WO2004029122A1 - Method for the production of biocompatible polyurethanes - Google Patents

Method for the production of biocompatible polyurethanes Download PDF

Info

Publication number
WO2004029122A1
WO2004029122A1 PCT/DE2003/003080 DE0303080W WO2004029122A1 WO 2004029122 A1 WO2004029122 A1 WO 2004029122A1 DE 0303080 W DE0303080 W DE 0303080W WO 2004029122 A1 WO2004029122 A1 WO 2004029122A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molecular weight
mixture
chain extender
average molecular
macrodiol
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/003080
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Jansen
Günter LORENZ
Engin Kocaman
Mario Krautschick
Original Assignee
Adiam Life Science Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adiam Life Science Ag filed Critical Adiam Life Science Ag
Priority to AU2003275918A priority Critical patent/AU2003275918A1/en
Publication of WO2004029122A1 publication Critical patent/WO2004029122A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/82Post-polymerisation treatment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/18Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/10Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/44Polycarbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/75Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic cycloaliphatic

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of biocompatible polyurethanes, the polyurethanes produced in this way and products for medical purposes which are produced from these polyurethane.
  • Biocompatible polyurethanes have long been used in medicine, especially in applications that are in contact with blood. The reason for this is the very good mechanical properties, the a priori existing good blood tolerance and the good processability of the polyurethanes.
  • most of the known polyurethanes have a number of disadvantages. For example, hydrolytic influences adversely affect mechanical properties such as strength, elongation and elasticity within more or less short periods of time. Many polyurethanes are even completely broken down over time.
  • DE 33 18 730 describes polyurethanes which are generally referred to as biocompatible and biostable.
  • biocompatible and biostable polyurethanes have further disadvantages: low-molecular constituents can be washed out or diffuse to the surface, thereby negatively influencing the biocompatibility.
  • low-molecular constituents can be washed out or diffuse to the surface, thereby negatively influencing the biocompatibility.
  • soft polyurethanes which have a high linear elastic behavior and a high tear - And tear resistance with high long-term stability in vivo.
  • This object is achieved by a process in which at least one aliphatic and / or at least one cycloaliphatic diisocyanate is reacted with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of 500 to 6000 and the prepolymer thus obtained is further reacted with a chain extender which represents a low molecular weight diol or a mixture of low molecular weight diols or a mixture of the low molecular weight diol with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of 500 to 6000, characterized in that the ratio of NCO end groups of the prepolymer to OH groups of Chain extender is 1: 01: 1 to 1: 05: 1 and that the polymer obtained, if appropriate after treatment with a reagent for deactivating the NCO groups still present, is subjected to a molecular weight fractionation in which the low molecular weight polyurethane component has a mass releasing agent Roughly
  • Suitable aliphatic diisocyanates are straight-chain or branched C2 to C10 alkyl diisocyanates, which can be substituted by methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl or butyl.
  • C4 to C ⁇ alkyl isocyanates particularly preferably C5 and C6 alkyl isocyanates, which can each be substituted by methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl or butyl.
  • Hexanediisocyanates which can be substituted by methyl radicals, are very particularly preferred.
  • Suitable cycloaliphatic diisocyanates are those with cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl or cyclodecyl groups, it being possible for the cycloaliphatic radicals to be linked via one or more methylene radicals. Cyclopentyl, cyclohexyl and dicyclohexyl methane diisocyanates are preferred; cyclohexyl and dicyclohexyl methane diisocyanates are particularly preferred. cyanates.
  • 4,4'-Dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexyl diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane and isophorone diisocyanate may be mentioned in particular.
  • 4,4'-Dicyclohexylmethane diisocyanate and 1,4-cyclohexyl diisocyanate are very particularly preferably used in the process according to the invention. Isomer mixtures of the diisocyanates mentioned are of course also suitable.
  • Polycarbonates which may be mentioned are those with C1 to C10 alkylene units, preferably those with C2 to C6 alkylene units, particularly preferably C2 to C4 alkylene units, where these can each be substituted by methyl groups.
  • polyethylene carbonate, polypropylene carbonate, polytetramethylene carbonate, polypentamethylene carbonate and polyhexamethylene carbonate may be mentioned.
  • Suitable low molecular weight diols are C2 to C10 alkyl diols, which can optionally be substituted by lower alkyl radicals such as C1 to C3 radicals.
  • a mixture of low molecular weight diols can of course also be used.
  • a mixture of two diols is generally used.
  • the diol can also be used in admixture with a macrodiol of the polycarbonate type as specifically mentioned above, the polycarbonate having an average molecular weight as mentioned above being used.
  • a catalyst can be used in a manner known per se. For example, dibutyltin dilaurate, tin octoate or diazabicyclooctane can be used as catalysts.
  • the ratio of NCO end groups of the prepolymer to OH groups of the chain extender is generally 1.01: 1 to 1.05: 1, preferably 1.02: 1 to 1.04: 1, particularly preferably 1.025: 1 to 1.035: 1.
  • the molecular weight fractionation of the process according to the invention is carried out in a manner known per se. Suitable processes are precipitation reactions, solid phase extraction, liquid phase extraction, adsorption chromatography, precipitation chromatography according to Baker-Williams, distribution fractionation, gel permeation chromatography (GPC) and continuous polymer fractionation (CPF). Precipitation reactions, gel permeation chromatography and continuous polymer fractionation are particularly suitable for molecular weight fractionation. In molecular weight fractionation, a low molecular weight fraction with a mass fraction of 10 to 55% by weight is generally separated, a low molecular weight fraction with a mass fraction of 20 to 50% by weight is preferred, particularly preferably one with a mass fraction of 30 to 45% by weight. separated and discarded.
  • the process according to the invention is generally carried out as follows.
  • a suitable apparatus for example in a three-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen supply and cooler with a discharge pipe
  • the dusocyanate is mixed with the macrodiol to form the prepolymer and heated with constant stirring.
  • the temperature is generally 50 to 120 ° C, preferably 60 to 100 ° C, particularly preferably 70 to 90 ° C.
  • the reaction time for the prepolymer formation is at least 5 h, a reaction time for the prepolymer formation of 10 to 20 h is preferred, particularly preferably 14 to 19 h.
  • the chain extender is mixed in a further vessel, optionally after adding a catalyst in a manner known per se, for example dibutyltin dilaurate, tin octoate or diazabicyclooctane, and then added to the prepolymer as soon as the prepolymer formation has ended.
  • the reaction mixture is then heated at a temperature of 50 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C., particularly preferably 70 to 90 ° C. with constant stirring for at least 48 hours.
  • a suitable deactivation reagent for example secondary amines, preferably dibutylamine.
  • the solvents are dimethylacetamide, dimethylformamide, chloroform, methylene chloride, trichlorethylene, tetrahydrofuran and dioxane, dimethylacetamide, dimethylformamide and chloroform are preferred, dimethylacetamide and chloroform are particularly preferred.
  • Dimethylacetamide is very particularly preferably used as the solvent. If the reaction is carried out in solution, the polymer formed can be separated off by drying in a suitable precipitant, for example i-propanol or water, and dried.
  • the polymer obtained is then subjected to a molecular weight fractionation.
  • the molecular weight fractionation is explained using precipitation reactions.
  • the polymer is first brought into solution.
  • Suitable solvents for the polymer are dimethylacetamide, dimethylformamide, chloroform, methylene chloride, trichlorethylene, tetrahydrofuran and dioxane, dimethylacetamide, dimethylformamide and chloroform are preferred, and dimethylacetamide is particularly preferred.
  • a non-solvent for example i-propanol and / or water, preferably i-propanol, is slowly added to such a polymer solution in a manner known per se. This slowly lowers the solubility of the polymer.
  • the invention furthermore relates to biocompatible polyurethanes produced by the process according to the invention, and to their use for producing products for medical purposes.
  • the polymer is subjected to a molecular weight fractionation by means of a precipitation reaction.
  • a solution of 6.8 g of polymer in 74.5 g of dimethyl acetamide is mixed with 102.6 g of i-propanol and heated to 50 ° C. After cooling, the polymer is isolated from the lower gel phase and dried.
  • the polymer is prepared as described in Example 1. However, preparative gel permeation chromatography is used for molecular weight fractionation. A diluted polymer solution is prepared for this: the concentration of the solution is a maximum of 8 g / L. Chloroform is used as the solvent. Parts of the polymer solution are injected into the GPC separation system. The concentration of the molecules separated from the separation columns by molecular weight is measured with a concentration-sensitive detector and divided into three fractions, which are collected separately. The polymer fractions in the three fractions are isolated and dried. Polymers with the following characteristics result: G PC- M w 1 ⁇ PMI J E module in linearity in tear resistance
  • Fraction 1 is fed to its further determination as a fraction obtained by the process according to the invention.
  • polyurethanes were produced from the starting materials listed in the following table and then subjected to a molecular weight fractionation by means of precipitation reactions:
  • DCHMDI 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate
  • PC polyethylene carbonate
  • BD 1, 4-butanediol
  • polyurethane patches can be used for skin burns in order to provide a "second skin" for a short time, which saves the daily change of dressing.
  • patches can be used as surgical nets for heart, abdominal and chest wall defects.

