JP2002515528A - 熱可塑性シリコーン含有ヒドロゲル - Google Patents
熱可塑性シリコーン含有ヒドロゲルInfo
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Abstract
Description
コーン含有材料に関する。
料を意味する。ヒドロゲルは、平衡状態で水を含有する、水和した架橋ポリマー
系である。シリコーンヒドロゲルは、公知の種類のヒドロゲルであり、シリコー
ン含有材料を含むことを特徴とする。典型的には、シリコーン含有モノマーは、
親水性モノマー、架橋剤(架橋剤は、複数の重合可能な官能基を有するモノマー
として定義される)として機能するシリコーン含有モノマーまたは親水性モノマ
ーのいずれかを用いるフリーラジカル重合によって共重合されるか、あるいは別
個の架橋剤が用いられ得る。ポリウレタンに基づくこのようなシリコーンヒドロ
ゲルは、例えば、米国特許第5,034,461号に開示される。シリコーンヒ
ドロゲルの非シリコーンヒドロゲルより優れた利点は、シリコーンヒドロゲルが
典型的に、シリコーン含有モノマーを含有するため、より高い酸素透過率を有す
ることである。このようなヒドロゲルは、フリーラジカルによって重合可能なモ
ノマーに基づくため、これらの材料は熱硬化性ポリマーである。
材料は、フリーラジカル重合以外の方法によって、例えば、圧縮成型または射出
成形によって、コンタクトレンズのような物品にキャストされ得る。これらの材
料は、シリコーン含有部分および高親水性部分を含み、従ってこれらの材料は、
水を吸収および保持し得ながら比較的高い酸素透過率を示す。コンタクトレンズ
にキャストされる場合、これらの材料は光学的に透明であり、そしてこれらの材
料は比較的高温でも安定である。
ン含有組成物を提供し、これは式(I)で表される:
分子量を有する親水性基であり; 各Rは独立して、1〜10個の炭素原子を有するアルキレン基から選択され、
ここで、炭素原子はその間に、エーテル、ウレタンまたはウレイド結合を含み得
; 各R’は独立して、水素、一価の炭化水素基またはハロゲン置換された一価の
炭化水素基から選択され、ここで、この炭化水素基は1〜18個の炭素原子を有
し、これらの炭素原子は、その間にエーテル結合を含み得; aは、1以上の整数であり; 各Zは、独立して二価のウレタンまたはウレイドセグメントであり;そして xは、1以上であり、そしてyは、1以上である。
ズに関する。
シリコーン含有セグメントは、ヒドロキシルまたはアミノ基でエンドキャップさ
れた以下のポリシロキサンから誘導される:
、ここで、この炭素原子はその間に、エーテル、ウレタンまたはウレイド結合を
含み得; 各R’は、独立して、水素、一価の炭化水素基、またはハロゲン置換された一
価の炭化水素基から選択され、ここで、この炭化水素基は1〜18個の炭素原子
を有し、炭素原子はその間にエーテル結合を含み得;そして aは、1以上の整数であり; 好ましいR’には、アルキル基、フェニル基、フルオロ置換アルキル基、およ
びアルケニル基が挙げられる。好ましいR’基は、アルキレンであり、好ましく
はブチレンである。好ましくは、aは、約10〜約100であり、より好ましく
は、約15から約60である。
」部分で表される。より詳細には、この親水性セグメントは、エチレン性不飽和
親水性モノマー、好ましくはアミノ置換(メタ)アクリルアミド、またはN−ビ
ニルラクタムから調製され得る。最も好ましい親水性モノマーは、N,N−ジメ
チルアクリルアミド(DMA)およびN−ビニルピロリドン(NVP)である。
式(I)の「M」部分は、簡便に、上記の親水性モノマーのプレポリマーから誘
導され、このようなプレポリマーは、以下の式(II)のように、ヒドロキシル
またはアミノ基でエンドキャップされる: A’−(M’)n−(A’’)m ここで、 A’は、連鎖移動剤から誘導され、末端ヒドロキシルまたはアミノ基を含み; A’’は、末端ヒドロキシルまたはアミノ基を含むエチレン性不飽和モノマー
から誘導され; M’は、好ましくはDMAおよびNVPのような、親水性エチレン性不飽和モ
ノマーから誘導され; mは、1以上の整数であり、好ましくは1であり;そして nは、約5〜50である。
レン性不飽和モノマーM’は、得られるポリマーの分子量を制御するために役立
ち、そして得られるポリマーにヒドロキシまたはアミノ官能基を提供する連鎖移
動剤の存在下で重合される。適切な連鎖移動剤には、メルカプトアルコール(ヒ
ドロキシメルカプタンとも呼ばれる)およびアミノメルカプタンが挙げられる。
好ましい連鎖移動剤には、2−メルカプトエタノールおよび2−アミノエタンチ
