专利名称：一种用于医疗器械表面的亲水涂层及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种亲水涂层，特别是涉及一种用于医疗器械表面的亲水涂层，以及 该亲水涂层的制备方法。
背景技术：
现代医学在对病人的诊疗过程中，要求对病人身体造成的伤害最小，提倡“无创” 或“少创”诊疗法。介入技术是由体外通过各种导管伸入体内，对病人的患部进行观察、诊 断、治疗。因此它充分体现了“无创”、“少创”诊疗法的精神，极大地推动了临床医学的发 展。介入人体的导管必须具有良好的生物相容性，由于高分子材料具有无毒、无抗原性等优 良性能，故被大量应用到介入治疗领域。医用高分子材料表面与人体组织接触时，会产生复 杂的物理化学作用，此时材料表面的组成与形态起着关键作用。介入诊疗中使用的各种导 管除需要有良好的血液相容性和组织相容性外，还必须具有润滑的表面以减少插入过程中 产生摩擦、对组织粘膜造成损伤、增加病人的痛苦。润滑表面不仅可以减少蛋白质的吸附， 血小板的黏附，还能抗细菌黏附，避免伤口的感染和各种并发症的发生。聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)等是制备医用导管的常用高分子材料，但这些材料 的疏水性却往往影响其在介入医学方面的应用。因此，只有通过对这些材料表面进行化学 修饰才能满足其临床使用的要求。亲水涂层对医疗器械进行润滑处理的方法，改善医用器 械材料表面与人体组织接触时，产生的复杂物理化学作用，有效地减少插入过程中产生摩 擦、对组织粘膜造成损伤、从而减轻病人的痛苦。目前，国内生产的用于医用材料的亲水涂层产品很少，该产品多为国外垄断。常用 于医用材料的亲水涂层材料多采用聚氨酯，例如，丹麦的科洛普拉斯特公司的国际公布号 为W02006/037321的专利公开了一种具有润湿的亲水涂层的医疗器材，其包括包含亲水聚 合物的涂层组合物和含有水和一种或多种润滑剂的润湿剂。其中所述的亲水聚合物是选自 WXTANE T5410\Tecophilic HP93A100、具有 500-2000 的分子量的 Tecogel、HydroMed D640 和Hydroslip的聚氨酯，但是上述的几种聚氨酯材料为专利产品，价格高昂，因此导致由其 制备的亲水涂层的价格居高不下，不适于国内市场的普通消费者使用。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于医疗器械表面的亲水涂层及 其制备方法。该亲水涂层不仅能改善医用器械材料表面与人体组织接触时产生的复杂物理 化学作用，有效地减少插入过程中产生摩擦和对组织粘膜造成损伤从而减轻病人的痛苦， 而且价格低廉。本发明的目的是研制一种用于与人体直接接触的医疗器械表面的具有良好润滑 性的亲水涂层，本发明的目的是通过以下技术方案实现的—种用于医疗器械表面的亲水涂层，包括粘合层和亲水层，所述粘合层和所述亲 水层形成半互穿网络结构，所述粘合层是将亲水聚氨酯与交联剂进行交联后获得的交联聚氨酯涂层，所述亲水层为润湿性的亲水高分子聚合物。所述的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比在0. 5-2之间，-C00H基团的 质量分数在3-10%之间。所述的交联剂为多异氰酸酯、氮丙啶化合物、环氧基交联剂、硅氧烷交联剂、多碳 二亚胺交联剂，优选为氮丙啶化合物，所述氮丙啶类化合物选自SAC-1、SAC-10、SAC-100、UN 125F、UN 7、季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯、二甲亚胺、2，2-二甲基氮丙啶、1-(2-氯乙 基)-2_苯基氮丙啶、N，N' -1，6-己二基双(1-氮丙啶酰胺)、氮丙啶二硫酮、聚氮丙啶-甲 基环氧乙烷中的一种或两种组合。所述交联剂占所述交联聚氨酯总质量的1-10%。所述的润湿性的亲水高分子聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮共 聚丙烯酞胺、聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、 羧甲基壳聚糖或羟乙基纤维素。本发明的另一个目的是提供一种制备用于器械表面的亲水涂层的方法，本发明的 目的是通过以下技术方案实现的一种制备用于医疗器械表面的亲水涂层的方法，包括以下步骤1)制备亲水聚氨酯，具体步骤如下在搅拌下加入多异氰酸酯和聚酯/聚醚多元 醇，在40-150°C左右反应l_24h，降温至20-60°C，加入小分子扩链剂，进行扩链反应l_24h， 再加入亲水扩链剂，进行扩链反应l_24h，得到聚氨酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至 40°C以下，加入TEA(三乙胺)中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离子水，所述去离子 水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在1-50%左右，最后，在3000 8000r/min 高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液；2)将步骤1)制备的亲水聚氨酯乳液与交联剂进行交联反应得到交联聚氨酯，所 述交联剂的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的1-10% ；3)将润湿性的亲水高分子聚合物溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH > 7. 