Abstract

The invention relates to biocompatible polyurethanes the use and production thereof by reaction of aliphatic and/or cycloaliphatic diisocyanates with a polycarbonate of average molecular weight MW = 500 to 6000 and subsequent reaction of the pre-polymer thus obtained with a low-molecular weight diol, or a mixture of low-molecular weight diols, or a mixture of low-molecular weight diols with a macro-diol of the polycarbonate type with an average molecular weight MW = 500 to 6000, whereby the ratio of the NCO groups in the prepolymer to OH groups in the chain-extending agent is 1.01: 1 to 1.05: 1 and subsequent molecular weight fractionation of the polymer obtained to remove the low molecular weight polyurethane fraction with a mass fraction of 10 to 55 wt. %.

Description

Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen PolyurethanenProcess for the production of biocompatible polyurethanes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen, die so hergestellten Polyurethane sowie Erzeugnisse für medizinische Zwecke, die aus diesen Poly-urethanen gefertigt werden.The invention relates to a process for the production of biocompatible polyurethanes, the polyurethanes produced in this way and products for medical purposes which are produced from these polyurethane.
Biokompatible Polyurethane werden seit langem in der Medizin eingesetzt, insbesondere bei Anwendungen, die mit Blut in Kontakt stehen. Der Grund hierin liegt in den sehr guten mechanischen Eigenschaften, der a priori bestehenden guten Blutverträglichkeit sowie der guten Verarbeitbarkeit der Polyurethane. Die meisten bekanntgewordenen Polyurethane weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So werden durch hydrolytische Einflüsse innerhalb mehr oder weniger kurzer Zeiträume die mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Dehnung und Elastizität, nachteilig beeinflusst. Viele Polyurethane werden im Laufe der Zeit sogar völlig abgebaut. In der DE 33 18 730 werden Polyurethane beschrieben, die im allgemeinen als biokompatibel und biostabil bezeichnet werden. Diese biokompatiblen und biostabilen Polyurethane weisen jedoch weitere Nachteile auf: Niedermolekulare Bestandteile können ausgewaschen werden oder an die Oberfläche diffundieren und dadurch die Biokompatibilität negativ beeinflussen. Zudem gibt es beispielsweise keine Polyurethane mit einem E-Modul < 15 N/mm2 (bestimmt aus der Beziehung σ = E ε, σ ist die Zugspannung und ε die Dehnung), sogenannte weiche Polyurethane, die ein hohes lineares elastisches Verhalten, eine hohe Reiß- und Weiterreißfestigkeit bei gleichzeitig hoher Langzeitstabilität in vivo aufweisen. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig für Materialien, die für Langzeitimplantate eingesetzt werden, die einer zyklischen Belastung, z.B. als Segel von Herzklappen, unterliegen.Biocompatible polyurethanes have long been used in medicine, especially in applications that are in contact with blood. The reason for this is the very good mechanical properties, the a priori existing good blood tolerance and the good processability of the polyurethanes. However, most of the known polyurethanes have a number of disadvantages. For example, hydrolytic influences adversely affect mechanical properties such as strength, elongation and elasticity within more or less short periods of time. Many polyurethanes are even completely broken down over time. DE 33 18 730 describes polyurethanes which are generally referred to as biocompatible and biostable. However, these biocompatible and biostable polyurethanes have further disadvantages: low-molecular constituents can be washed out or diffuse to the surface, thereby negatively influencing the biocompatibility. In addition, there are, for example, no polyurethanes with a modulus of elasticity <15 N / mm2 (determined from the relationship σ = E ε, σ is the tensile stress and ε is the elongation), so-called soft polyurethanes, which have a high linear elastic behavior and a high tear - And tear resistance with high long-term stability in vivo. These properties are particularly important for materials used for long-term implants that are subject to cyclical loading, e.g. as heart valve sails.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Polyurethane mit gegenüber den bisher bekannten Polyurethanen verbesserten Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, die insbesondere bei geringerem E-Modul ein hohes linear elastisches Verhalten, eine hohe Reiß- und Weiterreißfestigkeit sowie eine hohe Langzeitstabilität in vivo zeigen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem man mindestens ein alipha- tisches und/oder mindestens ein cycloaliphatisches Dusocyanat mit einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 umsetzt und das so gewonnene Prepolymer weiter umsetzt mit einem Kettenverlängerungsmittel, das ein niedermolekulares Diol oder ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen oder eine Mischung aus dem niedermolekularen Diol mit einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 darstellt, dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis von NCO-End- gruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1 ,01 : 1 bis 1 ,05 : 1 beträgt und dass man das erhaltene Polymer, gegebenenfalls nach Behandlung mit einem Reagenz zur Deaktivierung der noch vorhandenen NCO- Gruppen, einer Molekulargewichtsfraktionierung unterwirft, bei der der niedermolekulare Polyurethananteil mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.% als nichtverwendbarer Anteil abgetrennt und gegebenenfalls verworfen wird und der zurückbleibende hochmolekulare Anteil als biokompatibles Polyurethan mit verbesserten Eigenschaften gewonnen wird.It is an object of the invention to provide polyurethanes with improved properties compared to the previously known polyurethanes, which, particularly with a low modulus of elasticity, exhibit high linear elastic behavior, high tear and tear propagation resistance and high long-term stability in vivo. This object is achieved by a process in which at least one aliphatic and / or at least one cycloaliphatic diisocyanate is reacted with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of 500 to 6000 and the prepolymer thus obtained is further reacted with a chain extender which represents a low molecular weight diol or a mixture of low molecular weight diols or a mixture of the low molecular weight diol with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of 500 to 6000, characterized in that the ratio of NCO end groups of the prepolymer to OH groups of Chain extender is 1: 01: 1 to 1: 05: 1 and that the polymer obtained, if appropriate after treatment with a reagent for deactivating the NCO groups still present, is subjected to a molecular weight fractionation in which the low molecular weight polyurethane component has a mass releasing agent Roughly 10 to 55% by weight is separated off as a non-usable portion and optionally discarded, and the remaining high molecular weight portion is obtained as a biocompatible polyurethane with improved properties.
