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CN118922500A - 氨基官能聚有机硅氧烷乳液的制备 - Google Patents

氨基官能聚有机硅氧烷乳液的制备 Download PDF

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CN118922500A
CN118922500A CN202380029649.3A CN202380029649A CN118922500A CN 118922500 A CN118922500 A CN 118922500A CN 202380029649 A CN202380029649 A CN 202380029649A CN 118922500 A CN118922500 A CN 118922500A
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water
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CN202380029649.3A
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Inventor
M·凯纳斯
J·赖尔
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Dow Silicones Corp
Original Assignee
Dow Corning Corp
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Publication date
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Abstract

提供了一种用于制备氨基官能聚有机硅氧烷的水性乳液的方法。该方法包括将A)氨基官能聚有机硅氧烷、B)非离子表面活性剂和C)水混合;以及然后混入附加起始材料中,该附加起始材料包括附加的水、D)水溶性盐、E)pH调节剂和F)防腐剂。在该方法期间发生相转化,使得所得乳液具有A)在内部非连续相中的该氨基官能聚有机硅氧烷和C)在外部连续相中的该水。

Description

氨基官能聚有机硅氧烷乳液的制备
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2022年3月29日提交的美国临时专利申请序列号63/324,765的权益。美国临时专利申请序列号63/324,765特此以引用方式并入。
技术领域
提供了一种用于制备氨基官能聚有机硅氧烷乳液的方法。
背景技术
氨基官能聚有机硅氧烷乳液广泛用于护发组合物中,以提供各种美发效果。已商业开发出各种类型的乳液,以提供此类氨基官能聚有机硅氧烷的水基产品,用作头发调理剂。一种制备氨基官能聚有机硅氧烷的乳液的方法涉及乳液聚合技术,该技术首先将硅氧烷单体乳化,随后将其聚合成高分子量。另选地,可由预形成的氨基官能聚有机硅氧烷制备机械乳液。
发明内容
一种用于制备氨基官能聚有机硅氧烷的水性乳液的方法包括:1)混合起始材料,该起始材料包含:A)氨基官能聚有机硅氧烷、B)非离子表面活性剂和C)水,从而制备油包水分散体(具有C)内部非连续相中的水和A)外部连续相中的氨基官能聚有机硅氧烷);以及然后混合附加起始材料,该附加起始材料包含附加的水、D)水溶性盐、E)pH调节剂和F)防腐剂。发生相转化,使得所得乳液具有A)在内部非连续相中的氨基官能聚有机硅氧烷和C)在外部连续相中的水。
具体实施方式
提供了一种用于制备氨基官能聚有机硅氧烷的水性乳液的方法。该方法包括混合起始材料,该起始材料包含A)氨基官能聚有机硅氧烷、B)非离子表面活性剂和C)水;以及然后混合附加起始材料,该附加起始材料包含附加的水、D)水溶性盐、E)pH调节剂和F)防腐剂。在该过程中发生相转化,使得通过该方法生产的乳液具有A)在内部非连续相中的氨基官能聚有机硅氧烷和C)在外部连续相中的水。
