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CN101600754A - 稳定弹性体分散体 - Google Patents

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CN101600754A CNA2008800039875A CN200880003987A CN101600754A CN 101600754 A CN101600754 A CN 101600754A CN A2008800039875 A CNA2008800039875 A CN A2008800039875A CN 200880003987 A CN200880003987 A CN 200880003987A CN 101600754 A CN101600754 A CN 101600754A
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Abstract

本发明涉及经中和的有机硅弹性体分散体和制造经中和的有机硅弹性体分散体的方法。本发明还涉及包含该经中和的有机硅弹性体和酸反应性化合物的组合物。通常通过将该有机硅弹性体分散体与碱例如碳酸氢钠混合或者通过将碱性中和剂添加到一种或更多种用于制造该有机硅弹性体分散体的原料中并通过过滤或任何其他适合的方式将该碱性中和剂除去而将有机硅弹性体分散体中和。

Description

稳定弹性体分散体
与相关申请的交叉参考
[0001]无
背景技术
[0002]有机硅弹性体分散体已广泛用于化妆品和医药组合物。但是，当暴露于酸性材料时这些组合物中的许多化妆品和医药活性成分劣化。将许多这些活性成分添加到组合物中，其添加量少以致任何酸的存在能引起该成分的重要部分的劣化和无效。已发现一些有机硅弹性体分散体可含有低，几乎无法察觉的水平的酸。因此，希望在这些化妆品和医药组合物中使用经中和的弹性体分散体。
发明内容
[0003]本发明涉及经中和的有机硅弹性体分散体(neutralized siliconeelastomer dispersion)和制造经中和的有机硅弹性体分散体的方法。本发明还涉及包含该经中和的有机硅弹性体和酸反应性化合物的组合物。通常通过将该有机硅弹性体分散体与碱例如碳酸氢钠混合或者通过将碱性中和剂添加到一种或多种用于制造该有机硅弹性体分散体的原料中并且通过过滤或任何其他适合的方式将该碱性中和剂除去而将有机硅弹性体分散体中和。该中和通常在添加酸反应性化合物前发生。该中和防止酸敏化合物的劣化和损失。
具体实施方式
[0004]本文中有用的经中和的有机硅弹性体分散体通过将碱性中和剂添加到有机硅弹性体分散体中而制备。可以在弹性体以凝胶或糊剂形式形成前或形成后将中和剂添加到该弹性体中。有机硅弹性体分散体在本领域是公知的并且记载于，例如，美国专利No.5,654,362、No.5,811,487和No.6,200,581中，由于它们教导有机硅弹性体和制造方法，所以在此引入作为参考。
[0005]这些有机硅弹性体分散体的许多可商购，例如(a)通过在催化剂的存在下使聚甲基氢硅氧烷和α，ω-二乙烯基聚二甲基硅氧烷反应而制造的二甲基聚硅氧烷(dimethicone)/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物(crosspolymer)组合物，其中二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物组合物以在环甲基硅氧烷(cyclomethicone)中4-10％的浓度使用(即，来自Shin-Etsu Silicones of America，Akron，Ohio的KSG-15有机硅弹性体分散体)；(b)用含SiH的聚硅氧烷和式CH2＝CH(CH2)xCH＝CH2，其中x＝1-20的α，ω-二烯以通过交联和SiH跨越α，ω-二烯中的双键的加成形成凝胶而制造的环甲基硅氧烷(和)二甲基聚硅氧烷交叉聚合物，通常具有在环甲基硅氧烷中8-18％的非挥发含量(例如D4或D5环甲基硅氧烷，(即来自Dow Corning Corporation，Midland，MI的Dow9040ElastomerBlend)和其他类型的该有机硅弹性体分散体，如美国专利5,654,362中所述，在此引入作为参考。