Als aliphatische Diisocyanate sind geeignet geradkettige oder verzweigte C2- bis C10-Alkyldiisocyanate, die durch Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl oder Butyl substituiert sein können. Bevorzugt seien C4- bis Cδ-Alkylisocyanate, besonders bevorzugt C5- und C6-Alkylisocyanate genannt, die jeweils durch Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Pro- pyl oder Butyl substituiert sein können. Ganz besonders bevorzugt sind Hexandiiso- cyanate, die mit Methylresten substituiert sein können. Im einzelnen seien genannt 1 ,6-Diisocyanato-2,2,4,4-tetramethylhexan, 1 ,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan und 1 ,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethyl-hexan.Suitable aliphatic diisocyanates are straight-chain or branched C2 to C10 alkyl diisocyanates, which can be substituted by methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl or butyl. Preferred are C4 to Cδ alkyl isocyanates, particularly preferably C5 and C6 alkyl isocyanates, which can each be substituted by methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl or butyl. Hexanediisocyanates, which can be substituted by methyl radicals, are very particularly preferred. 1, 6-diisocyanato-2,2,4,4-tetramethylhexane, 1, 6-diisocyanato-2,4,4-trimethylhexane and 1,6-diisocyanato-2,2,4-trimethyl-hexane may be mentioned in particular.
Als cycloaliphatische Diisocyanate sind solche mit Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclo- hexyl-, Cycloheptyl-, Cyclooctyl-, Cyclononyl- oder Cyclodecylgruppen geeignet, wobei die cycloaliphatischen Reste über einen oder mehrere Methylenreste verknüpft sein können. Bevorzugt sind Cyclopentyl-, Cyclohexyl- sowie Dicyclohexylmethan- diisocyanate, besonders bevorzugt sind Cyclohexyl- und Dicyclohexylmethandiiso- cyanate. Im einzelnen seien genannt 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, 1 ,4-Cyclo- hexyldiisocyanat, 1 ,3-Bis-(isocyanatomethyl)-cyclohexan, 1 ,4-Bis-(isocyanatomethyl)- cyclohexan und Isophorondiisocyanat. Ganz besonders bevorzugt werden in das erfindungsgemäße Verfahren 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat und 1 ,4-Cyclo- hexyldiisocyanat eingesetzt. Selbstverständlich sind auch Isomerengemische der genannten Diisocyanate geeignet.Suitable cycloaliphatic diisocyanates are those with cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl or cyclodecyl groups, it being possible for the cycloaliphatic radicals to be linked via one or more methylene radicals. Cyclopentyl, cyclohexyl and dicyclohexyl methane diisocyanates are preferred; cyclohexyl and dicyclohexyl methane diisocyanates are particularly preferred. cyanates. 4,4'-Dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexyl diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane and isophorone diisocyanate may be mentioned in particular. 4,4'-Dicyclohexylmethane diisocyanate and 1,4-cyclohexyl diisocyanate are very particularly preferably used in the process according to the invention. Isomer mixtures of the diisocyanates mentioned are of course also suitable.
Als Makrodiole sind geeignet Polycarbonate, die zwei OH-Endgruppen aufweisen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 500 bis 6000 (Mw = Gewichtsmittel), bevorzugt Polycarbonate mit zwei OH-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 500 bis 4000 (Mw = Gewichtsmittel), besonders bevorzugt Polycarbonate mit zwei OH-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 3000 (Mw = Gewichtsmittel), ganz besonders bevorzugt Polycarbonate mit zwei OH-Endgruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2400 (Mw = Gewichtsmittel). Als Polycarbonate seien genannt solche mit C1- bis C10- Alkylenbausteinen, bevorzugt solche mit C2- bis C6-Alkylenbausteinen, besonders bevorzugt C2- bis C4-Alkylenbausteinen, wobei diese jeweils durch Methylgruppen substituiert sein können. Im einzelnen seien genannt Polyethylencarbonat, Polypro- pylencarbonat, Polytetramethylencarbonat, Polypentamethylencarbonat und Poly- hexamethylencarbonat.Suitable macrodiols are polycarbonates which have two OH end groups with an average molecular weight of M w = 500 to 6000 (M w = weight average), preferably polycarbonates with two OH end groups with an average molecular weight of M w = 500 to 4000 (M w = weight average), particularly preferably polycarbonates with two OH end groups with an average molecular weight of M w = 1000 to 3000 (M w = weight average), very particularly preferably polycarbonates with two OH end groups with an average molecular weight of M w = 1000 to 2400 (M w = weight average). Polycarbonates which may be mentioned are those with C1 to C10 alkylene units, preferably those with C2 to C6 alkylene units, particularly preferably C2 to C4 alkylene units, where these can each be substituted by methyl groups. In particular, polyethylene carbonate, polypropylene carbonate, polytetramethylene carbonate, polypentamethylene carbonate and polyhexamethylene carbonate may be mentioned.
Als niedermolekulare Diole sind geeignet C2- bis C10-Alkyldiole, die gegebenenfalls durch niedere Alkylreste wie C1- bis C3-Reste substituiert sein können. Im einzelnen seien genannt Ethylenglykol, 1 ,3-Propandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,4-Bis-(hydroxymethyl)- cyclohexan, 1 ,6-Hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiol und 2,4,4-Trimethyl-1 ,6- hexandiol, bevorzugt 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol, 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiol und 2,4,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiol, besonders bevorzugt 1 ,4-Butandiol und 2,2,4-Tri- methyl-1 ,6-hexandiol. Selbstverständlich kann auch ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen eingesetzt werden. Im allgemeinen wird ein Gemisch aus zwei Diolen verwendet. Das Diol kann auch im Gemisch mit einem Makrodiol des Typs Polycarbonat wie im einzelnen oben benannt verwendet werden, wobei das Polycarbonat mit einem mittleren Molekulargewicht wie oben genannt eingesetzt wird. Bei der Umsetzung des Prepolymers mit dem Kettenverlängerer kann in an sich bekannterWeise ein Katalysator verwendet werden. Als Katalysatoren können beispielsweise Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat oder Diazabicyclooctan eingesetzt werden.Suitable low molecular weight diols are C2 to C10 alkyl diols, which can optionally be substituted by lower alkyl radicals such as C1 to C3 radicals. Ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol and 2,4,4-trimethyl-1,6-hexanediol, preferably 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol and 2,4,4-trimethyl-1 , 6-hexanediol, particularly preferably 1, 4-butanediol and 2,2,4-trimethyl-1, 6-hexanediol. A mixture of low molecular weight diols can of course also be used. A mixture of two diols is generally used. The diol can also be used in admixture with a macrodiol of the polycarbonate type as specifically mentioned above, the polycarbonate having an average molecular weight as mentioned above being used. In the reaction of the prepolymer with the chain extender, a catalyst can be used in a manner known per se. For example, dibutyltin dilaurate, tin octoate or diazabicyclooctane can be used as catalysts.
Das Verhältnis von NCO-Endgruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Ketten- verlängerers beträgt im allgemeinen 1 ,01 : 1 bis 1 ,05 : 1 , bevorzugt 1 ,02 : 1 bis 1 ,04 : 1 , besonders bevorzugt 1 ,025 : 1 bis 1 ,035 : 1.The ratio of NCO end groups of the prepolymer to OH groups of the chain extender is generally 1.01: 1 to 1.05: 1, preferably 1.02: 1 to 1.04: 1, particularly preferably 1.025: 1 to 1.035: 1.
