ES2974903T3 - Poliuretanos termoplásticos biodegradables y/o bioabsorbibles - Google Patents

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Andrew P Dove
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Abstract

Las composiciones de poliuretano termoplástico (TPU) descritas en el presente documento tienen segmentos duros y blandos biodegradables y/o bioabsorbibles. El segmento duro de TPU puede formarse a partir de un poliisocianato y una dicetopiperazina sustituida en 2,5. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Poliuretanos termoplásticos biodegradables y/o bioabsorbibles
Campo de la invención
En la presente memoria se proporcionan composiciones de Poliuretano Termoplástico (Thermoplastic Polyurethane -TPU) que tienen segmentos duros y blandos biodegradables y/o bioabsorbibles.
Antecedentes
Los poliuretanos termoplásticos (TPU) son una clase ampliamente usada de polímero con propiedades físicas y químicas específicas que los hacen particularmente adecuados para aplicacionesin vivo.Los TPU convencionales están entre los biomateriales cuya degradación no está prevista, pero son susceptibles a la degradación hidrolítica, oxidativa y enzimáticain vivo.Dicha degradación se puede utilizar para diseñar TPU biodegradables.
Aunque los poliuretanos termoplásticos tienen muchas propiedades mecánicas que los hacen atractivos para aplicaciones biomédicas, la degradación del polímero presenta desafíos. Se sabe que la degradación del segmento blando de TPU puede lograrse mediante la selección apropiada de la química del segmento blando. Los segmentos blandos de TPU biodegradables utilizados con frecuencia incluyen poli(£-caprolactona), poli(ácido láctico), ácido poliglicólico y polioles de poli(etilenglicol). La degradación del segmento duro es un mayor desafío debido a que los enlaces uretano son menos susceptibles a la degradación. La modificación del segmento duro se ha centrado en estructuras de diisocianato variables y extensores de cadena. Sin embargo, estas modificaciones a menudo conducen a propiedades mecánicas inferiores de los TPU.
Por lo tanto, sería deseable proporcionar una composición de poliuretano termoplástico que sea biodegradable y/o bioabsorbible en entornos corporales sin degradar a subproductos tóxicos, al tiempo que mantiene propiedades mecánicas favorables en entornos corporales.
El documento DE 4204995 A1 describe un endurecedor en polvo PUR que puede producirse mediante un proceso técnicamente simple utilizando diisocianatos bloqueados con 2,5-dicetopiperazina, que se extienden opcionalmente en cadena de una manera conocida.
El documento US 20151291791 A1 describe una mezcla bioabsorbible de (i) un componente polimérico que comprende ácido poliláctico (Polylactic Acid - PLA), ácido poliglicólico (Polyglycolic Acid - PGA), un copolímero de PLA y PGA, o cualquier combinación de los mismos y (ii) poliuretano termoplástico (TPU) adaptado a una aplicación médica, y un proceso para fabricarlo.
El documento WO 2013/142969 A1 describe uretanos de lisina y uretanos de lisina-basados en dicetopiperazina, ureas y métodos para preparar los mismos, y sus usos.
SOSA K Y COL, “ Synthesis of polyetherurethanes containing L-serine dipeptide and their use as materials for biomedical films” , BlOMATERIALS, vol. 6, n.° 5, 1 Septiembre 1985, páginas 312-324, se refiere a polieteruretanos que se producen mediante la reacción de poliadición de un glicol y un diisocianato y que se extienden en cadena con un dipéptido cíclico de L-serina [c-(Ser)2] para producir segmentos de dipéptido que contienen polieteruretanos. El documento JP S6077767 A describe la síntesis de un poliuretano a partir de PTMG, MDI y c(Ser)2.
Resumen
La presente invención se refiere a un poliuretano termoplástico biodegradable, que comprende el producto de reacción de:
a. un componente de polidiisocianato alifático que comprende H12MDI, HDI, HMDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, NDI o combinaciones de los mismos;
b. un componente de poliol que comprende un poliéster poliol que comprende poli (L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (Polycaprolactone - PCL) o combinaciones de los mismos; y
c. al menos un componente extensor de cadena que comprende un dímero cíclico de un aminoácido que tiene una cadena lateral que contiene un grupo funcional que comprende -OH, -COOH, -NH, -NH2 o -SH.
Las realizaciones preferidas son evidentes a partir del objeto de las reivindicaciones dependientes.
La tecnología descrita proporciona una composición de poliuretano termoplástico (TPU) que incluye un poliuretano termoplástico biodegradable, que incluye el producto de reacción de un componente de polidiisocianato alifático como se define en la reivindicación 1; un componente de poliol que incluye un poliéster como se define en la reivindicación 1; y al menos un componente extensor de cadena que comprende un dímero cíclico de un aminoácido que tiene una cadena lateral que contiene un grupo funcional que comprende -OH, -COOH, -NH, -NH2 o -SH.
El componente de polidiisocianato alifático incluye H12MDI, HDI, HMDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, NDI, o combinaciones de los mismos.
El componente de poliol comprende un poliéster poliol que incluye poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o combinaciones de los mismos.
La tecnología descrita proporciona además el poliuretano termoplástico biodegradable en el que el componente extensor de cadena incluye un dímero cíclico de ácido glutámico, serina, lisina, glicina, ácido aspártico, cisteína, arginina, histidina, glutamina, asparagina, treonina, hidroxiprolina, triptófano o tirosina e isómeros ópticos de los mismos.
La tecnología descrita proporciona además el poliuretano termoplástico biodegradable que incluye además un extensor de cadena adicional.
La tecnología descrita proporciona además el poliuretano termoplástico biodegradable en el que el extensor de cadena adicional comprende al menos un extensor de cadena de diol de la fórmula general HO-(CH2)x-OH en donde x es un número entero de 2 a 6.
La tecnología descrita proporciona además el poliuretano termoplástico biodegradable en el que el al menos un extensor de cadena de diol comprende 1,4-butanodiol.
Descripción detallada
A continuación se describirán diversas características y realizaciones preferidas a modo de ilustración.
La tecnología descrita proporciona una composición de poliuretano termoplástico (TPU) que incluye el producto de reacción de: a) un componente de poliisocianato que incluye al menos un primer y un segundo diisocianato alifático lineal; b) un componente de poliol que incluye al menos un poliéster poliol; y c) un componente extensor de cadena que incluye un dímero cíclico de un aminoácido.
El poliisocianato
Las composiciones de TPU descritas en la presente memoria se preparan utilizando: (a) un componente de poliisocianato, que incluye al menos un diisocianato alifático.
Los poliisocianatos adecuados incluyen diisocianatos alifáticos. El componente de poliisocianato incluye uno o más diisocianatos alifáticos. En algunas realizaciones, el componente de poliisocianato carece esencialmente, o incluso carece completamente de diisocianatos aromáticos.
Los ejemplos de poliisocianatos útiles incluyen diisocianatos alifáticos tales como diisocianato de hexametileno (HDI) 4,4'-diisocianato de diciclohexilmetano (HMDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de 1,4-ciclohexilo (CHDI), decano-1,10-diisocianato, diisocianato de lisina (LDI), diisocianato de 1,4-butano (BDI), diisocianato de isoforona (PDI), diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifenileno (TODI), diisocianato de 1,5-naftaleno (NDI), y diciclohexilmetano-4,4'-diisocianato (H12MDI) Pueden usarse mezclas de dos o más poliisocianatos. En algunas realizaciones, el poliisocianato es MDI y/o H12MDI. En algunas realizaciones, el poliisocianato incluye MDI. En algunas realizaciones, el poliisocianato incluye H12MDI.
En algunas realizaciones pueden usarse mezclas de dos o más poliisocianatos.
En algunas realizaciones, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que incluye H12MDI. En algunas realizaciones, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que consiste esencialmente en H12MDI. En algunas realizaciones, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliisocianato que consiste en H12MDI.
En algunas realizaciones, el poliisocianato utilizado para preparar el TPU y/o las composiciones de TPU que se describen en la presente memoria tiene al menos 50 % en base de peso de un diisocianato cicloalifático. En algunas realizaciones, el poliisocianato incluye un diisocianato de a,u>-alquileno que tiene de 5 a 20 átomos de carbono.
En algunas realizaciones, el poliisocianato utilizado para preparar el TPU y/o las composiciones de TPU que se describen en la presente memoria incluye hexametilen-1,6-diisocianato, diisocianato de 1,12-dodecano, diisocianato de 2,2,4-trimetil-hexametileno, diisocianato de 2,4,4-trimetil-hexametileno, diisocianato de 2-metil-1,5-pentametileno, o las combinaciones de los mismos.
El componente de polidiisocianato alifático utilizado para preparar el TPU de la invención reivindicada comprende H12MDI, HDI, HMDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, NDI o las combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, el TPU descrito se prepara con un componente de poliisocianato que incluye HDI, H12MDI, LDI, IPDI, o las combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, el TPU se prepara con un componente de poliisocianato que consiste, o consiste esencialmente en H12MDI.
En otras realizaciones más, el componente de poliisocianato carece esencialmente de (o incluso carece completamente de) cualesquiera diisocianatos alifáticos no lineales, cualesquiera diisocianatos aromáticos o ambos. En otras realizaciones más, el componente de poliisocianato carece esencialmente de (o incluso carece completamente de) cualquier poliisocianato distinto de los diisocianatos alifáticos lineales descritos anteriormente.
El componente de poliol
Las composiciones de TPU descritas en la presente memoria se preparan utilizando: (b) un componente de poliol que comprende al menos un componente de poliol como se define en la reivindicación 1.
Los polioles incluyen poliéter polioles, poliéster polioles, policarbonato polioles, polisiloxano polioles y las combinaciones de los mismos.
