一种互穿网络结构亲水涂层的涂料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及一种互穿网络结构亲水涂层的涂料及其制备和使用方法，涂料包括底层涂料和顶层涂料，底层涂料包含水性聚氨酯、多官能度氮丙啶衍生物和去离子水，顶层涂料包含侧羧基聚氨酯、聚甲基乙烯基醚-马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、多官能度丙烯酸酯衍生物、自由基引发剂和有机溶剂，固化时各组份形成交联的互穿网络结构，使涂层具有优异的亲水润滑性和耐磨性，适合应用于血管内介入诊疗技术领域中介入器械的亲水润滑处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种互穿网络结构亲水涂层的涂料及其制备和使用方法。
技术介绍
血管内介入诊疗技术广泛应用于临床血管造影、血管成形术、血管内血栓或异物的清除等方面，同传统医疗技术相比，不仅操作方便，而且由于介入治疗的创伤低，能够减轻病人的痛苦，治疗风险较小，治疗费用也相对较低，因此这项技术在医学领域得到了广泛的推广和运用。血管内介入诊疗技术是借助于介入导管通过血管管腔到达体内较远的病变部位，如冠状动脉等血管部位，再注入诊疗剂或置入器械，以达到对体内较远部位实现诊断和微创治疗的目的。血管内介入导管是血管内介入技术的主要器械之一，其种类可以有造影介入导管、药物输送介入导管、血管成形术介入导管等，这些介入导管一般具有优良的可操作性和安全性，需要优异的血液相容性、抗扭结性和机械性能，无有害物渗出，良好的可加工性，以及与X射线不透明剂具有良好的相容性。润滑性是血管内介入导管十分重要的性能之一。当导管在进入、退出血管以及在血管中运动时，高润滑性可以抑制血液中的大分子如血浆蛋白、血小板等在材料表面的粘附，减少对血管壁和血细胞的损伤，减轻对血液层流的扰动，可避免凝血反应的发生。还可减轻对病人造成的痛苦。因此，对介入导管进行表面润滑处理是十分必要的。涂覆亲水润滑涂层是改善介入导管润滑性的有效手段。利用含有大量吡咯烷酮基团、氧化乙烯基团、羧基、酰胺基的聚合物在血液中表现的高亲水性，将其作为涂层的成膜物可以达到高效润滑的目的，此类聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚氧化乙烯(PEO)、丙烯酰胺类共聚物、丙烯酸类共聚物和马来酸酐类共聚物等。对于亲水润滑介入导管上的涂层，由于导管在人体内要进行运动以及停留一定时间，因此除了满足高亲水润滑性能，还需注重润滑性能的牢固和稳定，涂层的亲水部分和涂层整体部分都要在经受反复摩擦后不脱落，并维持良好的综合性能。尤其是应用于导丝、球囊导管、导引导管等介入器械上。利用共价键连接或交联等手段可以对亲水化合物起到一定的固定作用，此类技术也逐渐被广泛使用。在发生化学反应固化的涂层体
系中，依照是否参与反应，亲水化合物又可以分为反应型和非反应型，例如PVP、PEO为非反应型，丙烯酸、马来酸酐类共聚物等为反应型。早期的亲水涂层体系在固化时大多没有采用化学反应，例如美国专利US 4589873、US 4835003、US 4875287、US 5331027、US 5509899、US 5620738和US 6042876均公开了含有PVP的亲水润滑涂层，这类涂层的特点是，顶层涂覆有PVP，但PVP所在涂层或其底部涂层都没有引入交联结构，PVP在吸水膨胀后容易脱落，会使整个涂层体系失去亲水润滑的效果。美国专利US 8287890B2、US 6299980B1、US 5776611、US 5179174、US 5160790和US 4666437均公开了以异氰酸酯交联剂为底部涂层、顶层涂覆PVP或PEO等亲水高分子的涂层体系，这类涂层的特点是，顶层涂层中除了含有亲水高分子外，还加入了可以与底层异氰酸酯交联剂发生交联反应的多元醇或多元胺，因此起到了一定的固定作用。但是由于PVP或PEO并不参与体系中的交联反应，吸水膨胀后经过摩擦，仍然很容易从涂层基体中脱落。美国专利US 8039524B2、US 7696259B2、US7534495B2、US 7052131B2、US8378011B2、US 8512795B2和US 8513320B2均公开了以双键化合物和PVP等亲水高分子构成的紫外光固化体系涂层。这类涂层的特点是，双键化合物为丙烯酸类单体，在溶剂的溶解作用下与亲水高分子、光引发剂等混合后进行涂覆，通过紫外光固化得到双键的交联结构。但采用非反应型的PVP等亲水高分子仍然会存在吸水摩擦后脱落的问题。对于反应型亲水化合物体系，主要含有双丙酮丙烯酰胺-二甲基丙烯酰胺共聚物、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯-二甲基丙烯酰胺共聚物、甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物等。美国专利US 6540698B1报道了以自制的双丙酮丙烯酰胺-二甲基丙烯酰胺共聚物作为亲水高分子，将其溶解在四氢呋喃中得到溶液，导管浸入溶液中，烘干后再浸入碳酸二酰肼的水溶液中，PH值调至3，利用羰基和酰肼的反应进行交联。但在这个体系中，仅以双丙酮丙烯酰胺-二甲基丙烯酰胺共聚物作为成膜物，其对基材的附着性较差，在摩擦作用下容易脱落。美国专利US 5804318报道了自制的含有伯胺或叔胺基团的丙烯酰胺共聚物，以含环氧基硅氧烷偶联剂或醛类化合物作为交联剂，可以先涂覆含环氧基硅氧烷偶联剂，再涂共聚物，或者先涂共聚物，再浸入醛类化合物溶液中。但是此涂层仅以交联的共聚物作