オールが挙げられる。従って、連鎖移動剤は、親水性ポリマーの末端を形成し、
ヒドロキシ基(メルカプトアルコールの場合)は、末端ヒドロキシル官能基を有
する得られるポリマーを提供し、そしてアミノ基(アミノメルカプタンの場合)
は、末端アミノ官能基を有する得られるポリマーを提供する。一般に、連鎖移動
剤対この親水性モノマー前駆体のモル比は、約1:5から約1:100である。
びヒドロキシまたはアミノ基(式(II)のA’’)を有する別のモノマーと共
重合される。従って、このさらなるモノマーはまた、親水性モノマーと共重合さ
れ、そしてまた得られるポリマーに末端ヒドロキシまたはアミノ官能基を提供す
る。適切なモノマーには、(メタ)アクリル酸のアルコールエステル(例えば、
2−ヒドロキシエチルメタクリレート(Hema))、アリルアルコール、(メ
タ)アクリル酸のアミノエステル(例えば、2−t−ブチル−アミノエチルメタ
クリレート)、およびアリルアミンが挙げられる。一般に、このヒドロキシまた
はアミノ含有エチレン性不飽和モノマーは、連鎖移動剤に対するモル比が1:1
である。
下に例示する:
を包含する。好ましい式(II)の前駆体の代表的な詳細な合成を、実施例に記
載する。
メント(式(I)の「Z」で表される)を介して結合される。これらの「ハード
」セグメントは、ウレタン/ウレア化学に基づく。より詳細には、これらの「ハ
ード」セグメントは、それぞれシリコーン含有セグメントおよび親水性セグメン
トのヒドロキシルまたはアミノ官能基と反応するジイソシアネートに基づく。
は、脂肪族または芳香族であり得、これには、脂肪族または芳香族部分に、好ま
しくは6〜30個の炭素原子を有する、アルキル、アルキルシクロアルキル、シ
クロアルキル、アルキル芳香族および芳香族ジイソシアネートが挙げられる。特
定の例として、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソ
シアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トルエンジ
イソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、4,4’−ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニ
レン4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,3−ビス−(4,4’−イソ
シアナトメチル)シクロヘキサンおよびシクロヘキサンジイソシアネートが挙げ
られる。他の例は、モル比2:1のジイソシアネートと短鎖ジオールとの反応生
成物であるジイソシアネートである。
に、比較的低分子量のジオールまたはグリコールに基づく。これらには、1〜4
0個の炭素原子を有する、アルキルジオール、シクロアルキルジオール、アルキ
ルシクロアルキルジオール、アリールジオールまたはアルキルアリールジオール
が挙げられ、これらは主鎖にエーテル、チオまたはアミン結合を含み得る。特定
の例には、2,2−(4,4’−ジヒドロキシジフェニル)プロパン(ビスフェ
ノール−A)、4,4’−イソ−プロピリジンジシクロヘキサノール、エトキシ
ル化およびプロポキシル化ビスフェノール−A、2,2−(4,4’−ジヒドロ
キシジフェニル)ペンタン、1,1’−(4,4’−ジヒドロキシジフェニル)
−p−ジイソプロピルベンゼン、1,3−シクロヘキサンジオール、1,4−シ
クロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグ
リコール、1,4−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,5−ペン
タンジオール、ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコールが挙げられ
る。1〜10個の炭素原子を有するアルキルおよびオキシアルキレンジオールが
特に好ましい。
る:
水性基であり; R、R’およびaは、上記の定義通りであり; 各Xは、独立して、ウレタンまたはウレイド結合であり; 各R2は、独立して、ジイソシアネートの2価の残基であり; 各R3は、独立して、ジオールまたはグリコールの2価の残基であり;そして xは、1以上であり、そしてyは、1以上である。
、代表的な合成が実施例に例示される。
レンズのような成形物品にキャストされ得る。より詳細には、これらのポリマー
は、コンタクトレンズの所望の形状を有する鋳型キャビティに充填され、次いで
硬化されて熱可塑性ポリマーを形成し、所望ならば硬化を容易にするためにさら
に加熱される。この鋳型は2つの鋳型部分から形成され得、一方の鋳型部分は前
