Способ получения полимерного материала для мягких контактных линз

 

Изобретение относится к синтезу гидрофильных полимерных материалов для мягких контактных линз (МКЛ). Полимерный материал получают путем сополимеризации N-винилпирролидона и метилметакрилата в присутствии дивинилового сшивающего агента под действием ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение осуществляют последовательными импульсами с временной выдержкой после каждого импульса до достижения общей экспозиционной дозы 10,5-14,0 кГр. При этом временные выдержки перед каждым последующим импульсом, начиная со второго, проводят по схеме 2, 6, 12 , 24 ,... 24 ч. В результате достигается уменьшение остаточных внутренних напряжений в материале и улучшение оптических и физико- механических характеристик. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к синтезу гидрофильных полимерных материалов для мягких контактных линз (МКЛ).

Известен способ получения гидрофильного полимерного материала для МКЛ путем сополимеризации N-винилпирролидона, метилметакрилата и/или стирола, акриламида и дивинилового сшивающего агента в инертной атмосфере или в вакууме при постадийном нагревании по методике: 24 ч при 20^oC, 48 ч при 37^oC, 12 ч при 50^oC, 6 ч при 80^oC и 6 ч при 120^oC (авторское свидетельство СССР N 1025129, кл. C 08 F 226/10, 1988 г). Однако получаемый полимерный материал имеет невысокую степень конверсии (до 90%). МКЛ из такого материала обладает невысокими физико-химическими и оптическими характеристиками.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения полимерного материала для МКЛ (патент РФ N 2001048, кл. C 08 F 226/10, 1993 г.) путем сополимеризации N-винилпирролидона и метилметакрилата в присутствии дивинилового сшивающего агента при добавлении спирто-водной смеси под действием ионизирующего излучения дозой 2,0 - 4,0 Мрад на воздухе.

Основным недостатком данного способа является наличие в полученном полимерном материале остаточных внутренних напряжений (ОВН), являющихся результатом большой скорости реакции при радиационной блочной полимеризации и невозможности отвода тепла в высоковязких системах. ОВН является причиной как искажения геометрии выточенных из "напряженных" заготовок линз после их гидратации, так и недостатков их эксплуатационных характеристик (хрупкость, растрескивание и т.д.).

Задачей изобретения является уменьшение ОВН в полученном материале, улучшение оптических и физико-механических характеристик.

Поставленная задача достигается тем, что при получении полимерного материала для мягких контактных линз путем сополимеризации N-винилпирролидона и метилметакрилата в присутствии дивинилового сшивающего агента под действием ионизирующего излучения предлагается обработку ионизирующим излучением проводить последовательными импульсами с временной выдержкой после каждого импульса до достижения общей экспозиционной дозы 10,5 - 14,0 кГр.

При этом временную выдержку перед каждым последующим импульсом, начиная со второго, проводят по схеме: в течение 2, 6, 12, 24,...24 ч.

Особенностью способа является проведение сополимеризации ионизирующим излучением в вакууме или в инертной среде.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что процесс радиационной блочной сополимеризации мономеров ведется постадийно по схеме: импульс облучения - временная выдержка, в течение которой происходят процессы пост-полимеризации, с многократным повторением импульсов и выдержек. Такая обработка импульсами (т.е. процесс дробной полимеризации) ведется до набора общей экспозицоннной дозы облучения 10,5 - 14,0 кГр, достаточной для достижения максимальной степени конверсии мономеров (или содержания гель-фракции), превышающей 97,5% (величина Q, соответствующая требованиям мировых стандартов для полимерного материала для МКЛ). Величина общей экспозиционной дозы в основном зависит от колебаний комнатной температуры. При более высокой температуре (22^oC) требуется меньшая экспозиционная доза (10,5 кГр). Доза менее этой будет недостаточна для достижения требуемой величины Q. При более низкой температуре (18^oC) требуется большая экспозиционная доза (14,0 кГр), однако еще более низкие температуры делают процесс нерентабельным по времени.

За один импульс в пределах температур, указанных в таблице, дается минимальная доза облучения, способная вызвать процессы пост-полимеризации. Время выдержки определяется продолжительностью пост-процессов. На начальной стадии радиационной полимеризации, когда вязкость реакционной массы невысока, завершенность пост-процессов определяется по нарастанию динамической вязкости на Reotest - 2. При нарастании вязкости (образование геля) пост-полимеризации определяют по уменьшению экстрагируемых мономеров или по увеличению содержания гель-фракции в реакционной массе за определенный промежуток времени. Таким образом, пост-полимеризация после первого импульса облучения в основном заканчивается через 2 часа, после второго - через 6 часов и т.д. по указанной схеме.