为成膜物，其附着力仍然较低。美国专利US 6558798B2公开的方法是将水性聚氨酯与氮丙啶交联剂CX100混合后涂覆于器械表面，待涂层半干后，涂覆丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，进而与底层形成交联结构。丙烯酸-丙烯酰胺共聚物通常需自制获得，是以丙烯酸为原料，丙烯酸为具有腐蚀性和毒性的化合物，即使少量残留也会对人体产生危害，同时残留的单体含有刺激性气味。美国专利US 6468649B1公开的技术与US 6558798B2类似，所使用的主要原料也是水性聚氨酯、氮丙啶交联剂CX100和丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，也存在与其类似的缺陷。美国专利US 8455094B2和中国专利CN 102264403A报道的方法均是采用等离子体辐射以及高温处理的方法，首先将硫醇化合物接枝到导管上，再涂覆自制的甲基丙烯酸缩水甘油酯-二甲基丙烯酰胺共聚物，经高温固化后使共聚物也接枝至导管上。此涂层的涂覆工艺条件较为苛刻，由于处理温度较高使得很多导管基材的使用受到限制，同时需要昂贵的设备。甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物在医药和食品等领域已有广泛应用，其对人体无毒，酯化后具有亲水性的羧基，同样可应用于亲水涂层。美国专利US 5891109报道了将乙烯基醚-马来酸酐共聚物、聚氨酯、甲乙酮组成的涂料，涂覆导管后经高温固化，再浸入乙醇或甲胺水溶液中开环，得到亲水润滑的导管。但此体系中乙烯基醚-马来酸酐共聚物上的酸酐基团只能与极少量的聚氨酯高温分解出来的异氰酸酯基团发生反应，交联程度并不高，因此涂层牢固性仍较差，且高温固化的条件使其不适合用于大多数的高分子导管及器械。美国专利US 5229211公开了一种介入医疗器械，器械表面具有马来酸酐类共聚物与异氰酸酯预聚物经共价键连接后得到的涂层，涂层的底材为聚合物，选自聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰胺或聚酯，其在实施例中仅举一例，即将聚氯乙烯、小分子化合物的4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、四氢呋喃组成溶液，涂覆导管，干燥后再涂覆甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物，固化后浸入钠盐溶液及热水洗涤，得到亲水润滑导管。但在此体系中底材没有与其他组份通过化学反应相连接，因而涂层牢固性仍然不足。此外，异氰酸酯化合物具有毒性，会对健康造成安全隐患。可以看到，相对于非反应型的亲水高分子，反应型的亲水高分子具有更好的涂层牢固性，但是在涂层中与之配合的其他组份均没有紧密地相互连接，且对导管缺少足够的附着力，涂层仍然存在耐磨性不足的问题，因此需要新的技术手段来获得更高性能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，涂料包含底层涂料和顶层涂料，所述底层涂料是由水性聚氨酯、多官能度氮丙啶衍生物和去离子水组成，其中多官能度氮丙啶衍生物的质量为水性聚氨酯质量的1％～10％，去离子水的质量为底层涂料总质量的80％～99％，所述顶层涂料是由含侧羧基聚氨酯、聚甲基乙烯基醚‑马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、多官能度丙烯酸酯衍生物、自由基引发剂和有机溶剂组成，其中含侧羧基聚氨酯与聚甲基乙烯基醚‑马来酸酐的质量比为1:(0.1～10)，丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和多官能度丙烯酸酯衍生物的质量各为聚甲基乙烯基醚‑马来酸酐质量的1％～10％，自由基引发剂的质量为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和多官能度丙烯酸酯衍生物总质量的1％，有机溶剂的质量为顶层涂料总质量的80％～99％。

