具有持久润滑性的亲水性聚合物涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种新型亲水性聚合物和乳胶聚合物共混涂料配制物及其组合物，以及它们在各种器具(如，预防和医用器具)上形成具有持久润滑性的亲水性和柔性涂层的应用。

Hydrophilic Polymer Coatings with Persistent Lubrication

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有持久润滑性的亲水性聚合物涂层关于联邦基金资助的研发声明本专利技术由美国国家健康研究所EuniceKennedyShiver国家儿童健康和人类发展中心资助完成，项目编号：R43HD089856-01A1。政府对本专利技术享有一定权利。优先权要求和相关专利申请本申请要求2016年10月14日提交的美国临时专利申请(序列号62/408,625)的优先权，并通过引用将其全部内容并入本文。
本专利技术总体上涉及聚合物制剂及其在各种产品的表面涂层中的应用。更具体地，本专利技术涉及一种新型亲水性聚合物和乳胶聚合物共混涂料配制物及其组合物，以及它们在各种器具(如，预防和医用器具)上形成具有持久润滑性的亲水性和柔性涂层的应用。专利技术背景天然或合成乳胶由于其柔软的弹性和较高的机械应力和耐热性，具有良好的物理和流变性能。因为这些优良的特性，乳胶被广泛地应用于各种消费品和医用器具中(例如避孕套)。然而，由于其疏水性，乳胶与血液不相容，当与生物制品接触时，会不可逆地吸附蛋白质和血小板。此外，乳胶制作的医疗器具和组织的界面之间可能会产生高摩擦力和磨削力，导致使用者产生不适、感染风险增加、组织损伤和疼痛。根据世界卫生组织的报告，缺乏充分的润滑仍然是恰当和持续使用避孕套的主要障碍。包装中避孕套所含的最少润滑量通常不足以在整个性交过程中保持避孕套的润滑性。因此，伴侣要么(1)不使用避孕套，增加意外怀孕和性传播感染(STIs)的风险，要么(2)使用润滑性不良的避孕套，导致粘膜微创伤、疼痛和伴侣间满意度降低。当润滑性不足时，性交过程中穿透力的急剧增加可能会引起这种微创伤和疼痛。据报道，一般健康阴道润滑需要0.5kg的穿透力，而一般的绝经期后或不良阴道润滑需要三倍的穿透力，即1.5kg。为避孕套提供更好润滑性能的产品和润滑方法的的需求也很大，尤其是对更年期和绝经后阴道干燥的老年女性。硅酮润滑剂是目前最常用的润滑剂，并且在包装前，制造过程中被用于男用和女用避孕套。尽管如此，避孕套消费者对避孕套润滑性的满意度仍然很低。麻烦的是，这些未得到满足的需求加剧了社会的羞耻感和对避孕套不舒适的负面看法，并会降低性交时的快感，这将对正确和持续使用避孕套产生不利影响。人们已经探讨了多种通过化学或物理的方法来改良天然或合成乳胶，使其具有亲水性和润滑性，但取得的成果都很有限。目前，与聚合反应相容的不同类型的亲水性单体非常有限。涉及将亲水涂层应用到乳胶基材表面的表面改性方法已被证实是具有挑战性的，例如，涂层和乳胶之间的持续分层。因此，目前迫切需要开发新型耐用、柔韧、无毒和低成本的亲水涂层和应用方法，与天然和合成乳胶基材表面和医用器具相容，特别是避孕套。
技术实现思路
本专利技术部分基于一种新型亲水性聚合物和乳胶聚合物共混涂料配制物及其组合物的意外发现，其适用于各种装置(例如，避孕套和其他预防或医用器具)以形成具有持久润滑性的亲水性和柔性涂层。本专利技术的一个关键特征是，当它与水或水溶液接触时，亲水涂层变得光滑，具有持久的润滑性，使得与组织或其它界面接触时摩擦力降低。当其表面与水接触时，这种薄的亲水涂层能够持续保持其润滑性，而不会影响涂覆装置的机械和物理性能。一方面，本专利技术总体上涉及一种水性组合物，包括：亲水性聚合物；乳胶聚合物微粒的悬浮液；和可选的，一种或多种硫化剂或促进剂。所述亲水聚合物的平均分子量约在1kDa至10,000kDa的范围内，并且以约2w/v％至10w/v％的浓度存在于组合物中。所述乳胶聚合物微粒以约20w/v％至60w/v％的浓度存在于组合物中。所述亲水性聚合物与乳胶聚合物微粒的重量比约为1∶1至10∶1。另一方面，本专利技术总体上涉及一种组合物，其通过混合：浓度在约1w/v％至20w/v％范围内的第一亲水聚合物水溶液；和浓度在约20w/v％至65w/v％范围内的第二乳胶聚合物微粒水性悬浮液。所述亲水性聚合物的平均分子量约在1kDa至1,000kDa的范围内。所述第一水溶液与所述第二水性悬浮液的体积比约为1∶1至1∶3。在另一方面，本专利技术总体上涉及一种固化材料，其通过将本文公开的组合物加热足够长的时间而形成，以形成交联亲水聚合物和乳胶聚合物的互穿聚合物网络。该方法导致在热固化过程中亲水聚合物在乳胶表面产生物理包埋。