制备乳液的方法可包括:
1)混合起始材料,该起始材料包含
25重量份至75重量份的A)氨基官能聚有机硅氧烷,
2重量份至10重量份的B)非离子表面活性剂,和
4重量份至20重量份的C)水;
2)将起始材料与步骤1)的产物混合,该起始材料包含
0.02重量份至1重量份的D)盐,和
附加的水;以及
3)混合起始材料,该起始材料包含
E)pH调节剂,
F)防腐剂,和
任选地G)冷冻抑制剂。
在上述方法中,步骤1)在步骤2)和3)之前进行。步骤2)和可以任何顺序进行。另选地,步骤2)和3)可依次进行。另选地,步骤2)和3)可同时进行。
在本文所述的方法中,步骤1)可在10℃至70℃(另选地25℃)的温度、70s-1至700s-1(另选地180s-1)的剪切速率和100托至760托(另选地200托至500托)的压力下进行。另选地,步骤1)可在真空下进行,例如<760托,以使泡沫产生最小化。步骤2)可在10℃至70℃(另选地25℃)的温度、7s-1至90s-1(另选地45s-1)的剪切速率和100托至760托(另选地200托)的压力下进行。步骤3)可在10℃至70℃(另选地25℃)的温度、7s-1至90s-1(另选地45s-1)的剪切速率和100托至760托(另选地200托)的压力下进行。
上述方法可任选地还包括一个或多个选自以下的附加步骤:
在步骤1)之后且在步骤2)之前添加附加的水并混合;
在步骤2)期间或之后且在步骤3)之前添加附加的水并混合;
在步骤3)期间或之后添加附加的水并混合。此外,本领域技术人员将认识到起始材料E)、F)和G)(当存在时)可同时添加,另选地它们可以任何顺序添加。该方法还可任选地包括在如上所述制备乳液之后的后处理步骤。例如,该方法还可包括在步骤3)之后过滤该乳液和/或在步骤3)之后包装。
该方法还可任选地包括:在步骤1)中首先将A)氨基官能聚有机硅氧烷和B)非离子表面活性剂混合,然后添加C)水并混合。在步骤1)中添加的水量取决于各种因素,包括选择用于进行步骤1)的剪切装置。例如,换罐式混合器、转子-定子混合器、声谱显示仪、挤出机诸如双螺杆挤出机、胶体磨、搅拌罐、锥形螺杆或均化器可用于步骤1)中的混合。相同或不同的设备可用于本文所述方法的其他步骤。步骤1)中添加的水量可以是4重量份至20重量份,另选地5重量份至18重量份,另选地5.5重量份至16重量份,另选地6重量份至14重量份,以及另选地6.5重量份至12重量份。另选地,基于乳液中所有起始材料的合并重量计,步骤1)中添加的水量可以是4%至20%,另选地8%。
本文所述方法中使用的起始材料包括A)氨基官能聚有机硅氧烷、B)非离子表面活性剂、C)水、D)水溶性盐、E)pH调节剂、F)防腐剂和任选的G)冷冻抑制剂,其在上文中介绍并在下文详细描述。
A)聚有机硅氧烷
氨基官能聚有机硅氧烷包含两个或更多个硅氧烷单元,其可独立地选自式(R3SiO1/2)的M单元、式(R2SiO2/2)的D单元、式(RSiO3/2)的T单元和式(SiO4/2)的Q单元,其中每个R独立地选自烷基基团和氨基-烷基-官能团,条件是每分子中至少一个单元具有是氨基-烷基-官能团的R。氨基官能聚有机硅氧烷还包含式(ZO1/2)的末端单元,其中Z选自由H和R1(具有1至6个碳原子的烷基)组成的组,如下文进一步详细描述。这些硅氧烷单元可以多种方式组合而形成环状、直链或支链结构。合适的氨基官能聚有机硅氧烷公开于例如PCT公开的专利申请号WO2013/082096中。