【技术特征摘要】
1.一种互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，涂料包含底层涂料和顶层涂料，所述底层涂料是由水性聚氨酯、多官能度氮丙啶衍生物和去离子水组成，其中多官能度氮丙啶衍生物的质量为水性聚氨酯质量的1％～10％，去离子水的质量为底层涂料总质量的80％～99％，所述顶层涂料是由含侧羧基聚氨酯、聚甲基乙烯基醚-马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、多官能度丙烯酸酯衍生物、自由基引发剂和有机溶剂组成，其中含侧羧基聚氨酯与聚甲基乙烯基醚-马来酸酐的质量比为1:(0.1～10)，丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和多官能度丙烯酸酯衍生物的质量各为聚甲基乙烯基醚-马来酸酐质量的1％～10％，自由基引发剂的质量为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯和多官能度丙烯酸酯衍生物总质量的1％，有机溶剂的质量为顶层涂料总质量的80％～99％。2.根据权利要求1所述的互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，所述的多官能度氮丙啶衍生物为三羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基氮丙啶基)]丙酸酯、三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯、季戊四醇-三(3-氮丙啶基)丙酸酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，所述的含侧羧基聚氨酯的分子链结构是由聚醚或聚酯二元醇、二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇经加成反应所连接，所述的聚醚或聚酯二元醇为聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇中的一种，数均分子量在1000～4000，所述的二异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基1,6-二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。4.根据权利要求1所述的互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，所述的多官能度丙烯酸酯衍生物为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，所述的自由基引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的互穿网络结构亲水涂层的涂料，其特征在于，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基亚砜、乙酸乙酯、醋酸丁酯、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、丁酮、四氢呋喃中的一种或几种。7.一种根据权利要求1所述的互穿网络结构亲水涂层的涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)含侧羧基聚氨酯的制备：采用溶剂法合成含侧羧基聚氨酯，将聚醚或聚酯二元醇和二异氰酸酯加入反应器中，升温至70℃，搅拌反应1小时后得到预聚体，加入2,2-
\t二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇，反应2小时后，加入N,N-二甲基甲酰胺，继续反应1小时后，加入二月桂酸二丁基锡，再反应8小时，降至室温，将反应器中溶液倒入装有去离子水的容器中，有白色沉淀物析出，收集沉淀物并用去离子水洗涤3次，放置于真空干燥烘箱中，于90℃下真空干燥48小时，得到透明块状产物，将其造粒后得到含侧羧基聚氨酯母料，其中，所述二异氰酸酯的摩尔数与聚醚或聚酯二元醇、2,2-二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇的总摩尔数之比为(1.05～1.2):1，2,2-二羟甲基丙酸与1,4-丁二醇的摩尔数之比为1:1，聚醚或聚酯二元醇的质量与二异氰酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴元，戴华英，
申请(专利权)人：北京迪玛克医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11