0，优选pH值在8-9之间；在所述溶液中所述润湿性的亲水高分子聚合物的质量百分比浓 度在-30%之间；4)将步骤2)获得的所述交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，干燥固化，形成交 联聚氨酯涂层，所述交联聚氨酯涂层为粘合层；然后再将步骤3)获得的所述溶液涂覆到所 述交联聚氨酯涂层上，进行干燥固化使得润湿性的亲水高分子聚合物粘附到所述交联聚氨 酯层的表面，粘附到所述粘合表面的润湿性的亲水高分子聚合物层为润滑层，即获得本发 明的用于医疗器械表面的亲水涂层。步骤2)中所述的将所述亲水聚氨酯与所述交联剂进行交联反应是采用内交联方 法进行的，通过所述的内交联方法将多官能度的所述交联剂与所述亲水聚氨酯结构中的羧 基发生化学反应，以形成所述的半互穿网络结构的粘合层，所述亲水层涂覆于粘合层之上， 形成半互穿网络结构的润滑层，从而所述粘合层和所述亲水层共同形成半互穿网络结构。 本发明采用半互穿网络对医用导管材料聚氨酯进行修饰，获得PU/PVP的共混材料，可使导 管材料的亲水性和润滑性有所提高。所述的多异氰酸酯为异氰酸甲酯(methylisocyanate)、异氰酸苯酯(phenyl isocyanate)、异氰酸丁酯(butylisocyanate)、烯丙基异氰酸酯(allyl isocyanate)、异氰酸乙酯(Ethyl isocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔 酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二亚甲基苯二异氰酸酯(XDI)中的一 种；所述的聚酯/聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚(PTMG)、聚醚二元醇(PPG)、聚乙烯醇 (PVA)、聚己二酸丙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、 聚己二酸新戊二醇酯、聚己二酸一缩二乙二醇酯中的一种；所述的小分子扩链剂为乙二醇、丙二醇、1，6己二醇(HDO)、1，4_ 丁二醇(BDO)、聚 四氢呋喃二元醇、1，4_环己二醇、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇中的一种；所述的亲水扩链剂为聚碳酸1，2_丙二酯(PPC)、二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟甲基 丁酸(DMBA)、苯胺基丙酸、己二酸、豆油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸中的一种；所述的交联剂为多异氰酸酯、氮丙啶化合物、环氧基交联剂、硅氧烷交联剂、多碳 二亚胺交联剂中的一种，优选为氮丙啶化合物，所述氮丙啶类化合物选自SAC-1、SAC-10、 SAC-100.UN 125F、UN 7、季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯、二甲亚胺、2，2-二甲基氮丙 啶、1-(2_氯乙基)-2_苯基氮丙啶、N，N' -1，6-己二基双(1-氮丙啶酰胺)、氮丙啶二硫 酮、聚氮丙啶_甲基环氧乙烷中的一种或两种组合；所述的润湿性的亲水高分子聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮共 聚丙烯酞胺、聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、
羧甲基壳聚糖、羟乙基纤维素。所述小分子扩链剂的量占所述多异氰酸酯质量的15 30% ；所述亲水扩链剂的 量占所述多异氰酸酯质量的15 30%。所述多异氰酸酯和所述聚酯/聚醚多元醇的质量比为1 0.5 1 2。步骤4)中所述的将所述交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面和将所述含有润湿性 的亲水高分子聚合物的溶液涂覆到所述交联聚氨酯涂层上均是采用浸涂法或将所述医疗 器械穿过浸有所述交联聚氨酯的海绵来实现的，所述的浸涂法即包括将基体浸入液体中并 稍后由液体中取出该基体的步骤，该步骤可以进行多次、多层涂覆。所述亲水聚氨酯乳液、所述交联剂和所述润湿性的亲水高分子聚合物在使用之前 保持分离，现配现用，使用时按照步骤2)到4)所述的顺序操作。所述亲水聚氨酯乳液、所述交联聚氨酯、所述含有润湿性的亲水高分子聚合物的 溶液均为澄清液体，并具有一定的粘度，所述粘度的范围在20-300mPa· s之间，优选在 100-250mPa · s 之间。本发明的方法中所述的干燥固化是在升温条件下进行干燥，干燥时间在1小时至 48小时，根据不同基体对温度的耐受能力，本发明的干燥温度在40°C至90°C之间，该温度 范围尤其保护某些高分子材料基体所具有的特殊的化学性质与使用时所需达到的物理性 能。同现有技术相比本发明的亲水涂层及其制备方法具有以下优点1、本发明采用具有半互穿网络的亲水涂层对医疗器械表面进行修饰，可提高医疗 器械表面的亲水性和润滑性。现有技术中，如果在PU/PVP共混体系中，PVP含量较高，则很 可能引起PVP的析出，甚至脱落。