Гелеобразующая композиция

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ 06 04 С 0 РЕТЕН руппам м а основ акрилат тирола,гид- тирол- оотношероксиэтилсульфонаминии компо олимевеньяама,ыше лимерное соединекарбоксильными пами, указан 0-40 и о призна 5. 12.- в качествемого полим зьенья И-в мол,мас. н применен п водорастворира,имеющегониллактама именее 1000 ли-М-винилпирролидон;0 - в качестве 7. водорастворира, имеющего ого поли венья Иниллактама и менее 10000,се остальныемол.мас. нприменены ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК ПАТЕНТУ(71) Дзе Кендалл Компани (08)(72) Кищор Рамандал Шах (1 М)(54)(57) ГЕЛЕОБРАЗУ 10 ЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ,содержащая водорастворимый полимер,имеющий звенья И-виниллактама и молекулярную массу не менее 10 000, иводорастворимое полимерное соединенис карбоксильными группами, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью,получаемых гелей, в качестве водорастворймого полимера, имеющего звеньяИ-вийиллактама, и мол.мас. не менее10000, в ней использован полимер,выбранный из группы, включающей поли-й-винилпирролидон, сололимер И-винилпирролидона с И, И-диметилметакриламидом и/или винилацетатом, поливинилоксазолидинон, поливинил-пиперидон, поливинил-метилпирролидон,поливинил-этилоксаэолидинон, поли-И-винил-.-капролактам, поли-И-винил-метил-бутилоксаэолидинон, а в качестве водорастворимого полимерного соединения с карбоксильными неи использован сопол 50-80 мас.7 С-Св-алки 2-этилгексилакрилата -8 мас.7 акриловой кис с.7. метакриламида, етакрилата или и-с да при следующем с ентов мас.7:имеющийМ-виниллак- казанный одорастворимые полимИзобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкретно к композиции, способной йри комнатной температуре беэ растворения поглощать воду в количестве более, ,чем 457. с образованием гидрогеля, который может найти;применение в медицине, например, для покрытия ран н ожогов, для изготовления мягких контактных линз и др., а также в других О областях, в частности в автомобильной и авиационной промьппленностях для изготовления, покрытий стеклянных поверхностей, например стекол для предохранения их от запотевания. 15Целью изобретения является варьирование гидратационных свойств получаемых гелей. П р и м е. р ы 1-13. В данных примерах каждый из сополимеров получают по обычной методике полимеризации в растворе, растворяя в подходящем растворителе требуемые пропорции мономеров и при использовании в качестве инициатора полимеризации небольших количеств (0,2-0,4 Ж от веса мономеров) свободно-радикального инициатора, такого как азобисизобутиронитрил или 2-третбутилаэо-цианопропан,о 30 Полимеризацию проводят при 80-95 С, до высоких степеней конверсии. Состав сополимеризационной смеси описан в табл. 1 Сополимеры по примерам 1-3 выделяют иэ реакционной смеси осаждением в метаноле, собирают фильтрова 6нием и сушат при 100 С подвакуумом, а сополимер по примеру 4 выделяют удалением летучих компонентов нагреванием под вакуумом при 100 Сь40Каждую из смешанных композиций по данным примерам получают растворением в И, Б-диметилформамиде нужных пропорций водонерастворимого сополимера и поливинилпирролидона (мол. масс.360000) дС концентрации полимерной смеси в растворе, равной 10 15 вес.Х, После этого раствор смеси нагревают прн 100 С под вакуумом для удален;я растворителя с получением массы оптически прозрачной твердой смеси. Термопластичную смесь прессуют в диск в нагреваемой форме при 150 С. Формованный диск помещаютов деионизированную воду на 72 ч, в 55 течение которых он поглощает воду и образует гидрогель, В табл. 2 представлены составы смесей, их физические свойства и равновесное содержание воды в гидрогелях из этих смесей,П р и м е р ы 12 - 13. В кругло" донную колбу емкостью 500 мл помещают 20,8 г (0,10 моль) пятихлористого фосфора и при охлаждении на ледяной бане медленно добавляют 17,4 г Ь,О 84 моль) измельченного в порошок и-стиролсульфоната натрия. Смесь тщательно перемешивают на магнитной мешалке Через 30 мин смесь нагревают с обратным холодильником при 50-60 С в течение 2 ч. Продукт охлаждают, выливают в 100 г. размолотого льда и экстрагируют 100 мл хлороформа. Органический слой, содержащий и-стиролсульфоннлхлорид, отделяют, несколько раэ промывают дистиллированной водой и сушат над сульфатом магния.Раствор и-стиролсульфонилхлорида в хлороформе (100 мл) в течение приблизительно 30 мин при механическом перемешивании и одновременном охлаждении льдом прибавляют к 340 мл ЗОХ- ной гидроокиси аммония (уд.вес.0,90). Смесь нагревают при 50 С с обратным холодильником 5 ч и затем охлаждают до комнатной температуры.Органический слой отделяют, сушат .над безводным сульфатом магния, выпаривают до сухого остатка и получают твердый белый порошок грязного и"стиролсульфонамида, который очищают нерекристаллизацией иэ водно-этанольной смеси и получают приблизительно 6, 0 г сульфонамида, т.пл. 130-132 С.В инфракрасных спектрах сульфоиамида обнаруживают полосы поглощения при 3350 и 3260 см (колебания связи ИН), 1600 см " (ароматическая связь С=С), 1305 и 1160 см (колебания связи Я=О) и 840 см(и-замещенный бензол, колебания двух соседних СН) .Сополимер из 623 н-бутилметакри-. лата, ЗОЖ п-стиролсульфонамида, полученного, как описано, и 83 акриловой кислоты получают обычным способом как описано в примерах 1-4, с использованием 337 концентрации мономеров в смеси этилового спирта и диоксана. Сополимер очищают осаждением реакционной смеси в хлороформе, после чего выделяют фильтрованием и сушат под вакуумом при 100 С.юСмеси сополимера с поливинилпирролидоном (ПВП, мол. мас.360000), получают так, как описано в примерах 5 12436275 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11, растворением сополимера и ПВП в диметилформамиде и последующим выпариванием растворителя в вакууме при 100 С. Смеси, содержащие 10 вес.7 и 30 вес.7 сополимера и соответветствующее,количество поливинилпирролидона в виде остальной части, представляют собой, как было найдено, оптически прозрачные твердые соединения, Как было найдено, формованные диски.из двух смесей, полученные так же, как описано в примерах 5-11, поглощают воду и образуют прозрачные гидрогели, содержащие, соответственно, 84,6 и 62,5 вес.7. воды при выдерживании до равновесия в деионизированной воде при комнатной температуре 7"ь ч.П р и м е р ы 14 - 17. Гидроксиэтилметакрилат (ГЭМА) очищают экстрагированием (4-6 раз) 1:1 раствора полимера в воде петролейным эфиром, после чего насыщают водный раствор мономера хлоридом натрия и экстрагируют мономер хлороформом. Объеди,ненные хлороформные экстракты сушат над безводным сульфатом магния и раствор перегоняют под вакуумом (приблизительно 0,1 мм рт.ст.) с использованием в качестве ингибитора хлорида одновалентной меди. Фракция мономера гонится при 70-82 ОС.Сополимер, содержащий 527 бутилметакриалата, 40 Е ГЭМА и 87 акриловой кислоты, получают обычным способом, как описано в примерах 1-4, с использованием 257-ной концентрации мономера в смеси этилового спирта . и диоксана.Оптически прозрачные смеси сополимера в различных соотношениях с поливинилпирролидоном (ПВП, мол.мас.360000) получают, как описано в примерах 5-11, растворением сополимера и ПВП в диметилформамиде и последущим выпариванием растворителя при 100 С в вакууме. Формованием под давФлением получают пластинки из смеси ,толщиной приблизительно 0,2032 - 0,3048 мм, которые 72 ч выдерживают в деионизованной воде при комнатной температуре до равновесия. Как найдено, смеси, содержащие 70, 80 и 90 вес.Е ПВП, образуют гидрогели, содержащие соответственно 75,8, 82,3и 88,9 Х воды.П р и м е Р ы 18 - 24. Сополимериз 623 бутилметакрилата, 87. ак-,риловой кислота и 307 метакриламида получают по общей методике, описанной в примерах 1-4, и также как описано в примерах 14-17, получают оптически прозрачные смеси сополимера с различными количествами одного и того же поливинилпирролидона.Найдено, что существует линейная зависимость между долей (от 10 до 407) сополимера в смеси и равновесным содержанием воды в гидрогеле, как это показано в табл. 3. Для того, чтобы учесть изменения в свойствах ПВП в смеси, обусловленные введением сополимера, рассчитана гидратация одной фракции ПВП, исходя из предположения, что набуханием сополимера в воде можно пренебречь. Результаты представлены в последней колонке табл. 3. Снова найдено, что равновесное содержание воды в фракции ПВП обратно пропорционально количеству сополимера в смеси. П р и м е р ы 25 - 32. Серии водорастворимых сополимеров И-винилпирролидона, содержащих различные количества винилацетата, Х, И-диметилметакриламида и смесей этих последних двух получены растворением нужных пропорций мономеров в равных объемах метанола и с использованием в. качестве инициатора приблизительно О, 15 вес .У (по отношению к весу мономеров) свободно-радикального инициатора, такого как 2,2-азобис-изобутиронитрил, Полимеризацию проводят при кипячении растворителя с обратным холодильником до степени конверсии приблизительно 90-957. и после выпаривания растворителя и остаточного мономераг под вакуумом при 100"С получают сополимер в виде хрупкого прозрачного и бесцветного твердого остатка.Водонерастворимый сополимер получают из смеси 62 вес.ч. п-бутилметакриалата, 30 вес.ч. метакриламида и 8 вес.ч, акриловой кислоты по методике, описанной в примерах 1-4.Смеси водорастворимого и водоыерастворимого,сополимеров получают так, как описано в примерах 14-17.В табл. 4 указаны составы сополимеров винилпирролидона, количества сополимеров в смеси с водонерастворимым сополимером и равновесное содержание воды в каждой гидрогелевой смеси при выдерживании в воде в течение 72 ч при комнатной температуре. В каждом случае смеси представляютсобой оптически прозрачные твердые соединения, образующие оптИЧески прозрачные гидрогели при равновесном .выдерживании в воде 5Смеси поизобретению обладают такими свойствами, как термопластичность, способность плавиться, растворимость в органических растворителях и способность гидратироваться, 1 О Хотя они сохраняют термопластичность, способность плавиться и растворимость в органических растворителях полимерной или сополимерной виниллактамной части,смеси они обладают различ ными гидратационными свойствами в зависимости от количества присутствуннцего сополимера.П р и м е р 33. Повторен каждый из примеров 6-13, заменяя ПВП равным 2 О по весу количеством поли- Я-капролактама (максимальная мол.мас.33000). Этот полилактам получают следующим об разом; 200 мг азобисизобутиронитрила (АИБН) растворяют в 100 г И-винил-с. - 25 -капролактама который предваритель 1но нагревают до 45 С в дробилке. Ра- . створ выдерживаютв печипри 75 С 4 ч и в течение этого времени состав поли-. меризуется до твердой массы. Твердую массу растворяют в одном литре хлороформа и раствор по каплям добавляют к 10 л петролейного эфира (с температурой кипения 30-60 фС) при перемешивании, получая гранулированный осадок полимера. Полимер отделяют фильтрованием и сушат в вакуумной печи (50 С в течение 3 ч при 10 мм рт.ст.). Выход равен 75 г полимера, чья максимальная молекулярная масса, опреде ленная гельпроникающей хроматографией, равна 36000. ИК-спектр показал наличие поглощения при 1640 см , что является характеристикой карбонила лактама. 45Результаты примера 33 сравнимы с теми, которые получаются в примерах 5 - 11.П р и м е р 34. Повторяя пример 33, используют поливинилкапролактам с более высокой молекулярной массой (максимальная мол. мас. 800000), Этот полилактам получают путем полимеризации в растворе в метиловом спирте.Так, в растворе 100 г М-винил- С-капролактама в 550 мл метилового спиртарастворяют 100 мг изобысизобутиронитрила в качестве инициатора. Растворполимера сушат в вакуумной печи при50 С и 10 мм рт.ст, Максимальнаямол.мас. 500000. Результаты аналогичны получаемым в примерах 5 - 11,П р и м е р 35. Снова повторенпример 33, используя поли-Ю-винил- --капролактам, приготовленный в водеаналогично тому, как получен полимерв примере 34, но используя воду вмес"то метилового спирта и 1,2 г персульфата калия и 0,6 г раствора метаби"сульфита вместо АИБН. Температурновременной режим: 50 С 3 ч и затем60 С - 17 ч (вместо 50 С в течение20 ч). Максимальная мол. мас. равна 600000.П р и м е р 36. Вновь повтореныпримеры 5-11, используя вместо ПВПследующиеГ полимеры: поливинилоксазо.лидинон (М.М. 40000); поливинилоксазолидинон (М.М. 350000); поливинил-пиперидон (М.М. 250000); поливинил-метил-пирролидон (М.М. 360000)поливинил-этил-оксазолидинон (М.М,340000),Результаты аналогичны тем, которые получены в примерах 5-11.П р и м е р 37, Повторены примеры 14-24, за исключением того, что вместо ПВП применяют полимеры из примеров 33 - 36. Результаты сопоставимы с более ранними примерами .П р и м е р 38. Повторены примеры 25-32, за исключением того, что вместо В-винил-пирролидона, использу емого в качестве компонента сополимера. (примеры 25-30) для терполимера (примеры 31 и 32), применяют: И-винилоксазолидинон; М-винил-пиперидон; М-винил-метил-пирролидон; М- -винил 4-метил-бутилоксазолидинон.Результаты аналогичны другим примерам.1243627 Таблица 1 Пример Реакционные ингредиенты 2 3 4 Сомономеры-граммы 65 МетилметакрилатМетакриламидСтиролАкриловая кислота 30 30 30 65Н-бутилметакрилат 80 2-ЭтилгексилакрилатРастворители-миллилитрыЭтанол 65 100 100 100 100 100 100 100 ДиоксанН, Н-Диметилформамид 100 Таблица 2 Пример Равновесное софизические свойства Композиция держание воды,вес.7 масс.ч. ПВП Сухая форма Гидратированнаяна 100 мас.ч. формасмеси Сополиер по римеру 68 70 Прозрачная,прочная Прозрачная,твердая 91 90 70 90 80 Полупрозначная,липкая 90 90 Прозрачная,прочная 77 10 70,8 6,5. 84,8 17,765 85 80 81, 3 75,32 72,01 2,80 0 30 4,8 6,82 О х Вес Н име ие. А смеси + Вес Н ОО х Вес ПВП смеси + Вес Н ф 200 хВес сме смес Вас Н,блица Пр Водорастворимый сополимермольное соотношение месь новесчастеи ;весов ное содержание воды вес,7,П водораст воримого сополимена 100 чатей смес О 0 0