2 bis 1 ,3 mol; e) gegebenenfalls einem oder mehreren kurzkettigen aliphatischen Polyolen mit einem Molgewicht zwischen 62 g/mol und 400 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,05 bis 0,5 mol; und f) gegebenenfalls amin- oder OH haltige Bausteine, die sich an den Polymerkettenenden befinden und diese abschließen.According to the invention, more preference is given in the coating composition in the form of a solution to polyurethaneureas which are at least synthesized from a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between 500 g / mol and 5000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.8 to 2.2 or mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount of from 1.0 to 3.3 mol per mole of the polycarbonate polyol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 1000 g / mol and 4000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.02 to 0.4 mol; d) at least one aliphatic or cycloaliphatic diamine or at least one aminoalcohol as so-called chain extenders or mixtures of such compounds in an amount of from 0.2 to 1.3 mol per mole of polycarbonate polyol; e) optionally one or more short chain aliphatic polyols having a molecular weight between 62 g / mol and 400 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.05 to 0.5 mol; and f) optionally amine- or OH-containing building blocks which are located at the polymer chain ends and terminate them.
Erfindungsgemäß noch weiter bevorzugt werden Polyurethanharnstoffe in der Be- schichtungslösung eingesetzt, die zumindest aufgebaut werden aus a) mindestens einem Polycarbonatpolyol mit einem mittleren Molgewicht zwischen 600 g/mol und 3000 g/mol und einer Hydroxylfunktionalität von 1,9 bis 2,1 oder aus Mischungen solcher Polycarbonatpolyole; b) mindestens einem aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Polyisocya- nat oder Mischungen solcher Polyisocyanate in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 1,0 bis 3,0 mol; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether oder einer Mischung solcher Polyether mit einem mittleren Molgewicht zwischen 1000 g/mol und 3000 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,04 bis 0,3 mol, wobei eine Mischung aus Polyethylenoxid und Polypropylenoxid insbesondere bevorzugt ist; und d) mindestens einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diamin oder mindestens ein Aminoalkohol als so genannte Kettenverlängerer oder Mischungen solcher Verbindungen in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,3 bis 1,2 mol; und e) gegebenenfalls einem oder mehreren kurzkettigen aliphatischen Polyolen mit einem Molgewicht zwischen 62 g/mol und 400 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,1 bis 0,5 mol.According to the invention, polyurethane ureas in the coating solution which are at least synthesized are preferably composed of a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between 600 g / mol and 3000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.9 to 2.1 or from Mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount of from 1.0 to 3.0 mol per mole of the polycarbonate polyol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 1000 g / mol and 3000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.04 to 0.3 mol, wherein a mixture of polyethylene oxide and polypropylene oxide in particular is preferred; and d) at least one aliphatic or cycloaliphatic diamine or at least one aminoalcohol as so-called chain extenders or mixtures of such compounds in an amount of from 0.3 to 1.2 moles per mole of the polycarbonate polyol; and e) optionally one or more short chain aliphatic polyols having a molecular weight between 62 g / mol and 400 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.1 to 0.5 mol.
Zur Erzeugung von Oberflächen mit bewuchshemmenden Eigenschaften können die die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzungen die aus dem Stand der Technik bekannten bewuchshemmenden Wirkstoffe enthalten. Deren Anwe- senheit verstärkt in der Regel die bereits hervorragenden bewuchshemmenden Eigenschaften der mit den findungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen selbst erzeugten Oberflächen. Eine erfindungsgemäß zu verwendende Beschichtungszusammensetzung in der Form einer Lösung kann dazu verwendet werden, eine Beschichtung auf einem medizinischen Gerät zu bilden. Die Bezeichnung „medizinisches Gerät" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung breit zu verstehen. Geeignete, nicht einschränkende Beispiele für medizinische Geräte (einschließlich Instrumente) sind Kontaktlinsen; Kanülen, Kathetern, zum Beispiel urologische Kathetern wie Blasenkathetern oder Harnleiterkathetern, zentralvenöse Katheter, venöse Kathetern oder Einlass- bzw. Auslass-Kathetern; Dilationsballons, Kathetern für die Angioplastie und die Biopsie, Kathetern, die für das Einbringen eines Stents, eines Propf- oder eines Kavafilters verwendet werden; Ballonkathetern oder andere dehnbare medizinische Geräte, Endoskope, Larnygoskope, Trachealgeräte wie Endotracheal- schläuche, Atemgeräte und andere Trachealabsauggeräte, bronchoalveolare Spülungskathetern, Kathetern, die bei der Koronarangioplastie verwendet werden, Führungsstäbe, Einführer und Ähnliches, Gefäßpfropfen, Schrittmacherteile, Cochleaimplantate, Zahnimplantatschläuche für die Nahrungszufuhr, Dränageschläuche und Führungsdrähte.In order to produce surfaces with antifouling properties, the coating compositions to be used according to the invention may comprise the antifouling agents known from the prior art. Their presence usually enhances the already excellent antifouling properties of the surfaces produced by the coating compositions according to the invention. A coating composition in the form of a solution to be used according to the invention can be used to form a coating on a medical device. The term "medical device" is to be broadly understood in the context of the present invention Suitable, non-limiting examples of medical devices (including instruments) include contact lenses, cannulas, catheters, for example, urological catheters such as bladder catheters or ureteral catheters, central venous catheters, venous catheters, or Inlet and outlet catheters; dilation balloons, catheters for angioplasty and biopsy, catheters used for insertion of a stent, a graft or a kavafilter, balloon catheters or other expandable medical devices, endoscopes, larnygoscopes, tracheal devices such as endotracheal hoses, respirators and other tracheal suction devices, bronchoalveolar irrigation catheters, catheters used in coronary angioplasty, guide rods, introducers and the like, vascular grafts, pacemaker parts, cochlear implants, dental implant tubes for feeding, Dr nage hoses and guidewires.
Darüber hinaus können die die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungslösungen zur Herstellung von Schutzbeschichtungen, zum Beispiel für Handschuhe, Stents und andere Implantate, extrakorporale (außerkörperliche) Blutschläuche (Blutführungsrohre), Membranen, zum Beispiel für die Dialyse, Blutfilter, Geräte für die Kreislaufunterstützung, Verbandsmaterial für die Wundpflege, Harnbeutel und Stomabeutel verwendet werden. Eingeschlossen sind auch Implantate, die ein medizinisch wirksames Mittel enthalten, wie medizinisch wirksame Mitteln für Stents oder für Ballonoberflächen oder für Kontrazeptiva. Üblicherweise wird das medizinisches Gerät aus Kathetern, Endoskopen, Laryngoskopen, Endotrachealschläuchen, Ernährungsschläuchen, Führungsstäben, Stents, und andere Implantate gebildet.In addition, the coating solutions to be used according to the invention can be used for the production of protective coatings, for example for gloves, stents and other implants, extracorporeal blood tubes (tubes), membranes, for dialysis, for example, blood filters, circulatory assist devices, bandage materials the wound care, urine bag and ostomy pouch are used. Also included are implants containing a medically effective agent, such as medicated stents or balloon surfaces or contraceptive devices. Typically, the medical device is formed from catheters, endoscopes, laryngoscopes, endotracheal tubes, feeding tubes, guide rods, stents, and other implants.
Als Substrat der zu beschichtenden Oberfläche kommen viele Materialien in Frage, wie Metalle, Textilien, Keramiken oder Kunststoffe, wobei die Verwendung von Kunststof- fen für die Herstellung von medizinischen Geräten bevorzugt ist.As a substrate of the surface to be coated many materials come into question, such as metals, textiles, ceramics or plastics, wherein the use of plastics for the manufacture of medical devices is preferred.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass man medizinische Geräte mit sehr hydrophilen und damit gleitfähigen, blutverträglichen Oberflächen erzeugen kann, indem man zur Beschichtung der medizinischen Geräte wässrige, nichtionisch stabilisierte Polyurethandispersionen der oben beschriebenen Art verwendet. Die oben beschriebenen Beschich- tungszusammensetzungen werden vorzugsweise als organische Lösung erhalten und auf die Oberfläche der medizinischen Geräte appliziert. Über die Anwendung als Beschichtung für medizinische Geräte hinaus können die oben beschriebenen Beschichtungszusammensetzungen auch für weitere technische Anwendungen im nicht-medizinischen Bereich benutzt werden.According to the invention, it has been found that medical devices with very hydrophilic and thus lubricious, blood-compatible surfaces can be produced by using aqueous, nonionically stabilized polyurethane dispersions of the type described above for coating the medical devices. The coating compositions described above are preferably obtained as an organic solution and applied to the surface of the medical devices. In addition to being used as a coating for medical devices, the coating compositions described above can also be used for other non-medical technical applications.