側のレンズ面を形成するように成形され、他方の鋳型部分は後側のレンズ面を形
成するように成形され、そしてこの2つの鋳型部分はプラスチックまたは金属の
いずれかであり得る。硬化(例えば、熱硬化)を容易にするために、鋳型に充填
される材料に重合開始剤が含有され得る。
リマーは、少なくとも5重量%、より好ましくは、少なくとも10重量%の含水
量を有するヒドロゲルを形成することが好ましい。さらに、このようなヒドロゲ
ルは、約20g/mm2〜約150g/mm2、より好ましくは、約30g/mm 2 〜約100g/mm2のヤング弾性率、および少なくとも2g/mmの引き裂き
強度を有することが好ましい。
例は、本発明の種々の好ましい実施例をさらに例示するためのみに役立ち、本発
明の限定とみなされるべきではない。
A、79.2g/0.799mol)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(
Hema、13g/0.0998mol)および無水テトラヒドロフラン(TH
F、200ml)を添加した。この内容物を窒素でフラッシュし、そして2−メ
ルカプトエタノール(7.8g/0.0998mol)および2,2−アゾビス
イソブチロニトリル(AIBN、0.8g/DMAの0.5mol%)を添加し
た。この混合物を60℃で5時間加熱し、エーテルの入ったビーカーに注ぎ、生
成物を沈殿させた。滴定(プレポリマー中のOH基と反応する過剰のイソホロン
ジイソシアネートを添加し、次いで、イソシアネート基と反応する過剰のジ−n
−ブチルアミンを添加し、続いてHClで滴定する)によって測定したヒドロキ
シル当量は480であった。
ポリマー(4.8284g/0.00504mol)および乾燥塩化メチレン(
30ml)を添加した。この混合物を、完全に溶解するまで撹拌した。次いで、
約5000の平均分子量を有するα,ω−ビス(ヒドロキシブチル)ポリジメチ
ルシロキサン(PDMS、20.3886g/0.00504mol)、ジエチ
レングリコール(2.1441g/0.0202mol)、イソホロンジイソシ
アネート(IPDI、6.7243g/0.03025mol)、ジブチルスズ
ジラウレート(0.1032g)および塩化メチレン(200ml)を添加した
。この内容物を窒素下で還流した。定期的に、反応生成物のサンプルのIRスペ
クトル測定を行い、イソシアネートのピーク(約2270cm-1)が反応生成物
のIRスペクトルから消える約120時間後に、この反応を終了した。次いで、
減圧下で塩化メチレンを用いて溶媒を除去し、ポリマー生成物(数平均分子量M
n 11400、分子量MW 43175(ポリスチレン標準を用いる))を得
た。
ムをガラスプレート上にキャストし、続いて減圧下で溶媒をエバポレートした。
このフィルムは光学的に透明であった。このフィルムをホウ酸緩衝生理食塩水中
に入れ、ヒドロゲルフィルムを得た。このヒドロゲルフィルムは光学的に透明で
あり、そして22重量%の含水量を有した。フィルムの力学的特性は、ASTM
法1708および1938を使用するInstron Model 4500で
測定し、引張り係数は63g/mm2、引張り強さは20g/mm2であった。酸
素透過率は、269Dk単位であった。
した後、重量の損失はなく、ヒドロゲルがこの温度まで安定であることが示され
た。
れをUltemTM樹脂製のプラスチック鋳型(これは前側のコンタクトレンズ面
を提供するための成形面を有する)に注ぎ入れ、次いで、別のプラスチック鋳型
(これは後側のコンタクトレンズ面を提供するための成形面を有する)を各前側
の鋳型の上に置き、その間に鋳型キャビティを形成した。2つの鋳型をプレート
の間に固定し、次いで、2つの前加熱したプレートの間に配置し、147℃で1
時間圧縮した。レンズを鋳型からはずし、そしてホウ酸緩衝生理食塩水中に入れ
た。このように得られた全てのヒドロゲルレンズは外観上は透明であった。
の合成を例示する。
A、94.78g/0.95mol)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(
Hema、3.27g/0.0251mol)および無水テトラヒドロフラン(
THF、200ml)を添加した。この内容物を窒素でフラッシュし、そして2
−メルカプトエタノール(1.97g/0.0251mol)および2,2−ア
ザビスイソブチロニトリル(AIBN、0.8g/DMAの0.5mol%)を
添加した。この混合物を、60℃で20時間加熱し、そしてエーテルの入ったビ
ーカーに注ぎ入れ、生成物を沈殿させた。生成物を真空乾燥し、92グラムを得
た。サイズ排除クロマトグラフィーは、Mn 2926、MW 7466、2.