Die Molekulargewichtsfraktionierung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in an sich bekannter Weise durchgeführt. Geeignete Verfahren sind Fällungsreaktionen, Festphasenextraktion, Flüssigphasenextraktion, Adsorptionschromatographie, Fällungschromatographie nach Baker-Williams, Verteilungsfraktionierung, Gelpermea- tionschromatographie (GPC) und Kontinuierliche Polymerfraktionierung (CPF). Besonders geeignet für die Molekulargewichtsfraktionierung sind Fällungsreaktionen, Gelpermeationschromatographie und Kontinuierliche Polymerfraktionierung. Bei der Molekulargewichtsfraktionierung wird im allgemeinen ein niedermolekularer Anteil mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.% abgetrennt, bevorzugt wird ein niedermolekularer Anteil mit einem Massenanteil von 20 bis 50 Gew.%, besonders bevorzugt einer mit einem Massenanteil von 30 bis 45 Gew.% abgetrennt und verworfen.The molecular weight fractionation of the process according to the invention is carried out in a manner known per se. Suitable processes are precipitation reactions, solid phase extraction, liquid phase extraction, adsorption chromatography, precipitation chromatography according to Baker-Williams, distribution fractionation, gel permeation chromatography (GPC) and continuous polymer fractionation (CPF). Precipitation reactions, gel permeation chromatography and continuous polymer fractionation are particularly suitable for molecular weight fractionation. In molecular weight fractionation, a low molecular weight fraction with a mass fraction of 10 to 55% by weight is generally separated, a low molecular weight fraction with a mass fraction of 20 to 50% by weight is preferred, particularly preferably one with a mass fraction of 30 to 45% by weight. separated and discarded.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen wie folgt durchgeführt. In einer geeigneten Apparatur, z.B. in einem mit Rührer, Stickstoffzuführung und Kühler mit Ableitungsrohr ausgerüsteten Dreihalskolben, wird zur Bildung des Prepolymers das Dusocyanat mit dem Makrodiol vermischt und unter ständigem Rühren erhitzt. Die Temperatur beträgt im allgemeinen 50 bis 120°C, bevorzugt 60 bis 100°C besonders bevorzugt 70 bis 90°C. Die Reaktionszeit für die Prepolymerbildung beträgt mindestens 5 h, bevorzugt ist eine Reaktionszeit für die Prepolymerbildung von 10 bis 20 h, besonders bevorzugt 14 bis 19h. Währenddessen wird in einem weiteren Gefäß das Kettenverlängerungsmittel, gegebenenfalls nach Zugabe eines Katalysators in an sich bekannter Weise, z.B. Dibutyl- zinndilaurat, Zinnoctoat oder Diazabicyclooctan, gemischt und sodann zum Prepolymer zugegeben, sobald die Prepolymerbildung beendet ist. Anschließend wird die Reaktionsmischung bei einer Temperatur von 50 bis 120°C, bevorzugt 60 bis 100°C, besonders bevorzugt 70 bis 90°C unter ständigem Rühren für mindestens 48h erhitzt. Das resultierende Polymer wird nach eventueller Deaktivierung der überschüssigen NCO-Gruppen mit einem geeigneten Deaktivierungsreagenz, z.B. sekundären Aminen, bevorzugt Dibutylamin, gereinigt und getrocknet. Es ist auch möglich die oben beschriebene Reaktion in Anwesenheit von einem oder mehreren Lösungsmitteln durchzuführen. Geeignet sind die Lösungsmittel Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Chloroform, Methylenchorid, Trichlorethylen, Tetra hydrofu ran und Dioxan, bevorzugt sind Dimethylacetamid, Dimethylformamid und Chloroform, besonders bevorzugt sind Dimethylacetamid und Chloroform. Ganz besonders bevorzugt wir Dimethylacetamid als Lösungsmittel eingesetzt. Wird die Umsetzung in Lösung durchgeführt, kann das entstandene Polymer durch Ausfällen in einem geeigneten Fällungsmittel, z.B. i-Propanol oder Wasser, abgetrennt und getrocknet werden.The process according to the invention is generally carried out as follows. In a suitable apparatus, for example in a three-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen supply and cooler with a discharge pipe, the dusocyanate is mixed with the macrodiol to form the prepolymer and heated with constant stirring. The temperature is generally 50 to 120 ° C, preferably 60 to 100 ° C, particularly preferably 70 to 90 ° C. The reaction time for the prepolymer formation is at least 5 h, a reaction time for the prepolymer formation of 10 to 20 h is preferred, particularly preferably 14 to 19 h. In the meantime, the chain extender is mixed in a further vessel, optionally after adding a catalyst in a manner known per se, for example dibutyltin dilaurate, tin octoate or diazabicyclooctane, and then added to the prepolymer as soon as the prepolymer formation has ended. The reaction mixture is then heated at a temperature of 50 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C., particularly preferably 70 to 90 ° C. with constant stirring for at least 48 hours. After the excess NCO groups have been deactivated, the resulting polymer is purified and dried with a suitable deactivation reagent, for example secondary amines, preferably dibutylamine. It is also possible to carry out the reaction described above in the presence of one or more solvents. The solvents are dimethylacetamide, dimethylformamide, chloroform, methylene chloride, trichlorethylene, tetrahydrofuran and dioxane, dimethylacetamide, dimethylformamide and chloroform are preferred, dimethylacetamide and chloroform are particularly preferred. Dimethylacetamide is very particularly preferably used as the solvent. If the reaction is carried out in solution, the polymer formed can be separated off by drying in a suitable precipitant, for example i-propanol or water, and dried.
Das erhaltene Polymer wird im Anschluss einer Molekulargewichtsfraktionierung unterworfen. Die Molekulargewichtsfraktionierung sei anhand von Fällungsreaktionen erläutert. Dazu wird das Polymer zunächst in Lösung gebracht. Als Lösungsmittel für das Polymer sind geeignet Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Chloroform, Methylenchorid, Trichlorethylen, Tetrahydrofuran und Dioxan, bevorzugt sind Dimethylacetamid, Dimethylformamid und Chloroform, besonders bevorzugt ist Dimethylacetamid. Zu einer solchen Polymerlösung wird in an sich bekannter Weise langsam ein Nichtlösungsmittel, z.B. i-Propanol und/oder Wasser, bevorzugt i-Propa- nol, zugegeben. Dadurch wird die Löslichkeit des Polymers langsam geringer. Dies führt dazu, dass Moleküle mit dem höchsten Polymerisationsgrad zuerst ausfallen und kürzere Ketten in Lösung verbleiben. Die Polymerlösung wird bei konstanter Temperatur, z.B. Raumtemperatur, gehalten und das Fällungsmittel unter Rühren zugesetzt. Sobald die Lösung trübe wird, erhöht man die Temperatur, bis sich das ausfallende Polymer löst. Anschließend wird die Lösung auf die ursprüngliche Temperatur abgekühlt, das so ausgefällte Polymer wird abgetrennt und getrocknet. Geeignete Kombinationen aus Lösungs- und Fällungsmittel können neben weiteren dem Fachmann bekannten Verfahren z.B. durch Trübungstitrationen bestimmt werden.The polymer obtained is then subjected to a molecular weight fractionation. The