另选地,氨基官能聚有机硅氧烷可以是基本上线性的或线性的。氨基官能聚有机硅氧烷可包括氨基官能聚二有机硅氧烷。另选地,氨基官能聚二有机硅氧烷可包括单元式(R1 2SiO2/2)a(R1R2SiO2/2)b(ZO1/2)d(R1 3SiO1/2)e的聚(二烷基/烷基,氨基)硅氧烷,其中每个R1是独立选择的1至6个碳原子的烷基基团;每个R2是独立选择的氨基官能烷基基团;下标a、b、d和e表示该单元式中每个单元的每分子的平均数,下标a为1至5,下标b为1至1000;下标d为0、1或2,另选地1或2;下标e为0、1或2,另选地0或1;并且数量(d+e)=2。另选地,下标a可为2至5,另选地2至4,以及另选地1至4。另选地,下标b可为50至900,另选地100至800,另选地150至700,另选地200至600,另选地300至550,另选地350至550,以及另选地400至500。另选地,数量(a+b)可具有足以使聚(二烷基/烷基氨基)硅氧烷在25℃下具有3,000至8,000厘泊的粘度的值,该粘度是用Brookfield DV粘度计在30rpm下使用LV#4测量的。
R1为1至6个碳原子的烷基基团,例如甲基、乙基、丙基(包括正丙基和异丙基)和丁基(包括正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基)。另选地,R1可以是甲基或乙基。另选地,每个R1可以是甲基。
R2是氨基官能烷基基团。氨基官能烷基基团可具有式ZHN-R3-(ZNR4)c-,其中Z如上所述,R3为2至6个碳原子的亚烷基基团,R4为2至6个碳原子的亚烷基基团,并且下标c为0或1。R3和R4的亚烷基基团的示例包括经验式-CrH2r-,其中下标r为2至8。亚烷基基团可以是直链亚烷基,例如-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-或-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-,或支链亚烷基
例如
R2的氨基官能烷基基团的示例包括但不限于氨基乙基-、氨基丙基-、氨基异丁基-、氨基乙基-氨基丙基-和氨基乙基-氨基异丁基-。
氨基官能聚有机硅氧烷是本领域已知的,并且很多都是可商购获得的。代表性的市售氨基官能有机聚硅氧烷包括XIAMETERTMOFX-8040 Fluid,XIAMETERTMOHX-8630 Fluid、XIAMETERTMOHX-8803 Fluid、DOWSILTMAP-6087Fluid、DOWSILTMAP-8087 Fluid和DOWSILTM2-8566Amino Fluid,所有这些均可从Dow Silicones Corporation,Midland,Michigan,USA商购获得。氨基官能聚有机硅氧烷可通过已知方法制备,诸如以下中公开的方法:Suthiwangcharoen等人的美国专利11028233;Suthiwangcharoen等人的美国专利11028229;Cook等人的美国专利7781505;美国专利申请公开2004/0210074;Hupfield等人的美国专利7238768;Evans等人的美国专利6171515;以及Bailey的美国专利US2947771。
在如本文所述制备的乳液中,上述氨基官能聚有机硅氧烷中的一者或多者可用作起始材料A)。通过该方法生产的乳液中的量可以是25重量份至75重量份,另选地30重量份至70重量份,另选地35重量份至65重量份,另选地40重量份至60重量份,另选地45重量份至55重量份,以及另选地50重量份。另选地,A)氨基官能聚有机硅氧烷的量可以是35重量份至75重量份,另选地40重量份至70重量份,另选地45重量份至65重量份,另选地50重量份至75重量份,以及另选地50重量份至65重量份。不希望受理论束缚,据认为用于制备本文所述乳液的方法允许相对高的负载量(例如,所生产的乳液的至少35%,另选地至少50%是A)氨基官能聚有机硅氧烷)。
B)非离子表面活性剂
本文制备的乳液中的起始材料B)是非离子表面活性剂。该乳液可以不含阳离子表面活性剂。不希望受理论束缚,据认为当乳液在使用前储存一段时间时,阳离子表面活性剂的存在可能导致不期望地形成环状硅氧烷(例如八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和/或十二甲基环六硅氧烷)。