Los polioles adecuados que también pueden describirse como intermedios terminados en hidroxilo, pueden incluir uno o más poliésteres terminados en hidroxilo, uno o más poliéteres terminados en hidroxilo, o uno o más policarbonatos terminados en hidroxilo, uno o más polisiloxanos terminados en hidroxilo o mezclas de los mismos. El componente de poliol utilizado para preparar el TPU de la invención final comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o combinaciones de los mismos.
Los intermedios de poliéster terminados en hidroxilo adecuados incluyen poliésteres lineales que tienen un peso molecular promedio en número (Mn) de entre aproximadamente 500 a aproximadamente 10.000, de aproximadamente 700 a aproximadamente 5.000, o de aproximadamente 700 a aproximadamente 4.000, y generalmente tienen un índice de acidez de menos de 1,3 o menos de 0,5. El peso molecular se determina mediante ensayo de los grupos funcionales terminales y está relacionado con el peso molecular promedio en número. Los intermedios de poliéster se pueden producir mediante (1) una reacción de esterificación de uno o más glicoles con uno o más ácidos o anhídridos dicarboxílicos o (2) mediante una reacción de transesterificación, es decir, la reacción de uno o más glicoles con ésteres de ácidos dicarboxílicos. Se prefieren las proporciones molares generalmente en exceso de más de un mol de glicol a ácido para obtener cadenas lineales que tengan una preponderancia de grupos hidroxilo terminales. Los intermedios de poliéster adecuados incluyen también diversas lactonas, tales como policaprolactona que se prepara típicamente a partir de £-caprolactona y un iniciador bifuncional, tal como dietilenglicol. Los ácidos dicarboxílicos del poliéster deseado pueden ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos, o combinaciones de los mismos. Los ácidos dicarboxílicos adecuados, que pueden usarse solos o en mezclas tienen generalmente un total de 4 a 15 átomos de carbono e incluyen: succínico, glutárico, adípico, pimélico, subérico, azelaico, sebácico, dodecanodioico, isoftálico, tereftálico, ciclohexanodicarboxílico, y similares. También pueden usarse anhídridos de los ácidos dicarboxílicos anteriores, tales como anhídrido Itálico, anhídrido tetrahidroftálico, o similares. El ácido adípico es un ácido preferido. Los glicoles, que se hacen reaccionar para formar un intermedio de poliéster deseable pueden ser alifáticos, aromáticos, o combinaciones de los mismos, que incluye cualquiera de los glicoles que se describen anteriormente en la sección de extensor de cadena, y tienen un total de 2 a 20 o de 2 a 12 átomos de carbono. Los ejemplos adecuados incluyen etilenglicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, 1,4-ciclohexanodimetanol, decametilenglicol, dodecametilenglicol, y mezclas de los mismos.
El componente de poliol utilizado para preparar el TPU de la invención final comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o combinaciones de los mismos.
El componente de poliol también puede incluir uno o más poliéster polioles de policaprolactona. Los poliéster polioles de policaprolactona útiles en la tecnología que se describe en la presente memoria incluyen poliéster dioles que se derivan de monómeros de caprolactona. Los poliéster polioles de policaprolactona terminan en grupos hidroxilo primarios. Los poliéster polioles de policaprolactona adecuados se pueden hacer de £-caprolactona y un iniciador bifuncional, tal como dietilenglicol, 1,4-butanodiol, o cualquiera de los otros glicoles y/o dioles enumerados en la presente memoria. En algunas realizaciones, los poliéster polioles de policaprolactona son poliéster dioles lineales que se derivan de monómeros de caprolactona.
Los ejemplos útiles incluyen CAPA™ 2202A, un poliéster diol lineal de peso molecular promedio en número (Mn) de 2000, y CAPA™ 2302A, un poliéster diol lineal de Mn 3000, ambos comercialmente disponibles de Perstorp Polyols Inc. Estos materiales también pueden describirse como polímeros de 2-oxepanona y 1,4-butanodiol.
Los poliéster polioles de policaprolactona se pueden hacer de 2-oxepanona y un diol, donde el diol puede ser 1,4-butanodiol, dietilenglicol, monoetilenglicol, 1,6-hexanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, o cualquier combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el diol que se usa para preparar el poliéster poliol de policaprolactona es lineal. En algunas realizaciones, el poliéster poliol de policaprolactona tiene un peso molecular promedio en número de 500 a 10.000, o de 500 a 3.000, o 600 a 1.000 o 1.000 a 3.000, o de 500 o 600, o de 1.000 o incluso 2.000 a 4.000 o incluso 3.000 o incluso aproximadamente 2.000.
Los intermedios de poliéter terminados en hidroxilo adecuados incluyen poliéter polioles derivados de un diol o poliol que tiene un total de 2 a 15 átomos de carbono. Sin embargo, el componente de poliol utilizado para preparar el TPU de la invención reivindicada comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o las combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, un alquil diol o glicol que se hace reaccionar con un éter que comprende un óxido de alquileno que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, típicamente óxido de etileno u óxido de propileno o las mezclas de los mismos. Por ejemplo, el poliéter con funcionalidad hidroxilo puede producirse al hacer reaccionar primero propilenglicol con óxido de propileno seguido de la reacción posterior con óxido de etileno. Los grupos hidroxilo primarios que resultan del óxido de etileno son más reactivos que los grupos hidroxilo secundarios y, por lo tanto, se prefieren. Los poliéter polioles comerciales útiles incluyen poli(etilenglicol) que comprende óxido de etileno que se hace reaccionar con etilenglicol, poli(propilenglicol) que comprende óxido de propileno que se hace reaccionar con propilenglicol, poli(tetrametileneterglicol) que comprende agua que se hace reaccionar con tetrahidrofurano, el cual también puede describirse como tetrahidrofurano polimerizado, y al cual se denomina comúnmente como PTMEG. En algunas realizaciones, el intermedio de poliéter incluye PTMEG. Los poliéter polioles adecuados también incluyen aductos de poliamida de un óxido de alquileno y pueden incluir, por ejemplo, aducto de etilendiamina que comprende el producto de reacción de etilendiamina y óxido de propileno, aducto de dietilentriamina que comprende el producto de reacción de dietilentriamina con óxido de propileno, y poliéter polioles de tipo poliamida similares. También pueden utilizarse copoliéteres en las composiciones descritas. Los copoliéteres típicos incluyen los productos de reacción del THF y el óxido de etileno o el THF y el óxido de propileno. Estos están disponibles de BASF como PolyTHF® B, un copolímero en bloque, y PolyTHF® R, un copolímero aleatorio. Los diversos intermedios de poliéter generalmente tienen un peso molecular promedio en número (Mn) como se determina mediante ensayo de los grupos funcionales terminales, el cual es un peso molecular promedio mayor de aproximadamente 700, tal como de aproximadamente 700 a aproximadamente 10.000, de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 5.000, o de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 2.500. En algunas realizaciones, el intermedio de poliéter incluye una mezcla de dos o más poliéteres de peso molecular diferente, tal como una mezcla de PTMEG de Mn 2.000 y Mn 1.000.
Los policarbonatos terminados en hidroxilo adecuados incluyen aquellos que se preparan haciendo reaccionar un glicol con un carbonato.
Sin embargo, el componente de poliol utilizado para preparar el TPU de la invención reivindicada comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o las combinaciones de los mismos. La patente US-4.131.731 incorporada por tanto describe policarbonatos terminados en hidroxilo y su preparación. Dichos policarbonatos son lineales y tienen grupos hidroxilo terminales con exclusión esencial de otros grupos terminales. Los reactivos esenciales son glicoles y carbonatos. Los glicoles adecuados se seleccionan de dioles cicloalifáticos y alifáticos que contienen de 4 a 40, y/o incluso de 4 a 12 átomos de carbono, y de polioxialquilenglicoles que contienen de 2 a 20 grupos alcoxi por molécula con cada grupo alcoxi que contiene de 2 a 4 átomos de carbono. Los dioles adecuados incluyen dioles alifáticos que contienen de 4 a 12 átomos de carbono tales como 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, 2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiol, 1,10-decanodiol, dilinoleilglicol hidrogenado, dioleilglicol hidrogenado, 3-metil-1,5-pentanodiol; y dioles cicloalifáticos tales como 1,3-ciclohexanodiol, 1,4-dimetilolciclohexano, 1,4-ciclohexanodiolato, 1,3-dimetilolciclohexano-, 1,4-endometilen-2-hidroxi-5-hidroximetil ciclohexano y polialquilenglicoles. Los dioles que se usan en la reacción pueden ser un solo diol o una mezcla de dioles, según las propiedades deseadas en el producto terminado. Los intermedios de policarbonato, los cuales terminan en hidroxilo, son los que generalmente se conocen en la técnica y en la bibliografía. Los carbonatos adecuados se seleccionan de carbonatos de alquileno compuestos por un anillo de 5 a 7 miembros. Los carbonatos adecuados para su uso en la presente memoria incluyen carbonato de etileno, carbonato de trimetileno, carbonato de tetrametileno, carbonato de 1,2-propileno, carbonato de 1,2-butileno, carbonato de 2,3-butileno, carbonato de 1,2-etileno, carbonato de 1,3-pentileno, carbonato de 1,4-pentileno, carbonato de 2,3-pentileno y carbonato de 2,4-pentileno. Además, los carbonatos de dialquilo, los carbonatos cicloalifáticos, y los carbonatos de diarilo son adecuados en la presente memoria. Los carbonatos de dialquilo pueden contener de 2 a 5 átomos de carbono en cada grupo alquilo y ejemplos específicos de los mismos son carbonato de dietilo y carbonato de dipropilo. Los carbonatos cicloalifáticos, especialmente los carbonatos dicicloalifáticos, pueden contener de 4 a 7 átomos de carbono en cada estructura cíclica y pueden tener de una o dos de tales estructuras. Cuando un grupo es cicloalifático, el otro puede ser alquilo o arilo. Por otro lado, si un grupo es arilo, el otro puede ser alquilo o cicloalifático. Los ejemplos de carbonatos de diarilo adecuados, que pueden contener de 6 a 20 átomos de carbono en cada grupo arilo, son carbonato de difenilo, carbonato de ditolilo, y carbonato de dinaftilo.
Los polisiloxano polioles adecuados incluyen polisiloxanos terminados en a-w-hidroxilo o amina o ácido carboxílico o tiol o epoxi. Sin embargo, el componente de poliol utilizado para preparar el TPU de la invención reivindicada comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o las combinaciones de los mismos. Los ejemplos incluyen poli(dimetilsiloxano) terminado con un grupo hidroxilo o amina o ácido carboxílico o tiol o epoxi. En algunas realizaciones, los polisiloxano polioles son polisiloxanos terminados en hidroxilo. En algunas realizaciones, los polisiloxano polioles tienen un peso molecular promedio en número en el intervalo de 300 a 5.000 o de 400 a 3.000.
Los polisiloxano polioles pueden obtenerse mediante la reacción de deshidrogenación entre un hidruro de polisiloxano y un alcohol polihídrico alifático o alcohol de polioxialquileno para introducir los grupos hidroxi alcohólicos en la cadena principal del polisiloxano.
En algunas realizaciones, los polisiloxanos se pueden representar por uno o más compuestos que tienen la siguiente fórmula:
en la que: cada R1 y R2 son independientemente un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono, un bencilo o un grupo fenilo; cada E es OH o NHR3 donde R3 es hidrógeno, un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono o un grupo cicloalquilo de 5 a 8 átomos de carbono; a y b son cada uno independientemente un número entero de 2 a 8; c es un número entero de 3 a 50. En polisiloxanos que contienen amino, al menos uno de los grupos E es NHR3. En los polisiloxanos que contienen hidroxilo, al menos uno de los grupos E es OH. En algunas realizaciones, tanto R1 como R2 son grupos metilo.
Los ejemplos adecuados incluyen poli(dimetilsiloxano) terminado en a,w-hidroxipropilo y poli(dimetilsiloxano) terminado en a,w-aminopropilo, ambos son materiales comercialmente disponibles. Los ejemplos adicionales incluyen copolímeros de los materiales de poli(dimetilsiloxano) con un poli(óxido de alquileno).
El componente de poliol, puede incluir poli(etilenglicol), poli(tetrametilen éter glicol), poli(óxido de trimetileno), poli(propilenglicol) bloqueado con óxido de etileno, poli(adipato de butileno), poli(adipato de etileno), poli(adipato de hexametileno), poli(tetrametileno-co-adipato de hexametileno), poli(adipato de 3-metil-1,5-pentametileno), policaprolactona diol, poli(carbonato de hexametileno)glicol, poli(carbonato de pentametileno)glicol, poli(carbonato de trimetileno)glicol, poliéster polioles a base de dímeros de ácidos grasos, polioles a base de aceite vegetal o cualquier combinación de los mismos. Sin embargo, el componente de poliol debe incluir un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o las combinaciones de los mismos.
Los ejemplos de dímeros de ácidos grasos que pueden usarse para preparar poliéster polioles adecuados incluyen poliéster glicoles/polioles Priplast™ comercialmente disponibles de Croda y poliéster glicoles de Radia® comercialmente disponibles de Oleon.
En algunas realizaciones, el componente de poliol incluye, además del poliéster poliol, un poliéter poliol, un policarbonato poliol, una policaprolactona poliol o cualquier combinación de los mismos.
En algunas realizaciones, el componente de poliol incluye un poliéter poliol. En algunas realizaciones, el componente de poliol utilizado para preparar el TPU carece sustancialmente, o incluso carece completamente de polisiloxanos. En algunas realizaciones, el componente de poliol incluye óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, óxido de estireno, poli(tetrametilen éter glicol), polipropilenglicol, poli(etilenglicol), copolímeros de poli(etilenglicol) y pol(propilenglicol, epiclorhidrina y similares, o sus combinaciones. En algunas realizaciones, el componente de poliol incluye poli(tetrametilen éter glicol).
En otras realizaciones, el componente de poliol carece esencialmente de (o incluso carece completamente de) cualesquiera poliéter polioles, policarbonato polioles, polisiloxano polioles o todos los anteriores.
Los oligómeros de poliamida adecuados incluyen polioles de poliamida telecélicos, no están generalmente limitados e incluyen oligómeros de poliamida de bajo peso molecular y poliamidas telecélicas (incluidos los copolímeros) que incluyen grupos amida N-alquilados en la estructura de la cadena principal.
Sin embargo, el componente de poliol utilizado para preparar el TPU de la invención reivindicada comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o las combinaciones de los mismos. Los polímeros telecélicos son macromoléculas que contienen dos grupos terminales reactivos.
Los oligómeros de poliamida terminados en amina pueden ser útiles como polioles en la tecnología descrita. La expresión oligómero de poliamida se refiere a un oligómero con dos o más enlaces amida o en ocasiones, se especificará la cantidad de enlaces amida. Un subconjunto de oligómeros de poliamida serán las poliamidas telecélicas. Las poliamidas telecélicas son oligómeros de poliamida con porcentajes elevados, o porcentajes especificados, de dos grupos funcionales de un único tipo químico, p. ej., dos grupos amina terminales (que significan primario, secundarios o mezclas), dos grupos carboxilo terminales, dos grupos hidroxilo terminales (que nuevamente significan primarios, secundarios o mezclas) o dos grupos isocianato terminales (que significan alifáticos, aromáticos o mezclas). Los intervalos para el porcentaje difuncional que satisfacen la definición de telecélico son al menos el 70, 80, 90 o 95 % en moles de los oligómeros que son difuncionales en contraposición a una funcionalidad mayor o menor. Las poliamidas telecélicas terminadas en aminas reactivas son oligómeros de poliamidas telecélicas donde los grupos terminales son ambos tipos de aminas, ya sean primarias o secundarias, y mezclas de los mismos, es decir, excluyendo los grupos de aminas terciarias.
En una realización, el oligómero telecélico o la poliamida telecélica tendrá una viscosidad medida por un viscosímetro de disco circular Brookfield con el disco circular girando a 5 rpm de menos de 100.000 cps a una temperatura de 70 °C, menos de 15.000 o 10.000 cps a 70 °C, menos de 100.000 cps a 60 o 50 °C y menos de 15.000 o 10.000 cps a 60 °C; o menos de 15.000 o 10.000 cps a 50 °C. Estas viscosidades son las de los prepolímeros u oligómeros de poliamida telecélicos puros sin disolventes ni plastificantes. En algunas realizaciones la poliamida telecélica puede diluirse con disolvente para lograr viscosidades en estos intervalos.
En algunas realizaciones, el oligómero de poliamida es una especie con un peso molecular por debajo de 20.000 g/mol, p. ej., frecuentemente por debajo de 10.000; 5.000; 2.500; o 2000 g/mol, que tiene dos o más enlaces amida por oligómero. La poliamida telecélica tiene preferencias de peso molecular idénticas a las del oligómero de poliamida. Múltiples oligómeros de poliamida o poliamidas telecélicas pueden enlazarse mediante reacciones de condensación para formar polímeros, generalmente por encima de 100.000 g/mol.
Generalmente, los enlaces amida se forman a partir de la reacción de un grupo ácido carboxílico con un grupo amina o la polimerización con apertura de anillo de una lactama, p. ej., donde un enlace amida en una estructura de anillo se convierte en un enlace amida en un polímero. En una realización, una gran parte de los grupos amina de los monómeros son grupos de amina secundaria o el nitrógeno de la lactama es un grupo de amida terciaria. Los grupos de amina secundaria forman grupos de amida terciaria cuando el grupo amina reacciona con el ácido carboxílico para formar una amida. Para los fines de esta descripción, el grupo carbonilo de una amida, p. ej., como en una lactama, se considerará derivado de un grupo ácido carboxílico. El enlace amida de una lactama se forma a partir de la reacción del grupo carboxílico de un ácido aminocarboxílico con el grupo amino del mismo ácido aminocarboxílico. En una realización los inventores quieren que menos del 20, el 10 o el 5 por ciento en moles de los monómeros usados para fabricar la poliamida tengan una funcionalidad en la polimerización de enlaces amida de 3 o más.
Los oligómeros de poliamida y las poliamidas telecélicas de esta descripción pueden contener pequeñas cantidades de enlaces éster, enlaces éter, enlaces uretano, enlaces urea, etc. si los monómeros adicionales usados para formar estos enlaces son útiles para el uso previsto de los polímeros.
Como se indicó anteriormente, muchos monómeros formadores de amidas crean en promedio un enlace amida por unidad repetitiva. Estos incluyen diácidos y diaminas cuando reaccionan entre sí, ácidos aminocarboxílicos y lactamas. Estos monómeros, cuando reaccionan con otros monómeros del mismo grupo, también crean enlaces amida en ambos extremos de las unidades repetitivas formadas. Por lo tanto, se usarán tantos porcentajes de enlaces amida como porcentajes en moles y porcentajes en peso de unidades de repetición de monómeros formadores de amidas. Los monómeros formadores de amida se usarán para referirse a monómeros que forman en promedio un enlace amida por unidad repetitiva en reacciones de enlace de condensación formadoras de amida normales.
En una realización, al menos el 10 % en moles, o al menos el 25, 45 o 50, e incluso al menos el 60, 70, 80, 90 o 95 % en moles del número total de los enlaces que contienen heteroátomos que conectan enlaces de tipo hidrocarburo se caracteriza por ser enlaces amida. Los enlaces de heteroátomo son enlaces tales como enlaces amida, éster, uretano, urea, éter donde un heteroátomo conecta dos partes de un oligómero o polímero que generalmente se caracterizan como hidrocarburos (o que tienen un enlace carbono a carbono, tales como enlaces de hidrocarburo). A medida que aumenta la cantidad de enlaces amida en la poliamida, aumenta la cantidad de unidades repetitivas de monómeros que forman amida en la poliamida. En una realización, al menos el 25 % en peso, o al menos el 30, 40, 50, o incluso al menos el 60, 70, 80, 90 o 95 % en peso del oligómero de poliamida o la poliamida telecélica son unidades de repetición de monómeros formadores de amida, identificados también como monómeros que forman enlaces amida en ambos extremos de la unidad de repetición. Dichos monómeros incluyen lactamas, ácidos aminocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos y diaminas. En una realización, al menos el 50, 65, 75, 76, 80, 90 o 95 por ciento en moles de los enlaces amida en el oligómero de poliamida o la poliamina telecélica son enlaces de amida terciaria.
Se calculó el porcentaje de enlaces de amida terciaria del número total de enlaces de amida con la siguiente ecuación:
donde:nes el número de monómeros; el índiceise refiere a un monómero determinado;wtercNes el número promedio de átomos de nitrógeno en un monómero que forman o son parte de enlaces de amida terciaria en las polimerizaciones, (nota: las aminas formadoras de grupos finales no forman grupos amida durante las polimerizaciones y sus cantidades están excluidas dewtercN); wn totales el número promedio de átomos de nitrógeno en un monómero que forman o son parte de enlaces de amida terciaria en las polimerizaciones (nota: las aminas formadoras de grupos finales no forman grupos amida durante las polimerizaciones y sus cantidades están excluidas dewn total);ynies el número de moles del monómero con el índice i.
Se calculó el porcentaje de enlaces amida del número total de todos los enlaces que contienen heteroátomos (que conectan enlaces hidrocarburo) mediante la siguiente ecuación:
dondewtotaises la suma del número promedio de enlaces que contienen heteroátomos (que conectan enlaces hidrocarburo) en un monómero y el número de enlaces que contienen heteroátomos (que conectan enlaces hidrocarburo) que se forman a partir de ese monómero mediante la reacción con un monómero que lleva ácido carboxílico durante las polimerizaciones de poliamida; y todas las demás variables son como se ha definido anteriormente. La expresión “ enlaces hidrocarburo” como se utiliza en la presente memoria es simplemente la parte hidrocarburo de cada unidad de repetición formada a partir de enlaces continuos de carbono a carbono (es decir, sin heteroátomos como nitrógeno u oxígeno) en una unidad de repetición.
En algunas realizaciones, los monómeros formadores de amidas o amidas terciarias incluyen ácidos dicarboxílicos, diaminas, ácidos aminocarboxílicos y lactamas. Los ácidos dicarboxílicos adecuados son aquellos en donde la parte alquileno del ácido dicarboxílico es un alquileno cíclico, lineal o ramificado (que incluye, opcionalmente, grupos aromáticos) de 2 a 36 átomos de carbono, que incluye, opcionalmente, hasta 1 heteroátomo por 3 o 10 átomos de carbono del diácido, más preferiblemente de 4 a 36 átomos de carbono (el diácido incluiría 2 átomos de carbono más que la parte alquileno). Estos incluyen ácidos grasos diméricos, ácidos diméricos hidrogenados, ácido sebácico, etc.
Las diaminas adecuadas incluyen aquellas con hasta 60 átomos de carbono, incluyendo opcionalmente un heteroátomo (además de los dos átomos de nitrógeno) por cada 3 o 10 átomos de carbono de la diamina e, incluyendo opcionalmente, una diversidad de grupos cíclicos, aromáticos o heterocíclicos siempre que uno o ambos de los grupos amina sean aminas secundarias.
Tales diaminas incluyen Ethacure™ 90 de Albermarle (supuestamente una N,N'-bis(1,2,2-trimetilpropil)-1,6-hexanodiamina); Clearlink™ 1000 de Dorfketal o Jefflink™ 754 de Huntsman; N-metilaminoetanol; poli(óxido de alquileno) terminado en dihidroxi, terminado en hidroxilo y amina o terminado en diamina donde el alquileno tiene de 2 a 4 átomos de carbono y tiene pesos moleculares de aproximadamente 40 o 100 a 2000; N,N'-diisopropil-1,6-hexanodiamina; N,N'-di(sec-butil) fenilendiamina; piperazina;homopiperazina; y metilpiperazina.
Las lactamas adecuadas incluyen segmentos de alquileno de cadena lineal o ramificada de 4 a 12 átomos de carbono de tal manera que la estructura del anillo sin sustituyentes en el nitrógeno de la lactama tiene de 5 a 13 átomos de carbono en total (cuando se incluye el carbonilo) y el sustituyente en el nitrógeno de la lactama (si la lactama es una amida terciaria) es un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono y más deseablemente un grupo alquilo de 1 a 4 átomos de carbono. La dodecil lactama, la dodecil lactama sustituida con alquilo, la caprolactama, la caprolactama sustituida con alquilo y otras lactamas con grupos alquileno más grandes son lactamas preferidas ya que proporcionan unidades repetitivas con valores de Tg más bajos. Los ácidos aminocarboxílicos tienen el mismo número de átomos de carbono que las lactamas. En algunas realizaciones, el número de átomos de carbono en el grupo alquileno lineal o ramificado entre el grupo amina y Ti el grupo ácido carboxílico del ácido aminocarboxílico es de 4 a 12 y el sustituyente en el nitrógeno del grupo amina (si es un grupo de amina secundaria) es un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, o de 1 o 2 a 4 átomos de carbono.
En una realización, deseablemente al menos el 50 % en peso, o al menos el 60, 70, 80 o 90 % en peso de dicho oligómero de poliamida o poliamida telecélica comprende unidades de repetición de diácidos y diaminas que son de la estructura de la unidad de repetición:
en donde: Ra es la porción de alquileno del ácido dicarboxílico y es un alquileno cíclico, lineal, o ramificado (que incluye opcionalmente grupos aromáticos) de 2 a 36 átomos de carbono, que incluye opcionalmente hasta 1 heteroátomo por 3 o 10 átomos de carbono del diácido, más preferiblemente de 4 a 36 átomos de carbono (el diácido incluiría 2 átomos de carbono más que la porción alquileno); y Rb es un enlace directo o un grupo alquileno lineal o ramificado (siendo o incluyendo opcionalmente partes cíclicas, heterocíclicas o aromáticas) del grupo alquileno (que contiene, opcionalmente, hasta 1 o 3 heteroátomos por 10 átomos de carbono) de 2 a 36 o 60 átomos de carbono y más preferiblemente 2 o 4 a 12 átomos de carbono y Rc y Rd son individualmente un grupo alquilo lineal o ramificado de 1 a 8 átomos de carbono, más preferiblemente de 1 o 2 a 4 átomos de carbono o Rc y Rd se conectan entre sí para formar un único grupo alquileno lineal o ramificado de 1 a 8 átomos de carbono u, opcionalmente, uno de Rc y Rd está conectado a Rb en un átomo de carbono, más deseablemente siendo Rcy Rd de 1 o 2 a 4 átomos de carbono. En una realización, deseablemente al menos el 50 % en peso, o al menos el 60, 70, 80 o 90 % en peso de dicho oligómero de poliamida o poliamida telecélica comprende unidades de repetición de lactamas o ácidos amino carboxílicos de la estructura:
Las unidades de repetición pueden estar en una variedad de orientaciones en el oligómero derivado de lactamas o ácido amino carboxílico dependiendo del tipo de iniciador, en donde cada Re de manera independiente es alquileno lineal o ramificado de 4 a 12 átomos de carbono y cada Rf de manera independiente es un alquilo lineal o ramificado de 1 a 8, más deseablemente 1 o 2 a 4, átomos de carbono.
En algunas realizaciones, las poliamida polioles telecélicas incluyen aquellas que tienen (i) unidades de repetición derivadas de monómeros de polimerización conectados por enlaces entre las unidades de repetición y grupos de extremos funcionales seleccionados de carboxilo o amina primaria o secundaria, en donde al menos 70 por ciento en moles de poliamida telecélica tiene exactamente dos grupos terminales funcionales del mismo tipo funcional seleccionado del grupo que consiste en grupos terminales amino o carboxílico; (ii) un segmento de poliamida que comprende al menos dos enlaces amida caracterizado por derivarse de la reacción de una amina con un grupo carboxilo, y comprendiendo dicho segmento de poliamida unidades de repetición derivadas de la polimerización de dos o más monómeros seleccionados de lactamas, ácidos aminocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos y diaminas; (iii) en donde al menos el 10 por ciento del número total de enlaces que contienen heteroátomos que conectan enlaces de tipo hidrocarburo se caracteriza por ser enlaces amida; y (iv) en donde al menos el 25 por ciento de los enlaces amida se caracteriza por ser enlaces de amida terciaria.
En algunas realizaciones, el poliuretano termoplástico se prepara con un componente de poliol que consiste esencialmente en poliéster poliol. En algunas realizaciones, el poliéster poliol es policaprolactona.
El extensor de cadena
Las composiciones de TPU descritas en la presente memoria se preparan utilizando: (c) un componente extensor de cadena que incluye un dímero cíclico de un aminoácido, también denominado en la presente memoria como una dicetopiperazina 2,5-sustituida o un dipéptido cíclico, que tiene una cadena lateral que contiene un grupo funcional que comprende -OH, -COOH, -NH, -n H2 o -SH.
Por “ cadena lateral” de un aminoácido se entiende que la parte del aminoácido:
NH2-CH-COOH
está unida a la cadena principal común de todos los aminoácidos enumerados a continuación.