但是本发明很好地将润湿性的亲水高分子聚合物的质量 百分比浓度控制在-30%之间，解决了 PVP的析出和脱落的问题。而且本发明的半互穿网络结构也可使亲水涂层具有更优异的力学强度、涂层机械性能、耐水性、耐溶剂性和热稳 定性等性能。2、本发明严格控制了所述的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比，并且控 制-COOH基团的质量分数在3-10%之间，使得采用本发明的方法制备的聚氨酯具有更优异 的力学强度、涂层机械性能、耐水性、耐溶剂性和热稳定性等性能。3、本发明的亲水涂层适用范围广，其适用于大多数的聚合物材料表面的亲水性修 饰，其中包括聚乙烯、聚丙烯、氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚酯、硅橡胶等单一 组分的高分子材料或他们的各种改性产物或复合材料；另外也适用于不同形状、规格的医 疗器械如各类医用导丝，球囊导管，血栓抽吸导管，泪道导管，中心静脉导管，外周静脉导 管，造影导管，扩张管，撕开鞘，导尿管，引流管，导引导管，等各类血管内导管及尿道或人体 其它腔道内导管。吸痰管；硅胶胃管；三腔双囊止血胃管；气管插管；气管导管；消融导管 等。尤其适用于在操作过程中需要进行插入，并最终需要退出人体的一类医疗器材。4、应用本发明的方法制备的亲水涂层处于干态时不表现出润滑性能，不对器械操 作等产生影响，具有良好的硬度(国标GB/T 1732-93《漆膜耐冲击测定法》)、柔韧性(国 标GB/T 1731-93《漆膜柔韧性测定法》)、耐冲击性(国标GB/T 1732-93《漆膜耐冲击测定 法》)、附着性(国标GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》)；在与水接触后，吸水 形成水凝胶，具有良好的润滑性和良好的耐久性。


图1为本发明的半互穿网络结构的示意图。图2为医用尼龙管材表面涂覆亲水涂层区域和未涂覆的空白对照区域在水溶液 中通过橡胶管路的滑动性能对比图，其中，样品1、样品2、样品3为3件相同样品，进行3次 平行样测试。其中1 亲水聚氨酯；2 润滑性亲水高分子聚合物，所述的亲水聚氨酯为半互穿网 络结构的支撑部分。
具体实施例方式实施例1制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚己二酸丁二醇 酯，所述IPDI和所述聚己二酸丁二醇酯的质量比为1 1，在60°C左右反应2h，降温至 50°C，加入1，4-丁二醇，进行扩链反应lh，再加入聚碳酸1，2-丙二醇，进行扩链反应lh， 得到聚氨酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至25°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然 后，再加入去离子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在10%，最 后，在3000r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与2， 2_ 二甲基氮丙啶进行交联反应得到交联聚氨酯，所述2，2_ 二甲基氮丙啶的浓度为所述亲 水聚氨酯总质量的；获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在40°C干燥固化，形 成交联聚氨酯涂层。将润湿性的聚乙烯基吡咯烷酮溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液 的PH为7.5 ；在所述溶液中所述聚乙烯基吡咯烷酮的质量百分比浓度在5%;将获得的含有 聚乙烯基吡咯烷酮的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在40°C下进行干燥固化使得聚乙烯基吡咯烷酮粘附到所述交联聚氨酯涂层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表面的亲 水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比为0. 5，-COOH 基团的质量分数为3%。实施例2制备亲水聚氨酯在搅拌下加入甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚二元醇(PPG)，所 述TDI和所述PPG的质量比为1 1. 1，在80°C左右反应4h，降温至40°C，加入1，6己二醇 (HDO)，进行扩链反应3h，再加入二羟甲基丁酸(DMBA)，进行扩链反应5h，得到聚氨酯预聚 体，将所述聚氨酯预聚体降温至35°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离 子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在20 %，最后，在5000r/ min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与二甲亚胺进行交联 反应得到交联聚氨酯，所述二甲亚胺的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的3% ；获得的交联聚 氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在50°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。