本文可使用的一些合适的非离子表面活性剂包括聚氧乙烯烷基醚(诸如月桂基、十六烷基、十八烷基或辛基)、聚氧乙烯烷基酚醚、烷基糖苷、聚氧乙烯脂肪酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇烷基酯、聚乙二醇(诸如具有23个环氧乙烷单元的聚乙二醇)、聚丙二醇、二甘醇、乙氧基化三甲基壬醇、三苯乙烯基苯酚醚(TSP)、二苯乙烯基苯酚醚(DSP)和聚氧化亚烷基二醇改性的聚硅氧烷表面活性剂。
可商购获得的非离子表面活性剂包括诸如以下的组合物:由The Dow ChemicalCompany,Midland,Michigan,USA以名称TERGITOLTMTMN-6和TERGITOLTMTMN-10出售的2,6,8-三甲基-4-壬氧基聚氧乙烯乙醇(6EO)和(10EO);C11-15仲烷基聚氧乙烯醚(例如,C11-15仲醇乙氧基化物7EO、9EO和15EO,以名称TERGITOLTM15-S-7、TERGITOLTM15-S-9和TERGITOLTM15-S-15出售,其HL值为15.4),其他C11-15仲醇乙氧基化物以商品名ECOSURFTMEH-40和TERGITOLTM15-S-12、TERGITOLTM15-S-30和TERGITOLTM15-S-40出售;由Dow ChemicalCompany以名称TRITONTMX405出售的辛基苯基聚氧乙烯(40)醚;由Stepan Company以名称MAKONTM10出售的壬基苯基聚氧乙烯(10)醚;由Henkel Corp./Emery Group,Cincinnati,Ohio,USA以名称Trycol 5953出售的乙氧基化醇;由Croda Inc.,Edison,New Jersey,USA以名称BRIJTML23(HLB值为16.9)和BRIJTML4(HLB值为9.7)出售的乙氧基化醇,由ICISurfactants,Wilmington,Delaware以商标BRIJTM23出售的聚氧乙烯23月桂基醚(Laureth-23);以及RENEXTM30,由ICI Surfactants,Wilmington,Delaware,USA出售的聚氧乙烯醚醇;烷基-氧代醇聚乙二醇醚,诸如GENAPOLTMUD 050(HLB值为11.4)和GENAPOLTMUD110(HLB值为14.4),基于C10-格尔伯特醇和环氧乙烷的烷基聚乙二醇醚,诸如LUTENSOLTMXP 79,以及烷基聚糖苷,诸如由BASF以商品名GlucoponTM出售的那些,和烷基葡糖苷,诸如由The DowChemical Company,Midland,Michigan,USA以商品名EcoSenseTM出售的癸基葡糖苷、月桂基葡糖苷和椰油基葡糖苷。其他可商购获得的非离子表面活性剂包括TERGITOLTM15-S-5,也得自The Dow Chemical Company,其HLB值为10.5;HLB值为10的Lutensol XP 50和HLB值为16的Lutensol XP 140。
合适的非离子表面活性剂还包括聚(氧乙烯)-聚(氧丙烯)-聚(氧乙烯)三嵌段共聚物。聚(氧乙烯)-聚(氧丙烯)-聚(氧乙烯)三嵌段共聚物通常也称为泊洛沙姆。它们是由中间的聚氧丙烯(聚(环氧丙烷))疏水链、两侧的聚氧乙烯(聚(环氧乙烷))亲水链组成的非离子三嵌段共聚物。聚(氧乙烯)-聚(氧丙烯)-聚(氧乙烯)三嵌段共聚物可从美国新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF,Florham Park,New Jersey,USA)商购获得并且以商标名PLURONICTM诸如PLURONICTML61、L62、L64、L81、P84出售。