En algunas realizaciones, los aminoácidos utilizados para la preparación de las dicetopiperazinas de la invención pueden ser naturales o no naturales, e incluyen tirosina, serina, lisina, hidroxiprolina, ácido glutámico, glicina, ácido aspártico, cisteína, treonina, arginina, histidina, glutamina, asparagina, triptófano e isómeros ópticos de cualquiera de los anteriores. En algunas realizaciones, el dipéptido cíclico puede modificarse adicionalmente para incluir un mayor contenido de éster o amida.
En algunas realizaciones, la dicetopiperazina 2,5-sustituida puede tener la siguiente Fórmula (I):
en donde R y R’ son la cadena lateral de un aminoácido que contiene un grupo funcional que incluye -OH, -COOH, -NH, -NH2 o -SH, y R y R’ pueden ser iguales o diferentes.
Los métodos generales para la síntesis y preparación de dicetopiperazinas se describen en las patentes US-5.352.461; 5.503.852; 6.071.497; 6.331.318; 6.428.771 y la solicitud de patente US-20060040953 Las dicetopiperazinas pueden formarse mediante ciclodimerización de derivados éster de aminoácidos como describen Katchalski, y col, J. Amer. Chem Soc., 68, 879-880 (1946), mediante ciclación de derivados éster de dipéptidos, o mediante deshidratación térmica de derivados de aminoácidos y disolventes de alto punto de ebullición como describen Kopple, y col. J. Org. Chem., 33 (2), 862-864 (1968).
El componente extensor de cadena puede estar presente, en algunas realizaciones, en una cantidad de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 45 % en peso.
En algunas realizaciones, las composiciones de TPU se extienden conjuntamente y se preparan mediante el uso de un componente extensor de cadena adicional que incluye al menos un extensor de la cadena de diol de la fórmula general HO-(CH2)x-OH en donde x es un número entero de 2 a 6 o incluso de 4 a 6. En otras realizaciones, x es el número entero 4. Los coextensores adicionales útiles incluyen extensores de cadena de diol, que incluyen compuestos polihidroxilados relativamente pequeños, por ejemplo, glicoles alifáticos inferiores o de cadena corta que tienen de 2 a 20, o de 2 a 12, o de 2 a 10 átomos de carbono. Los ejemplos adecuados incluyen etilenglicol, dietilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, 1,4-butanodiol (BDO), 1,6-hexanodiol (HDO), 1,3-butanodiol, 1,5-pentanodiol, neopentilglicol, 1,4-ciclohexanodimetanol (CHDM), 2,2-bis[4-(2-hidroxietoxi)fenil]propano (HEPP), heptanodiol, nonanodiol, dodecanodiol, etilendiamina, butanodiamina, hexametilendiamida, e hidroxietil resorcinol (HER), y similares, así como mezclas de los mismos. En algunas realizaciones, el extensor de cadena incluye BDO, h Do o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el extensor de cadena incluye BDO. Podrían utilizarse otros glicoles, tales como glicoles aromáticos, pero en algunas realizaciones, los TPU que se describen en la presente memoria carecen esencialmente o incluso carecen completamente de dichos materiales, o una combinación de los mismos.
En algunas realizaciones, el extensor de cadena adicional incluye un extensor de cadena cíclico. Los ejemplos adecuados incluyen CHDM, HEPP, HER, y las combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, el extensor de cadena adicional puede incluir un extensor de cadena cíclico aromático, por ejemplo, HEPP, HER, o una combinación de los mismos. En algunas realizaciones, el extensor de cadena adicional puede incluir un extensor de cadena cíclico alifático, por ejemplo CHDM. En algunas realizaciones, el extensor de cadena adicional carece sustancialmente, o incluso carece completamente de extensores de cadena aromáticos, por ejemplo, extensores de cadena cíclicos aromáticos. En algunas realizaciones, el extensor de cadena adicional carece sustancialmente o incluso carece completamente de polisiloxanos.
Las composiciones de poliuretano termoplástico
Las composiciones descritas en la presente memoria son composiciones de TPU. Estos TPU se preparan haciendo reaccionar: a) el componente de poliisocianato descrito anteriormente, que incluye un diisocianato alifático; b) el componente de poliol descrito anteriormente, que incluye un poliéster poliol; y c) el componente extensor de cadena que incluye un dímero cíclico de un aminoácido.
En algunas realizaciones, las composiciones de TPU de la invención tienen un contenido del segmento duro de 10 a 50 por ciento en peso, donde el contenido del segmento duro es la porción del TPU derivada del componente de poliisocianato y el componente extensor de cadena (el contenido del segmento duro del TPU puede calcularse mediante la adición del porcentaje en peso del contenido de extensor de cadena y poliisocianato en el TPU y dividiendo ese total por la suma de los contenidos del porcentaje en peso del extensor de cadena, el poliisocianato y el poliol en el TPU). En otras realizaciones, el contenido del segmento duro es al menos 10, o al menos 15, o de 10 a 60, o de 15 a 45 por ciento en peso.
Las composiciones descritas incluyen los materiales de TPU descritos anteriormente y también las composiciones de TPU que incluyen dichos materiales de TPU y uno o más componentes adicionales. Estos componentes adicionales incluyen otros materiales poliméricos que pueden mezclarse con el TPU descrito en la presente memoria. Estos componentes adicionales también incluyen uno o más aditivos que pueden añadirse al TPU, o a la mezcla que contiene el TPU, para influir en las propiedades de la composición.
El TPU descrito en la presente memoria también puede mezclarse con uno o más de otros polímeros. Los polímeros con los cuales puede mezclarse el TPU descrito en la presente memoria no están demasiado limitados. En algunas realizaciones, las composiciones descritas incluyen dos o más de los materiales de TPU descritos. En algunas realizaciones, las composiciones incluyen al menos uno de los materiales de TPU descritos y al menos otro polímero, que no es uno de los materiales de t Pu descritos. En algunas realizaciones, las mezclas descritas tendrán la misma combinación de propiedades descritas anteriormente para la composición de TPU. En otras realizaciones, la composición de TPU tendrá, por supuesto, la combinación descrita de propiedades, mientras la mezcla de la composición de TPU con uno o más de los otros materiales poliméricos descritos anteriormente puede o no.
Los polímeros que pueden usarse en combinación con los materiales de TPU descritos en la presente memoria también incluyen materiales de TPU más convencionales, tales como TPU a base de poliéster sin caprolactona, TPU a base de poliéter, o TPU que contiene tanto poliéster sin caprolactona como grupos poliéter. Otros materiales adecuados que pueden mezclarse con los materiales de TPU descritos en la presente memoria incluyen policarbonatos, poliolefinas, polímeros estirénicos, polímeros acrílicos, polímeros de polioximetileno, poliamidas, óxidos de polifenileno, sulfuros de polifenileno, cloruros de polivinilo, cloruros de polivinilo clorados, ácidos polilácticos, o las combinaciones de los mismos.
Los polímeros para su uso en las mezclas que se describen en la presente memoria incluyen homopolímeros y copolímeros. Los ejemplos adecuados incluyen: (I) una poliolefina (PO), tal como polietileno (PE), polipropileno (PP), polibuteno, caucho de etileno propileno (Ethylene Propylene Rubber - EPR), polioxietileno (POE), copolímero de olefina cíclica (Cyclic Olefin Copolymer - COC), o las combinaciones de los mismos; (ii) un estireno, como el poliestireno (Polystyrene - PS), acrilonitrilo butadieno estireno (Acrylonitrile Butadiene Styrene - ABS), acrilonitrilo estireno (Styrene Acrylonitrile - SAN), caucho de estireno butadieno (Styrene Butadiene Rubber - SBR o HIPS), polialfametilestireno, anhídrido estireno maleico (Styrene Maleic Anhydride - SMA), copolímero de estireno-butadieno (Styrene-Butadiene Copolymer - SBC) (como el copolímero de estireno-butadieno-estireno (Styrene-Butadiene-Styrene - SBS) y el copolímero de estireno-etileno/butadieno-estireno (Styrene-Ethylene/Butadiene-Styrene - SEBS)), copolímero de estireno-etileno/propileno-estireno (Styrene-Ethylene/Propylene-Styrene - SEPS), látex de estirenobutadieno (Styrene Butadiene Latex - SBL), SAN modificado con monómero de etileno propileno dieno (Ethylene Propylene Diene Monomer - EPDM) y/o elastómeros acrílicos (por ejemplo, copolímeros de PS-SBR), o las combinaciones de los mismos; (iii) un poliuretano termoplástico (TPU) diferente de los descritos anteriormente; (iv) una poliamida, tal como Nylon™, que incluye poliamida 6,6 (PA66), poliamida 1,1 (PA11), poliamida 1,2 (PA12), una copoliamida (COPA) o las combinaciones de las mismas; (v) un polímero acrílico, tal como poli(acrilato de metilo), poli(metacrilato de metilo), un copolímero de metacrilato de metilo estireno (Methacrylate Styrene - MS), o las combinaciones de los mismos; (vi) un cloruro de polivinilo (Polyvinyl Chloride - PVC), un cloruro de polivinilo clorado (Chlorinated Polyvinyl Chloride - CPVC) o las combinaciones de los mismos; (vii) un polioximetileno, tal como poliacetal; (viii) un poliéster, tal como tereftalato de polietileno (Polyethylene Terephthalate - PET), tereftalato de polibutileno (Polybutylene Terephthalate - PBT), copoliésteres y/o elastómeros de poliéster (Copolyesters And/Or Polyester Elastomers - COPE) que incluyen copolímeros en bloque de poliéter-éster tales como tereftalato de polietileno modificado con glicol (PETG), ácido poliláctico (Polylactic Acid - PLA), ácido poliglicólico (Polyglycolic Acid - PGA), copolímeros de PLA y PGA, o combinaciones de los mismos; (Ix) un policarbonato (Polycarbonate - PC), un sulfuro de polifenileno (Polyphenylene Sulfide - PPS), un óxido de polifenileno (Polyphenylene Oxide - PPO) o las combinaciones de los mismos; o combinaciones de los mismos.