Substrate für Anwendungen außerhalb medizinischer Beschichtungen sind beispielswei- se Metalle, Kunststoffe, Keramik, Textil, Leder, Holz, Papier, lackierte Oberflächen aller genannten Substrate sowie Gläser. Dabei können die Beschichtungsmaterialien direkt auf das Substrat aufgetragen werden oder alternativ auf eine vorher auf das Substrat aufgebrachte Grundierung.Substrates for applications outside medical coatings are, for example, metals, plastics, ceramics, textiles, leather, wood, paper, painted surfaces of all substrates mentioned and glasses. In this case, the coating materials can be applied directly to the substrate or alternatively to a previously applied to the substrate primer.
So dienen die erfindungsgemäß erzeugten Beschichtungen als Schutz von Oberflächen vor Beschlagen mit Feuchtigkeit, zur Herstellung von leicht zu reinigenden oder von selbstreinigenden Oberflächen. Diese hydrophilen Beschichtungen verringern auch die Aufnahme von Schmutz und verhindern die Bildung von Wasserflecken. Denkbare Anwendungen im Außenbereich sind beispielsweise Fensterscheiben und Dachluken, Glasfassaden oder Plexiglasdächer. Im Innenbereich können solche Materialien für die Be- Schichtung von Oberflächen im Sanitärbereich benutzt werden. Weitere Anwendungen sind die Beschichtung von optischen Gläsern und Linsen wie beispielsweise Brillengläsern, Fernglasokular- und Objektiv-Linsen und Objektiv-Linsen für Kameras oder von Verpackungsmaterialien wie Lebensmittelverpackungen zur Vermeidung von Feuchtigkeitsbeschlag oder Tropfenbildung durch kondensiertes Wasser. Die die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungsmaterialien eignen sich ebenso zur Ausrüstung von Oberflächen im Kontakt mit Wasser zur Verminderung des Bewuchses. Diesen Effekt nennt man auch Antifoulingeffekt. Eine sehr wichtige Anwendung dieses Antifoulingeffektes ist im Bereich der Unterwasseranstriche von Schiffsrümpfen. Schiffsrümpfe ohne Antifoulingausrüstung werden sehr schnell von Meeresorganismen bewachsen, was durch erhöhte Reibung zu einer Verringerung der möglichen Geschwindigkeit und einem höheren Treibstoffverbrauch führt. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterialien reduzieren oder verhindern den Bewuchs mit Meeresorganismen und verhindern die oben beschriebenen Nachteile dieses Bewuchses. Weitere Anwendungen im Bereich der Antifoulingbeschichtungen sind Artikel für die Fischerei wie Fischernet- ze sowie alle metallischen Substrate im Unterwassereinsatz wie Rohrleitungen, Bohrinseln, Schleusenkammern und -tore etc. Schiffsrümpfe, die mit den erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterialien erzeugte Oberflächen insbesondere unterhalb der Wasserlinie aufweisen, besitzen auch einen reduzierten Reibungswiderstand, so dass derartig ausgerüstete Schiffe entweder einen reduzierten Brennstoff- Verbrauch aufweisen oder höhere Geschwindigkeiten erreichen. Dies ist insbesondere im Sportbootbereich und Yachtbau von Interesse.Thus, the coatings produced according to the invention serve as protection of surfaces from fogging with moisture, for the production of easy-to-clean or self-cleaning surfaces. These hydrophilic coatings also reduce the absorption of dirt and prevent the formation of water spots. Conceivable outdoor applications are, for example, window panes and skylights, glass facades or Plexiglas roofs. In the interior, such materials can be used for the coating of surfaces in the sanitary area. Other applications include the coating of optical glasses and lenses such as eyeglass lenses, binocular eyepiece and lens lenses, and lens lenses for cameras or packaging materials such as food packaging to prevent moisture fogging or condensed water drop formation. The coating materials to be used according to the invention are also suitable for finishing surfaces in contact with water to reduce the growth. This effect is also called antifouling effect. A very important application of this antifouling effect is in the area of underwater painting of ship hulls. Ship hulls without anti-fouling equipment are very quickly overgrown by marine organisms, which leads to a reduction of the possible speed and a higher fuel consumption due to increased friction. The coating materials according to the invention reduce or prevent the growth of marine organisms and prevent the above-described disadvantages of this growth. Further applications in the field of antifouling coatings are articles for fishing such as fishing nets and all metallic substrates in underwater use such as pipelines, oil rigs, lock chambers and gates etc. Hulls which have surfaces produced with the coating materials according to the invention, in particular below the waterline, also have one reduced frictional resistance, so that such equipped ships either have a reduced fuel consumption or reach higher speeds. This is particularly interesting in the sport boat area and yacht building.
Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet der obengenannten hydrophilen Beschichtungsmaterialien ist die Druckindustrie. Hydrophobe Oberflächen können durch die er- findungsgemäßen Beschichtungen hydrophilisiert werden und sind dadurch mit polaren Druckfarben bedruckbar bzw. können mittels Tintenstrahltechnik aufgebracht werden.Another important application of the above-mentioned hydrophilic coating materials is the printing industry. Hydrophobic surfaces can be According to the invention coatings are hydrophilized and are characterized printable with polar inks or can be applied by means of inkjet technology.
Ein weiterer Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen hydrophilen Beschichtungen sind Formulierungen für kosmetischen Anwendungen. Wirkstofffreisetzende Systeme basierend auf den erfindungsgemäßen hydrophilen Be- schichtungsmaterialien sind auch außerhalb der Medizintechnik denkbar, beispielsweise für Anwendungen im Pflanzenschutz als Trägermaterial für Wirkstoffe. Die gesamte Beschichtung kann dann als wirkstofffreisetzendes Ssystem betrachtet werden und beispielsweise zur Beschichtung von Saatgut (Samenkörner) eingesetzt werden. Durch die hydrophilen Eigenschaften der Beschichtung kann der enthaltene Wirkstoff im feuchten Erdreich austreten und seine bestimmungsgemäße Wirkung entfalten ohne dass die Keimfähigkeit des Saatgutes beeinträchtigt wird. Im trockenen Zustand bindet das Be- schichtungsmittel den Wirkstoff jedoch sicher an das Saatgut, so dass beispielsweise beim Einschießen des Samenkorns mit der Ausbringmaschine in den Boden der Wirk- stoff nicht abgelöst wird, wodurch er unerwünschte Wirkungen z.B. auf die vorhandene Fauna entfalten könnte (Bienengefährdung durch Insektizide, die an sich den Insektenbefall des Samenkorns im Boden verhindern sollen).Another field of application of the hydrophilic coatings according to the invention are formulations for cosmetic applications. Active substance-releasing systems based on the hydrophilic coating materials according to the invention are also conceivable outside medical technology, for example for applications in crop protection as carrier material for active ingredients. The entire coating can then be regarded as an active substance-releasing ssystem and be used, for example, for coating seed (seed grains). Due to the hydrophilic properties of the coating, the active ingredient contained in the moist soil can escape and develop its intended effect without the germination of the seed is impaired. In the dry state, however, the coating agent safely binds the active substance to the seed, so that, for example, when the seed is injected into the soil with the spreading machine, the active substance is not detached, as a result of which it produces undesired effects, e.g. could develop on the existing fauna (bee endangerment by insecticides, which are supposed to prevent the insect infestation of the seed in the soil).
Dabei sind insbesondere Beschichtungslösungen bevorzugt, die aus einer Mischung von Polycarbonatpolyolen und einem monofunktionellen Polypropylenoxid-Polyethylenoxid- Alkohol aufgebaut sind.In particular, coating solutions are preferred which are composed of a mixture of polycarbonate polyols and a monofunctional polypropylene oxide-polyethylene oxide alcohol.
Herstellung der BeschichtungslösungenPreparation of the coating solutions
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere bevorzugt, dass die Beschichtungen der medizinischen Geräte ausgehend von Lösungen der oben näher be- schriebenen Beschichtungszusammensetzung hergestellt werden.In the context of the present invention, it is particularly preferred that the coatings of the medical devices are prepared starting from solutions of the coating composition described in more detail above.
Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass sich die resultierenden Beschichtungen auf medizinischen Geräten unterscheiden, je nachdem, ob die oben beschriebene Beschichtungszusammensetzung ausgehend von einer Dispersion oder einer Lösung hergestellt wird. Dabei weisen die erfindungsgemäßen Beschichtungen auf medizinischen Geräten dann Vorteile auf, wenn sie ausgehend von Lösungen der oben beschriebenen Beschichtungs- zusammensetzungen erhalten werden.According to the invention, it has been found that the resulting coatings differ on medical devices, depending on whether the coating composition described above is prepared from a dispersion or a solution. In this case, the coatings according to the invention have advantages on medical devices if they are obtained starting from solutions of the above-described coating compositions.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird erfindungsgemäß angenommen, dass aufgrund der partikulären Struktur der Polyurethane in wässriger Dispersion die Verfilmung der Polymere nicht vollständig ist. In den Filmen sind die Partikelstrukturen in der Regel noch zu erkennen, beispielsweise durch Atomic Force Microscopy (AFM). Polyurethane aus Lösung liefern glattere Beschichtungen. Aufgrund der innigen Verha- kung und Verschlaufung der Polyurethanmoleküle in organischer Lösung sind auch die getrockneten Filme zugfester und gegenüber der Lagerung in Wasser widerstandsfähiger.Without wishing to be bound by theory, it is assumed according to the invention that, because of the particulate structure of the polyurethanes in aqueous dispersion, the film formation of the polymers is not complete. In the films, the particle structures are usually still detectable, for example by Atomic Force Microscopy (AFM). Polyurethanes from solution provide smoother coatings. Due to the intimate behavior When the polyurethane molecules are agglomerated and entangled in organic solution, the dried films are also stronger in tensile strength and more resistant to storage in water.
Die erfindungsgemäßen medizinischen Geräte können dabei mittels verschiedener Verfahren mit den hydrophilen Polyurethanlösungen beschichtet werden. Geeignete Be- Schichtungstechniken sind hierfür beispielsweise Rakeln, Drucken, Transferbeschichten, Sprühen, Spincoating oder Tauchen.The medical devices according to the invention can be coated by means of various methods with the hydrophilic polyurethane solutions. Suitable coating techniques include, for example, doctoring, printing, transfer coating, spraying, spin coating or dipping.
Die organischen Polyurethanlösungen können nach beliebigen Verfahren hergestellt werden.The organic polyurethane solutions can be prepared by any method.
Als bevorzugt hat sich jedoch folgende Verfahrensweise herausgestellt: Zur Herstellung der erfϊndungsgemäß zur Beschichtung zu verwendenden Polyurethanharnstoff-Lösungen werden vorzugsweise das Polycarbonatpolyol, das Polyisocyanat, der monofunktionelle Polyetheralkohol und gegebenenfalls das Polyol in der Schmelze oder in Lösung miteinander umgesetzt, bis alle Hydroxylgruppen verbraucht sindHowever, the following procedure has been found to be preferred: To prepare the polyurethaneurea solutions to be used according to the invention, it is preferred to react the polycarbonate polyol, the polyisocyanate, the monofunctional polyether alcohol and optionally the polyol in the melt or in solution until all the hydroxyl groups have been consumed
Die dabei verwendete Stöchiometrie zwischen den einzelnen an der Umsetzung beteilig- ten Aufbaukomponenten ergibt sich aus den zuvor erwähnten Mengenverhältnissen.The stoichiometry used in this case between the individual structural components involved in the reaction results from the aforementioned quantitative ratios.
Die Umsetzung erfolgt bei einer Temperatur von vorzugsweise zwischen 60 und 110 0C, besonders bevorzugt 75 bis 110 °C, insbesondere 90 bis 110 °C, wobei Temperaturen um 110 °C aufgrund der Geschwindigkeit der Umsetzung bevorzugt ist. Höhere Temperaturen können ebenfalls angewendet werden, allerdings besteht dann im Einzelfall und in Abhängigkeit der einzelnen verwendeten Bestandteile das Risiko, dass Zersetzungsprozesse und Verfärbungen in dem entstehenden Polymer auftreten.The reaction takes place at a temperature of preferably between 60 and 110 0 C, particularly preferably 75 to 110 ° C, particularly 90 to 110 ° C, with temperatures of 110 ° C is preferred because of the speed of the reaction. Higher temperatures can also be used, but there is a risk in individual cases and depending on the individual components used that decomposition processes and discoloration occur in the resulting polymer.
Bei dem Prepolymer aus Isocyanat und allen Hydroxylgruppen aufweisenden Komponenten ist die Umsetzung in Schmelze bevorzugt, allerdings besteht die Gefahr, dass es zu hohen Viskositäten der ausreagierten Gemische kommt. In diesen Fällen empfiehlt es sich auch, Lösemittel hinzuzugegeben. Es sollte aber möglichst nicht mehr als ungefähr 50 Gew.-% Lösemittel enthalten sein, da andernfalls die Verdünnung die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich verlangsamt.In the prepolymer of isocyanate and all hydroxyl-containing components, the reaction in melt is preferred, but there is a risk that it comes to high viscosities of the reacted mixtures. In these cases, it is also advisable to add solvents. However, it should preferably not contain more than about 50 wt .-% of solvent, otherwise the dilution significantly slows down the reaction rate.
Bei der Umsetzung von Isocyanat und den Hydroxylgruppen aufweisenden Komponenten kann die Reaktion in der Schmelze in einem Zeitraum von 1 Stunde bis 24 Stunden erfolgen. Geringe Zugabe von Lösungsmittelmengen führen zu einer Verlangsamung, wobei die Umsetzungszeiträume jedoch in den gleichen Zeiträumen liegen.In the reaction of isocyanate and the hydroxyl-containing components, the reaction in the melt can take place in a period of 1 hour to 24 hours. Low addition of solvent leads to a slowdown, but the reaction periods are within the same time periods.
Die Reihenfolge der Zugabe bzw. Umsetzung der einzelnen Bestandteile kann von der zuvor angegebenen Reihenfolge abweichen. Dieses kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Beschichtungen verändert werden sollen. Wenn man beispielsweise alle Hydroxylgruppen aufweisenden Komponenten gleichzeitig umsetzt, entsteht ein Gemisch aus Hart- und Weichsegmenten. Wenn man beispielsweise das niedermolekulare Polyol nach der Polycarbonatpolyolkomponen- te zugibt, erhält man definierte Blöcke, was andere Eigenschaften der resultierenden Be- schichtungen mit sich bringen kann. Die vorliegende Erfindung ist somit nicht auf eine beliebige Reihenfolge der Zugabe bzw. Umsetzung der einzelnen Bestandteile der Polyu- rethanbeschichtung beschränkt. Dann wird weiteres Lösemittel zugesetzt und das gegebenenfalls gelöste Kettenverlänge- rungsdiamin bzw. der gelöste Kettenverlängerungsaminoalkohol (Aufbaukomponente (d)) zugegeben.The order of addition or conversion of the individual constituents may differ from the sequence indicated above. This may be particularly advantageous if the mechanical properties of the resulting coatings to be changed. If, for example, all hydroxyl-containing components are reacted simultaneously, a mixture of hard and soft segments is formed. For example, if the low molecular weight polyol is selected after the polycarbonate-polyol component te gives, you get defined blocks, which can bring other properties of the resulting coatings with it. Thus, the present invention is not limited to any order of addition or reaction of the individual components of the polyurethane coating. Then, further solvent is added and the optionally dissolved chain extender diamine or the dissolved chain extender amino alcohol (synthesis component (d)) is added.
Die weitere Zugabe des Lösemittel erfolgt vorzugsweise schrittweise, um die Reaktion nicht unnötig zu verlangsamen, was bei einer vollständigen Zugabe der Lösemittelmenge beispielsweise am Anfang der Umsetzung passieren würde. Ferner ist man bei einem hohen Gehalt an Lösemittel zum Beginn der Reaktion an eine im Verhältnis niedrige Temperatur gebunden, welche von der Art des Lösemittels zumindest mitbestimmt wird. Auch dieses führt zu einer Verlangsamung der Reaktion.The further addition of the solvent is preferably carried out stepwise, so as not to slow down the reaction unnecessarily, which would happen if the amount of solvent were completely added, for example at the beginning of the reaction. Furthermore, it is bound at a high content of solvent at the beginning of the reaction at a relatively low temperature, which is at least co-determined by the nature of the solvent. This also leads to a slowing of the reaction.
Nach Erreichen der Zielviskosität können die noch verbleibenden Reste an NCO durch ein mono funktionelles aliphatisches Amin blockiert werden. Bevorzugt blockiert man die noch verbliebenen Isocanatgruppen durch Umsetzung mit den im Lösungsmittelgemisch enthaltenen Alkoholen.After reaching the target viscosity, the remaining residues of NCO can be blocked by a mono-functional aliphatic amine. The remaining isocyanate groups are preferably blocked by reaction with the alcohols contained in the solvent mixture.