[0006]适合的弹性体分散体的具体实例是SFE 167，十六/十八烷基二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物，其来自GE Silicones(Waterford，N.Y.)；SFE168，环甲基硅氧烷和二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物，其来自GE Silicones；乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物例如可从Shin-Etsu Siliconesof America，Akron，Ohio得到的那些，商品名KSG-15(环甲基硅氧烷和二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物)，KSG-16(二甲基聚硅氧烷和二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物)，KSG-17(环甲基硅氧烷和二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物)，KSG-18(苯基二甲基聚硅氧烷(和二甲基聚硅氧烷/苯基乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物)；和KSG-20(二甲基聚硅氧烷共聚醇(copolyol)交叉聚合物；二甲基聚硅氧烷/乙烯基二甲基聚硅氧烷交叉聚合物，来自Dow Corning Corporation，Midland，MI，商品名Dow Corning 9506Cosmetic Powder，DC-9040、DC-9041、DC-9045弹性体，在环甲基硅氧烷中，来自Dow Corning；和环甲基硅氧烷和硬脂基-乙烯基/氢甲基硅氧烷共聚物的混合物，可从Grant Industries，Inc.，Elmwood Park，NJ得到)，商品名Gransil SR-CYC。
[0007]具体用于制备有机硅弹性体分散体的一种方法包括在铂催化剂的存在下在(C)溶剂的存在下(A)多官能含SiH的聚硅氧烷和(B)含C＝C的反应物例如α，ω-二烯之间的交联反应。用溶剂将该弹性体溶胀。
[0008]一种制造有机硅弹性体分散体的方法包括在铂催化剂的存在下在(C)溶剂的存在下(A)多官能含SiH的聚硅氧烷和(B)α，ω-二烯之间的交联反应，如美国专利No.5,654,362中所述。在该方法中含SiH的聚硅氧烷(A)由在本文中表示为类型A1的式R3SiO(R’2SiO)a(R”HSiO)bSiR3的化合物和在本文中表示为类型A2的式HR2SiO(R’2SiO)cSiR2H或HR2SiO(R’2SiO)a(R”HSiO)bSiR2H的化合物表示。在这些式中，R、R’和R”是具有1-6个碳原子的烷基；a是0-250；b是2-250；和c是0-250。化合物A2∶A1的摩尔比是0-20，典型地0-5。通常将类型A1和A2的化合物都用于反应中；但是，可以只使用一种化合物成功地进行该反应。
[0009]α，ω-二烯(B)是式CH2＝CH(CH2)xCH＝CH2的化合物，其中x为1-20。适合在此使用的α，ω-二烯的代表例是1，4-戊二烯、1，5-己二烯、1，6-庚二烯、1，7-辛二烯、1，8-壬二烯、1，9-癸二烯、1，11-十二碳二烯、1，13-十四碳二烯和1，19-二十碳二烯。
[0010]加成和交联反应需要催化剂以实施含SiH的聚硅氧烷和α，ω-二烯之间的反应。适合的催化剂是VIII族过渡金属，即贵金属。该贵金属催化剂记载于美国专利No.3,923,705，在此将其引入作为参考以示出铂催化剂。一种优选的铂催化剂是Karstedt催化剂，其记载于Karstedt的美国专利No.3,715,334和3,814,730中，在此引入作为参考。Karstedt催化剂是在溶剂例如甲苯中通常含有约1重量％铂的铂二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物。另一优选的铂催化剂是氯铂酸和含有末端脂族不饱和度的有机硅化合物的反应产物。其记载于美国专利No.3,419,593，在此引入作为参考。以每100重量份含SiH的聚硅氧烷0.00001-0.5份、优选0.00001-0.02份、最优选0.00001-0.002份的量使用该贵金属催化剂。
[0011]在溶剂(C)的存在下进行(A)和(B)之间的反应。通常该溶剂是低分子量有机硅。术语低分子量有机硅意在包括(Ci)低分子量直链和环状挥发性甲基硅氧烷、(Cii)低分子量直链和环状挥发性和非挥发性烷基和芒基硅氧烷、和(Ciii)低分子量直链和环状官能性硅氧烷。通常使用(Ci)低分子量直链和环状挥发性甲基硅氧烷(“VMS”)。