En algunas realizaciones, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan de los grupos (i), (iii), (vii), (viii), o alguna combinación de los mismos. En algunas realizaciones, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (i). En algunas realizaciones, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (iii). En algunas realizaciones, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (vii). En algunas realizaciones, estas mezclas incluyen uno o más materiales poliméricos adicionales que se seleccionan del grupo (viii).
Los aditivos adicionales adecuados para su uso en las composiciones de TPU descritas en la presente memoria no están demasiado limitadas. Los aditivos adecuados incluyen pigmentos, estabilizadores de luz UV, absorbentes de luz UV, antioxidantes, agentes lubricantes, estabilizadores térmicos, estabilizadores de la hidrólisis, activadores de la reticulación, ignífugos, silicatos en capas, radioopacificantes tales como sulfato de bario, tungsteno metálico, sales de bismuto que no sean óxidos, cargas, colorantes, agentes de refuerzo, mediadores de la adhesión, modificadores de la resistencia al impacto, antimicrobianos, y cualquier combinación de los mismos.
Las composiciones de TPU descritas en la presente memoria también incluyen aditivos adicionales, a los cuales se puede denominar como un estabilizador. Los estabilizadores pueden incluir antioxidantes, tales como compuestos fenólicos, fosfitos, tioésteres, y aminas, estabilizadores de luz, tales como estabilizadores de luz de amina impedida y absorbentes de luz UV de benzotiazol, y otros estabilizadores de proceso y combinaciones de los mismos. En una realización, el estabilizador preferido es Irganox®-1010 de BASF y Naugard®-445 de Chemtura. El estabilizador se usa en una cantidad de aproximadamente 0,1 por ciento en peso a aproximadamente 5 por ciento en peso, en otra realización de aproximadamente 0,1 por ciento en peso a aproximadamente 3 por ciento en peso, y en otra realización de aproximadamente 0,5 por ciento en peso a aproximadamente 1,5 por ciento en peso de la composición de TPU.
Pueden usarse otros aditivos opcionales adicionales en las composiciones de TPU descritas en la presente memoria. Los aditivos incluyen colorantes, antioxidantes (incluidos compuestos fenólicos, fosfitos, tioésteres y/o aminas), antiozonantes, estabilizadores, rellenos inertes, lubricantes, inhibidores, estabilizadores de la hidrólisis, estabilizadores de la luz, estabilizadores de la luz de aminas impedidas, absorbente de luz UV de benzotriazol, estabilizadores térmicos, estabilizadores para prevenir la decoloración, tintes, pigmentos, rellenos inorgánicos y orgánicos, agentes de refuerzo y sus combinaciones.
Todos los aditivos descritos anteriormente pueden utilizarse en una cantidad efectiva habitual para estas sustancias. Estos aditivos adicionales pueden incorporarse a los componentes de, o en la mezcla de reacción para, la preparación, de la resina de TPU o después de elaborar la resina de TPU. En otro proceso, todos los materiales pueden mezclarse con la resina de TPU y luego fundirse o pueden incorporarse directamente en la masa fundida de la resina de TPU.
Los poliuretanos termoplásticos de la invención pueden prepararse mediante procesos que son convencionales en la técnica para la síntesis de elastómeros de poliuretano, tales como, aunque no de forma limitativa un proceso discontinuo en dos etapas o una técnica de un solo paso. En un proceso en dos etapas, se hace reaccionar un intermedio de prepolímero con una cantidad en exceso de diisocianato, seguido de una extensión de cadena igual. En el proceso discontinuo, los componentes, es decir, el(los) diisocianato(s), el(los) poliol(es) y el(los) extensor(es) de cadena, así como el(los) catalizador(es) y cualquier(cualesquiera) otro(s) aditivo(s), si se desea, se introducen en un recipiente, se mezclan, se distribuyen en bandejas y se dejan curar. Luego, el TPU curado se puede granular y peletizar. El procedimiento de un solo paso se realiza en una extrusora, p. ej., de un solo husillo, de doble husillo, en donde los componentes formadores, se introducen individualmente o como una mezcla en la extrusora, y se hacen reaccionar a una temperatura generalmente en una realización de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 300 °C, y en otra realización de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 250 °C, e incluso de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 240 °C.
Pueden estar presentes uno o más catalizadores de polimerización durante la reacción de polimerización. Generalmente, puede usarse cualquier catalizador convencional para hacer reaccionar el diisocianato con los intermedios de poliol o el extensor de cadena. Los ejemplos de catalizadores adecuados, que en particular aceleran la reacción entre los grupos NCO de los diisocianatos y los grupos hidroxi de los polioles y extensores de cadena son las aminas terciarias convencionales que se conocen de la técnica anterior, p. ej., trietilamina, dimetilciclohexilamina, N-metilmorfolina, N,N'-dimetilpiperazina, 2-(dimetilaminoetoxi)etanol, diazabiciclo[2,2,2]octano y similares, y también en particular compuestos organometálicos, tales como ésteres de titanato, compuestos de hierro, p. ej., acetilacetonato férrico, compuestos de estaño, p. ej., diacetato estannoso, dioctoato estannoso, dilaurato estannoso, o las sales de dialquilestaño de ácidos carboxílicos alifáticos, p. ej., diacetato de dibutilestaño, dilaurato de dibutilestaño, o similares. Las cantidades que se utilizan usualmente de los catalizadores son de 0,0001 a 0,1 partes en peso por 100 partes en peso de compuesto polihidroxilado (b).
Los materiales de TPU descritos anteriormente pueden prepararse mediante un proceso que incluye la etapa de (I) hacer reaccionar: a) el componente de poliisocianato descrito anteriormente, que incluye al menos un diisocianato alifático; b) el componente de poliol descrito anteriormente, que incluye al menos un poliéster poliol; y c) el componente extensor de cadena descrito anteriormente que incluye una 2,5-dicetopiperazina sustituida, como se ha descrito anteriormente.
El proceso puede incluir además la etapa de: (II) mezclar la composición de TPU de la etapa (I) con uno o más componentes de mezcla, que incluye uno o más materiales y/o polímeros de TPU adicionales, incluyendo cualquiera de los descritos anteriormente.
El proceso puede incluir además la etapa de: (II) mezclar la composición de TPU de la etapa (I) con uno o más aditivos adicionales seleccionados del grupo que consiste en pigmentos, estabilizadores de luz UV, absorbentes de luz UV, antioxidantes, agentes de lubricación, estabilizadores térmicos, estabilizadores de la hidrólisis, activadores de la reticulación, ignífugos, silicatos en capas, cargas, colorantes, agentes reforzantes, mediadores de la adhesión, modificadores de la resistencia al impacto y antimicrobianos.
El proceso puede incluir además la etapa de: (II) mezclar la composición de TPU de la etapa (I) con uno o más componentes de mezcla, que incluye uno o más materiales y/o polímeros de TPU adicionales, incluyendo cualquiera de los descritos anteriormente y/o la etapa de: (III) mezclar la composición de TPU de la etapa (I) con uno o más aditivos adicionales seleccionados del grupo que consiste en pigmentos, estabilizadores de luz UV, absorbentes de luz UV, antioxidantes, agentes de lubricación, estabilizadores térmicos, estabilizadores de la hidrólisis, activadores de la reticulación, ignífugos, silicatos en capas, cargas, colorantes, agentes reforzantes, mediadores de la adhesión, modificadores de la resistencia al impacto y antimicrobianos.
El proceso puede incluir además en la etapa I la inclusión de un componente coextensor que incluye al menos un extensor de la cadena de diol de la fórmula general HO-(CH2)x-OH en donde x es un número entero de 2 a 6.
Los materiales y/o composiciones de TPU descritos en la presente memoria pueden usarse en la preparación de uno o más artículos. El tipo específico de artículos que se pueden hacer a partir de los materiales y/o las composiciones de TPU descritos en la presente memoria no está demasiado limitado.
La invención proporciona además un artículo fabricado con los materiales y/o composiciones de TPU descritos en la presente memoria. Los ejemplos incluyen, aunque no de forma limitativa aplicaciones médicas, así como también se usan en aplicaciones de cuidado personal, aplicaciones farmacéuticas, aplicaciones de productos para el cuidado de la salud o cualquier otro número de aplicaciones. En algunas realizaciones, estos artículos se preparan mediante extrusión, moldeo por inyección, o cualquier combinación de los mismos.
La cantidad de cada componente químico descrito se presenta con la exclusión de cualquier disolvente, que pueda estar presente habitualmente en el material comercial, es decir, en base al producto químico activo, a menos que se indique de otra manera. Sin embargo, a menos que se indique otra cosa, cada producto químico o composición que se refiere en la presente memoria debe interpretarse como que es un material de calidad comercial, que puede contener los isómeros, subproductos, derivados, y otros tales materiales, que normalmente se entiende que están presentes en la calidad comercial.
Se sabe que algunos de los materiales descritos anteriormente pueden interactuar en la formulación final, de modo que los componentes de la formulación final pueden ser diferentes de los que se añaden inicialmente. Por ejemplo, los iones metálicos (de, p. ej., un ignífugo) pueden migrar a otros sitios ácidos o aniónicos de otras moléculas. Los productos formados de esa manera, que incluyen los productos formados tras emplear la composición de la tecnología descrita en la presente memoria en su uso previsto, pueden no ser susceptibles de una descripción fácil. Sin embargo, todas esas modificaciones y productos de reacción se incluyen dentro del ámbito de la tecnología descrita en la presente memoria; La tecnología descrita en la presente memoria abarca la composición que se prepara premezclando los componentes descritos anteriormente.