互穿聚合物网络可以增强和改善所得聚合物基质的性能。该固化过程还可以包括但不限于使用化学试剂形成聚合物网络。在另一方面，本专利技术总体上涉及一种乳胶避孕套。乳胶避孕套包括：由选自天然或合成橡胶乳胶的弹性材料制成的护套，所述护套具有外表面和内表面；和多层涂层，其包括设置并粘附于护套外表面的至少一部分上的第一层或基层，以及设置并粘附于第一层或基层的至少一部分上的第二层或顶层。第一层或基层是固化乳胶聚合物。第二层或顶层是乳胶聚合物和亲水性聚合物的固化混合物，所述亲水性聚合物平均分子量约为1kDa至1,000Da，其中，亲水性聚合物与乳胶聚合物的重量比约为10∶1至1∶10。在另一方面，本专利技术总体上涉及一种包装避孕套产品，包括本文公开的一种或多种乳胶避孕套。在另一方面，本专利技术总体上涉及一种避孕套的制造方法。该方法包括：提供选自天然或合成橡胶乳胶的弹性材料护套，所述护套具有外表面和内表面；将乳胶聚合物的水性悬浮液的第一层沉积到护套外表面的至少一部分上；将乳胶聚合物在高温下固化足够长的时间，以形成固化乳胶聚合物的第一层或基层；将含有亲水聚合物和乳胶聚合物悬浮液的组合物的第二层沉积到第一层或基层的至少一部分上；以及将所述亲水聚合物和乳胶聚合物的第二层在高温下固化足够长的时间，以形成第二层或顶层。所述亲水聚合物的平均分子量约在1kDa至1,000kDa的范围内，并且以约2w/v％至10w/v％的浓度存在于组合物中。所述乳胶聚合物微粒以约20w/v％至65w/v％的浓度存在于组合物中。所述亲水聚合物与乳胶聚合物微粒的重量比为约1∶1至10∶1。在另一方面，本专利技术总体上涉及一种通过本文公开的方法制造的避孕套。附图说明图1.用浸涂法在避孕套上进行涂抹。将玻璃芯模浸入乳胶桶中，形成第一层或基层，该层通过加热固化。然后再次浸入亲水性和乳胶聚合物共混物桶中，之后加热固化到基层上，形成涂覆避孕套。图2.在GMP条件下，为适应乳胶避孕套上亲水性和乳胶聚合物混合涂层的应用，对其标准浸涂设备进行了修改和固定。(左)自动设备上的一个浸涂夹具示意图；(右)亲水性和乳胶聚合物共混配制物在容器中制备。图3.根据ISO4074，使用数字测微仪测量的涂有亲水性和乳胶聚合物共混物的避孕套与标准润滑避孕套相比，具有相似的厚度。(右)亲水性和乳胶聚合物共混物涂覆的避孕套在空气冲击试验中能承受至少18L和1kPa的空气。图4.使用男性手淫器进行摩擦研究的插入装置。(右)亲水性和乳胶聚合物共混物涂覆避孕套的涂层在水中的耐久性研究，与Lifestyles、杜蕾斯和Trojan生产的润滑避孕套相比。亲水性和乳胶聚合物共混物涂覆的避孕套显示出持续的低摩擦力，插入次数甚至高达500(蓝色)，而所有市场上销售的硅酮润滑避孕套甚至插入不到100次就破裂了。图5.用0.5毫升水基个人润滑剂、0.5毫升硅酮基个人润滑剂、0.5毫升水，对亲水性和乳胶聚合物共混物涂覆避孕套(绿色)和无润滑避孕套(灰色)进行涂层耐久性研究。图6.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性组合物，其特征在于，包括:亲水聚合物；乳胶聚合物微粒的悬浮液；和可选地，一种或多种硫化剂或促进剂，其中亲水聚合物的平均分子量约在1kDa至10，000kDa的范围内，并且以约2w/v％至10w/v％的浓度存在于组合物中；乳胶聚合物微粒以约20w/v％至约65w/v％的浓度存在于组合物中；和亲水聚合物与乳胶聚合物微粒的重量比为约1∶1至10∶1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 US 62/408,6251.一种水性组合物，其特征在于，包括:亲水聚合物；乳胶聚合物微粒的悬浮液；和可选地，一种或多种硫化剂或促进剂，其中亲水聚合物的平均分子量约在1kDa至10，000kDa的范围内，并且以约2w/v％至10w/v％的浓度存在于组合物中；乳胶聚合物微粒以约20w/v％至约65w/v％的浓度存在于组合物中；和亲水聚合物与乳胶聚合物微粒的重量比为约1∶1至10∶1。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述亲水聚合物的平均分子量在约1kDa至1，000kDa的范围内。3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述亲水聚合物的平均分子量在约1kDa至100kDa的范围内。4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，所述亲水聚合物以约2w/v％至7w/v％的浓度存在于组合物中。