[0012]VMS化合物对应于平均单元式(CH3)aSiO(4-a)/2，其中a具有2-3的平均值。该化合物含有通过-Si-O-Si-键连接的硅氧烷单元。代表性单元是单官能“M”单元(CH3)3SiO1/2和双官能“D”单元(CH3)2SiO2/2。三官能“T”单元CH3SiO3/2的存在导致支化的直链或环状挥发性甲基硅氧烷的形成。四官能“Q”单元SiO4/2的存在导致支化的直链或环状挥发性甲基硅氧烷的形成。
[0013]直链VMS具有式(CH3)3SiO{(CH3)2SiO}ySi(CH3)3。y的值是0-5。环状VMS具有式{(CH3)2SiO}z。z的值是4-6。通常地，这些挥发性甲基硅氧烷具有小于约250℃的沸点和约0.65-5.0厘沲(mm2/s)的粘度。直链VMS的实例是六甲基二硅氧烷(MM)、八甲基三硅氧烷(MDM)、十甲基四硅氧烷(MD2M)、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷(MD4M)和十六甲基七硅氧烷(MD5M)。
[0014]环状VMS的实例是八甲基环四硅氧烷(D4)；十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)。
[0015]支化的VMS的实例是七甲基-3-{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷(M3T)；六甲基-3，3-双{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷(M4Q)；和五甲基{(三甲基甲硅烷基)氧基}环三硅氧烷(MD3)。
[0016]低分子量直链和环状挥发性和非挥发性烷基和芳基硅氧烷(Cii)包括直链聚硅氧烷和环状聚硅氧烷，该直链聚硅氧烷是式R3SiO(R2SiO)ySiR3的化合物，该环状聚硅氧烷是式(R2SiO)z的化合物，其中R是1-6个碳原子的烷基，或芳基例如苯基，y具有0-80、通常0-20的值，z具有4-9、通常4-6的值。这些聚硅氧烷具有通常在约1-100厘沲(mm2/s)范围内的粘度。(Cii)的实例是聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚甲基乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷和聚二苯基硅氧烷。
[0017]低分子量直链和环状官能性硅氧烷(Ciii)可以由丙烯酰胺官能硅氧烷流体、丙烯酸酯官能硅氧烷流体、甲醇官能硅氧烷流体、氯烷基官能硅氧烷流体、环氧官能硅氧烷流体、二醇官能硅氧烷流体、缩酮官能硅氧烷流体、甲基酯官能硅氧浣流体、全氟官能硅氧烷流体和硅烷醇官能硅氧烷表示。
[0018]其他类型的溶剂能将有机硅弹性体溶胀。因此，可以使用一种溶剂或溶剂的混合物。其他溶剂的实例是以工业规模使用的以将其他材料溶解、悬浮或改变其物理性能的那些材料并且包括(Civ)有机化合物、(Cv)含有硅原子的化合物、(Cvi)有机化合物的混合物、(Cvii)含有硅原子的化合物的混合物、或(Cviii)有机化合物和含有硅原子的化合物的混合物。
[0019]一般地，有机化合物是芳香烃、脂族烃、醇、醛、酮、胺、酯、醚、二醇、二醇醚、烷基卤或芳族卤化物。一些常用的有机溶剂的代表例是醇例如甲醇、乙醇、1-丙醇、环己醇、苄醇、2-辛醇、乙二醇、丙二醇和甘油；脂族烃例如戊烷、环己烷、庚烷、VM&P溶剂和溶剂油(mineral spirits)；烷基卤例如氯仿、四氯化碳、全氯乙烯、氯乙烷和氯苯；胺例如异丙胺、环己胺、乙醇胺和二乙醇胺；芳族烃例如苯、甲苯、乙苯和二甲苯；酯例如乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酰乙酸乙酯、乙酸戊酯、异丁酸异丁酯和乙酸苄酯；醚例如乙醚、正丁醚、四氢呋喃和14-二噁烷；二醇醚例如乙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚乙酸酯、二甘醇单丁基醚和丙二醇单苯基醚；酮例如丙酮、甲基乙基酮、环己酮、双丙酮醇、甲基戊基酮和二异丁基酮；石油烃例如矿物油、汽油、石脑油、煤油、瓦斯油、重油和原油；润滑油例如锭子油和汽轮机油；和脂肪油例如玉米油、大豆油、橄榄油、菜子油、棉子油、沙丁鱼油、鲱鱼油和鲸油。
[0020]也可以使用“其他”通用有机溶剂，例如乙腈、硝基甲烷、二甲基甲酰胺、磷酸三辛酯、丁内酯、糠醛、松油、松节油和间甲酚(m-reosol)。使用的溶剂将取决于应用和其是否在药学上或化妆品上可接受。
[0021]通过将含SiH的聚硅氧烷(一种或多种)、含C＝C的反应物、溶剂和催化剂结合；并在室温下将这些成分混合直至形成凝胶来制备经中和的有机硅弹性体分散体。可向该反应混合物施加热以加速过程。