molecular weight fractionation is explained using precipitation reactions. For this purpose, the polymer is first brought into solution. Suitable solvents for the polymer are dimethylacetamide, dimethylformamide, chloroform, methylene chloride, trichlorethylene, tetrahydrofuran and dioxane, dimethylacetamide, dimethylformamide and chloroform are preferred, and dimethylacetamide is particularly preferred. A non-solvent, for example i-propanol and / or water, preferably i-propanol, is slowly added to such a polymer solution in a manner known per se. This slowly lowers the solubility of the polymer. As a result, molecules with the highest degree of polymerization precipitate out first and shorter chains remain in solution. The polymer solution is kept at a constant temperature, for example room temperature, and the precipitant is stirred added. As soon as the solution becomes cloudy, the temperature is increased until the precipitating polymer dissolves. The solution is then cooled to the original temperature, the polymer thus precipitated is separated off and dried. Suitable combinations of solvents and precipitants can be determined in addition to other methods known to the person skilled in the art, for example by turbidity titrations.
Gegenstand der Erfindung sind weiterhin biokompatible Polyurethane, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, sowie deren Verwendung zur Herstellung von Erzeugnissen für medizinische Zwecke.The invention furthermore relates to biocompatible polyurethanes produced by the process according to the invention, and to their use for producing products for medical purposes.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die bei der Molekulargewichtsfraktionie- rung, unabhängig von dem zur Molekulargewichtsfraktionierung angewendeten Verfahren, gewonnene hochmolekulare Fraktion ein um 10 bis 50%, z.B. 20 bis 40%, geringeren E-Modul als das Ausgangsmaterial aufweist, wobei unter E-Modul der Sekantenmodul zu verstehen ist, der sich im Spannungs-Dehnungs-Diagramm aus der Steigung der Geraden durch den Ursprung und den Endpunkt des quasilinearen Bereiches bestimmen lässt. Außerdem wurde beobachtet, dass sich im Spannungs- Dehnungs-Diagramm der quasilineare Bereich der hochmolekularen Fraktion gemäß des Zusammenhanges σ = E • ε um ca. 15 bis 45% gegenüber dem Ausgangsmaterial vergrößert. Zudem verbessert sich die Reißfestigkeit sowie die Weiterreißfestigkeit um etwa 10 bis 20% [zu Begrifflichkeiten vgl. DIN 53455, ISO 527.2-1985].Surprisingly, it has been found that the high molecular weight fraction obtained in the molecular weight fractionation, regardless of the method used for the molecular weight fractionation, is around 10 to 50%, e.g. 20 to 40%, less elastic modulus than the starting material, whereby elastic modulus is to be understood as the secant module, which can be determined in the stress-strain diagram from the slope of the straight line through the origin and the end point of the quasilinear area. It was also observed that in the stress-strain diagram the quasilinear area of the high-molecular fraction increases according to the relationship σ = E • ε by approx. 15 to 45% compared to the starting material. In addition, the tear strength and tear resistance improve by about 10 to 20% [for terminology cf. DIN 53455, ISO 527.2-1985].
Beispiel 1example 1
In einem Dreihalskolben, ausgerüstet mit Rührer, Stickstoffzuführung und Kühler mit Ableitungsrohr, werden 0,54val 1 ,4-Cyclohexyldiisocyanat, 0,54val 4,4'-Dicyclo- hexylmethan-diisocyanat und 0,08val wasserfreies Polycarbonatdiol Mw~2000 eingefüllt und mind. 10h bei 85°C unter ständigem Rühren erhitzt. Die Additionsreaktion zur Herstellung des Voraddukts wird solange fortgesetzt, bis der theoretisch errechnete Isocyanatgehalt von 21 ,7 Gew.-% erreicht wird. Währenddessen werden zur Herstellung des Kettenverlängerers 0,42val wasserfreies Polycarbonatdiol und 0,55val wasserfreies 1 ,4-Butandiol in einem anderen verschlossenen Gefäß mit dem Zinnkatalysator (0,12val Dibutylzinndilaurat) vermischt. Diese Vermischung findet ebenfalls bei ca. 80°C statt. Für die Herstellung des Polyurethans werden die beiden Mischungen bei einer Temperatur von 85°C verrührt, entgast und in eine Aushärteform gegossen. Die Aushärtung erfolgt bei 80°C und dauert ca. 3 Tage. Das so erhaltene Polymer wird durch folgende Kennwerte beschrieben: Molekulargewicht Mw = 98600, Polymolekularitätsindex 1 ,73, E-Modul 17,0 N/mm2, Linearität 3,2 %, Weiterreißwiderstand 32 N/mm.In a three-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen supply and cooler with a discharge pipe, 0.54val 1, 4-cyclohexyldiisocyanate, 0.54val 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate and 0.08val anhydrous polycarbonate diol M w ~ 2000 are filled and min Heated for 10 hours at 85 ° C with constant stirring. The addition reaction for the preparation of the pre-adduct is continued until the theoretically calculated isocyanate content of 21.7% by weight is reached. Meanwhile, the Production of the chain extender 0.42val anhydrous polycarbonate diol and 0.55val anhydrous 1,4-butanediol mixed in another sealed vessel with the tin catalyst (0.12val dibutyltin dilaurate). This mixing also takes place at approx. 80 ° C. For the production of the polyurethane, the two mixtures are stirred at a temperature of 85 ° C, degassed and poured into a curing mold. The curing takes place at 80 ° C and takes about 3 days. The polymer obtained in this way is described by the following characteristic values: molecular weight M w = 98600, polymolecularity index 1.73, modulus of elasticity 17.0 N / mm 2, linearity 3.2%, tear propagation resistance 32 N / mm.
Nach beendeter Umsetzung wird das Polymer einer Molekulargewichtsfraktionierung mittels Fällungsreaktion unterworfen. Dazu wird eine Lösung von 6,8 g Polymer in 74,5 g Dimethyl-acetamid mit 102,6 g i-Propanol vermischt und auf 50°C erhitzt. Nach Abkühlen wird das Polymer aus der unteren Gelphase isoliert und getrocknet. Die analytischen Kennwerte des fraktionierten Polymers haben sich wie folgt geändert: Molekulargewicht Mw = 121400, Polymolekularitätsindex 1 ,46, E-Modul 10,9 N/mm2, Linearität 5,1 %, Weiterreißwiderstand 38 N/mm.After the reaction has ended, the polymer is subjected to a molecular weight fractionation by means of a precipitation reaction. For this purpose, a solution of 6.8 g of polymer in 74.5 g of dimethyl acetamide is mixed with 102.6 g of i-propanol and heated to 50 ° C. After cooling, the polymer is isolated from the lower gel phase and dried. The analytical characteristics of the fractionated polymer have changed as follows: molecular weight M w = 121400, polymolecularity index 1, 46, modulus of elasticity 10.9 N / mm2, linearity 5.1%, tear resistance 38 N / mm.
Beispiel 2Example 2