Ejemplos
La tecnología descrita en la presente memoria puede entenderse mejor con referencia a los siguientes ejemplos no limitantes.
Materiales
Los materiales están generalmente comercialmente disponibles y se adquirieron de Sigma Aldrich, Fisher y Fluka y se usaron como se recibieron a menos que se indique lo contrario, como se indica a continuación.
Se obtuvieron los espectros de RMN de 13C y 1 H en un espectrómetro Bruker DPX-400 (400 MHz) a 293 K. Todos los desplazamientos químicos se informaron como 8 en partes por millón (ppm) y se referenciaron a la señal del disolvente residual. Se registraron los espectros de FT-IR en un espectrómetro FT-IR de Perkin Elmer y se obtuvieron a partir de una película delgada del producto que expresaba que los máximos de la absorción se expresan en números de onda (cm-1). Se utilizó la cromatografía de permeación en Gel (GPC) para determinar el peso molecular promedio en número (Mn) y el peso molecular promedio en peso (Mw). Se llevó a cabo la GPC en dimetilformamida (DMF) utilizando un sistema Varian PL-GPC 50 equipado con 2 x columnas MIXED-D PLgel de 5 pl en serie y un detector de índice de refracción diferencial (Refractive Index - IR) o de detección triple a un caudal de 1,0 ml min a 50 °C. Se calibraron los sistemas respectivamente frente a un Easi-Vial lineal de poli(metil metacrilato) (Poly(Methyl Methacrylate) - PMMA) o PMMA individual de PMMAn = 73200 de Varian Polymer Laboratories y se analizaron mediante el paquete de software Cirrus v3.3. Se llevó a cabo el análisis gravimétrico térmico (Thermal Gravimetric Analysis - TGA) utilizando un sistema Mettler Toledo DSC1 star y un sistema TGA/DSC star entre 25 y 550 °C a una velocidad de calentamiento de 10 °C min'1 en un crisol de aluminio de 40 pl. Se obtuvieron los datos de tracción a temperatura ambiente cargando axialmente “ probetas” (10 mm de longitud) en un sistema tensiométrico M100-1CT con una capacidad de la celda de carga de 1 kN y una velocidad de la cruceta de 10 mm min-1 con una separación de agarre a agarre medida previamente. Se obtuvieron todos los valores informados a partir de un promedio de 5 muestras repetidas y los resultados se registraron usando el software winTest v4.3.2. Se moldearon las muestras de polímero fundido en “ probetas” mediante moldeo por compresión. Se midieron los puntos de fusión en una OptiMelt MPA100. Se midió el porcentaje de cristalinidad utilizando mediciones de difracción de rayos X de ángulo amplio (WAXS) que se llevaron a cabo con un difractómetro MPD Panalytical X-Pert Pro equipado con un monocromador Johanson de enfoque y utilizando radiación Cu Ka1 (40 kV; 40 mA). Se midieron los ángulos de contacto de las películas de polímero evaporadas sobre portaobjetos de vidrio en el Krüss DSA 100 Drop Shape Analyser utilizando el software DSA3.
Síntesis de monómeros basados en dipéptidos
Ejemplo 1 - Dipéptido cíclico de L-tirosina
Se preparó la síntesis de la dicetopiperazina de L-tirosina adaptada de la patente US-7.709,639B2 para usar de la siguiente manera. Se agitaron L-tirosina (10 g, 5,52 x 10-2 mol) y pentóxido de fósforo (0,71 g, 5,28 x 10-3 mol) en mcresol (20 ml) a 180-200 °C durante 8 horas. Tras enfriar a temperatura ambiente, la reacción se inactivó con una mezcla de H2O desionizada (10 ml) y MeOH (40 ml). El producto bruto precipitó de la solución y la suspensión se agitó durante 1 hora. Se añadió MeOH adicional (40 ml), se recogió el precipitado mediante filtración, se lavó con MeOH, H2O desionizada y MeOH. El producto se recristalizó en ácido acético glacial (3 ml por g de producto bruto) y a continuación se suspendió en una mezcla 1:1 de H2O desionizada y MeOH. El producto se secó al vacío para producir un sólido blanquecino con un rendimiento del 65 %.
Ejemplo 2 - Dipéptido cíclico de L-serina
Se preparó la dicetopiperazina de L-serina en una síntesis en dos etapas. Inicialmente, el aminoácido se convirtió en el clorhidrato del éster metílico según la bibliografía (J. Org. Chem.(1997), 62, 372-376). Se añadió cloruro de acetilo (20,41 g, 2,59 x 10-1 mol) gota a gota a MeOH enfriado con hielo (343 ml) con agitación. Tras diez minutos, se añadió L-serina (10 g, 9,63 x 10-2 mol) en una porción y la mezcla de reacción se mantuvo a reflujo durante 2,5 horas. Se eliminó el disolvente al vacío y el producto en bruto se recristalizó en MeOH (sólido blanco, rendimiento del 100 %). Se llevó a cabo la síntesis de la dicetopiperazina según lapatente US-4.871.736 (citando J. Heterocycl. Chem. (1975), 12, 147-149). Se disolvió clorhidrato de éster metílico de L-Serina (10 g, 6,43 x 10-2 mol) en MeOH (100 ml) y se lavó a través de una columna de resina exenta de bases Amberlyst A21 (tratada previamente con 100 ml de una solución acuosa saturada de NaHCOa). Se pasó MeOH adicional (50 ml) a través de la columna. Tras eliminar el disolvente al vacío, se obtuvo un líquido oleoso. La base libre resultante se dimerizó durante la noche a temperatura ambiente formando un sólido cristalino. El producto en bruto se recristalizó en H2O desionizada y el producto se secó al vacío para producir un sólido blanco con un rendimiento del 54 %.
Ejemplo 3 - Dipéptido cíclico de ácido L-glutámico
Se preparó la dicetopiperazina de ácido L-glutámico en una síntesis en dos etapas según la bibliografía (J. Org. Chem. (2002), 67, 6, 1820-1826). En primer lugar, se preparó la dicetopiperazina piroglutámica añadiendo ácido L-piroglutámico (10 g, 7,75 x 10-2 mol) a una solución agitada precalentada a 110 °C de anhídrido acético (45 ml) y piridina (8 ml). Tras aproximadamente 5 minutos, el producto comenzó a precipitar de la solución y se continuó el calentamiento durante 15 minutos más. Tras enfriar a temperatura ambiente, el producto se recogió mediante filtración y se lavó con MeOH frío. Se purificó el producto mediante agitación en MeOH y H2O desionizada y se secó al vacío (sólido blanco, rendimiento 82 %). En segundo lugar, se añadió la dicetopiperazina piroglutámica (5 g, 2,28 x 10-2mol) a H2SO4 enfriado con hielo agitando hasta la disolución completa. La solución se enfrió en un baño de hielo y se añadió lentamente agua desionizada con agitación intensa. El producto precipita de la solución y se recoge mediante filtración. El producto se lavó con MeOH caliente y se secó al vacío para producir un sólido blanco con un rendimiento del 72 %.
Ejemplo 4 - Dipéptido cíclico de L-lisina
Se preparó la dicetopiperazina de L-serina en una síntesis en tres etapas. En primer lugar, L-lisina se protegió selectivamente con eN mediante un complejo de cobre según la bibliografía (Biomacromolecules (2010), 11, 11, 2949 2959). Se añadió una solución de CuSO4 x 5H2O (6,92 g, 2,76 x 10-2 mol) en H2O desionizada (20 ml) a una solución de clorhidrato de L-lisina (10 g, 5,54 x 10-2mol) y NaOH (4,34 g, 1,09 x 10-1 mol) en H2O (50 ml). Se añadió NaHCO3 (5,48 g, 7,14 x 10-2 mol) tras enfriar la solución a 0 °C. Posteriormente, se añadió cloroformiato de bencilo (9 ml, 6,30 x 10-2 mol) gota a gota con nitrógeno durante un período de 20 minutos. Se dejó agitar la mezcla de reacción durante 1 hora a 0 °C y se continuó agitando durante 17 horas a temperatura ambiente. Se recogió el precipitado azul mediante filtración y se lavó con H2O desionizada (200 ml), acetona (100 ml) y CHCh (50 ml) y a continuación se secaron al aire. El complejo azul de cobre se calentó a reflujo durante 1,5 h en una suspensión de EDTA (16,78 g, 5,74 x 10-2 mol) en H2O desionizada (120 ml). Tras enfriar a temperatura ambiente, se añadió una solución acuosa de NaOH (2M) para obtener un pH final de 7. El sólido de color blanco se recoge mediante filtración y se lavó sucesivamente con H2O desionizada. El producto se recristalizó en H2O desionizada (sólido blanquecino, rendimiento del 85 %). En segundo lugar, se llevó a cabo la síntesis de la dicetopiperazina según la Patente US-7.709.639B2.<e>N-Cbz-L-lisina (5 g, 1,78 x 10-2 mol) y pentóxido de fósforo (0,36 g, 2,64 x 10-3 mol) en m-cresol (10 ml) se agitó a 165 °C durante 1,5 horas. Tras enfriar a temperatura ambiente, la reacción se inactivó con una mezcla de H2O (5 ml) y MeOH (20 ml). El producto bruto precipitó de la solución y la suspensión se agitó durante 1 hora. Se añadió MeOH adicional (20 ml), el precipitado se recogió mediante filtración, se lavó con MeOH, H2O desionizada y MeOH. El producto se recristalizó en ácido acético glacial (3 ml por g de producto bruto) y posteriormente se suspendió en una mezcla 1:1 de H2O desionizada y MeOH. El producto se secó al vacío (rendimiento del 42 %). Finalmente, se obtuvo el bromhidrato de dicetopiperazina mediante desprotección. La dicetopiperazina protegida con £N-Cbz (2 g, 3,81 * 10 3 mol) se suspendió en ácido fórmico (2 ml) y se añadió gota a gota una solución de ácido bromhídrico (33 % en ácido acético) (2 ml). El material de partida se disuelve casi completamente y con una rápida evolución del gas (dióxido de carbono), el producto comienza a precipitar de la solución. Tras 30 min, se añadió una solución adicional de ácido bromhídrico (2 ml) para completar la reacción. Tras un tiempo de reacción total de 2 horas, se añadió éter etílico anhidro (12 ml) a la mezcla de reacción para completar la precipitación. El producto se lavó sucesivamente con éter etílico y se secó al vacío para producir un sólido blanco con un rendimiento del 54 %.