将聚乙烯基吡咯烷 酮共聚丙烯酞胺溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH为8. 0 ；在所述溶液中所述聚 乙烯基吡咯烷酮共聚丙烯酞胺的质量百分比浓度在15% ；将获得的含有聚乙烯基吡咯烷酮 共聚丙烯酞胺的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在50°C下进行干燥固化使得聚乙烯基 吡咯烷酮共聚丙烯酞胺粘附到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表 面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比为1. 0，-COOH 基团的质量分数在5%。实施例3制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇 (PPG)，所述IPDI和PPG的质量比为1 1，在90°C左右反应2h，降温至50°C，加入1，4_ 丁 二醇，进行扩链反应5h，再加入二羟甲基丙酸，进行扩链反应10h，得到聚氨酯预聚体，将所 述聚氨酯预聚体降温至35°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离子水，所 述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在10%，最后，在8000r/min高速 搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与氮丙啶二硫酮进行交联反应 得到交联聚氨酯，所述氮丙啶二硫酮的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的5% ；获得的交联聚 氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在70°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。将PVA溶于去离子 水制成溶液，调节所述溶液的pH为8. 5 ；在所述溶液中所述PVA的质量百分比浓度在30%; 将获得的含有PVA的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在70°C下进行干燥固化使得PVA 粘合到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比在0. 8-1. 5之 间，-COOH基团的质量分数为7%。实施例4制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异氰酸甲酯和聚四氢呋喃醚，所述异氰酸甲酯和 所述聚四氢呋喃醚的质量比为1 0.5，在70°C左右反应5h，降温至40°C，加入乙二醇，进 行扩链反应3h，再加入苯胺基丙酸，进行扩链反应4h，得到聚氨酯预聚体，将所述聚氨酯预 聚体降温至30°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离子水，所述去离子水
8的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在15 %，最后，在4000r/min高速搅拌下得到 亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯进 行交联反应得到交联聚氨酯，所述季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯的浓度为所述亲水 聚氨酯总质量的7% ；获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在80°C干燥固化，形成 交联聚氨酯涂层。将PEO溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH为9 ；在所述溶液中 所述PEO的质量百分比浓度在20% ；将获得的含有PEO的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层 上，在80°C下进行干燥固化使得PEO粘合到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用 于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比为1. 2，-COOH 基团的质量分数为6%。实施例5制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异氰酸苯酯和聚乙烯醇，所述异氰酸苯酯和所述 聚乙烯醇的质量比为1 2，在150°C左右反应lh，降温至60°C，加入丙二醇，进行扩链反 应lh，再加入己二酸，进行扩链反应lh，得到聚氨酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至 35°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离子水，所述去离子水的加入量为 使得反应体系中的固体含量控制在1%，最后，在5000r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳 液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与多异氰酸酯进行交联反应得到交联聚氨酯，所述多异 氰酸酯的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的10% ；获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面 后，在90°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。将羟甲基壳聚糖溶于去离子水制成溶液，调节 所述溶液的PH为10 ；在所述溶液中所述羟甲基壳聚糖的质量百分比浓度在25% ；将获得 的含有羟甲基壳聚糖的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在90°C下进行干燥固化使得羟 甲基壳聚糖粘合到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂 层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比在0. 5 2之 间，-COOH基团的质量分数在3 10%之间。实施例6制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异氰酸丁酯和聚己二酸丙二醇酯，所述异氰酸丁 酯和所述聚己二酸丙二醇酯的质量比为1 1.5，在1001左右反应111，降温至501，加 入聚四氢呋喃二元醇，进行扩链反应2h，再加入豆油脂肪酸，进行扩链反应3h，得到聚氨 酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至38°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加 入去离子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在50%，最后，在 6000r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与环氧基交 联剂进行交联反应得到交联聚氨酯，所述环氧基交联剂的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的 8% ；获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在75°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。 将羟乙基纤维素溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的PH为11 ；在所述溶液中所述羟乙 基纤维素的质量百分比浓度在；将获得的含有羟乙基纤维素的溶液涂覆到上述交联聚 氨酯涂层上，在70°C下进行干燥固化使得羟乙基纤维素粘合到所述交联聚氨酯层的表面， 即获得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比在0. 5 2之间，-COOH基团的质量分数在3 10%之间。实施例7制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异氰酸乙酯和聚己二酸乙二醇酯，所述异氰酸乙 酯和所述聚己二酸乙二醇酯的质量比为1 1.2，在40°C左右反应24h，降温至30°C，加 入1，4-环己二醇，进行扩链反应24h，再加入蓖麻油脂肪酸，进行扩链反应24h，得到聚氨 酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至15°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加 入去离子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在20%，最后，在 4500r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与硅氧烷交 联剂进行交联反应得到交联聚氨酯，所述硅氧烷交联剂的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的 7%;获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在65°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。 将聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH为9. 5 ； 在所述溶液中所述聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯的质量百分比浓度在20% ；将获得的 含有聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在70°C下进 行干燥固化使得聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯粘附到所述交联聚氨酯层的表面，即获 得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比在0. 