Die Herstellung des Polymers erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben. Zur Molekular- gewichtsfraktionierung wird jedoch die präparative Gelpermeationschromatographie ange wendet. Dazu wird eine verdünnte Polymerlösung hergestellt: Die Konzentration der Lösung beträgt maximal 8 g/L. Als Lösungsmittel wird Chloroform verwendet. Die Polymerlösung wird in Teilen in das GPC-Trennsystem injiziert. Die Konzentration der aus den Trennsäulen nach Molekulargewicht aufgetrennten Moleküle wird mit einem konzentrationsempfindlichen Detektor gemessen und in drei Fraktionen aufgeteilt, die getrennt voneinander aufgefangen werden. Die Polymeranteile in den drei Fraktionen werden isoliert und getrocknet. Es ergeben sich Polymere mit folgenden Kennwerten: G PC- Mw 1} PMI J E-Modul in Linearität in WeiterreißwiderstandThe polymer is prepared as described in Example 1. However, preparative gel permeation chromatography is used for molecular weight fractionation. A diluted polymer solution is prepared for this: the concentration of the solution is a maximum of 8 g / L. Chloroform is used as the solvent. Parts of the polymer solution are injected into the GPC separation system. The concentration of the molecules separated from the separation columns by molecular weight is measured with a concentration-sensitive detector and divided into three fractions, which are collected separately. The polymer fractions in the three fractions are isolated and dried. Polymers with the following characteristics result: G PC- M w 1} PMI J E module in linearity in tear resistance
Fraktion N/mm2 % in N/mmFraction N / mm 2 % in N / mm
1 123400 1 ,39 11 ,2 5,3 441 123400 1, 39 11, 2 5.3 44
2 96500 1 ,41 14,5 4,2 242 96500 1, 41 14.5 4.2 24
3 62100 1 ,45 16,2 3,5 173 62 100 1, 45 16.2 3.5 17
1 ) Mw = Gewichtsmittel des Molekulargewichts1) M w = weight average molecular weight
2) PMI = Polymolekularitätsindex2) PMI = polymolecularity index
Fraktion 1 wird als nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Fraktion ihrer weiteren Bestimmung zugeführt.Fraction 1 is fed to its further determination as a fraction obtained by the process according to the invention.
Beispiele 3 bis 10Examples 3 to 10
In zu Beipiel 1 analoger Arbeitsweise wurden Polyurethane aus den in folgender Tabelle aufgeführten Ausgangsstoffen hergestellt und anschließend einer Molekulargewichtsfraktion ierung durch Fällungsreaktionen unterworfen:In a procedure analogous to Example 1, polyurethanes were produced from the starting materials listed in the following table and then subjected to a molecular weight fractionation by means of precipitation reactions:
Bsp. Prepolymer KettenverlängererEg prepolymer chain extender
Nr. Dusocyanat 1 Dusocyanat 2 Makrodiol Makrodiol Diol 1 Diol 2No.Dusocyanat 1 Dusocyanat 2 Macrodiol Macrodiol Diol 1 Diol 2
2,1val CHDI D 0,21val2.1val CHDI D 0.21val
1 ,8val TMHD5) PC3) 10001.8val TMHD5) PC 3) 1000
11val 1 ,5val 4,5val11val 1, 5val 4.5val
4 4,5val BD4) DCHMDI2' PC3) 2020 PC3) 22004 4,5val BD 4) DCHMDI 2 'PC 3) 2020 PC 3) 2200
0,3val 2,0val0.3val 2.0val
5 2,6val CHDI1) 0,13val BD4) - PC3) 2020 PC3) 20205 2.6val CHDI 1) 0.13val BD 4) - PC 3) 2020 PC 3) 2020
1,1 val 0,18val 0,5val1.1 val 0.18 val 0.5 val
6 1 ,0val CHDI ) OJval BD4) OJval TMHD5) DCHMDI2) PC3) 2020 PC3) 20206 1, 0val CHDI ) OJval BD 4) OJval TMHD 5) DCHMDI 2) PC 3) 2020 PC 3) 2020
11 val 0,75val 4,5val11 val 0.75 val 4.5 val
7 2,5val BD4) DCHMDI2) PC3) 2020 PC3) 22007 2.5val BD 4) DCHMDI 2) PC 3) 2020 PC 3) 2200
1 ,6val 0,12val 0,64val1.6val 0.12val 0.64val
8 - 0,82val BD4) DCHMDI2) PC3) 2020 PC3) 20208 - 0.82val BD 4) DCHMDI 2) PC 3) 2020 PC 3) 2020
0,15val 0,17val 0,1 val0.15val 0.17val 0.1val
1 ,4val CHDi1) - 1 ,24val TMHD5) CHMDI2) PC3) 2020 PC3' 2020 0,38val 0,19val 0,16val1, 4val CHDi 1) - 1, 24val TMHD 5) CHMDI 2) PC 3) 2020 PC 3 '2020 0.38val 0.19val 0.16val
10 - 0,02val BD4' - CHDI1' PC3' 2020 PC3' 202010 - 0.02val BD 4 '- CHDI 1 ' PC 3 '2020 PC 3 ' 2020
11 val 1 ,5val 4,5val11 val 1, 5val 4.5val
11 4,5val BD4' DCHMDI2' PC3' 1000 PC3' 100011 4.5val BD 4 'DCHMDI 2 ' PC 3 '1000 PC 3 ' 1000
5,4val 0,4val 0,5val5.4val 0.4val 0.5val
12 - - 4,5val TMHD5' DCHMDI2' PC3' 2020 PC3' 202012 - - 4.5val TMHD 5 'DCHMDI 2 ' PC 3 '2020 PC 3 ' 2020
1 ,20val 0,22va1, 20val 0.22va
13 - - - 0,96val TMHD5' CHDI1' PC3' 202013 - - - 0.96val TMHD 5 'CHDI 1 ' PC 3 '2020
11 val 1 ,5val 4,5val11 val 1, 5val 4.5val
14 4,5val BD4' DCHMDI2' PC3' 650 PC3' 65014 4,5val BD 4 'DCHMDI 2 ' PC 3 '650 PC 3 ' 650
11 val 1 ,5val 4,5val11 val 1, 5val 4.5val
15 4,5val BD4' DCHMDI2' PC3' 4000 PC3' 400015 4.5val BD 4 'DCHMDI 2 ' PC 3 '4000 PC 3 ' 4000
1 ) CHDI = Cyclohexandiisocyanat-(1 ,4)1) CHDI = cyclohexane diisocyanate (1, 4)
2) DCHMDI = 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat2) DCHMDI = 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate
3) PC = Polyethylencarbonat 4) BD = 1 ,4-Butandiol3) PC = polyethylene carbonate 4) BD = 1, 4-butanediol
5) TMHD = 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiol5) TMHD = 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol
Bevorzugte Verwendungen für die erfindungsgemäßen Polyurethane sind in den Ansprüchen 12 und 13 aufgeführt. Insbesondere können Polyurethan-Patches bei Hautverbrennungen eingesetzt werden, um kurzfristig eine „zweite Haut" darzustellen, die den täglichen Verbandwechsel einsparen lässt, weitere Einsatzgebiete sind bei Kindern gegeben, die z.B. jährlich einer Herzoperation unterzogen werden müssen: Hier wird das Patch unter die Haut gelegt, damit der Operateur nur bis zum Patch vordringen muss, das Patch wird entfernt, so dass der Operateur direkt ohne Entfernung des Bindegewebes am Herz operieren kann. Schließlich lassen sich Patches als chirurgische Netze bei Herz-, Bauch- und Brustwanddefekten einsetzen. Preferred uses for the polyurethanes according to the invention are listed in claims 12 and 13. In particular, polyurethane patches can be used for skin burns in order to provide a "second skin" for a short time, which saves the daily change of dressing. There are also other areas of application for children who, for example, have to undergo cardiac surgery annually: Here the patch is placed under the skin So that the surgeon only has to advance to the patch, the patch is removed so that the surgeon can operate directly on the heart without removing the connective tissue. Finally, patches can be used as surgical nets for heart, abdominal and chest wall defects.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von biokompatiblen Polyurethanen mit verbesserten Eigenschaften, bei dem man mindestens ein aliphatisches und/oder mindestens ein cycloaliphatisches Dusocyanat mit einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 umsetzt und das so gewonnene Prepolymer weiter umsetzt mit einem Kettenverlängerungsmittel, das ein niedermolekulares Diol oder ein Gemisch aus niedermolekularen Diolen oder eine Mischung aus dem niedermolekularen Diol mit einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 500 bis 6000 darstellt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass das Verhältnis von NCO-Endgruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1 ,01 : 1 bis 1 ,05 : 1 beträgt und dass man das erhaltene Polymer, gegebenenfalls nach Behandlung mit einem Reagenz zur Deaktivierung der noch vorhandenen NCO-Gruppen, einer Molekulargewichts- fraktionierung unterwirft, bei der der niedermolekulare Polyurethananteil mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.