非离子表面活性剂还可为有机硅聚醚(SPE)。有机硅聚醚作为表面活性剂可具有耙型结构,其中聚氧乙烯或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚单元接枝到硅氧烷主链上,或者SPE可具有ABA嵌段共聚物结构,其中A表示聚醚部分并且B表示ABA结构的硅氧烷部分。另选地,SPE可具有树脂结构,诸如其中具有与硅原子键合的聚醚基团的聚有机硅酸酯树脂。合适的SPE包括来自Dow Silicones Corporation,Midland,Michigan,USA的DOWSILTMOFX-5329流体。另选地,非离子表面活性剂可选自聚氧化烯取代的有机硅、有机硅链烷醇酰胺、有机硅酯和有机硅糖苷。此类基于有机硅的表面活性剂可用于形成此类水性乳液并且在本领域中是已知的并且已经描述于例如授予Gee等人的美国专利4,122,029、授予Rentsch的美国专利5,387,417和授予Schulz等人的美国专利5,811,487。其他有机硅聚醚表面活性剂是本领域已知的并且也可商购获得,例如DOWSILTM502W和DOWSILTM67添加剂可从Dow SiliconesCorporation,Midland,Michigan,USA商购获得。
另选地,非离子表面活性剂可包含聚乙烯醇化合物。聚乙烯醇化合物在本领域中是已知的并且公开于例如美国专利申请公开2007/0099007第[0172]段和第[0173]段中。聚乙烯醇化合物可以通过聚乙酸乙烯酯的皂化来制备,因此至多15%的聚乙酸乙烯酯可以保留在本文所用的聚乙烯醇化合物中。另选地,聚乙烯醇化合物可以是88%至92%聚乙烯醇(余量为12%至8%的聚乙酸乙烯酯)。在20℃下,聚乙烯醇化合物在4%水性溶液下可具有5cP的最小粘度。
在如本文所述制备的乳液中,可使用上述非离子表面活性剂中的一者或多者。非离子表面活性剂在乳液中的确切量取决于各种因素,包括所选择的氨基官能聚有机硅氧烷、非离子表面活性剂的选择以及水和乳液的其他组分的量,然而,非离子表面活性剂的量可以是2重量份至10重量份,另选地2.5重量份至8重量份,另选地3重量份至6重量份,另选地3.5重量份至5重量份,另选地者4重量份至5重量份,另选地4重量份至4.5重量份,以及另选地4.3重量份。
C)水
水一般不受限制,并且可以净形式(即,不存在任何载体媒介物/溶剂)和/或纯形式(即,不含或基本上不含矿物质和/或其他杂质)使用。例如,在步骤(1)之前,可对水进行处理或不进行处理。可用于纯化水的方法的示例包括蒸馏、过滤、去离子以及其中两种或更多种的组合,使得水可被去离子、蒸馏和/或过滤。可替代地,水可以是未经处理的(例如,可以是自来水,即,由市政供水系统或井水提供,无需进一步纯化而使用)。
水可在不同工艺步骤中以一个或多个等分量添加,这将由本领域技术人员根据各种因素来选择,例如混合的容易性和向乳液中添加其他起始材料的容易性。水的总量可以是25重量份至75重量份,另选地30重量份至70重量份,另选地35重量份至65重量份,另选地40重量份至60重量份,另选地45重量份至55重量份,以及另选地50重量份。另选地,乳液中水的总量可以是25重量份至50重量份,另选地30重量份至<50重量份,另选地35重量份至45重量份,以及另选地35重量份至40重量份。
D)盐
如本文所述制备的乳液中的起始材料D)是盐。盐是具有正离子和负离子的分子,正离子和负离子通过带相反电荷的颗粒的强吸引力而保持在一起。如果盐溶解在水中得到离子在室温下分散的溶液,则盐是水溶性的。如果水溶液的浓度在室温下小于0.001M,则盐是不溶的;本文不使用不溶性盐。适合用作起始材料D)的水溶性盐的示例如Solubility (purdue.edu)中所述并示于以下表1中。
另选地,选择用于起始材料D)的可溶性盐可具有式MR5 x,其中M选自由钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、铵(NH4)和钠(Na)组成的组;R5选自由卤素原子、乙酸根基团、苯甲酸根基团和硫酸根基团组成的组;并且下标x为1或2。另选地,卤素原子可选自由溴(Br)、氯(Cl)、氟(F)和碘(I)组成的组。另选地,D)水溶性盐可选自由以下组成的组:氯化铵、溴化钙、氯化钙、碘化钙、硫酸钙、氯化镁、溴化钾、氯化钾、乙酸钠、苯甲酸钠、溴化钠、氯化钠、碘化钠以及它们中的两者更多者的组合。另选地,D)水溶性盐可包含苯甲酸钠以及以下中的一者或多者:氯化铵、溴化钙、氯化钙、碘化钙、硫酸钙、氯化镁、溴化钾、氯化钾、乙酸钠、溴化钠、氯化钠和碘化钠。上述盐可从各种来源商购获得。不希望受理论束缚,据认为Ca3(PO4)2不适合用作本文的盐,因为其在水中的溶解度不足以用于该应用。
D)盐的量足以提供下述有益的粘度效果。盐的量可以是0.02重量份至1重量份,另选地0.025至0.8重量份,另选地0.03至0.6重量份,另选地0.035至0.5重量份,另选地0.04至0.4重量份,另选地0.045至0.3重量份,另选地0.05至0.2重量份,另选地0.055至0.1重量份,另选地0.06重量份。
E)pH调节剂
如本文所述制备的乳液中的起始材料E)是pH调节剂。合适的pH调节剂可以是不与A)氨基官能聚有机硅氧烷反应的任何酸或碱。合适的酸包括乙酸、马来酸或乳酸。合适的碱包括叔胺,例如三乙醇胺。适合作为pH调节剂的酸和碱是本领域已知的并且可商购获得。pH调节剂的量取决于各种因素,诸如使用前如何处理C)水以及水中的任何杂质,然而,pH调节剂的量可以是0.02重量份至0.2重量份,另选地0.03重量份至0.19重量份,另选地0.04重量份至0.18重量份,另选地0.05重量份至0.17重量份,另选地0.06重量份至0.16重量份,另选地0.07重量份至0.15重量份,另选地0.08重量份至0.14重量份,另选地0.09重量份至0.13重量份,另选地0.1重量份至0.12重量份,以及另选地0.12重量份。
F)防腐剂
起始材料F)是添加到乳液中以阻止微生物生长的防腐剂。防腐剂可以是-OH官能的。可使用的代表性防腐剂包括苯氧乙醇、乙基己基甘油、苄醇、辛二醇、氯苯甘醚以及它们中的两者或更多者的组合。这些防腐剂可从各种来源商购获得,诸如符合ECOCERT的MICROCARETM产品、苯氧基乙醇和共混物,以及可从THOR Especialidades,S.A.,Barcelona,Spain的网站Preservatives-THORPersonalCare–Microcare上获得的其他产品。防腐剂的确切量取决于各种因素,包括防腐剂的选择和用于制备乳液的其他起始材料。然而,防腐剂的量可以是0.3重量份至2重量份,另选地0.5重量份至1.9重量份,另选地0.75重量份至1.8重量份,另选地1重量份至1.7重量份,另选地1.5重量份至1.6重量份。
在本文所述的方法中向乳液中添加D)盐可导致体积粘度显著和令人惊讶的下降。不希望受理论束缚,据认为A)氨基官能聚有机硅氧烷、B)非离子表面活性剂和-OH官能防腐剂(例如,苯氧乙醇和苄醇)的组合可导致大乳液颗粒的形成,据信这导致体积粘度显著增加,这是不期望的。过去,可通过添加附加的水来降低粘度。不希望受理论束缚,据信D)盐使大乳液颗粒不稳定而释放水,从而降低所得乳液的粘度。本发明人令人惊讶地发现,即使在如本文所述制备的乳液中存在相对低量的水,粘度也保持足够低,使得乳液在室温下可流动,并且乳液随时间的推移而稳定(例如,在50℃下30天后没有观察到使乳液不可流动或乳液组分分离的粘度显著增加,相比之下,本发明人令人惊讶地发现在这些条件下储存有助于降低乳液粘度)。据认为,通过溶解盐形成的离子在如本文所述制备的乳液中产生粘度降低(稀释效果)。步骤2)的产物的可流动性质允许容易地掺入剩余的起始材料E)、F)和G)(当存在时),从而节约能源并提高制造设施的产能。较低的粘度还允许在该方法完成时容易地过滤和包装所生产的乳液。消费者受益于更容易将乳液掺入最终用途制剂中。
任选的G)冷冻抑制剂
乳液中的起始材料G)是任选的冷冻抑制剂。合适的冷冻抑制剂是本领域已知的,并且可商购获得。冷冻抑制剂可以是二醇,诸如丙二醇、乙二醇或它们的组合。冷冻抑制剂的量可以是0至2,另选地0.1至1.75,另选地0.2至1.5,另选地0.3至1.25,另选地0.4至1,以及另选地0.5重量份。
当选择用于乳液的起始材料时,在起始材料类型之间可存在重叠,因为本文所述的某些起始材料可具有多于一种功能。例如,某些二醇可用作冷冻抑制剂和防腐剂。当在形成乳液的方法期间添加起始材料时,起始材料彼此不同。