5 2之 间，-COOH基团的质量分数在3 10%之间。实施例8制备亲水聚氨酯在搅拌下加入烯丙基异氰酸酯和聚己二酸二乙二醇酯，所述烯 丙基异氰酸酯和所述聚己二酸二乙二醇酯的质量比为1 0.9，在55°C左右反应15h，降温 至40°C，加入聚乙二醇，进行扩链反应17h，再加入1，2-丙二酯，进行扩链反应17h，得到聚 氨酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至30°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再 加入去离子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在40%，最后，在 7500r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与多碳二亚胺 交联剂进行交联反应得到交联聚氨酯，所述多碳二亚胺交联剂的浓度为所述亲水聚氨酯总 质量的6% ；获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在55°C干燥固化，形成交联聚氨 酯涂层。将聚乙烯基吡咯烷酮溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH为8. 5 ；在所述 溶液中所述聚乙烯基吡咯烷酮的质量百分比浓度在10% ；将获得的含有聚乙烯基吡咯烷酮 的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在55°C下进行干燥固化使得聚乙烯基吡咯烷酮粘附 到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比在0. 5 2之 间，-COOH基团的质量分数在3 10%之间。实施例9制备亲水聚氨酯在搅拌下加入六亚甲基二异氰酸酯和聚己二酸新戊二醇酯，所 述六亚甲基二异氰酸酯和所述聚己二酸新戊二醇酯的质量比为1 1，在65°C左右反应 IOh,降温至50 V，加入季戊四醇，进行扩链反应10h，再加入二羟甲基丁酸，进行扩链反应 IOh,得到聚氨酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至30°C，加入TEA中和反应中残余的羧 基，然后，再加入去离子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在 25%，最后，在4000r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液
10与1- (2-氯乙基)-2-苯基氮丙啶进行交联反应得到交联聚氨酯，所述1- (2-氯乙基)-2-苯 基氮丙啶的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的3% ；获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表 面后，在60°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。将聚乙烯基吡咯烷酮溶于去离子水制成溶 液，调节所述溶液的PH为9. 0 ；在所述溶液中所述聚乙烯基吡咯烷酮的质量百分比浓度在 8% ；将获得的含有聚乙烯基吡咯烷酮的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在60°C下进行 干燥固化使得聚乙烯基吡咯烷酮粘附到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医 疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比为0. 8，-COOH 基团的质量分数在10%。实施例10制备亲水聚氨酯在搅拌下加入二苯基甲烷二异氰酸酯和聚己二酸一缩二乙二醇 酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯和所述聚己二酸一缩二乙二醇酯的质量比为1 1.3，在 75°C左右反应2h，降温至55°C，加入新戊二醇，进行扩链反应2h，再加入二羟甲基丙酸，进 行扩链反应2h，得到聚氨酯预聚体，新戊二醇和二羟甲基丙酸占二苯基甲烷二异氰酸酯质 量的15%，将所述聚氨酯预聚体降温至30°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加 入去离子水，所述去离子水的加入量为使得反应体系中的固体含量控制在10%，最后，在 3000r/min高速搅拌下得到亲水聚氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与N，N' -1， 6-己二基双(1-氮丙啶酰胺)进行交联反应得到交联聚氨酯，所述N，N' -1,6-己二基双 (1-氮丙啶酰胺)的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的5%;获得的交联聚氨酯涂覆到医疗器 械的表面后，在60°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。将聚乙烯基吡咯烷酮共聚丙烯酞胺溶 于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH为8. 