Als Lösungsmittel für die Herstellung und die Anwendung der erfindungsgemäßen Polyurethanharnstoff-Lösungen kommen alle denkbaren Lösungsmittel und Lösungsmittel- gemische wie Dimethylformamid, N-Methylacetamid, Tetramethylharnstoff, N-Methyl- pyrrolidon, aromatische Lösungsmittel wie Toluol, lineare und cyclische Ester, Ether, Ketone und Alkohole in Frage. Beispiele für Ester und Ketone sind beispielsweise Ethyl- acetat, Butylacetat, Aceton, γ-Butyrolacton, Methylethylketon und Methylisobutylketon.Suitable solvents for the preparation and use of the polyurethaneurea solutions according to the invention are all conceivable solvents and solvent mixtures such as dimethylformamide, N-methylacetamide, tetramethylurea, N-methylpyrrolidone, aromatic solvents such as toluene, linear and cyclic esters, ethers, ketones and Alcohols in question. Examples of esters and ketones are, for example, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
Bevorzugt sind Mischungen aus Alkoholen mit Toluol. Beispiele für die Alkohole, die gemeinsam mit dem Toluol verwendet werden, sind Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol und l-Methoxy-2-propanol.Preference is given to mixtures of alcohols with toluene. Examples of the alcohols used together with the toluene are ethanol, n-propanol, iso-propanol and 1-methoxy-2-propanol.
Im Allgemeinen wird in der Umsetzung so viel Lösungsmittel eingesetzt, dass man ungefähr 10 bis 50 gew.-%ige Lösungen, besonders bevorzugt ungefähr 15 bis 45 gew.-%ige Lösungen, besonders bevorzugt ungefähr 20 bis 40 gew.-%ige Lösungen, erhält. Der Feststoffgehalt der Polyurethanlösungen liegt im Allgemeinen zwischen 5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-%. Für Beschichtungsversuche können die Polyurethanlösungen beliebig mit Toluol/ Alkohol-Gemischen verdünnt werden, um die Dicke der Beschichtung variabel einstellen zu können. Alle Konzentrationen von 1 bis 60 Gew.-% sind möglich, bevorzugt sind Konzentrationen im Bereich 1 bis 40 Gew.-%. Dabei können beliebige Schichtdicken erreicht werden wie beispielsweise einige 100 nm bis hinauf zu einigen 100 μm, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch höhere und geringere Dicken möglich sind. Weitere Zusätze wie beispielsweise Antioxidantien oder Pigmente können ebenfalls verwendet werden. Darüber hinaus können gegebenenfalls noch weitere Zusätze wie Griffhilfsmittel, Farbstoffe, Mattierungsmittel, UV-Stabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Hydrophobierungsmittel und/oder Verlaufshilfsmittel verwendet werden. Ausgehend von diesen Lösungen werden dann durch die zuvor beschriebenen Verfahren medizinische Beschichtungen hergestellt.In general, in the reaction so much solvent is used, that about 10 to 50 wt .-% solutions, more preferably about 15 to 45 wt .-% solutions, more preferably about 20 to 40 wt .-% solutions, receives. The solids content of the polyurethane solutions is generally between 5 to 60 wt .-%, preferably 10 to 40 wt .-%. For coating experiments, the polyurethane solutions can be diluted as desired with toluene / alcohol mixtures in order to be able to variably adjust the thickness of the coating. All concentrations of 1 to 60 wt .-% are possible, preferred are concentrations in the range 1 to 40 wt .-%. In this case, any layer thicknesses can be achieved, for example, some 100 nm up to a few 100 microns, and in the context of the present invention also higher and lower thicknesses are possible. Other additives such as antioxidants or pigments may also be used. In addition, if desired, further additives such as handle auxiliaries, dyes, matting agents, UV stabilizers, light stabilizers, water repellents and / or leveling agents may be used. Based on these solutions, medical coatings are then prepared by the methods described above.
Beschichtet werden können vielerlei Substrate wie Metalle, Textilien, Keramiken und Kunststoffe. Bevorzugt ist die Beschichtung von medizinischen Geräten, die aus Kunststoff oder Metallen gefertigt sind. Als Metalle können beispielsweise genannt werden: Medizinischer Edelstahl und Nickel-Titan-Legierungen. Es sind viele Polymermaterialien denkbar, aus denen das medizinische Geräte aufgebaut sein kann, beispielsweise Polyamid; Polystyrol; Polycarbonat; Polyether; Polyester; Polyvinylacetat; natürliche und synthetische Kautschuke; Blockcopolymere aus Styrol und ungesättigten Verbindungen wie Ethylen, Butylen und Isopren; Polyethylen oder Copolymeren aus Polyethylen und Polypropylen; Silikon; Polyvinylchlorid (PVC) und Polyurethanen. Zur besseren Haftung des hydrophilen Polyurethane auf dem medizinischen Gerät können als Untergrund vor dem Auftragen dieser hydrophilen Beschichtungsmaterialien noch weitere geeignete BeSchichtungen aufgetragen werden.Many substrates such as metals, textiles, ceramics and plastics can be coated. The coating of medical devices that are made of plastic or metals is preferred. Examples of metals which can be mentioned are: medical stainless steel and nickel-titanium alloys. Many polymer materials are conceivable from which the medical device can be constructed, for example polyamide; polystyrene; polycarbonate; polyether; Polyester; polyvinyl acetate; natural and synthetic rubbers; Block copolymers of styrene and unsaturated compounds such as ethylene, butylene and isoprene; Polyethylene or copolymers of polyethylene and polypropylene; Silicone; Polyvinyl chloride (PVC) and polyurethanes. For better adhesion of the hydrophilic polyurethane on the medical device, other suitable coatings can be applied as a substrate before the application of these hydrophilic coating materials.
Die medizinischen Geräte können durch verschiedene Verfahren mit den hydrophilen Polyurethandispersionen beschichtet werden. Geeignete Beschichtungstechniken sind Rakeln, Drucken, Transferbeschichten, Sprühen, Spincoating oder Tauchen.The medical devices can be coated by various methods with the hydrophilic polyurethane dispersions. Suitable coating techniques are doctoring, printing, transfer coating, spraying, spin coating or dipping.
Zusätzlich zu den hydrophilen Eigenschaften der Verbesserung der Gleitfähigkeit zeichnen sich die die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungszusammensetzungen erzeugten Schichten auch durch eine hohe Blutverträglichkeit aus. Hierdurch ist auch ein Arbeiten mit diesen Beschichtungen besonders im Blutkontakt vorteilhaft. Die Materialien zeigen im Vergleich zu Polymeren des Standes der Technik eine reduzierte Gerinnungsneigung im Blutkontakt.In addition to the hydrophilic properties of improving lubricity, the layers produced according to the invention to be used coating compositions are characterized by a high blood compatibility. As a result, working with these coatings is particularly advantageous in blood contact. The materials show reduced coagulation tendency in blood contact compared to prior art polymers.
Die Vorteile der durch die erfindungsgemäßeVerwendung erhaltenen, mit den hydrophilen Polyurethanbeschichtungen versehenen Katheter werden durch Vergleichsversuche in den folgenden Beispielen dargelegt. BeispieleThe advantages of the catheters provided with the hydrophilic polyurethane coatings obtained by the use of the invention are set forth by comparative experiments in the following examples. Examples
Die Ermittlung des NCO-Gehaltes der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen beschriebenen Harze erfolgte durch Titration gemäß DIN EN ISO 11909.The NCO content of the resins described in the Examples and Comparative Examples was determined by titration in accordance with DIN EN ISO 11909.
Die Bestimmung der Festkörpergehalte erfolgte nach DIN-EN ISO 3251. Es wurden 1 g Polyurethandispersion bei 115 °C bis zur Gewichtskonstanz (15-20 min) mittels eines Infrarottrockners getrocknet.The solids contents were determined in accordance with DIN-EN ISO 3251. 1 g of polyurethane dispersion was dried at 115 ° C. to constant weight (15-20 min) using an infrared drier.
Die Messung der mittleren Teilchengrößen der Polyurethandispersionen erfolgt mit Hilfe des High Performance Particle Sizer (HPPS 3.3) der Firma Malvem Instruments.The measurement of the average particle sizes of the polyurethane dispersions is carried out using the High Performance Particle Sizer (HPPS 3.3) from Malvem Instruments.