% abgetrennt und verworfen wird und der zurückbleibende hochmolekulare Anteil als biokompatibles Polyurethan mit verbesserten Eigenschaften gewonnen wird.1. A process for the preparation of biocompatible polyurethanes with improved properties, in which at least one aliphatic and / or at least one cycloaliphatic dusocyanate is reacted with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of 500 to 6000 and the prepolymer thus obtained is further reacted with a chain extender , which is a low molecular weight diol or a mixture of low molecular weight diols or a mixture of the low molecular weight diol with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of 500 to 6000, characterized in that the ratio of NCO end groups of the prepolymer to OH groups of the chain extender 1: 01: 1 to 1: 05: 1 and that the polymer obtained, if appropriate after treatment with a reagent for deactivating the remaining NCO groups, is subjected to a molecular weight fractionation which the low molecular weight polyurethane content with a mass fraction of 10 to 55% by weight is separated and discarded and the remaining high molecular weight fraction is obtained as a biocompatible polyurethane with improved properties.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass man 2 bis 10 Mol Dusocyanat pro Mol Makrodiol verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that one uses 2 to 10 moles of diisocyanate per mole of macrodiol.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dass das Verhältnis von NCO-Gruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1 ,02 : 1 bis 1 ,04 : 1 beträgt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the ratio of NCO groups of the prepolymer to OH groups of the chain extender is 1.02: 1 to 1.04: 1.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass man als Polycarbonat eines mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that one is used as polycarbonate with an average molecular weight of M w = 1000 to 2500.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiol einsetzt.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol is used as chain extender.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel ein Gemisch aus 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiol und einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.6. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the chain extender used is a mixture of 2,2,4-trimethyl-1, 6-hexanediol and a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of M w = 1000 to 2500.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel ein Gemisch aus 1 ,4-Butandiol und einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.7. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the chain extender used is a mixture of 1,4-butanediol and a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of M w = 1000 to 2500.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass man als Kettenverlängerungsmittel ein Gemisch aus 1 ,4-Butandiol, 2,2,4-Trimethyl-1 ,6- hexandiol und einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 1000 bis 2500 einsetzt.8. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the chain extender is a mixture of 1, 4-butanediol, 2,2,4-trimethyl-1, 6-hexanediol and a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of M w = 1000 to 2500 uses.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass man als Dusocyanat 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat oder 1 ,4-Cyclohexyldiisocya- nat oder ein Gemisch aus beiden einsetzt.9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate or 1,4-cyclohexyldiisocyanate or a mixture of the two is used as the diisocyanate.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet dass man zur Molekulargewichtsfraktionierung Fällungsreaktionen oder die Kontinuierliche Polymerfraktionierung einsetzt.10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that one uses for the molecular weight fractionation precipitation reactions or the continuous polymer fractionation.
11. Biokompatible Polyurethane, herstellbar durch Umsetzung von einem aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Dusocyanat mit einem Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 500 bis 6000 und anschließender Umsetzung des so gewonnenen Prepolymers mit einem niedermolekularen Diol oder einem Gemisch niedermolekularer Diole oder einer Mischung niedermolekularer Diole mit einem Makrodiol des Typs Polycarbonat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von Mw = 500 bis 6000, wobei das Verhältnis von NCO-Gruppen des Prepolymers zu OH-Gruppen des Kettenverlängerungsmittels 1 ,01 : 1 bis 1 ,05 : 1 beträgt, und anschließende Mole- kulargewichtsfraktionierung des erhaltenen Polymers zur Entfernung des niedermolekularen Polyurethananteils mit einem Massenanteil von 10 bis 55 Gew.%.11. Biocompatible polyurethanes, which can be prepared by reacting an aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanate with a polycarbonate with an average molecular weight of M w = 500 to 6000 and then reacting the prepolymer thus obtained with a low molecular weight diol or a mixture of low molecular weight diols or one Mixture of low molecular weight diols with a macrodiol of the polycarbonate type with an average molecular weight of M w = 500 to 6000, the ratio of NCO groups of the prepolymer to OH groups of the chain extender being 1.01: 1.0 to 1.05: 1, and Subsequent molecular weight fractionation of the polymer obtained to remove the low molecular weight polyurethane content with a mass fraction of 10 to 55% by weight.
12. Verwendung der Polyurethane nach Anspruch 11 zur Herstellung von Erzeugnissen für medizinische Zwecke, insbesondere zur Herstellung von Blutpumpen, einschließlich VAD-Systemen (Herzunterstützungssysteme zur ausreichenden Blutversorgung), Annuloplastie-Ringe, Konduit-Klappen, Venen- Klappen, Sehnenfäden, Herzklappen-Ballone, Gefäßprothesen, Stents (Gefäßstützen) einschließlich Vascular-Stents oder Stent Grafts (Gefäß-Prothesen mit zusätzlichem Geflecht), Patches (Gewebeflicken) einschließlich Ductus-Botalli-Verschluss, Netzgewebe für rekonstruktive Maßnahmen einschließlich Geweben für die Rekonstruktion von Blutgefäßen, Testicular- Implantate, Brustimplantate, Miniskus-Ersatz, Urether-Prothesen einschließlich Stents, Vena Cava Filter.12. Use of the polyurethanes according to claim 11 for the manufacture of products for medical purposes, in particular for the manufacture of blood pumps, including VAD systems (cardiac support systems for adequate blood supply), annuloplasty rings, conduit valves, vein valves, tendon threads, heart valve balloons , Vascular prostheses, stents (vascular supports) including vascular stents or stent grafts (vascular prostheses with additional braiding), patches (tissue patches) including ductus botalli closure, mesh tissue for reconstructive measures including tissues for the reconstruction of blood vessels, testicular implants, Breast implants, miniscus replacement, urether prostheses including stents, vena cava filters.
13. Verwendung der Polyurethane nach Anspruch 11 zur Herstellung von Herzklappen. 13. Use of the polyurethanes according to claim 11 for the production of heart valves.
PCT/DE2003/003080 2002-09-20 2003-09-17 Method for the production of biocompatible polyurethanes WO2004029122A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003275918A AU2003275918A1 (en) 2002-09-20 2003-09-17 Method for the production of biocompatible polyurethanes