3 ；在所述溶液中所述聚乙烯基吡咯烷酮共 聚丙烯酞胺的质量百分比浓度在30% ；将获得的含有聚乙烯基吡咯烷酮共聚丙烯酞胺的溶 液涂覆到上述交联聚氨酯涂层上，在60°C下进行干燥固化使得聚乙烯基吡咯烷酮共聚丙烯 酞胺粘附到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比为1，-COOH基 团的质量分数在7%。实施例11制备亲水聚氨酯在搅拌下加入异氟尔酮二异氰酸酯和聚醚二元醇，所述异氟尔 酮二异氰酸酯和聚醚二元醇的质量比为1 0.7，在701左右反应311，降温至551，加入1， 4- 丁二醇，进行扩链反应3h，再加入二羟甲基丁酸，进行扩链反应4h，得到聚氨酯预聚体， 1，4_ 丁二醇和二羟甲基丁酸占异氟尔酮二异氰酸酯质量的30%，将所述聚氨酯预聚体降 温至25°C，加入TEA中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离子水，所述去离子水的加入 量为使得反应体系中的固体含量控制在15%，最后，在4000r/min高速搅拌下得到亲水聚 氨酯乳液。将上述制备的亲水聚氨酯乳液与聚氮丙啶_甲基环氧乙烷进行交联反应得到交 联聚氨酯，所述聚氮丙啶_甲基环氧乙烷的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的7% ；获得的交 联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，在45°C干燥固化，形成交联聚氨酯涂层。将聚乙烯基吡 咯烷酮溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH为9. 0 ；在所述溶液中所述聚乙烯基吡 咯烷酮的质量百分比浓度在10% ；将获得的含有聚乙烯基吡咯烷酮的溶液涂覆到上述交联 聚氨酯涂层上，在45°C下进行干燥固化使得聚乙烯基吡咯烷酮粘附到所述交联聚氨酯层的表面，即获得本发明的用于医疗器械表面的亲水涂层。采用上述方法得到的亲水聚氨酯中-NCO基团与-OH基团的摩尔比为1. 5，-COOH 基团的质量分数在9%。上述部分实施例中获得的亲水涂层的部分性能测试数据如下表1 表1涂层的基本性能数据
摆杆硬 ^ 柔韧性 耐冲击性 附着力(玻璃、马口铁 度 衣㈤ /mm/kg.cm_板)/级
亲水聚氨酯0.129光滑0.51200亲水聚氨酯-3%交 联剂0.256光滑0.51200亲水聚氧酯-5%交 联剂0.161光滑0.51200亲水聚氣酯-7%交 联剂0.106发粘0.51200将粘合层亲水聚氨酯交联剂、亲水聚氨酯-5%交联剂、亲水聚氨酯-7%交 联剂和纯亲水聚氨酯涂层分别溶于丙酮溶液，可以发现，粘合层均不溶解，而纯亲水聚氨酯 可溶解于溶剂中。将各粘合层和纯亲水聚氨酯的涂层置于烘箱中，加热至80°C发现，粘合层 均不熔融，而纯亲水聚氨酯发生熔融，变软发粘。将粘合层在去离子水中浸泡24h后，表面 没有发白、泛起、脱落、溶解等现象，耐水性较高。以上测试均说明交联聚氨酯涂层具有不溶 不熔的特点。而且本发明的亲水涂层的润滑性好，如图2所示，将医用尼龙管材表面一半长 度涂覆亲水涂层，一半长度留作空白对照，然后使其在水中通过固定直径的橡胶管路进行 对比测试，测得的结果表明涂覆有本发明所述亲水涂层的医用尼龙管材表面的摩擦力大大 低于空白对照段。因此，本发明的亲水涂层在与水接触后，具有良好的润滑性和良好的耐久 性。上述的实施例只是为了更好的解释本发明，其不应该理解为对本发明的限制。本 领域的技术人员根据本发明所采用的等同变换或等同替换而形成的技术方案，均落在本发 明权利保护范围之内。
权利要求
一种用于医疗器械表面的亲水涂层，包括粘合层和亲水层，其特征在于，所述粘合层和所述亲水层形成半互穿网络结构，所述粘合层是将亲水聚氨酯与交联剂进行交联后获得的交联聚氨酯涂层，所述亲水层为润湿性的亲水高分子聚合物。
2.根据权利要求1所述的亲水涂层，其特征在于，所述的亲水聚氨酯中-NCO基团 与-OH基团的摩尔比在0. 5-2之间，-COOH基团的质量分数在3-10%之间。
3.根据权利要求1所述的亲水涂层，其特征在于，所述的交联剂为多异氰酸酯、氮丙啶 化合物、环氧基交联剂、硅氧烷交联剂、多碳二亚胺交联剂中的一种，所述交联剂占所述交 联聚氨酯的总质量的1-10%。
4.根据权利要求1所述的亲水涂层，其特征在于，所述的润湿性的亲水高分子聚合物 包括聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮共聚丙烯酞胺、聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙 烯酯、聚醋酸乙烯酯、聚环氧乙烷、羧甲基壳聚糖或羟乙基纤维素。
