TWI817036B

TWI817036B - 硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法

Info

Publication number: TWI817036B
Application number: TW109129195A
Authority: TW
Inventors: 林文賓; 黃雪芳
Original assignee: 亨泰光學股份有限公司
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2023-10-01
Also published as: TW202208466A

Abstract

本發明為有關一種硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，該鏡片的成份為包含有預設比例組成之甲基丙烯酸六氟異丙酯、3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、交聯劑、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷及2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮，即可透過此些複數單體聚合而成之高分子固化物可具有優良的透氧度，且亦具有較高的硬度及機械強度，以使配戴硬式透氧隱形眼鏡時能提升使用者的舒適度，並減少角膜病變。

Description

硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法

本發明是有關於一種硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，尤指鏡片為由複數單體聚合而成，且此鏡片具有優良的透氧度，並具有較高的硬度及機械強度，以使配戴硬式透氧隱形眼鏡時能提升使用者的舒適度，並減少角膜病變。

按，隨著各種電子、電氣產品的研發、創新，帶給人們在日常生活及工作上許多便捷，尤其是電子產品的大量問世，更造成在通訊及網際網路的應用的普及化，以致許多人沉浸在電子產品的使用領域中，長時間大量應用電子產品，不論是上班族、學生族群或是中老年人等，涵蓋的範圍也相當廣泛，進而衍生出低頭族的現象，也因此造就許多人的眼睛視力減損、傷害等情況日趨嚴重，近視人口也就相對提高。

再者，人們之所以會發生近視，是由於眼睛的光線曲折能力與眼睛的長度不匹配所導致，其可能是眼軸超長或角膜弧度過陡，造成視物成像點落在視網膜前方處，導致視物成像時產生模糊之情況，所以為了矯正近視需要降低眼睛光線的曲折能力，由於角膜的光線曲折能力約佔全眼的80%，所以僅須降低角膜的屈光力便可達到矯正近視之效用。

目前矯正屈光不正的方式主要有配戴眼鏡矯正、配戴隱形鏡片矯正、角膜近視手術或配戴角膜塑型片矯正這幾種方法，然而，一般隱形鏡片有軟式及硬式二種，過去常見的硬式透氧隱形眼鏡的材料為聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate)，PMMA)，該聚甲基丙烯酸甲酯為具有相當好的光學性能，其優點有高透明度、價格低及易於加工等，但是，聚甲基丙烯酸甲酯雖然透氧性相當好，但卻相當疏水，易於鏡片表面產生沉澱物，導致影響配戴者的舒適性與安全性。

所以為了改善疏水性的問題，隱形眼鏡的製造原料發展至使用甲基丙烯酸羥乙酯(2-hydroxyethyl methacrylate，HEMA)，該甲基丙烯酸羥乙酯的結構中含有-OH官能基，其-OH官能基可與水產生氫鍵，因此可改善疏水性的問題，並且，甲基丙烯酸羥乙酯具有透氧係數(DK值)高之優點，以可提升配戴舒適度，然而，雖然透氧係數愈高愈透氧，但是機械強度卻會越來越差，最為明顯是硬度低之缺點，如第5圖所示，甲基丙烯酸羥乙酯的硬度最高也才到70duro，硬度較低的材料不適用於製造硬式隱形眼鏡。

是以，要如何設法解決上述習用之缺失與不便，即為從事此行業之相關業者所亟欲研究改善之方向所在。

故，發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法的發明專利者。

本發明之主要目的乃在於該鏡片一側為形成有貼覆於眼球的角膜表面上之內表面，而鏡片另側則形成有供眼皮接觸之外表面，且鏡片的成份為包含有預設比例組成之甲基丙烯酸六氟異丙酯、3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、交聯劑、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷及2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮，即可透過此些複數單體聚合而成之高分子固化物可具有優良的透氧度，且亦具有較高的硬度及機械強度，以使配戴硬式透氧隱形眼鏡時能提升使用者的舒適度，並減少角膜病變之目的。

本發明之次要目的乃在於該鏡片為透過多段式加熱製成，即可利用多段式加熱來避免鏡片表面結構因一次高溫加熱而發生損壞之情況，進而達到提升產品良率之目的。

本發明之另一目的乃在於該鏡片的複數單體為包含有聚甲基丙烯酸酯(乙二醇)、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯醯胺，便可達到提升整體親水性之目的。