Ejemplo 5 - Dipéptido cíclico de 4-hidroxi-L-prolina
Se preparó la dicetopiperazina de 4-hidroxi-L-prolina en una síntesis en dos etapas. En primer lugar, se convirtió el aminoácido en el clorhidrato de éster metílico según la bibliografía (Tetrahedron (1995), 51, 9, 2719-2728). Se añadió gota a gota cloruro de tionilo (8,5 g, 7,60 x 10'2 mol) a una suspensión enfriada con hielo de 4-hidroxi-L-prolina (10 g, 7,60 x 10'2 mol) en MeOH (250 ml). Se dejó agitar la solución de reacción durante 4 horas a temperatura ambiente. Se eliminó el disolvente al vacío y se eliminaron las trazas de cloruro de tionilo mediante evaporación conjunta con diclorometano (sólido de color blanco, rendimiento del 100%). En segundo lugar, se adaptó la síntesis de la dicetopiperazina a partir de la síntesis de la dicetopiperazina de L-prolina (o J. Heterocycl. Chem. (1975), 12, 147-149) para su uso de la siguiente manera: Se añadió monohidrato de hidrazina (2,75 g, 5,50 x 10'2 mol) a una solución de clorhidrato de éster metílico de 4-hidroxi-L-prolina (5 g, 2,75 x 10'2 mol) en MeOH (13,75 ml). La mezcla se dejó agitar durante 16 horas a temperatura ambiente. El precipitado se recogió mediante filtración y se lavó con MeOH. El producto se secó al vacío para producir un sólido blanco con un rendimiento del 60 %.
Síntesis de polímeros
Los poliuretanos se sintetizaron en una reacción en 2 etapas o reacción en 1 recipiente. En general, la primera etapa de la reacción en 2 etapas es la formación del prepolímero mediante la reacción de la PCL diol en DMSO (100 % (v/v)) con una cantidad en exceso de diisocianato. La reacción se llevó a cabo con un flujo de nitrógeno a 60 °C usando DBU (5 % en moles de macrodiol) como catalizador. Tras 30 min, la temperatura se elevó a 100 °C y se añadió el extensor del dipéptido cíclico (disuelto/suspendido en DMSO caliente (50 % (p/v)) y bromuro de tetrabutilamonio (200 % (p/p)). La reacción se sigue una vez completada por FT-IR (1-3 h) indicada por la desaparición de la señal NCO. La mezcla de producto en bruto viscosa se vertió en MeOH/H2O (1:1) y tras decantar el disolvente, el DMSO restante en el polímero se eliminó al vacío durante 2 días a 50 °C.
La reacción en 1 recipiente se llevó a cabo a 100 °C añadiendo el diisocianato a una mezcla de PCL, extensor de dipéptido cíclico y DBU en DMSO usando las mismas cantidades equivalentes calculadas que en la reacción en 2 etapas. Se calculó el segmento duro de los poliuretanos según la siguiente fórmula:
donde,
R = relación de diisocianatos dividida por polioles; M = peso molecular; di = diisocianato; da = diol; y
e = polidiol.
La siguiente Tabla 1 resume la formulación de las muestras, donde los Ejemplos de la invención 1-8 son poliuretanos termoplásticos preparados con un extensor de cadena de dipéptido cíclico, y los Ejemplos de la Invención 9-11 son poliuretanos termoplásticos que se extienden conjuntamente con un extensor de cadena de 1,4-butanodiol además del extensor de cadena del dipéptido cíclico.
Tabla 1 Formulaciones de Ejemplos
Cada muestra en la Tabla 1 se prueba para verificar sus propiedades mecánicas (resistencia, módulo y elongación según lo medido mediante la norma ASTM D412) y el inicio de la degradación y el máximo, medido mediante análisis termogravimétrico (Thermogravimetric Analysis - TGA).
Tabla 2 Propiedades físicas de las formulaciones de la Tabla 14 Propiedades físicas
Degradación in vitro
El material de TPU bruto se fundió en discos pequeños (0 1 cm, ~1 mm de grosor) y todos los estudios de degradación se realizaron en una estufa incubadora a 37 °C y 100 rpm. Se usó hidróxido de sodio (NaOH 5 M) para acelerar la reacción de hidrólisis. Se usó solución salina tamponada con fosfato (Phosphate Buffered Saline - PBS) a pH 7,4 para simular las condicionesin vivo.Las muestras se retiraron en puntos temporales predeterminados, se lavaron con agua desionizada y se mantuvieron durante 1 hora de secado mínimo de a 100 °C antes del pesado. Se evaluó la pérdida de masa por triplicado determinando la diferencia de masa entre la masa final en puntos temporales específicos y la masa inicial expresada en porcentaje. Se usó como referencia la degradación de PCL en Biomed. Mater. (2008), 3, 1 15. Se usaron enzimas de fuentes animales (Sigma Aldrich) a una actividad de 40 U/ml para simular la degradación enzimática. Se retiraron las muestras en puntos temporales predeterminados, se lavaron con agua desionizada y se limpió la superficie con el tejido antes del pesado.
En la Tabla 3 siguiente se muestra la degradación acelerada de los poliuretanos termoplásticos basados en dipéptidos cíclicos usando diferentes aminoácidos en condiciones básicas.
Tabla 3 Degradación acelerada en condiciones básicas (NaOH 5M)
La mención de cualquier documento no es una admisión de que dicho documento califique como técnica anterior o constituya el conocimiento general del experto en cualquier jurisdicción. Excepto en los ejemplos, o cuando se indique explícitamente de otro modo, todas las cantidades numéricas en esta descripción que especifican cantidades de materiales, condiciones de reacción, pesos moleculares, número de átomos de carbono y similares, deben entenderse como modificadas por la palabra “ aproximadamente” . Debe entenderse que los límites de la cantidad superior e inferior, del intervalo y de la razón establecidos en la presente memoria pueden combinarse independientemente. De manera similar, los intervalos y cantidades para cada elemento de la tecnología descrita en la presente memoria pueden usarse junto con intervalos o cantidades para cualquiera de los otros elementos.
Como se describe a partir de ahora en la presente memoria, el peso molecular de los materiales que se describieron anteriormente se ha determinado utilizando métodos conocidos, tales como análisis GPC usando patrones de poliestireno. Los métodos para determinar los pesos moleculares de polímeros son bien conocidos. Los métodos se describen por ejemplo: (i) P.J. Flory, “ Principles of star polymer Chemistry” , Cornell University Press 91953), Capítulo VII, págs. 266-315; o (ii) “ Macromolecules, an Introduction to star polymer Science” , F. A. Bovey and F. H. Winslow, Editores, Academic Press (1979), págs. 296-312. Como se usa en la presente memoria, los pesos moleculares promedio en peso y promedio en número de los materiales descritos se obtienen integrando el área bajo el pico correspondiente al material de interés, excluyendo los picos asociados con diluyentes, impurezas, cadenas de polímeros en estrella desacopladas y otros aditivos.
Como se usa en la presente memoria, la expresión de transición “ que comprende” , que es sinónimo de “ que incluye” , “ que contiene” o “ caracterizado por” es inclusiva o abierta y no excluye elementos o etapas de método adicionales no mencionados. Sin embargo, en cada mención de “ que comprende” en la presente memoria, se pretende que la expresión también abarque, como realizaciones alternativas, las expresiones “ que consiste esencialmente en” y “ que consiste en” , donde “ que consiste en” excluye cualquier elemento o etapa no especificados y “ que consiste esencialmente en” permite la inclusión de elementos o etapas adicionales no mencionados que no afectan materialmente a las características básicas y novedosas de la composición o método en consideración. Es decir, “ que consiste esencialmente de” permite la inclusión de sustancias que no afectan materialmente a las características básicas y novedosas de la composición en consideración.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un poliuretano termoplástico biodegradable, que comprende el producto de reacción de:
a. un componente de polidiisocianato alifático que comprende H12MDI, HDI, HMDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, NDI o combinaciones de los mismos;
b. un componente de poliol que comprende un poliéster poliol que comprende poli(L-lactida) (PLA), poliglicólido (PGA) o policaprolactona (PCL) o combinaciones de los mismos; y
c. al menos un componente extensor de cadena que comprende un dímero cíclico de un aminoácido que tiene una cadena lateral que contiene un grupo funcional que comprende -OH, -COOH, -NH, -NH2 o -SH.
2. El poliuretano termoplástico biodegradable de la reivindicación 1, en donde el componente extensor de cadena comprende un dímero cíclico de ácido glutámico, serina, lisina, glicina, ácido aspártico, cisteína, arginina, histidina, glutamina, asparagina, treonina, hidroxiprolina, triptófano o tirosina e isómeros ópticos de los mismos.
3. El poliuretano termoplástico biodegradable de la reivindicación 1, que comprende además un extensor de cadena adicional, preferiblemente en donde el extensor de cadena adicional comprende al menos un extensor de la cadena de diol de la fórmula general HO-(CH2)x-OH en donde x es un número entero de 2 a 6, más preferiblemente en donde el al menos un extensor de la cadena de diol comprende 1,4-butanodiol.
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