Die in % angegebenen Mengenangaben verstehen sich, wenn nicht anders vermerkt, als Gew.-% und beziehen sich auf die erhaltene wässrige Dispersion.Unless otherwise indicated, the amounts stated in% are by weight and relate to the resulting aqueous dispersion.
Viskositätsmessungen wurden mit dem Physics MCR 51 Rheometer der Firma Anton Paar GmbH, Ostfildern, Deutschland, durchgeführt.Viscosity measurements were carried out with the Physics MCR 51 Rheometer from Anton Paar GmbH, Ostfildern, Germany.
Verwendete Substanzen und Abkürzungen:Substances used and abbreviations:
Desmophen® C2200: Polycarbonatpolyol, OH-Zahl 56 mg KOH/g, zahlenmittleres Molekulargewicht 2000 g/mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)Desmophen ® C2200: polycarbonate polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000 g / mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)
Desmophen® C 1200: Polycarbonatpolyol, OH-Zahl 56 mg KOH/g, zahlenmittleres Molekulargewicht 2000 g/mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)Desmophen ® C 1200: polycarbonate polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000 g / mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)
Desmophen® XP 2613 Polycarbonatpolyol, OH-Zahl 56 mg KOH/g, zahlenmittleres Molekulargewicht 2000 g/mol (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE)Desmophen ® XP 2613 polycarbonate polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000g / mol (Bayer Material Science AG, Leverkusen, DE)
PolyTHFv 2000: Polytetramethylenglykolpolyol, OH-Zahl 56 mg KOH/g, zahlenmittleres Molekulargewicht 2000 g/mol (BASF AG, Ludwigshafen, DE)PolyTHF v 2000: polytetramethylene glycol polyol, OH number 56 mg KOH / g, number average molecular weight 2000 g / mol (BASF AG, Ludwigshafen, DE)
Polyether® LB 25: (monofunktioneller Polyether auf Ethylenoxid-/Propylen- oxidbasis zahlenmittleres Molekulargewicht 2250 g/mol, OH-Zahl 25 mg KOH/g (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE) Beispiel 1 : ® polyether LB 25: (monofunctional polyether based on ethylene oxide / propylene oxide-based number average molecular weight 2,250 g / mol, OH number 25 mg KOH / g (Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, DE) Example 1 :
Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofflösung:Preparation of a polyurethaneurea solution according to the invention:
198,6 g Desmophen® C 2200, 23,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)- methan (Hi2MDI) wurden bei 110 °C in der Schmelze bis zu einem konstanten NCO- Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 12,5 g Isophorondia- min in 95,0 g l-Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches (Überprüfung durch Messen der Viskosität einer gezogenen Probe mit dem oben zitierten Rheometer) rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 927 g einer 30,4%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/1- Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 19600 mPas bei 22 0C.198.6 g of Desmophen ® C 2200, 23.0 g LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) - methane (Hi 2 MDI) were reacted at 110 ° C in the melt to a constant NCO Content of 2.4% implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 12.5 g of isophorone diamine in 95.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range (check by measuring the viscosity of a pulled sample with the above-cited rheometer) was stirred for another 4 hours to block the residual isocyanate content with iso-propanol. 927 g of a 30.4% was obtained solution of polyurethaneurea in toluene / iso-propanol / 1-methoxy-2 having a viscosity of 19600 mPas at 22 0 C.
Beispiel 2: Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofflösung:Example 2 Preparation of a Polyurethaneurea Solution According to the Invention
195,4 g Desmophen® C 2200, 30,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)- methan (Hi2MDI) wurden bei 110 °C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,3 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 12,7 g Isophorondiamin in 94,0 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 930 g einer 30,7%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/ l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 38600 mPas bei 22 °C.195.4 g of Desmophen ® C 2200, 30.0 g LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) - methane (Hi 2 MDI) were reacted at 110 ° C until a constant NCO content of 2 , 3% implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 12.7 g of isophoronediamine in 94.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range was stirred for another 4 hours to block the residual isocyanate content with iso-propanol. 930 g of a 30.7% strength polyurethane urea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxy-2-propanol having a viscosity of 38,600 mPas at 22 ° C. were obtained.
Beispiel 3:Example 3:
Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofflösung:Preparation of a polyurethaneurea solution according to the invention:
195,4 g Desmophen® XP 2613, 30,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)- methan (Hi2MDI) wurden bei 110 0C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 12,7 g Isophorondiamin in 95,0 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 931 g einer 30,7%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/ l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 26500 mPas bei 22 °C. Beispiel 4:195.4 g of Desmophen ® XP 2613, 30.0 g LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) - methane (Hi 2 MDI) were reacted at 110 0 C until a constant NCO content of 2 , 4% implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 12.7 g of isophoronediamine in 95.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range was stirred for another 4 hours to block the residual isocyanate content with iso-propanol. 931 g of a 30.7% strength polyurethane urea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxypropanol-2 having a viscosity of 26,500 mPas at 22 ° C. were obtained. Example 4:
Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofflösung:Preparation of a polyurethaneurea solution according to the invention:
198,6 g Desmophen® C 1200, 23,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)- methan (Hi2MDI) wurden bei 110 °C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 13,2 g Isophorondiamin in 100,0 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 933 g einer 30,3%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 17800 mPas bei 22 °C.198.6 g of Desmophen ® C 1200, 23.0 g LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) - methane (Hi 2 MDI) were reacted at 110 ° C until a constant NCO content of 2 , 4% implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 13.2 g of isophoronediamine in 100.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range was stirred for another 4 hours to block the residual isocyanate content with iso-propanol. This gave 933 g of a 30.3% strength polyurethane urea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxy-2-propanol having a viscosity of 17,800 mPas at 22 ° C.
Beispiel 5:Example 5:
Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethanharnstofflösung: 195,4 g Desmophen® C 1200, 30,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)- methan (Hi2MDI) wurden bei 110 °C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 11,8 g Isophorondiamin in 94,0 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Errei- chen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 931 g einer 30,7%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 23700 mPas bei 22 °C.Preparation of a polyurethaneurea solution according to the invention: 195.4 g Desmophen ® C 1200, 30.0 g LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) - methane (Hi 2 MDI) were reacted at 110 ° C to a constant NCO content of 2.4% implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 11.8 g of isophoronediamine in 94.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range, stirring was continued for a further 4 hours in order to block the residual isocyanate content with isopropanol. 931 g of a 30.7% strength polyurethane urea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxypropanol-2 having a viscosity of 23,700 mPas at 22 ° C. were obtained.
Beispiel 6;Example 6;
Herstellung einer Polyurethanharnstofflösung als Vergleichsprodukt zu dem erfindungsgemäßen Beispiel 1. Das Desmophen® C2200 wird durch das PoIyTHF 2000 ausgetauscht.Preparation of a polyurethaneurea solution as a comparison product to the inventive Example 1. The Desmophen ® C2200 is replaced by the PolyTHF 2000th
194,0 g PoIyTHF 2000, 22,6 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)methan (Hi2MDI) wurden bei 110 °C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,3 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 12,1 g Isophorondiamin in 89,0 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restli- chen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 916 g einer 30,2%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 15200 mPas bei 22 °C. Beispiel 7:194.0 g of polyTHF 2000, 22.6 g of LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) methane (Hi 2 MDI) were added at 110 ° C. to a constant NCO content of 2.3%. implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 12.1 g of isophoronediamine in 89.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range, stirring was continued for a further 4 hours in order to block the residual isocyanate content with isopropanol. 916 g of a 30.2% strength polyurethane urea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxypropanol-2 having a viscosity of 15200 mPas at 22 ° C. were obtained. Example 7:
Herstellung einer Polyurethanharnstofflösung als Vergleichsprodukt zu dem erfindungsgemäßen Beispiel 2. Das Desmophen® C2200 wird durch das PoIyTHF 2000 ausgetauscht. 190,6 g PoIyTHF 2000, 30,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)methan (Hi2MDI) wurden bei 110 °C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,3 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 350,0 g Toluol und 200 g iso-Propanol. Bei Raumtemeratur wurden eine Lösung von 12,1 g Isophorondiamin in 89,0 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Errei- chen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 919 g einer 30,5%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 21000 mPas bei 22 °C.Preparation of a polyurethaneurea solution as a comparison product to the inventive Example 2. The Desmophen ® C2200 is replaced by the PolyTHF 2000th 190.6 g of polyTHF 2000, 30.0 g of LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) methane (Hi 2 MDI) were added at 110 ° C. to a constant NCO content of 2.3%. implemented. It was allowed to cool and diluted with 350.0 g of toluene and 200 g of iso-propanol. At room temperature, a solution of 12.1 g of isophoronediamine in 89.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range, stirring was continued for a further 4 hours in order to block the residual isocyanate content with isopropanol. 919 g of a 30.5% strength polyurethane urea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxypropanol-2 having a viscosity of 21,000 mPas at 22 ° C. were obtained.