[0022]中和可在制备有机硅弹性体之前、过程中或之后发生。例如，中和可在有机硅弹性体分散体形成前通过使所有反应物通过用碱性中和剂处理过的过滤器而发生。或者可以直接将该碱性中和剂添加到反应物(一种或多种)中，然后通过例如过滤或离心分离来除去。当中和在有机硅弹性体分散体形成前发生时，该碱性中和剂必须是其不与任何反应物反应或络合。
[0023]中和也可在制备有机硅弹性体分散体后发生。例如，将少量碱性中和剂例如碳酸氢钠或半胱氨酸添加到有机硅弹性体分散体中是希望的。反应后的中和可在凝胶形式的有机硅弹性体分散体下或者将该凝胶进一步处理为糊剂下而发生。基于有机硅弹性体分散体的重量，通常将0.001-1.0wt％的中和剂添加到有机硅弹性体分散体中。或者使用0.01-0.1wt％的该中和剂。
[0024]通常，使用1∶1的含SiH的聚硅氧烷和含C＝C的反应物的摩尔比制备经中和的有机硅弹性体分散体。预期通过以过量的含SiH的聚硅氧烷或含C＝C的反应物进行该过程也可制备有用的材料，但这被认为是非有效利用材料。该组合物的剩余物以通常在组合物的约65-98重量％、优选约80-98重量％的范围内的量包括低分子量有机硅或其他溶剂。
[0025]可将附加量的低分子量有机硅或溶剂加入到该凝胶中，并且使得到的混合物经受剪切力以形成糊剂。可以适应任何类型的混合和剪切设备以进行这些步骤，例如间歇混合机、行星式混合机、单或多螺杆挤出机、动态或静态混合机、胶体磨、均化器、声谱显示仪(sonolator)或它们的组合。
[0026]可将其他成分例如络合残留铂的那些加入有机硅弹性体分散体。在美国专利No.5,977,280和5,929,164中教导了这些成分，在此引入作为参考。此外，使用能够络合残留铂并且还产生能中和酸的副产物的成分可能是希望的。
[0027]经中和的有机硅弹性体分散体可用于使用酸敏活性成分的医药和化妆品用途中。基于该有机硅弹性体分散体的重量，通常以0.001-5wt％的量添加酸敏活性成分。通常使用常用的混合技术将该酸敏活性成分与该有机硅弹性体分散体混合。
[0028]可将其他成分添加到经中和的有机硅弹性体分散体和酸敏活性成分中以使该组合物适于使用。例如，医药或化妆品组合物可以是液体、糊剂、凝胶、乳霜或洗液的形式并且可添加适合的成分从而以该形式保持经中和的有机硅弹性体分散体/酸敏活性成分。
实施例
[0029]包括以下实施例以例证本发明的实施方案。本领域技术人员应认识到表示本发明人发现的技术的该实施例中公开的技术在实施本发明中良好地发挥作用，因此可认为构成其实施的优选模式。但是，根据目前的公开内容，本领域技术人员应认识到在公开的具体实施方案中够进行许多变化并且仍获得同样或类似的结果而没有脱离本发明的精神和范围。所有重量以“份每100份组合物”给出。稳定性是通过色谱测定的活性成分的损失。
样品制备
[0030]在以下实施例中通过将用于活性成分的溶剂添加到反应容器中来制备样品。向溶剂中添加活性成分1、活性成分2和防腐剂。搅拌该混合物直到所有的固体溶解。将环甲基硅氧烷、弹性体分散体和碳酸氢钠结合并将活性成分混合物添加到该结合物中。如果将半胱氨酸添加到混合物中，将半胱氨酸添加到乙醇中并与弹性体分散体适当混合。将成分的量给出于表中。
结果总结
[0031]表1示出不存在中和剂时、只使用碳酸氢钠时、只使用半胱氨酸时和将半胱氨酸和碳酸氢钠组合使用时的％活性成分损失。在比较例(C2-C7)中使用有机硅弹性体分散体的不同批次。在实施例C1中没有使用有机硅弹性体分散体以证实活性成分的损失是否与有机硅弹性体分散体的存在有关。
[0032]表2示出混合时间对活性成分损失的结果。
[0033]表3中将配制有机硅弹性体分散体中使用的组分与活性成分混合以确定是否组分上的反应物基团(例如残留的SiH或C＝C)导致活性成分的损失。
[0034]表4证明碱性中和剂在将活性成分溶液添加到有机硅弹性体分散体中前可需要平衡时期。
[0035]表5表示研究的结果，进行该研究以确认一定容量的残留酸是造成活性成分劣化的原因。在C18中使用了可商购形式的有机硅弹性体分散体。在C19中在其使用前将有机硅弹性体分散体过滤。在C20中有机硅弹性体分散体是A1SOP过滤的弹性体。在C21中有机硅弹性体分散体是A1SOP过滤的弹性体并且加入5wt％MgSO4。在C22中有机硅弹性体分散体是A1SOP过滤的弹性体并且加入5wt％NaHCO3。在C23中有机硅弹性体分散体是A1SOP过滤的弹性体并且加入5wt％MgSO4和5wt％NaHCO3。在实施例C24中，代替有机硅弹性体分散体而使用了环甲基硅氧烷5NF。
表2：混合研究
实施例 5 6 C8 C9
  用于活性成分的溶剂   6.0   6.0   6.0   6.0
  活性成分1   0.0003   0.0003   0.0003   0.0003
  活性成分2   0.05   0.05   0.05   0.05