Так как полимеризация идет как при радиационном воздействии, так и в пост-процессах, общая экспозиционная доза в 3 - 3,5 раза меньше, по сравнению с прототипом. Такой технологический режим значительно замедляет скорость реакции и, как следствие, снижает температурный градиент, обеспечивая более однородную структуру сшитого сополимера, а также дает возможность релаксации напряжений, возникающих при усадке полимера, и устранения ОВН.

Необходимым условием проведения полимеризации является отсутствие кислорода воздуха, который является ингибитором радикальной полимеризации. Контакт мономерной смеси с кислородом воздуха вызывает образование неоднородностей и слоистости, влияющих на качество полимерного материала.

Полученный по изложенной технологической схеме высокогидрофильный полимерный материал для МКЛ имеет прочностные характеристики (σ,ε) в два и более раза выше, чем у прототипа, степень конверсии мономеров - до 98,7%, высокое светопропускание - 99%. Рефракция МКЛ после гидратации соответствует заданным параметрам. Несмотря на большую продолжительность процесс является вполне технологичным, не хуже прототипа, за счет того, что во время временных выдержек параллельно производится облучение нескольких изложниц, количество которых может быть неограниченным.

Способ осуществляется следующим образом.

Очищенный N-винилпирролидон смешивают с перегнанным метилметакрилатом и очищенным дивиниловым эфиром диэтиленгликоля. Смесь тщательно перемешивают и заполняют ею стальные изложницы, которые с помощью прокладок герметично закрывают и собирают в модуль. Модуль помещают в полиэтиленовый стакан, который, после откачивания воздуха, запаивают. Полимеризацию ведут в боковом канале установки MPX-γ-20 по соответствующей технологической схеме, определяемой величиной разовой дозы облучения, временем пост-процессов и общей экспозиционной дозой, необходимой для достижения максимальной величины гель-фракции (не ниже 97,5%).

Пример 1. 68 мас.ч. N-винилпирролидона смешивают с 32 мас.ч. метилметакрилата, добавляют 1 мас.ч. сшивающего агента - дивинилового эфира диэтиленгликоля. Смесь тщательно перемешивают и шприцом-дозатором типа АР 1000 заполняют в изложницы. Модуль с изложницами помещают в боковой канал установки MPX-γ-20. . При рабочей температуре 18^oC "импульс" облучения равен 1,4 кГр, временные выдержки соответственно 2, 6, 12, 24,...24 ч. Количество импульсов 10. В первый день облучения время 1 импульса составляет 45 мин., в последующие дни - 15 мин. Общая экспозиционная доза 14 кГр (1,4 Мрад). Полученные заготовки бесцветные или бледно-желтого цвета, показатель преломления в сухом виде 1,385, в набухшем состоянии 1,521, водосодержание 70,5%, светопропускание 99%, содержание гель-фракции 98,5%, предел прочности на разрыв 1000 кПа (10 кгс/см²), относительное удлинение при разрыве 98%.

Водосодержание определяют по формуле m_k-m_o/m_k· 100%, где m_k - масса набухшего образца; m_o - масса сухого образца.

Показатели преломления сухого и набухшего образца определяют на рефрактометре RL-2. Светопропускание - на спектрофотометре Specord M-40.

Степень конверсии (содержание гель-фракции) определяют гравиметрическим методом по разнице весов образцов до экстракции и после экстракции. Экстракцию проводят в течение 60 часов в аппарате Сокслета. После экстракции образцы высушивают в вакуумном сушильном шкафу до постоянного веса. Предел прочности на разрыв и относительное удлинение при разрыве определяют на разрывной машине РМБ-30.

Приведенные в таблице примеры 2 - 5 отличаются различными температурными режимами полимеризации.

Формула изобретения

1. Способ получения полимерного материала для мягких контактных линз путем сополимеризации N-винилпирролидона и метилметакрилата в присутствии дивинилового сшивающего агента под действием ионизирующего излучения, отличающийся тем, что действие ионизирующего излучения проводят последовательными импульсами с временной выдержкой после каждого импульса до достижения общей экспозиционной дозы 10,5 - 14,0 кГр.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что временные выдержки перед каждым последующим импульсом, начиная с второго, проводят по схеме: в течение 2, 6, 12, 24, ... 24 ч.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что действие ионизирующего излучения проводят в вакууме или инертной среде.

РИСУНКИ

Рисунок 1