55の多分散性を示した。滴定(プレポリマー中のOH基と反応する過剰のイソ
ホロンジイソシアネートを添加し、次いで、イソシアネート基と反応する過剰の
ジ−n−ブチルアミンを添加し、続いてHClで滴定する)によって測定したヒ
ドロキシル当量は1870であった。
ビニルピロリドン(NVP)、86.43g/0.78mol;アリルアルコー
ル、5.79g/0.0997mol;メルカプトエタノール、7.79g/0
.099mol;およびAIBN、NVPの0.5mol%。これらの反応物を
150時間重合し、滴定により測定したヒドロキシル当量は594であった。
ジメチルアクリルアミド(DMA、100g/1.009mol);2−ヒドロ
キシエチルメタクリレート(Hema、10.69g/0.0841mol);
2−メルカプトエタノール(6.57g/0.0841mol);および2,2
−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN、1.64g/0.01mol)。こ
の生成物を真空乾燥して、109.6gを得た。サイズ排除クロマトグラフィー
は、Mn 1483、MW 3416、2.30の多分散性を示した。
業者に明らかである。従って、特許請求の範囲内で、本発明が具体的に記載され
たもの以外を実施し得ることが理解される。
Claims (32)
- 【請求項1】 以下の式の単位を含む熱可塑性ポリマーであって: 【化1】 ここで、 Mは、親水性エチレン性不飽和モノマーから誘導される、約500〜5000
の分子量を有する親水性基であり; 各Rは、独立して、1〜10個の炭素原子を有するアルキレン基から選択され
、ここで該炭素原子は、その間にエーテル、ウレタンまたはウレイド結合を含み
得; 各R’は、独立して、水素、一価の炭化水素基、またはハロゲン置換された一
価の炭化水素基から選択され、ここで該炭化水素基は、1〜18個の炭素原子を
有し、該炭素原子はその間にエーテル結合を含み得; aは、1以上の整数であり; 各Zは、独立して、二価のウレタンまたはウレイドセグメントであり;そして xは、1以上であり、そしてyは、1以上である、 熱可塑性ポリマー。 - 【請求項2】 Mが、N−置換(メタ)アクリルアミドから誘導される、請
求項1に記載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項3】 Mが、N,N−ジメチルアクリルアミドから誘導される、請
求項2に記載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項4】 Mが、N−ビニルラクタムから誘導される、請求項1に記載
の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項5】 Mが、N−ビニルピロリドンから誘導される、請求項4に記
載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項6】 Mが、以下のプレポリマーから誘導され: A’−(M’)n−(A’’)m ここで、 A’は、連鎖移動剤から誘導され、そして末端ヒドロキシルまたはアミノ基を
含み; A’’は、末端ヒドロキシルまたはアミノ基を含むエチレン性不飽和モノマー
から誘導され; M’は、親水性エチレン性不飽和モノマーから誘導され;そして nは、約5〜50であり、そしてmは、1以上の整数である、 請求項1に記載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項7】 (M’)nが以下の式: 【化2】 を有する、請求項6に記載の熱可塑性ポリマー。
- 【請求項8】 (M’)nが以下の式: 【化3】 を有する、請求項6に記載の熱可塑性ポリマー。
- 【請求項9】 請求項1に記載の熱可塑性ポリマーであって、該熱可塑性ポ
リマーが、以下の式(III)の単位を含み: 【化4】 ここで、 M、R、R’a、xおよびyは、請求項1に定義された通りであり; 各Xは、独立して、ウレタンまたはウレイド結合であり; 各R2は、独立して、ジイソシアネートの二価の残基であり;そして 各R3は、独立して、ジオールまたはグリコールの二価の残基である、 熱可塑性ポリマー。 - 【請求項10】 R3が、1〜40個の炭素原子を有するジオールまたはグ
リコールの二価の残基である、請求項9に記載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項11】 R3が、1〜10個の炭素原子を有するアルキレンまたは
オキシアルキレンジオールの二価の残基である、請求項10に記載の熱可塑性ポ
リマー。 - 【請求項12】 R3が、ジエチレングリコールの二価の残基である、請求
項11に記載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項13】 請求項9に記載の熱可塑性ポリマーであって、ここで、各
R2が、独立して、脂肪族または芳香族部分に6〜30個の炭素原子を有する、
アルキル、アルキルシクロアルキル、シクロアルキル、アルキル芳香族または芳
香族ジイソシアネートの二価の残基である、熱可塑性ポリマー。 - 【請求項14】 請求項13に記載の熱可塑性ポリマーであって、ここでR 2 が、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネー
ト、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシア
ネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレン−4
,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,3−ビス−(4,4’−イソシアナ
トメチル)シクロヘキサンおよびシクロヘキサンジイソシアネートからなる群か
ら選択される、熱可塑性ポリマー。 - 【請求項15】 R2が、イソホロンジイソシアネートの二価の残基である
、請求項14に記載の熱可塑性ポリマー。 - 【請求項16】 請求項1に記載のポリマーの水和生成物である、ヒドロゲ
ル。 - 【請求項17】 以下の式の単位を含有する熱可塑性ポリマーから形成され
るコンタクトレンズであって: 【化5】 ここで、 Mは、親水性エチレン性不飽和モノマーから誘導される、約500〜5000
の分子量を有する親水性基であり; 各Rは、独立して、1〜10個の炭素原子を有するアルキレン基から選択され
、ここで該炭素原子は、その間にエーテル、ウレタンまたはウレイド結合を含み
得; 各R’は、独立して、水素、一価の炭化水素基、またはハロゲン置換された一
価の炭化水素基から選択され、ここで該炭化水素基は、1〜18個の炭素原子を
有し、該炭素原子はその間にエーテル結合を含み得; aは、1以上の整数であり; 各Zは、独立して、二価のウレタンまたはウレイドセグメントであり;そして xは、1以上であり、そしてyは、1以上である、 コンタクトレンズ。 - 【請求項18】 Mが、N−置換(メタ)アクリルアミドから誘導される、
請求項17に記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項19】 Mが、N,N−ジメチルアクリルアミドから誘導される、
請求項18に記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項20】 Mが、N−ビニルラクタムから誘導される、請求項17に
記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項21】 Mが、N−ビニルピロリドンから誘導される、請求項20
に記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項22】 請求項17に記載のコンタクトレンズであって、ここで、
Mが以下のプレポリマーから誘導され: A’−(M’)n−(A’’)m ここで、 A’は、連鎖移動剤から誘導され、そして末端ヒドロキシルまたはアミノ基を
含み; A’’は、末端ヒドロキシルまたはアミノ基を含むエチレン性不飽和モノマー
から誘導され; M’は、親水性エチレン性不飽和モノマーから誘導され;そして nは、約5〜50であり、そしてmは、1以上の整数である、 コンタクトレンズ。 - 【請求項23】 (M’)nが、以下の式 【化6】 を有する、請求項22に記載のコンタクトレンズ。
- 【請求項24】 (M’)nが、以下の式 【化7】 を有する、請求項22に記載のコンタクトレンズ。
- 【請求項25】 請求項17に記載のコンタクトレンズであって、該コンタ
クトレンズが、以下の式(III)の単位を含み: 【化8】 ここで、 M、R、R’a、xおよびyは、請求項17に定義された通りであり; 各Xは、独立して、ウレタンまたはウレイド結合であり; 各R2は、独立して、ジイソシアネートの二価の残基であり;そして 各R3は、独立して、ジオールまたはグリコールの二価の残基である、 コンタクトレンズ。 - 【請求項26】 R3が、1〜40個の炭素原子を有するジオールまたはグ
リコールの二価の残基である、請求項25に記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項27】 R3が、1〜10個の炭素原子を有するアルキレンまたは
オキシアルキレンジオールの二価の残基である、請求項26に記載のコンタクト
レンズ。 - 【請求項28】 R3が、ジエチレングリコールの二価の残基である、請求
項27に記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項29】 請求項25に記載のコンタクトレンズであって、ここで、
各R2が、独立して、脂肪族または芳香族部分に6〜30個の炭素原子を有する
、アルキル、アルキルシクロアルキル、シクロアルキル、アルキル芳香族または
芳香族ジイソシアネートの二価の残基である、コンタクトレンズ。 - 【請求項30】 請求項29に記載のコンタクトレンズであって、ここでR 2 が、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネー
ト、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシア
ネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレン4,
4’−ジフェニルジイソシアネート、1,3−ビス−(4,4’−イソシアナト
メチル)シクロヘキサンおよびシクロヘキサンジイソシアネートからなる群から
選択される、コンタクトレンズ。 - 【請求項31】 R2が、イソホロンジイソシアネートの二価の残基である
、請求項30に記載のコンタクトレンズ。 - 【請求項32】 請求項17に記載のコンタクトレンズであって、該コンタ
クトレンズがヒドロゲルコンタクトレンズである、コンタクトレンズ。
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