5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的用于医疗器械表面的亲水涂层的方法，包括 以下步骤1)制备亲水聚氨酯，具体步骤如下在搅拌下加入多异氰酸酯和聚酯/聚醚多元醇，在 40-150°C左右反应l_24h，降温至20-60°C，加入小分子扩链剂，进行扩链反应l_24h，再加 入亲水扩链剂，进行扩链反应l_24h，得到聚氨酯预聚体，将所述聚氨酯预聚体降温至40°C 以下，加入三乙胺中和反应中残余的羧基，然后，再加入去离子水，所述去离子水的加入量 为使得反应体系中的固体含量控制在1-50%左右，最后，在3000 8000r/min高速搅拌下 得到亲水聚氨酯乳液；2)将步骤1)制备的所述亲水聚氨酯乳液与交联剂进行交联反应得到交联聚氨酯，所 述交联剂的浓度为所述亲水聚氨酯总质量的1-10% ；3)将润湿性的亲水高分子聚合物溶于去离子水制成溶液，调节所述溶液的pH> 7. 0 ； 在所述溶液中所述润湿性的亲水高分子聚合物的质量百分比浓度在-30%之间；4)将步骤2)获得的所述交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，干燥固化，形成交联聚 氨酯涂层，所述交联聚氨酯涂层为粘合层；然后再将步骤3)获得的所述溶液涂覆到所述交 联聚氨酯涂层上，进行干燥固化使得润湿性的亲水高分子聚合物粘附到所述交联聚氨酯层 的表面，粘附到所述粘合表面的润湿性的亲水高分子聚合物层为润滑层，即获得本发明的 用于医疗器械表面的亲水涂层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述的将所述亲水聚氨酯与所 述交联剂进行交联反应是采用内交联方法进行的，通过所述的内交联方法将多官能度的所 述交联剂与所述亲水聚氨酯结构中的羧基发生化学反应，以形成半互穿网络结构的所述粘 合层，所述亲水层涂覆于所述粘合层之上，形成半互穿网络结构的润滑层，从而所述粘合层 和所述亲水层共同形成所述半互穿网络结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的多异氰酸酯为异氰酸甲酯、异氰酸 苯酯、异氰酸丁酯、烯丙基异氰酸酯、异氰酸乙酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、 异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二亚甲基苯二异氰酸酯中的一种；所述的聚酯/聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚、聚醚二元醇、聚乙烯醇、聚己二酸丙二醇 酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯、聚 己二酸一缩二乙二醇酯中的一种；所述的小分子扩链剂为乙二醇、丙二醇、1，6己二醇、1，4_ 丁二醇、聚四氢呋喃二元醇、 1，4_环己二醇、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇中的一种；所述的亲水扩链剂为聚碳酸1，2_丙二酯、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、苯胺基丙酸、 己二酸、豆油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸中的一种；所述的交联剂为氮丙啶化合物，所述氮丙啶类化合物选自SAC-1、SAC-10、SAC-100、UN 125F、UN 7、季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯、二甲亚胺、2，2-二甲基氮丙啶、1-(2-氯乙 基)-2_苯基氮丙啶、N，N' -1，6-己二基双(1-氮丙啶酰胺)、氮丙啶二硫酮、聚氮丙啶-甲 基环氧乙烷中的一种或两种的组合；所述的润湿性的亲水高分子聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮共聚丙 烯酞胺、聚乙烯基吡咯烷酮共聚醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、聚环氧乙烷、羧甲基壳聚糖、羟 乙基纤维素。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述的将所述交联聚氨酯涂覆 到医疗器械的表面和将所述含有润湿性的亲水高分子聚合物的溶液涂覆到所述交联聚氨 酯涂层上均是采用浸涂法或将所述医疗器械穿过浸有所述交联聚氨酯的海绵来实现的，所 述的浸涂法即包括将基体浸入液体中并稍后由液体中取出该基体的步骤，该步骤可以进行 多次、多层涂覆。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述亲水聚氨酯乳液、所述交联剂和所述 润湿性的亲水高分子聚合物在使用之前保持分离，现配现用，使用时按照步骤2)到4)所述 的顺序操作。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述亲水聚氨酯乳液、所述交联聚氨酯、 所述含有润湿性的亲水高分子聚合物的溶液均为澄清液体，并具有一定的粘度，所述粘度 的范围在20-300mPa · s之间。
全文摘要
本发明涉及一种用于医疗器械表面的亲水涂层及其制备方法，该亲水涂层包括粘合层和亲水层，所述粘合层和所述亲水层形成半互穿网络结构，所述粘合层是将亲水聚氨酯与交联剂进行交联后获得的交联聚氨酯，所述亲水层为润湿性的亲水高分子聚合物。该方法包括制备亲水聚氨酯，将亲水聚氨酯与交联剂反应得到交联聚氨酯，将交联聚氨酯涂覆到医疗器械的表面后，再将润湿性的亲水高分子聚合物溶于去离子水制成的溶液涂覆到上述交联聚氨酯涂层的上面获得用于医疗器械表面的亲水涂层。该亲水涂层不仅能改善医用器械材料表面与人体组织接触时产生的复杂物理化学作用，有效地减少插入过程中产生摩擦和对组织粘膜造成损伤，而且该亲水涂层价格低廉。
文档编号A61L31/10GK101934101SQ20101026104
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者戴华英 申请人:北京迪玛克医药科技有限公司