[发明专利]聚氨酯

说明书

描述了包含二异氰酸酯和脂族烃软链段以及短链二醇扩链剂和多官能胺和/或醇交联剂的部分交联的聚氨酯聚合物，以提供具有用于生产医学植入装置如心脏瓣膜的有用性质的聚氨酯聚合物。所述聚合物具有5‑100%，优选10‑35%范围内的意想不到的线性弹性区。在一些实施方案中，聚氨酯是可热转化的凝胶制剂，其可以通过延长加热转化成液体制剂以使聚合物适用于溶剂加工技术，如流延、喷涂、纺丝等。本发明还提供可从凝胶热改性为液体的活动铰链聚氨酯聚合物和具有增加的挠曲寿命的反应注射成型(RIM)聚氨酯。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月19日提交的南非临时专利申请号2014/09373的优先权，其通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及聚氨酯制剂，包括线形和交联的聚氨酯，更具体涉及用于医学植入装置的聚氨酯和制造这种聚氨酯的方法。

发明背景

对聚氨酯(PU)用于医学应用例如起搏器引线、血袋、导管、膀胱、人造心脏、血管移植物和合成心脏瓣膜已经进行了广泛研究。

尽管存在许多提供各种化学和物理性质的制剂，它们主要是热塑性组合物，并且医学应用中使用的PU仍然存在两个主要缺点：它们易受某些可导致体内性质化学变劣条件影响和它们可能容易发生过度的应变松弛(蠕变)，特别是在发生循环应力的情况下，例如在心血管假体中。

已经进行了许多尝试来改进PU的化学和机械性质。由于PU的化学稳定性与构成PU软链段的大二醇(macroglycol)单元的化学性质密切相关，最初使用并发现在体内水解不稳定的聚酯大分子二醇用基于聚醚的软链段替代。然而，随后的研究表明，虽然聚醚段是水解稳定的，某些聚醚氨基甲酸酯在金属离子和生理介质中存在的其它强氧化剂存在下易于氧化分解。对用碳酸酯、硅氧烷、烃和氟化醚全部或部分替代聚醚官能团的进一步研究继续进行。

已经报道使用聚碳酸酯软链段来增加化学稳定性，但已表明仍然易于水解和氧化分解。尽管基于硅氧烷的聚氨酯材料最初被认为是水解和氧化二者稳定的，但最近也表明它们在含水介质中分解。基于硅氧烷软链段的PU也倾向于具有比其聚醚软链段对应物更低的韧性。Medtronic Inc. (美国专利号4,873,308)通过基于烃(二聚醇(dimerol))软链段的实验性聚氨酯来消除了聚酯、聚醚和聚碳酸酯的使用。二聚醇衍生自二聚酸：本文使用的术语二聚酸在1975年由Humko Sheffield Chemical出版的Edward C. Leonard编辑的“TheDimer Acids (二聚酸)”一书中进行了描述和讨论。二聚酸是两种脂族、不饱和的、主要18个碳的脂肪酸的Diels-Alder加成或其它偶联方法的反应产物。二聚酸采用主要具有两个羧酸官能度的单环、双环或支链结构的形式。这种改性确实产生增强的生物稳定性，但由于是未交联的聚合物，它们仍然容易发生显著的塑性变形。

在本说明书中，“活动铰链(living hinge)”定义为在铰链区域中引起屈服应变的聚合物。屈服点可以定义为在没有相应应力增加的情况下应变的增加。其是超过其弹性极限的聚合物样品的初始拉伸，这导致铰链中聚合物分子的准齐，增强了挠曲寿命。其在任一侧导致相对于样品厚度的颈缩。Moe的专利(US 6,117,169)一般性地公开了具有活动铰链附件的心脏瓣膜，其中瓣尖与瓣鞘(valve sheath)一体，因此似乎与该定义不同。有时在合成瓣膜设计中描述的有机硅聚合物(参考文献V. M. Parfeev, I. V. Grushetskii, E.V. Smurova,: “Mechanical Properties of Elastomers for Artificial LeafletHeart Valves”, Mechanics of Composite Materials, 1983年1月至2月，第19卷，第1期，第92-99页)通常不具有真正的屈服点，并且对于聚氨酯来说，具有真正的屈服点也是不常见的。

因此，需要化学和机械稳定的线形和交联的聚氨酯聚合物用作医学植入装置，其缓解一些上述问题。