Beispiel 8: Herstellung der Beschichtungen und Messung des statischen KontaktwinkelsExample 8: Preparation of the coatings and measurement of the static contact angle
Die Beschichtungen zur Messung des statischen Kontaktwinkels wurden auf Glasobjektträger der Größe 25x75 mm mit Hilfe eines Spincoaters (RC5 Gyrset 5, Karl Süss, Gar- ching, Deutschland) hergestellt. Ein Objektträger wurde hierzu auf dem Probenteller des Spincoaters eingespannt und mit ca. 2,5 - 3 g organischer 15%iger Polyurethanlösung homogen bedeckt Alle organischen Polyurethanlösungen wurden mit einem Lösungsmittelgemisch aus 65 Gew% Toluol und 35 Gew% iso-Propanol auf einen Polymergehalt von 15 Gew% verdünnt. Durch Rotation des Probentellers für 20 sec bei 1300 Umdrehungen pro Minute erhielt man eine homogene Beschichtung, die 1 h bei 100 °C und danach 24 h bei 50 °C getrocknet wurde. Die erhaltenen beschichteten Objektträger wurden direkt einer Kontaktwinkelmessung unterzogen.The static contact angle measurements were made on 25x75 mm glass slides using a spincoater (RC5 Gyrset 5, Karl Suess, Garching, Germany). A slide was clamped on the sample plate of the spin coater and homogenously covered with about 2.5-3 g of organic 15% strength polyurethane solution. All organic polyurethane solutions were mixed with a solvent mixture of 65% by weight of toluene and 35% by weight of isopropanol to a polymer content of 15% by weight diluted. By rotating the sample tray for 20 sec at 1300 rpm, a homogeneous coating was obtained which was dried at 100 ° C for 1 h and then at 50 ° C for 24 h. The resulting coated slides were subjected directly to a contact angle measurement.
Von den erhaltenen Beschichtungen auf den Objektträgern wurde eine statische Kontaktwinkelmessung durchgeführt. Mittels des Video- Randwinkelmessgerätes OCA20 der Firma Dataphysics mit rechnergesteuerten Spritzen wurde auf das Muster 10 Tropfen Milliporewasser aufgesetzt und deren statischer Benetzungsrandwinkel gemessen. Zuvor wurde mittels eines Antistatikföns die statische Aufladung (falls vorhanden) auf der Probenoberfläche entfernt. Tabelle 1 : Statische KontaktwinkelmessungenFrom the resulting coatings on the slides, a static contact angle measurement was performed. By means of the video angle angle measuring device OCA20 from Dataphysics with computer-controlled syringes, 10 drops of Millipore water were placed on the sample and their static wetting edge angle was measured. Previously, the static charge (if any) on the sample surface was removed using an antistatic hair dryer. Table 1: Static contact angle measurements
Wie Tabelle 1 zeigt, ergeben die polycarbonathaltigen Beschichtungen der Beispiele 1-5 äußerst hydrophile Beschichtungen mit statischen Kontaktwinkeln < 40 °. Dagegen sind die PolyTHF-haltigen Beschichtungen 7-9 wesentlich unpolarer, obwohl die Zusammensetzung dieser Beschichtungen ansonsten mit denen der Beispiele 1 und 2 identisch sind.As shown in Table 1, the polycarbonate-containing coatings of Examples 1-5 give highly hydrophilic coatings with static contact angles <40 °. In contrast, the polyTHF-containing coatings 7-9 are substantially more non-polar, although the composition of these coatings are otherwise identical to those of Examples 1 and 2.
Beispiel 9:Example 9:
Dieses Vergleichsbeispiel beschreibt die Synthese eines Polyurethanharnstoffpolymers, welches anstelle des gemischten monofunktionellen Polyethylen-Polypropylenoxid- alkohols LB 25 den gleichen molaren Anteil eines reinen monofunktionellen Polyethy- lenoxidalkohols enthält. Das Polymer ist mit demjenigen des Beispiels 1 identisch, nur dass es eine andere terminale Gruppe enthält. Die Synthese in Toluol und Alkoholen wie in den Beispielen 1-7 beschrieben funktioniert bei Verwendung dieses Alkohols nicht. Daher wird die Synthese in reinem Dimethylformamid (DMF) durchgeführt.This comparative example describes the synthesis of a polyurethane urea polymer which, instead of the mixed monofunctional polyethylene-polypropylene oxide alcohol LB 25, contains the same molar proportion of a pure monofunctional polyethylene oxide alcohol. The polymer is identical to that of Example 1 except that it contains a different terminal group. The synthesis in toluene and alcohols as described in Examples 1-7 does not work when using this alcohol. Therefore, the synthesis is carried out in pure dimethylformamide (DMF).
198,6 g Desmophen® C 2200, 20,4 g Polyethylenglykol-2000-monomethylether (Quelle: Fluka, Artikel-Nr. 81321) und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)methan (H12MDI) wurden bei 110 °C in der Schmelze bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 550 g DMF. Bei Raumtemperatur wur- den eine Lösung von 10,5 g Isophorondiamin in 100 g DMF zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches (Überprüfung durch Messen der Viskosität einer gezogenen Probe mit dem oben zitierten Rheometer) gab man 1,0 g n-Butylamin hinzu, um den verbliebenen geringen Isocyanat- gehalt zu blockieren. Man erhielt 927 g einer 29,8%igen Polyurethanharnstofflösung in Dimethylformamid mit einer Viskosität von 22700 mPas bei 23 °C. Beispiel 10;198.6 g of Desmophen ® C 2200, 20.4 g of polyethylene glycol 2000 monomethyl ether (source: Fluka, Product No. 81,321th), and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) methane were (H 12 MDI) reacted at 110 ° C in the melt to a constant NCO content of 2.4%. It was allowed to cool and diluted with 550 g of DMF. At room temperature, a solution of 10.5 g of isophoronediamine in 100 g of DMF was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range (checking by measuring the viscosity of a pulled sample with the above-cited rheometer) was added 1.0 g of n-butylamine to block the remaining low isocyanate content. This gave 927 g of a 29.8% polyurethaneurea solution in dimethylformamide having a viscosity of 22,700 mPas at 23 ° C. Example 10;
Synthese eines erfindungsgemäßen Polyurethanharnstoffpolymers in DMF als Lösungsmittel. Das Polymer ist mit demjenigen des Beispiels 1 identisch, wurde aber deshalb in DMF hergestellt, um seine physikalischen Eigenschaften mit dem Polymer des Beispiels 9 vergleichen zu können.Synthesis of a polyurethaneurea polymer according to the invention in DMF as solvent. The polymer is identical to that of Example 1, but was therefore made in DMF to compare its physical properties with the polymer of Example 9.
198,6 g Desmophen® C 2200, 23,0 g LB 25 und 47,8 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)- methan (H12MDI) wurden bei 110 °C in der Schmelze bis zu einem konstanten NCO- Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 550 g DMF. Bei Raumtemperatur wurden eine Lösung von 10,5 g Isophorondiamin in 100 g 1- Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches (Überprüfung durch Messen der Viskosität einer gezogenen Probe mit dem oben zitierten Rheometer) gab man 0,5 g n-Butylamin zu, um den geringen verbliebenen Isocyanatgehalt mit iso-Propanol zu blockieren. Man erhielt 930 g einer 30,6%igen Polyurethanhamstofflösung in DMF mit einer Viskosität von 16800 mPas bei 23 °C.198.6 g of Desmophen ® C 2200, 23.0 g LB 25 and 47.8 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) - methane (H 12 MDI) were reacted at 110 ° C in the melt to a constant NCO Content of 2.4% implemented. It was allowed to cool and diluted with 550 g of DMF. At room temperature, a solution of 10.5 g of isophoronediamine in 100 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range (check by measuring the viscosity of a pulled sample with the above-cited rheometer) was added to 0.5 g of n-butylamine to block the low residual isocyanate content with iso-propanol. 930 g of a 30.6% strength polyurethaneurea solution in DMF having a viscosity of 16,800 mPas at 23 ° C. were obtained.
Beispiel 11 :Example 11:
Wie in Beispiel 8 beschrieben, wurden mit den Polyurethanlösungen der Beispiele 9 und 10 Filme auf Glas hergestellt und statische Kontaktwinkel gemessen.As described in Example 8, the polyurethane solutions of Examples 9 and 10 were used to produce films on glass and to measure static contact angles.
