论文部分内容阅读
硅水凝胶材料结合了有机硅材料的高透氧性和水凝胶材料的柔软性特点。基于硅水凝胶材料的高透氧软性角膜接触镜是最新一代的接触镜，可以满足消费者连续配戴的要求，同时可以消除因配戴接触镜引起的缺氧相关症状。因此，硅水凝胶接触镜有很大的市场需求，是众多跨国大公司和科研机构的研究热点。
合成了两种性质不同的甲基丙烯酸酯端基的有机硅预聚物—有机硅改性聚氨酯和羟基改性有机硅预聚物。甲基丙烯酸酯端基的有机硅改性聚氨酯由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、羟基烷基端基的聚二甲基硅氧烷(HO-PDMS)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)按2:1:2(摩尔比)的比例分两步制备，没有明显的硬-软-硬三段式结构。甲基丙烯酸酯端基的羟基改性有机硅预聚物由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和氨基丙基端基的聚二甲基硅氧烷(NH<,2>-PDMS)按2:1比例反应得到，每个大分子的侧链上含两个羟基。用红外光谱和<1>H-NMR对产物作结构表征，证实为目标产物。
将甲基丙烯酸酯端基的有机硅预聚物、3-甲基丙烯酸酯氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(TRJS)、HEMA(或N,N-二甲基丙烯酰氨，DMA)、稀释剂(乙醇或异丙醇)和光引发剂(Darocur1173)混合得到无色透明溶液，在紫外光辐射下，用直接模压成型法制各得平板状材料，水合后得到光学性能优异(可见光区平均透光率大于95％)的硅水凝胶接触镜材料。稀释剂用量、亲水单体种类对光学性能基本没有影响。
硅水凝胶接触镜材料的平衡水含量受稀释剂、亲水单体性质、温度等因素影响。增加稀释剂的用量可以提高硅水凝胶材料的含水量，但不是影响含水量的主要因素。含40％亲水单体DMA的硅水凝胶材料(简称DMA硅凝胶，下同)的含水量介于33％～38％之间，HEMA硅凝胶含水量介于13％～18％之间。升高温度，硅水凝胶材料的含水量先增大、后降低、最后又逐渐增大。材料的氧渗透系数DK以及DK的变化速率随含水量的增加而降低；和DMA硅凝胶相比，HEMA硅凝胶的透氧性能更易受稀释剂用量和温度的影响。
硅水凝胶材料的含水量越高，脱水速率越快，DMA硅凝胶的脱水速率要比HEMA硅凝胶大的多。脱水动力学级数为1级，t时刻水含量的对数-lnW<,t>与时间t成线性变化关系。结构相同或相似的硅水凝胶材料的脱水程度随水含量的增大而增大：材料的最终水含量与最初水含量没有明显关系，但随结合水含量的增大而增大。
硅水凝胶材料的杨氏模量和抗张强度都随稀释剂用量的增加而降低，断裂伸长率与稀释剂用量之间没有明显的变化关系。HEMA硅凝胶的杨氏模量、抗张强度和断裂伸长率约是DMA硅凝胶的2倍、2倍和2倍，但两者的杨氏模量都偏高。在甲基丙烯酸酯端基的有机硅改性聚氨酯中添加少量甲基丙烯酸酯端基的羟基改性有机硅预聚物，可以提高其与亲水单体的相容性和调节材料的机械性能。