5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中，所述乳胶聚合物微粒以约35w/v％至65w/v％的浓度存在于组合物中。6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中，亲水性聚合物与乳胶聚合物微粒的重量比约为1∶1至1∶3。7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，所述组合物是均匀混合的稳定的悬浮液。8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，所述组合物的粘度在约10cP至1010cP的范围内。9.一种通过混合以下物质合成的组合物，其特征在于:第一亲水聚合物水溶液，浓度在约1w/v％至20w/v％的范围内；和第二乳胶聚合物微粒水性悬浮液，浓度在约20w/v％至70w/v％的范围内；和其中所述亲水聚合物的平均分子量在约1kDa至1，000kDa的范围内；和第一亲水聚合物水溶液与第二乳胶聚合物微粒水性悬浮液的体积比为约1∶1至1∶3。10.根据权利要求9所述的组合物，其具有浓度约为2w/v％至7w/v％的亲水性聚合物，和浓度约20w/v％至60w/v％的乳胶聚合物微粒。11.根据权利要求1-10中任一项所述的组合物，其中，所述亲水性聚合物包括一种或多种选自乙烯基吡咯烷酮、乙二醇和/或乙烯醇的均聚物或共聚物的亲水性聚合物。12.根据权利要求1-11中任一项所述的组合物，其中，所述亲水性聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)和聚乙烯醇(PVA)中的一种。13.根据权利要求1-12中任一项所述的组合物，其中，所述亲水性聚合物包括PVP。14.根据权利要求12或13所述的组合物，其中，所述亲水性聚合物包括第二亲水性聚合物。15.根据权利要求1-14中任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种硫化剂。16.根据权利要求1-15中任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种促进剂。17.根据权利要求9、15或16所述的组合物，其中，所述一种或多种硫化剂或一种或多种促进剂存在于第一亲水聚合物水溶液中。18.根据权利要求9、15或16所述的组合物，其中,所述一种或多种硫化剂或一种或多种促进剂存在于第二乳胶聚合物微粒水性悬浮液中。19.根据权利要求15-18中任一项所述的组合物，其中,所述硫化剂选自:二异丙基黄原酸多硫化物、硫、氨。20.根据权利要求16-19中任一项所述的组合物，其中,所述促进剂选自:N-二乙基二硫代氨基甲酸锌、N-二丁基二硫代氨基甲酸锌、氨。21.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，进一步包含一种或多种抗菌剂、抗病毒剂、抗真菌剂、维生素、色素或抗生素。22.根据权利要求1-21中任一项所述的组合物，其中，所述乳胶聚合物是天然的。23.根据权利要求1-22中任一项所述的组合物，其中，所述乳胶聚合物是合成的。24.根据权利要求1-23中任一项所述的组合物，其中，所述合成橡胶乳胶由异戊二烯、腈、丁二烯、苯乙烯-丁二烯、氯丁二烯、异丁烯或其共聚物合成。25.一种固化材料，其特征在于，通过加热权利要求1-24中任一项所述的组合物足够长的时间而形成，以形成交联亲水聚合物和乳胶聚合物的互穿聚合物网络。26.根据权利要求25所述的固化材料，其中，所述固化材料是形成产品表面的涂层。27.根据权利要求25或26所述的固化材料，其中，所述产品选自避孕套、性玩具、手术器具、医用植入物或手套。28.根据权利要求25-27中任一项所述的固化材料，其中，所述固化材料与单用无涂层乳胶材料相比，细胞毒性较小。29.一种乳胶避孕套，其特征在于，包括:弹性材料制成的护套，选自天然或合成橡胶乳胶，所述护套具有外表面和内表面；和多层涂层，其包括设置并粘附于护套外表面的至少一部分上的第一层或基层，以及设置并粘附于第一层或基层的至少一部分上的第二层或顶层，其中第一层或基层是一种固化乳胶聚合物；和第二层或顶层是乳胶聚合物和亲水性聚合物的固化混合物，所述亲水性聚合物平均分子量约为1kDa至1，000Da，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史黛西丽秦，本杰明高曼库珀，肖锐青，马克W格林史大福，
申请(专利权)人：海德鲁格莱德涂料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US