[发明专利]以聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚物为基础的新型水凝胶

说明书

本发明涉及含有聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物的水凝胶，制造水凝胶的工艺方法和水凝胶在生物医药和药剂领域中作为材料的应用，用于制造接触镜片、控制活性物质的释放、作为包涵固定化生物催化剂的载体材料，作为过渡金属催化剂的载体材料、作为制造活性膜的材料、作为钻孔液的添加物、作为采油置换剂、作为水泥助剂和作为高粘度液体添加剂，例如为改善石油的流动性能和快速输送以及作为化妆品的组分。

水凝胶是以亲水性的聚合物为基础的含水凝胶，它是三维网状物，该聚合物作为水凝胶不溶于水，但可溶胀至平衡状态的容积并在相当大的程度上保持其形状。网状物的生成主要是通过各个聚合物链的化学结合，但也可以在各聚合物链的节段之间通过静电、疏水的或偶极/偶极-互相作用的物理过程实现。通过对构成聚合物的单体、交联类型和交联密度的选择可有目的地调节水凝胶所要求的性能，聚合物所必需的亲水性可借助于羟基、羧基、磺酸(盐)酯基或酰胺基等获得。合成的水凝胶是以聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇等作为基础，一般情况下水凝胶与活的组织有良好的相容性(源自Rmpp Lexikon Chemie-Version 2.0，Stuttgart/NewYork：Georg Thieme Verlag 1999)。

以聚乙烯醇为基础的水凝胶是熟知的(参见US2003008396A1，US2001029399A1，US0006231605B1，US0005981826A，WO2001044307A3，WO1998050017A1，Hassan，Christie M.；Peppas，Nikolaos，A.；Advances in Polymer Science(2000)，153(Biopolymers，PVA Hydrogels Anionic Polymerisation Nanocomposites)，37-65，Peppas，Nikolaos A.，Hydrogels Med.Pharm.(1987)，2，1-48，和其所引用的文献)。以聚乙烯醇为基础的水凝胶可用各种不同的方法制造，例如一聚乙烯醇水溶液经过反复冷冻和融解，用有离子化作用的射线(紫外线，γ-射线)辐照聚乙烯醇水溶液以及聚乙烯醇通过与交联剂，如戊二醛、乙醛、甲醛、马来酸、草酸、海藻酸、二甲基脲、乙二醛、盐酸、聚丙烯醛、二异氰酸酯和/或硫酸二乙烯酯反应。

以聚乙烯醇为基础的水凝胶一般是由常规的线型聚乙烯醇制取的，此处的水凝胶由于结晶区而导致有浑浊现象，这使得由常规聚乙烯醇制取的水凝胶只能有条件地适用于如接触镜片的光学用途。此外，由常规聚乙烯醇得到的水凝胶只有经凝胶交联才能获得其机械性能。

令人惊喜地发现，有特殊几何结构，如星形几何结构的聚乙烯醇水凝胶在凝胶中显示出有较少的微结晶度，从而能导致其光学性能和机械性能的改善，在DE10343607(Schulte et al./Celanese VenturesGmbH)和DE10356574(Bruckmann et al./Celanese Ventures GmbH)中曾对其作过描述。此外，在形成水凝胶之前通过聚合物的交联所得到的聚乙烯醇的特殊几何结构能降低其磨耗。

因而，本发明的对象是含有至少一聚乙烯醇-星形聚合物的水凝胶。

在本发明范围内的水凝胶含有至少一种聚乙烯醇-星形聚合物，它既包括那些全部用一种或许多聚乙烯醇-星形聚合物作为聚合物的水凝胶，也包括那些聚乙烯醇-星形聚合物与其它聚合物之间的混合物，此处尤其优选是聚乙烯醇-星形聚合物与常规的聚乙烯醇之比为99∶1至1∶99的混合物。另外，特别优选是聚乙烯醇-星形聚合物与聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯基吡咯烷酮之比为99∶1至1∶99的混合物。

按本发明的水凝胶除上述的聚乙烯醇-星形聚合物外，对其名称已作说明，它还含有水。

含有特殊几何结构的聚乙烯醇可采用不同的方法制造：其一是由经一过渡金属催化剂制造的聚醋酸乙烯，如在DE10238659中说明的方法，经皂化，如在DE10343607中所说明的；或者是经过醋酸乙烯与一可交联的共聚单体进行共聚，再经皂化，如在DE10356574中所述的。

下面是表示在DE10343607和DE10356574中描述的聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚物作为聚乙烯醇-星形聚合物。

按DE10343607和DE10356574的聚乙烯醇-星形聚合物是指式I，II或III的化合物。

其中