Tabelle 2: Statische Kontaktwinkel in Abhängigkeit der verwendeten monofunktionellen PolyetherTable 2: Static contact angles depending on the monofunctional polyethers used
Der mit dem gemischten (Polyethylenoxid/Polypropylenoxid) monofunktionellen PoIy- etheralkohol hergestellte Film des Beispiels 10 zeigt mit 36 ° einen deutlich niedrigeren statischen Kontaktwinkel als derjenige Film des Beispiels 9 (55 °), der reine Polyethy- lenoxideinheiten enthält.The film of Example 10 produced with the mixed (polyethylene oxide / polypropylene oxide) monofunctional polyether alcohol shows at 36 ° a significantly lower static contact angle than the film of Example 9 (55 °) which contains pure polyethylene oxide units.
Beispiel 12: Synthese eines erfindungsgemäßen Polyurethans in organischer Lösung. Dieses Produkt wurde mit dem entsprechend in wässriger Dispersion hergestellten Polyurethans des Beispiels 13 verglichen (siehe Beispiel 14). 277,2 g Desmophen®C 2200, 33,1 g LB 25, 6,7 g Neopentylglykol, 71,3 g 4,4'-Bis(iso- cyanatocyclohexyl)methan (Hi2MDI) und 11,9 g Isophorondiisocyanat wurden bei 110 °C bis zu einem konstanten NCO-Gehalt von 2,4 % umgesetzt. Man ließ abkühlen und verdünnte mit 500,0 g Toluol und 350,0 g iso-Propanol. Bei Raumtemperatur wur- den eine Lösung von 6,2 g Isophorondiamin in 186,0 g l-Methoxypropanol-2 zugegeben. Nach beendetem Aufbau des Molgewichtes und Erreichen des gewünschten Viskositätsbereiches rührte man weitere 4 Stunden, um den restlichen Isocyanatgehalt mit iso- Propanol zu blockieren. Man erhielt 1442 g einer 28,6%igen Polyurethanharnstofflösung in Toluol/iso-Propanol/l-Methoxypropanol-2 mit einer Viskosität von 17500 mPas bei 23 °C.Example 12: Synthesis of a polyurethane according to the invention in organic solution. This product was compared with the appropriately aqueous-prepared polyurethane of Example 13 (see Example 14). 277.2 g of Desmophen ® C 2200, 33.1 g LB 25, 6.7 g of neopentyl glycol, 71.3 g of 4,4'-bis (iso-cyanatocyclohexyl) methane (MDI Hi 2) and 11.9 g of isophorone diisocyanate reacted at 110 ° C to a constant NCO content of 2.4%. It was allowed to cool and diluted with 500.0 g toluene and 350.0 g iso-propanol. At room temperature, a solution of 6.2 g of isophoronediamine in 186.0 g of 1-methoxy-2-propanol was added. After completion of the molecular weight and reaching the desired viscosity range was stirred for another 4 hours to block the residual isocyanate content with isopropanol. This gave 1442 g of a 28.6% polyurethaneurea solution in toluene / isopropanol / 1-methoxypropanol-2 having a viscosity of 17500 mPas at 23 ° C.
Beispiel 13:Example 13:
Synthese des Polyurethans des Beispiels 12 in wässriger Dispersion. Es besteht aus demselben Polymer wie in Beispiel 12 beschrieben. Beide Polymere werden in Beispiel 14 miteinander verglichen.Synthesis of the polyurethane of Example 12 in aqueous dispersion. It consists of the same polymer as described in Example 12. Both polymers are compared in Example 14 with each other.
277,2 g Desmophen® C 2200, 33,1 g Polyether LB 25 und 6,7 g Neopentylglykol wurden bei 65 °C vorgelegt und 5 min durch Rühren homogenisiert. Zu dieser Mischung gab man bei 65 °C innerhalb von 1 min zuerst 71,3 g 4,4'-Bis(isocyanatocyclohexyl)methan (Hi2MDI) und danach 11,9 g Isophorondiisocyanat. Man erwärmte auf 110 °C, bis ein konstanter NCO- Wert von 2,4 % erreicht wurde. Das fertige Prepolymer wurde bei 50 °C in 711 g Aceton gelöst und anschließend bei 40 °C eine Lösung aus 4,8 g Ethylendi- amin in 16 g Wasser innerhalb von 10 min zudosiert. Die Nachrührzeit betrug 5 min. Anschließend wurde innerhalb von 15 min durch Zugabe von 590 g Wasser dispergiert. Es folgte die Entfernung des Lösungsmittels durch Destillation im Vakuum. Es wurde eine lagerstabile Polyurethandispersion mit einem Festkörpergehalt von 40,7 % und einer mittleren Teilchengröße von 136 nm erhalten. Der pH- Wert dieser Dispersion betrug 6,7.277.2 g of Desmophen ® C 2200, 33.1 g of polyether LB 25 and 6.7 g of neopentyl glycol were introduced at 65 ° C and homogenized for 5 min with stirring. To this mixture was added at 65 ° C within 1 min, first 71.3 g of 4,4'-bis (isocyanatocyclohexyl) methane (Hi 2 MDI) and then 11.9 g of isophorone diisocyanate. The mixture was heated to 110 ° C until a constant NCO value of 2.4% was reached. The finished prepolymer was dissolved at 50 ° C in 711 g of acetone and then added at 40 ° C, a solution of 4.8 g of ethylenediamine in 16 g of water within 10 min. The stirring time was 5 min. The mixture was then dispersed within 15 minutes by adding 590 g of water. This was followed by removal of the solvent by distillation in vacuo. A storage-stable polyurethane dispersion with a solids content of 40.7% and an average particle size of 136 nm was obtained. The pH of this dispersion was 6.7.
Beispiel 14:Example 14:
Die beiden Beschichtungen des Beispiels 12 und 13 wurden auf Trennpapier mit einem 200 μm-Rakel aufgetragen. Die Beschichtung des Beispiels 12 wurde in unverdünnter Form aufgetragen, die wässrige Dispersion wurde vor der Filmherstellung mit 2 Gew% eines Verdickers (Borchi Gel® A LA, Fa. Borchers, Langenfeld, Deutschland) versetzt und 30 min bei RT durch Rühren homogenisiert. Die feuchten Filme wurden 15 min bei 100 0C getrocknet. Gemessen werden Zugfestigkeit und Bruchdehnung im trockenen Zustand und nach 24 h Wässern der Filme. Die Untersuchungen wurden gemäß DIN 53504 durchgeführt. Tabelle 3: Vergleich der Zugfestigkeitsergebnisse für Polyurethan aus organischer Lösung und wässriger DispersionThe two coatings of Examples 12 and 13 were applied to release paper with a 200 μm doctor blade. The coating of Example 12 was applied in undiluted form, the aqueous dispersion was added prior to film formation with 2 wt% of a thickener (Borchi Gel ® A LA, Fa. Borchers, Langenfeld, Germany) and 30 min at RT homogenized by stirring. The wet films were dried at 100 ° C. for 15 minutes. Tensile strength and elongation at break are measured in the dry state and after 24 h watering of the films. The investigations were carried out in accordance with DIN 53504. Table 3: Comparison of Tensile Results for Polyurethane from Organic Solution and Aqueous Dispersion
Die Ergebnisse der Tabelle zeigen, dass die Bruchspannung der getrockneten Filme für beide Polyurethane, unabhängig von der Herstellung als Lösung oder als wässriger Dispersion, im Rahmen der experimentellen Genauigkeit übereinstimmen. Der aus organischer Lösung hergestellte Film des Beispiels 12 besitzt aber eine höhere Elastizität (700 % Bruchdehnung im Vergleich zu 550 % für das Polymer aus wässriger Dispersion). Darüber hinaus verändern sich Bruchspannung und Bruchdehnung für den aus organischer Lösung hergestellten Film im Rahmen der Messgenauigkeit nicht, während Bruchspannung und Bruchdehnung des aus wässriger Dispersion hergestellten Films deutlich abnehmen. The results of the table show that the breaking stress of the dried films for both polyurethanes, regardless of preparation as a solution or as an aqueous dispersion, are within experimental accuracy. However, the organic solution film of Example 12 has higher elasticity (700% elongation at break as compared to 550% for the aqueous dispersion polymer). In addition, breaking stress and elongation at break for the organic solution-made film do not change within the measurement accuracy, while breaking stress and breaking elongation of the film prepared from aqueous dispersion decrease significantly.