1:鏡片

11:內表面

12:外表面

[第1圖]係為本發明鏡片之側視圖。

[第2圖]係為本發明之流程圖。

[第3圖]係為本發明之透氧率測試圖。

[第4圖]係為本發明之硬度測試圖。

[第5圖]係為習知HEMA之硬度測試圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第1圖，係為本發明鏡片之側視圖，由圖中可清楚看出，該鏡片1為可供配戴於眼球上之硬式隱形眼鏡片(如：角膜塑型鏡片或鞏膜鏡片等)，並由高透氧材料所製成，其鏡片1一側為形成有貼覆於眼球的角膜表面上之內表面11，而鏡片1另側則形成有供眼皮接觸之外表面12，且鏡片1的成份為包含有預設比例組成之甲基丙烯酸六氟異丙酯、3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、聚二甲基矽氧烷甲基丙烯酸酯、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷、2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮、聚甲基丙烯酸酯(乙二醇)〔Poly(ethylene glycol)methacrylate〕、N-乙烯基吡咯烷酮及丙烯醯胺。

上述之甲基丙烯酸六氟異丙酯的比例為小於50%、但不包含0%，該3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷的比例為小於40%、但不包含0%，該新戊二醇二甲基丙烯酸酯的比例為小於15%、但不包含0%，甲基丙烯酸的比例為小於20%，該聚二甲基矽氧烷甲基丙烯酸酯的比例為小於10%、但不包含0%，該2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷的比例為小於1%、但不包含0%，該2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮的比例為小於1%、但不包含0%，該聚甲基丙烯酸酯(乙二醇)的比例為小於1%、但不包含0%，該N-乙烯基吡咯烷酮的比例為小於1%、但不包含0%，該丙烯醯胺的比例為小於1%、但不包含0%。

再請參閱第2、3、4圖所示，係為本發明之流程圖、透氧率測試圖及硬度測試圖，由圖中可清楚看出，本發明鏡片1原料之聚合方法為包含下列之步驟：

(A)係可先將複數種單體加入容器(如：燒杯或批次加熱攪拌器)中，以使容器內部容置有包含複數種單體之溶液，並透過加熱裝置將溶液加熱至預設溫度，以使溶液包含的複數種單體產生聚合反應，進而固化形成高分子固化物，而該複數種單體為包括有預設比例組成之甲基丙烯酸六氟異丙酯、3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、交聯劑、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷及2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮。

(B)並將容器內的溶液倒入器皿(如：棒狀模具)中，且將器皿放置於烘箱中以預設溫度進行預設時間的熱固化作業，以使溶液包含的複數種單體產生純化反應，進而形成內部無單體之高分子固化物。

(C)再將內部無單體之高分子固化物放置於退火裝置(如：退火爐)中，以對內部無單體之高分子固化物進行退火處理，而經由退火處理後的高分子固化物便可成為鏡片1的原料，藉此完成本發明之製造作業。

上述步驟(A)中之容器為可先裝有溶劑，且該溶劑可為二環氧乙烷(anhydrous dioxane)。

而上述步驟(A)中之交聯劑可為聚二甲基矽氧烷甲基丙烯酸酯或聚二甲基矽氧烷甲基丁烯酸酯。

又上述步驟(A)中容器內的複數單體為可進一步添加有聚甲基丙烯酸酯(乙二醇)、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯醯胺，且該鏡片1材料添加有聚甲基丙烯酸酯(乙二醇)、N-乙烯基吡咯烷酮或丙烯醯胺，便可提升整體親水性。

再者，上述步驟(A)中之加熱裝置可為加熱板、酒精燈或其它可提供熱能之裝置，且該加熱裝置加熱之預設溫度可為100℃，而該加熱裝置加熱的過程中，為可進一步利用攪拌裝置來進行攪拌動作。

且上述步驟(A)中之容器若為批次加熱攪拌器時，便可配合蠕動幫浦使用，以可透過蠕動幫浦來將容器內的溶液倒入器皿中。

然而，上述步驟(B)中之器皿放置於烘箱中進行熱固化作業時，該器皿為先放置於65℃烘箱中至少68小時進行熱固化，再使溫度加熱至大於100℃之預設溫度，以使器皿中的單體再固化，之後再加熱至220℃之預設溫度，便可使矽跟氟的鍵結斷鍵，進而使溶液的分子重新排列而產生純化反應，進而形成高分子固化物。

另外，上述步驟(B)中執行前為可添加可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應(reverse addition-fragmentation transfer polymerization，RAFT)試劑，以使聚合反應可為可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應，其可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應可將含有親水單元的-OH基及含有長碳鏈的單體聚合，且透過可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應的方式可使聚合速度較慢，進而使溶液中各種單體有效進行接觸，藉此形成分子量大、分散性高且穩定的高分子聚合物，從而可提高材料的親水性，且該可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應試劑可為二硫代苯甲酸酯(Dithiobenzoates)、三硫代碳酸鹽(Trithiocarbonates)、二硫代胺基甲酸酯(Dithiocarbamates)或黃原酸鹽(Xanthates)等。

且上述步驟(B)中之純化反應較佳可為可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應，但於實際應用時，亦可為自由基聚合(free radical polymerization)、離子聚合(ionic polymerization)、縮合聚合(condensation polymerization)、逐步加成聚合(stepwise addition polymerization)或加成縮合聚合(addition condensation)等聚合反應。

又上述步驟(B)聚合反應執行後，即可進一步使用gamma射線來照射高分子固化物，以確保未聚合的複數單體再次聚合，以可提升聚合率。

而上述步驟(C)之鏡片1原料的透氧度(DK值)為介於170~200barrer之間，且該硬度為介於76~81duro之間，且參閱圖3、4所示，係為本發明之透氧率測試圖及硬度測試圖，由圖中可清楚看出，該鏡片1原料的透氧度測試後的平均值為189barrer，而該鏡片1原料的硬度測試後的平均值為77duro。

本發明為可先將複數種單體加入容器中，並透過加熱裝置加熱至預設溫度，以使複數種單體產生聚合反應，進而固化形成高分子固化物，此時，容器內的溶液為呈濃稠狀，並將溶液倒入器皿中，再將器皿放置於烘箱中熱固化作業，以使溶液中的複數單體產生純化反應，進而重新排列形成內部無單體之高分子固化物，再將高分子固化物放置於退火裝置中，以對高分子固化物進行退火處理，而經由退火處理後的高分子固化物便可成為鏡片1的原料，其因複數種單體為包含有預設比例組成之甲基丙烯酸六氟異丙酯、3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、交聯劑、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷及2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮，所以可透過此些複數單體聚合而成之高分子固化物可具有優良的透氧度，且亦具有較高的硬度及機械強度，以使配戴鏡片1時能提升使用者的舒適度，並減少角膜病變。

且上述之鏡片1為可透過步驟(A)及(B)多段式加熱製成，且步驟(B)的加熱溫度為大於步驟(A)的加熱溫度，即可利用多段式加熱來避免鏡片1表面結構因一次高溫加熱而發生損壞之情況，進而可提升產品良率。

上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法於實際應用、實施時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發、創設，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1:鏡片

11:內表面

12:外表面

Claims

一種硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，該聚合方法係包含下列之步驟：(A)係先將複數種單體加入容器中，以使容器內部容置有包含複數種單體之溶液，並透過加熱裝置將溶液加熱至100℃，以使溶液包含的複數種單體產生聚合反應，進而固化形成高分子固化物，而該複數種單體為包括有甲基丙烯酸六氟異丙酯、3-(異丁烯醯氧)丙基三(三甲基矽氧烷)矽烷、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸、交聯劑、2，5-二甲基-2，5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷及2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮；(B)並將容器內的溶液倒入器皿中，添加可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應試劑，且該可逆行加成分裂鏈轉移聚合反應試劑為二硫代苯甲酸酯、三硫代碳酸鹽、二硫代胺基甲酸酯或黃原酸鹽，且將器皿放置於烘箱中以溫度為65℃進行68小時的熱固化作業，再使溫度加熱至大於100℃，以使器皿中的單體固化，之後再加熱至220℃，便使矽跟氟的鍵結斷鍵，進而使溶液的分子重新排列而產生純化反應，進而形成高分子固化物，以使溶液包含的複數種單體產生純化反應，進而形成內部無單體之高分子固化物；(C)再將內部無單體之高分子固化物放置於退火裝置中，以對內部無單體之高分子固化物進行退火處理，而經由退火處理後的高分子固化物便可成為鏡片的原料。
如請求項1所述硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，其中該交聯劑為聚二甲基矽氧烷甲基丙烯酸酯或聚二甲基矽氧烷甲基丁烯酸酯。
如請求項1所述硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，其中該步驟(A)中之容器為先裝有溶劑，且該溶劑為二環氧乙烷。
如請求項1所述硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，其中該步驟(A)中之加熱裝置為加熱板或酒精燈。
如請求項1所述硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，其中該步驟(B)聚合反應執行後，即使用gamma射線來照射高分子固化物。
如請求項1所述硬式透氧隱形眼鏡高分子材料結構聚合方法，其中該步驟(C)之鏡片原料的透氧度為介於170~200barrer之間，且硬度為介於76~81duro之間。