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002143966 DE10243966A1 (en) 2002-09-20 2002-09-20 Process for the production of biocompatible polyurethanes
DE10243966.4 2002-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004029122A1 true WO2004029122A1 (en) 2004-04-08

Family

ID=31969375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2003/003080 WO2004029122A1 (en) 2002-09-20 2003-09-17 Method for the production of biocompatible polyurethanes

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003275918A1 (en)
DE (1) DE10243966A1 (en)
WO (1) WO2004029122A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007015273A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Resal S.R.L. Process and composition for the preparation of transparent polyurethanes and polyurethanes obtained therefrom
WO2011054932A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-12 Nonwotecc Medical Gmbh Non-woven fabric for medical use and process for the preparation thereof
EP3620478A1 (en) 2018-09-10 2020-03-11 Covestro Deutschland AG Use of thermoplastic polyurethanes for applications subject to significant everyday stress
WO2020048881A1 (en) 2018-09-06 2020-03-12 Covestro Deutschland Ag Use of thermoplastic polyurethanes for applications subject to significant everyday stress
US10758357B2 (en) 2013-10-11 2020-09-01 Revomotion Gmbh Joint spacer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5109077A (en) * 1983-05-21 1992-04-28 Azko Nv Biocompatible polyurethane
US5254662A (en) * 1990-09-12 1993-10-19 Polymedia Industries, Inc. Biostable polyurethane products
EP0603675A1 (en) * 1992-12-23 1994-06-29 Bayer Ag Catalyst-free polyurethanes
WO2002053617A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-11 Artimplant Ab Linear block polymer

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3326875A (en) * 1963-01-31 1967-06-20 Dow Chemical Co Separation of large polymer molecules in solution
DE3643465A1 (en) * 1986-12-19 1988-07-07 Akzo Gmbh Biocompatible polyurethanes
DE9117117U1 (en) * 1990-06-15 1996-02-01 Corvita Corp Break-resistant polyurethane carbonate polymer prostheses
DE4428458A1 (en) * 1994-08-11 1996-02-15 Bayer Ag Cycloaliphatic thermoplastic polyurethane elastomers
DE19513164A1 (en) * 1995-04-07 1996-10-10 Bayer Ag Hydroxy-terminated polycarbonates based on high mol. cyclic dimer diols with and use in prodn. of polyurethanes stable against hydrolysis and oxidn.
EP1028761A1 (en) * 1997-11-07 2000-08-23 Salviac Limited Biostable polycarbonate urethane products
AU4606600A (en) * 1999-05-07 2000-11-21 Salviac Limited Biostability of polymeric structures
GB9915932D0 (en) * 1999-07-08 1999-09-08 Sterilox Med Europ Ltd Oxidation-resistant endoscope coatings

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5109077A (en) * 1983-05-21 1992-04-28 Azko Nv Biocompatible polyurethane
US5254662A (en) * 1990-09-12 1993-10-19 Polymedia Industries, Inc. Biostable polyurethane products
EP0603675A1 (en) * 1992-12-23 1994-06-29 Bayer Ag Catalyst-free polyurethanes
WO2002053617A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-11 Artimplant Ab Linear block polymer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BERNACCA G M ET AL: "Calcification and fatigue failure in a polyurethane heart valve", BIOMATERIALS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS BV., BARKING, GB, vol. 16, no. 4, 1995, pages 279 - 285, XP004033051, ISSN: 0142-9612 *
GRASEL T G ET AL: "EXTRACTION OF POLYURETHANE BLOCK COPOLYMERS: EFFECTS ON BULK AND SURFACE PROPERTIES AND BIOCOMPATIBILITY", BIOMATERIALS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS BV., BARKING, GB, vol. 9, no. 5, 1 September 1988 (1988-09-01), pages 383 - 392, XP000000307, ISSN: 0142-9612 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007015273A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Resal S.R.L. Process and composition for the preparation of transparent polyurethanes and polyurethanes obtained therefrom
WO2011054932A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-12 Nonwotecc Medical Gmbh Non-woven fabric for medical use and process for the preparation thereof
CN102711662A (en) * 2009-11-05 2012-10-03 无纺技术医学有限公司 Non-woven fabric for medical use and process for the preparation thereof
US10758357B2 (en) 2013-10-11 2020-09-01 Revomotion Gmbh Joint spacer
US11833054B2 (en) 2013-10-11 2023-12-05 Revomotion Gmbh Joint spacer
WO2020048881A1 (en) 2018-09-06 2020-03-12 Covestro Deutschland Ag Use of thermoplastic polyurethanes for applications subject to significant everyday stress
EP3620478A1 (en) 2018-09-10 2020-03-11 Covestro Deutschland AG Use of thermoplastic polyurethanes for applications subject to significant everyday stress

Also Published As

Publication number Publication date
DE10243966A1 (en) 2004-04-01
AU2003275918A1 (en) 2004-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69912956T2 (en) BIOMEDICAL POLYURETHANE, ITS PRODUCTION AND USE
DE69629820T2 (en) FLUOROLIGOMER SURFACE MODIFIER FOR POLYMERS AND THE OBJECTS MADE THEREOF
EP0603675B1 (en) Catalyst-free aliphatic thermoplastic polyurethanes
DE3318730C2 (en)
DE60102209T2 (en) Thermoplastic polyurethanes
DE69926730T2 (en) Process for the preparation of polyurethane adhesives and adhesives produced thereby
EP1611205A1 (en) Blends with shape memory characteristics
WO2009059848A1 (en) Nco-functional prepolymer made of dicyclohexyl methane diisocyanate, isophorone diisocyanate, and polyether polyols, having a reduced tendency to crystallization
WO2019121218A1 (en) Polycarbonate polyols, polyisocyanate prepolymers and polyurethane and polyurethane urea elastomers based thereon
EP1911782B1 (en) Polyester polyols, method for their manufacture and their application
DE3411361A1 (en) EMBEDDING MATERIAL, METHOD FOR THE PRODUCTION AND USE THEREOF
DE3643465A1 (en) Biocompatible polyurethanes
DE1694136A1 (en) Process for the production of polyurethanes
WO2004029122A1 (en) Method for the production of biocompatible polyurethanes
DE102004060284A1 (en) Reactive polyurethane prepolymers with a low content of monomeric diisocyanates
WO2004029123A1 (en) Method for the production of biocompatible polyurethanes
EP3737429B1 (en) Method for the manufacture of elastic and tear-resistant polyurethane foams and their applications
EP3589676B1 (en) Low temperature impact resistant thermoplastic polyurethanes
DE60313169T2 (en) Linear gum polymer
EP2643377A1 (en) Molded polyurethane elastomer parts made of diphenylmethane diisocyanate-based nco prepolymers and metal salt complexes, and a method for producing same
EP2089446B1 (en) Isocyanate prepolymer having nco groups of differing reactivity
DE60213999T2 (en) Elastomeric polysiloxane-polyurethane block copolymers, process for their preparation and their use
DE102008012971A1 (en) Preparing polyurethane prepolymer, useful to prepare polyurethane/polyurea elastomer, comprises contacting diphenylmethane diisocyanate with polyol and removing non-reacted diphenylmethane diisocyanate by distillation
DE10242075B4 (en) Bone-adhesive polyurethane polymer, process for its preparation and its uses
DE2715566C2 (en) Polyurethane and its use in the manufacture of glazing material

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP