Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПРОИЗВОДНОГО МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПРОИЗВОДНОГО МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПРОИЗВОДНОГО МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в химии полимеров для изготовления контактных линз. Сущность изобретения: полимерный материал выполнен на основе монометакрилата этиленгликоля, поли- N -винилпирролидона, N, Nʹ -метиленбисакриламида и перекиси бензоила.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2058569
Класс(ы) патента: G02C7/04
Номер заявки: 93048355/28
Дата подачи заявки: 13.10.1993
Дата публикации: 20.04.1996
Заявитель(и): Кузнецов Сергей Александрович; Песков Борис Геннадьевич
Автор(ы): Кузнецов Сергей Александрович; Песков Борис Геннадьевич
Патентообладатель(и): Кузнецов Сергей Александрович; Песков Борис Геннадьевич
Описание изобретения: Изобретение относится к химии полимеров, отвечающих требованиям прозрачности; отсутствия дефектов, пузырьков, механических включений; газо- и влагопроницаемости; нетоксичности; механической прочности.
В практике известен полимерный материал на основе полиметилметакрилата и поли-2-гидроксиэтилметакрилата. Набухаемость его 30-40% но низкое значение газопроницаемости.
Известен сополимер на основе N-винилпирролидона (35-50%) 2-гидроксиэтилметакрилата (25-45% ) и кремнийорганического акрилата. Его газопроницаемость по кислороду 320 DK*, набухаемость 42% Низкая механическая прочность.
Наиболее близким к заявляемому по структуре и свойствам является полимер, описанный в [1] Полимер получают блочной радикальной сополимеризацией метилметакрилата (15-25% ), N-винилпирролидона (15-25%) с 2-метакрилоилоксиметилгептаметилтрисилоксаном (50-70%).
В смесь мономеров добавляют 0,002% динитрила азоидомасляной кислоты (инициатор). Смесь фильтруют в ампулу, замораживают, вакуумируют, запаивают. Ампулу нагревают в масляной бане 6 ч при 60оС, 6 ч при 80оС, 2 ч при 120оС. Получен материал формулы:
-C---C -
* размерность DK: (х10-11) (см2/с) (мл О2/мл х мм рт.ст.), где х 10-16;
у 10-14;
z 10-16;
n 2-4.
Элементный анализ (%) показал: S1 16,8; Н 8,52; N 2,71; С 51,25.
Теоретический дает: S1 16,67; Н 8,49; N 2,53; C 51,44.
На ИК-спектрах имеются полосы поглощения, характерные для валентных колебаний связей S1-0-S1 (1020-1060 см-1), S1-0-С (910, 1100 и 1740 см-1, характерный для лактамов). Газопроницаемость при 35оС 570 DK, степень набухания при 18оС 16% Сополимер представляет собой твеpдый или полутвердый материал. Однако синтез такого полимера требует специально изготовленного в лабораторных условиях сырья.
Предлагается композиционный материал также на основе производного металкриловой кислоты, а именно монометакрилата этиленгликоля. Он представляет собой объемно сшитый с помощью N, N'-метиленбисакриламида (сшивающий агент) полиэтиленгликольмонометакрилат с внедренными в структуру молекулами поли-N-винил-пирролидона (пластификатор), удерживаемыми в ней пространственными ограничениями и водородными связями.
Структура предлагаемого полимера следующая (фрагмент макромолекулы):
H2-H-CO-H-CH2- H-CO-H-H где
X-H2-(CH3)-CO-O-CH2-CH2-OH<> где n от 1 до бесконечности. Номер n может быть разным не только в различных фрагментах, но и в границах одного фрагмента.
В пустотах пространственной сетки, образуемой сшитыми между собой цепочками полимера, зажаты макромолекулы поли-N-винилпирролидона.
Данное строение материала подтверждается сравнением ИК-спектров чистых полимонометакрилата этиленгликоля и поли-N-винилпирролидона с ИК-спектром заявляемого полимера. В ИК-спектре заявляемого полимера отсутствуют новые связи (пики), которые указывали бы на то, что поли-N-винилпирролидон химически взаимодействует с основной структурой. Это может лишь подтверждать, что материал представляет собой твердый раствор (типа кластер) поли-N-винилпирролидона в полиэтиленгликольмонометакрилате, который сшит N,N-метиленбисакриламидом. ИК-спектрограмма снималась на спектрометре SPECORD 71 IR в диапазоне от 4200 до 800 см-1.
Таким образом, заявляемое вещество хоть и относится к известному классу производных метакриловой кислоты, но отличается от предшественников новыми ингредиентами (пластификатором и сшивателем).
Для поиска необходимой композиции остановились на следующих четырех веществах.
1. Монометакрилат этиленгликоля (МЭГ), монометакриловый эфир этиленгликоля, этиленгликольмонометакрилат, 2-оксиэтилметакрилат) основа.
2. Поли-N-винилпирролидон молекулярной массы 110000+ -2000 пластификатор.
3. N,N'-метиленбисакриламид сшивающий агент.
4. Перекись бензоила инициатор полимеризации.
Монометакрилат этиленгликоля заводской поставки очищается на вакуумной перегонкой установке. Перегонка ведется с ингибитором при 5 мм рт.ст. Отбирается бесцветная фракция, кипящая при 85-90оС.
Перекись бензоила чистится перекристаллизацией из хлороформа только на однократное использование. Очищенный этиленгликольмонометакрилат делится на две части, примерно треть и две трети имеющегося количества. В большей части растворяются поли-N-винилпирролидон и N,N'-метиленбисакриламид, в меньшей перекись бензоила. Приготовленные растворы сливаются, тщательно перемешиваются и разливаются в чистые формы. Полимеризация проводится в герметичном полимеризаторе 3,5 ч при 50-70оС. Затем заготовки отжигаются при 80-100оС. Полученные таким образом заготовки выдавливаются из форм, выбраковываются и отправляются потребителям.
Полученная композиция имеет следующий состав.
1. Этиленгликольмонометакрилат 89,6± 3 вес.ч.
2. Поли-N-винилпирролидон 10±0,5 вес.ч.
3.N,N' метиленбисакриламид 0,2±0,01 вес.ч.
4. Перекись бензоила 0,2±0,01 вес.ч.
Данная композиция имеет оптимальные физико-химические свойства, наиболее отвечающие современным требованиям потребителей.
Физико-химические свойства.
Разрушение полимера разрушается крепкими растворами кислот и нагревом до 200оС; увеличение объема при набухании 57±4% увеличение массы при набухании -25±3% увеличение линейных размеров при набухании 15±2%
Измерение параметров набухания проводилось следующим образом.
Заготовки, имеющие правильную цилиндрическую форму, взвешивались, измерялись их высота и диаметр. Объем также дополнительно измерялся вытеснением воды из точно отградуированной бюретки. Затем заготовки замачивались в бидистиллированной воде до установления их постоянной массы при комнатной температуре и замеры производились вновь.
Водопроницаемость измерялась скоростью прохождения бидистиллированной воды через срез заготовки толщиной 0,5 мм. Потеря влаги на испарение учитывалась сравнением с контрольным аналогичным водяным столбиком. Водопроницаемость составила (42±7) ˙10-4 м3/м.ч.
Измерение твердости материала в сухом состоянии проводилось на микротвердометре ПМТ-3. Твердость составила 420 НV.
Плотность вещества в сухом состоянии 1,26±0,01 г/см3; в набухшем 1,06±0,02 г/см3.
Механическая прочность в набухшем состоянии при толщине образца 1 мм: 2-3 МПа. Стружка при точении непрерывная; показатель преломления в сухом состоянии 1,534±0,005; в набухшем 1,447±0,005.
Показатель преломления измерялся на ИРФ 454 М. В качестве дисперсионной среды применялся полифениловый эфир для сверхвакуумной техники. Светопропускание: > 90%
Приведем для сравнения данные по американским патентованным материалам:
PARAPERM PARM PAPERM ый

ость/
чность/
абухание/
Таким образом материал не уступает по своим характеристикам, используемым в практике, иностранным и отечественным материалам.
Проводились также опыты с другими весовыми составами данных компонентов. Установлено, что увеличение доли поли-N-винилпирролидона в композиции увеличивает набухаемость и мягкость (вплоть до осклизания) материала. Уменьшение же увеличивает хрупкость материала. Уменьшение количества N,N'-метиленбисакриламида (сшивающий агент) ведет к тому, что материал начинает растворяться в воде. Увеличение же его содержания приводит к уменьшению набухаемости и пористости.
Материал проходил экспертизу на токсичность по применяемой в Военно-Медицинской Академии С.-Петербурга экспресс-методике. Суть методики в том, что водная вытяжка из материала анализировалась на хроматографе. Полученная хромотограмма сравнивалась с калибровочной, отградуированной в единицах токсичности по тысячебалльной шкале. Заключение экспертизы: материал нетоксичен. Заключение выдал Центр эффективной терапии ЛТД С.-Петербурга, проводивший экспертизу.
Главным достоинством заявляемого материала является то, что он изготавливается из отечественного промышленного сырья. Это позволяет избежать предварительного синтеза полуфабрикатов и обеспечивает относительную дешевизну и доступность сырья. Кроме того, варьируя процентный состав компонентов композиции, можно существенно менять свойства полимера (например, набухаемость, твердость, пористость), согласуясь с требованиями потребителя. Материал перспективы как основа для разработки костных, хрящевых и зубных протезионных материалов.
Формула изобретения: ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПРОИЗВОДНОГО МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ, отличающийся тем, что формула фрагмента макромолекулы метакриловой кислоты имеет следующий вид:

где X [CH2-C(CH3)-CO-O-CH2-CH2-OH]n, где n меняется от 1 до бесконечности,
а в пустоты, образуемые этими макромолекулами, внедрен пластификатор - поли-N-винилпирролидон.