  防腐剂   0.04   0.04   0.04   0.04
  环甲基硅氧烷5NF   9.0   9.0   9.0   9.0
  乙醇(来自半胱氨酸)   2.0   2.0   2.0   2.0
  半胱氨酸   0.001   0.001   0.001   0.001
  碳酸氢钠   0.03
  9040弹性体   82.91   82.88   82.91   82.91
  Dental Mixer时间(秒)   26   26   52   78
  稳定性(69天)   15.6   0   31.1   20.0
表3：弹性体中组分的研究
 实施例   C9   C10   C11
 用于活性成分的溶剂   6.0   6.0   6.0
 活性成分1   0.0003   0.0003   0.0003
 活性成分2   0.05   0.05   0.05
 防腐剂   0.04   0.04   0.04
 ST-环甲基硅氧烷5-NF   9.0   9.0   9.0
  72.92   79.32   68.52
 SiH   10.8   10.8
 Pt   1.19   1.19   1.19
 Vi化合物   0   4.4   4.4
 稳定性(145天)   8.9   0   4.4
Figure A20088000398700131
表5：确认残留酸是造成劣化的原因的研究
实施例   C18   C19   C20   C21   C22   C23   C24
用于活性成分的溶剂   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0   6.0
活性成分1   0.0003   0.0003   0.0003   0.0003   0.0003   0.0003   0.0003
活性成分2   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05   0.05
防腐剂   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04   0.04
环甲基硅氧烷5NF   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0   9.0
9040弹性体   84.91   84.91   84.91   84.91   84.91   84.91   0
环甲基硅氧烷5NF   84.91
稳定性(7天)   17.8   5.0   5.0   6.7   8.9   13.3   2.2

Claims (16)

1.经中和的有机硅弹性体分散体，其通过将0.001-1wt％的碱性中和剂添加到有机硅弹性体分散体中而制备。
2.权利要求1所述的经中和的有机硅弹性体，其中该碱性中和剂是碳酸氢钠。
3.权利要求1所述的经中和的有机硅弹性体，其中该碱性中和剂是半胱氨酸。
4.权利要求1所述的经中和的有机硅弹性体，其中使用0.01-0.1wt％的该碱性中和剂。
5.经中和的有机硅弹性体分散体，其由包括以下步骤的方法制备：在铂催化剂的存在下和在(C)溶剂的存在下使(A)多官能含SiH的聚硅氧烷和(B)含C＝C的反应物反应以制备有机硅弹性体分散体，然后将0.001-1wt％的碱性中和剂添加到有机硅弹性体分散体中。
6.权利要求5所述的有机硅弹性体分散体，其中该含C＝C的反应物是α，ω-二烯。
7.权利要求5所述的有机硅弹性体分散体，其中该溶剂是低分子量有机硅。
8.权利要求5所述的经中和的有机硅弹性体，其中该碱性中和剂是碳酸氢钠。
9.权利要求5所述的经中和的有机硅弹性体，其中该碱性中和剂是半胱氨酸。
10.权利要求5所述的经中和的有机硅弹性体，其中使用0.01-0.1wt％的该碱性中和剂。
11.经中和的有机硅弹性体分散体，其由包括以下步骤的方法制备：用中和剂处理含SiH的聚硅氧烷；在铂催化剂的存在下和在(C)溶剂的存在下使(A)经中和的含SiH的聚硅氧烷与(B)含C＝C的反应物反应以制备有机硅弹性体分散体。
12.权利要求11所述的有机硅弹性分散体，其中该含C＝C的反应物是α，ω-二烯。
13.权利要求11所述的有机硅弹性体分散体，其中该溶剂是低分子量有机硅。
14.权利要求11所述的经中和的有机硅弹性体，其中该碱性中和剂是碳酸氢钠。
15.权利要求11所述的经中和的有机硅弹性体，其中该碱性中和剂是半胱氨酸。
16.权利要求11所述的经中和的有机硅弹性体，其中使用0.01-0.1wt％的该碱性中和剂。
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