Claims

Patentansprtiche: Patentansprtiche:
1. Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung in der Form einer Lösung enthaltend mindestens einen Polyurethanharnstoff der mit einer Copolymereinheit aus Polyethylenoxid und Polypropylenoxid terminiert ist zur Beschichtung von Substraten.1. Use of a coating composition in the form of a solution containing at least one polyurethaneurea terminated with a copolymer unit of polyethylene oxide and polypropylene oxide for coating substrates.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff Einheiten aufweist, welche auf mindestens ein Hydroxylgruppen enthal- tendes Polycarbonat zurückgehen.2. Use according to claim 1, characterized in that the polyurethaneurea has units which are based on polycarbonate containing at least one hydroxyl group.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff Einheiten aufweist, welche auf aliphatische oder cycloaliphatische Polyisocyanate zurückgehen.3. Use according to claim 1 or 2, characterized in that the polyurethaneurea has units which are based on aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff Einheiten aufweist, welche auf mindestens ein Polyol zurückgehen.4. Use according to one of claims 1 to 3, characterized in that the polyurethaneurea has units which are based on at least one polyol.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff Einheiten aufweist, die auf mindestens ein Diamin oder Amin- alkohol zurückgehen.5. Use according to one of claims 1 to 4, characterized in that the polyurethaneurea has units which go back to at least one diamine or amine alcohol.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff Einheiten aufweist, die auf weitere hydroxyl- und/oder amin- haltige Aufbaukomponenten zurückgehen.6. Use according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the polyurethaneurea has units which are based on further hydroxyl- and / or amine-containing synthesis components.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff zumindest aufgebaut wird aus den folgenden Aufbaukompo- nenten a) mindestens einem Polycarbonatpolyol; b) mindestens ein Polyisocyanat; c) mindestens einem monofunktionellen Polyoxyalkylenether; und d) mindestens ein Diamin oder ein Aminoalkohol. 7. Use according to one of claims 1 to 6, characterized in that the polyurethaneurea is at least built up from the following structural components a) at least one polycarbonate polyol; b) at least one polyisocyanate; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether; and d) at least one diamine or an aminoalcohol.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Polyurethanharnstoff zusätzlich Aufbaukomponenten aus e) mindestens einem Polyol umfasst.8. Use according to one of claims 1 to 7, characterized in that polyurethaneurea additionally comprises structural components from e) at least one polyol.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethanharnstoff zumindest aufgebaut ist aus den nachfolgenden Aufbaukom- ponenten: a) mindestens ein Polycarbonatpolyol mit einem mittleren Molgewicht zwischen9. Use according to one of claims 1 to 8, characterized in that the polyurethaneurea is at least built up from the following Aufbaukom- components: a) at least one polycarbonate polyol having an average molecular weight between
400 g/mol und 6000 g/mol und einer Hydroxylfunktionalität von 1,7 bis 2,3 o- der aus Mischungen solcher Polycarbonatpolyole; b) mindestens ein aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Polyisocyanat oder Mischungen solcher Polyisocyanate in einer Menge pro Mol des Polycarbo- natpolyols von 1,0 bis 3,5 mol; c) mindestens ein monofunktioneller Polyoxyalkylenether oder einer Mischung solcher Polyether mit einem mittleren Molgewicht zwischen 500 g/mol und 5000 g/mol in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,01 bis 0,5 mol; d) mindestens ein aliphatisches oder cycloaliphatisches Diamin oder mindestens ein Aminoalkohol als so genannte Kettenverlängerer oder Mischungen solcher Verbindungen in einer Menge pro Mol des Polycarbonatpolyols von 0,1 bis 1,5 mol; und e) gegebenenfalls ein oder mehrere kurzkettige aliphatische Polyolen mit einem Molgewicht zwischen 62 g/mol und 500 g/mol in einer Menge pro Mol des Po- lycarbonatpolyols von 0,05 bis 1,0 mol.400 g / mol and 6000 g / mol and a hydroxyl functionality of 1.7 to 2.3 or of mixtures of such polycarbonate polyols; b) at least one aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate or mixtures of such polyisocyanates in an amount per mole of the polycarbonate natpolyols of 1.0 to 3.5 mol; c) at least one monofunctional polyoxyalkylene ether or a mixture of such polyethers having an average molecular weight between 500 g / mol and 5000 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.01 to 0.5 mol; d) at least one aliphatic or cycloaliphatic diamine or at least one aminoalcohol as so-called chain extenders or mixtures of such compounds in an amount of from 0.1 to 1.5 mol per mole of the polycarbonate polyol; and e) optionally one or more short-chain aliphatic polyols having a molecular weight between 62 g / mol and 500 g / mol in an amount per mole of the polycarbonate polyol of 0.05 to 1.0 mol.
10. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte A) Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung durch:Use according to any one of claims 1 to 9, comprising the steps of A) preparing a coating composition by:
(I) Umsetzung des Polycarbonatpolyols, des Polyisocyanats und des monofunktionellen Polyoxyalkylenethers und gegebenenfalls des Po- lyols in der Schmelze oder in Gegenwart eines Lösemittels in Lösung, bis alle Hydroxylgruppen verbraucht sind;(I) reacting the polycarbonate polyol, the polyisocyanate and the monofunctional polyoxyalkylene ether and optionally the polyol in the melt or in the presence of a solvent in solution until all the hydroxyl groups have been consumed;
(H) Zugabe von weiterem Lösemittel und gegebenenfalls Zugabe des gelösten Diamins oder des gegebenenfalls gelösten Aminoalkohols; und (HI) gegebenenfalls Blockieren der nach Erreichen der Zielviskosität noch verbleibenden Reste an NCO-Gruppen durch ein monofunktionelles aliphatisches Amin und(H) addition of further solvent and, if appropriate, addition of the dissolved diamine or the optionally dissolved aminoalcohol; and (HI) optionally blocking the remaining after reaching the target viscosity residues of NCO groups by a monofunctional aliphatic amine and
B) Beschichtung eines Substrats mit der gemäß (A) erhaltenen Beschichtungs- Zusammensetzung.B) coating a substrate with the coating composition obtained according to (A).
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylformamid, N-Methylacetamid, Tetramethylharnstoff, N-Methylpyrrolidon, γ-Butyrolacton, aromatische Lösungs- mittein, lineare und cyclische Estern, Ethern, Ketonen, Alkoholen und Mischungen davon.11. Use according to claim 10, characterized in that the solvent is selected from the group consisting of dimethylformamide, N-methylacetamide, tetramethylurea, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, aromatic solvents Mittein, linear and cyclic esters, ethers, ketones , Alcohols and mixtures thereof.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffgehalt der Polyurethanlösung zwischen 5 bis 60 Gew.-% beträgt.12. Use according to claim 10 or 11, characterized in that the solids content of the polyurethane solution is between 5 to 60 wt .-%.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von mindestens einem medizinischen Gerät.13. Use according to one of claims 1 to 12 for coating at least one medical device.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von technischen Substraten im nicht-medizinischen Bereich.14. Use according to one of claims 1 to 12 for the coating of technical substrates in the non-medical field.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von leicht zu reinigenden oder selbstreinigenden Oberflächen.15. Use according to one of claims 1 to 12 for the production of easy-to-clean or self-cleaning surfaces.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von Verschei- bungen und optischen Gläsern und Linsen.16. Use according to one of claims 1 to 12 for coating Verschei- conditions and optical glasses and lenses.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von Substraten im Sanitärbereich.17. Use according to one of claims 1 to 12 for the coating of substrates in the sanitary sector.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von Verpackungsmaterialien. 18. Use according to one of claims 1 to 12 for coating packaging materials.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Verminderung des Bewuchses der beschichteten Oberflächen.19. Use according to any one of claims 1 to 12 for reducing the growth of the coated surfaces.
20. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Beschichtung von Über- und Unterwassersubstraten zur Verminderung des Reibungswiderstandes der Substrate gegenüber Wasser.20. Use according to one of claims 1 to 12 for the coating of over- and underwater substrates for reducing the frictional resistance of the substrates to water.
21. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Bedruckungsvorbereitung von Substraten.21. Use according to one of claims 1 to 12 for printing preparation of substrates.
22. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von Formulierungen für kosmetischen Anwendungen.22. Use according to one of claims 1 to 12 for the preparation of formulations for cosmetic applications.
23. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Herstellung von wirkstofffrei- setzenden Systemen zur Beschichtung von Sämereien. 23. Use according to one of claims 1 to 12 for the production of active substance-spreading systems for coating seeds.
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