本文所述的方法产生乳液,其为水包油乳液。通过调节步骤1)中所施加的剪切量和所使用的水量,可产生具有不同粒度的所述乳液。通过累积群体的50%体积测定的粒度直径在尺寸上可从0.18微米至10微米变化。另选地,可产生0.25微米至0.75微米的粒度,这样可以乳化形式保持稳定,防止失稳。可使用Malvern Mastersizer 3000并根据ISO 13320(2009)通过激光衍射测定粒度。
使用方法
氨基官能聚有机硅氧烷在纺织工业中用作纤维润滑剂,例如用于聚酯、聚酰胺、丙烯酸、棉或羊毛纤维;用作织物柔软剂;以及用作抗皱剂。氨基官能聚有机硅氧烷还可用于个人护理行业,例如用于护发组合物诸如洗发剂、调理剂和定型产品,以及用于皮肤护理组合物诸如化妆品组合物。如上所述制备的乳液可用于在上述应用中的一者或多者中递送氨基官能聚有机硅氧烷。例如,如本文所述制备的乳液可用于补充或替代例如以下中所述的任何乳液:Cook等人的美国专利7781505;Paul等人的美国专利申请公开2018/0353396;Liang等人的美国专利申请公开2022/0008320和Evans等人的美国专利6171515。因此,一种方法包括在护发组合物中使用上述乳液。例如,该方法可包括将乳液或包含乳液的护发组合物施用于头发。另选地,处理纺织品的方法包括将如上所述制备的乳液或包含该乳液的纺织品处理剂施用于纺织品。
实施例
这些实施例旨在向本领域普通技术人员举例说明本发明,并且不应解释为限制权利要求书中所述的本发明的范围。除非另外指明,否则所有测量和实验均在23℃下进行。
实施例1–乳液A的制备
向3L不锈钢烧杯中添加500.00g氨基官能聚有机硅氧烷、5.65g TERGITOLTM15-S-7、37.50g TERGITOLTM15-S-12。将烧杯和内容物置于顶置式台式混合器下,该顶置式台式混合器具有包含三叶片推进器的轴,该三叶片推进器在六个90°叶片的推进器正上方。将内容物在150rpm下混合5分钟或直至它们均匀。将混合器停止,并添加75.00g水。在700rpm下继续混合5分钟。5分钟后,将混合器停止,观察烧杯内容物的相转化,随后通过在MalvernMastersizer 3000上的粒度分析进行确认。用橡胶刮刀从侧壁和刀片上刮下乳液,并在350rpm下继续混合另外15分钟。再次测量粒度。将乳液稀释两次,总共添加354.85g水,分别以350rpm和150rpm进行混合,每次混合10分钟。将20%乙酸溶液、苯氧乙醇、苄醇和丙二醇全部单独添加,在这些起始材料的每一者之间混合10分钟。不时地停止混合器并刮混合器,以确保起始材料在每个步骤中完全掺入乳液中。在混合完成并确保均匀后,收集乳液。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#4在0.5rpm下测量粘度。
实施例2–乳液B的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g苯甲酸钠。将该小瓶涡旋,以确保苯甲酸钠盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和苯甲酸钠溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例3–乳液C的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g氯化钠。将该小瓶涡旋,以确保氯化钠盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和氯化钠溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例4–乳液D的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g溴化钠。将该小瓶涡旋,以确保溴化钠盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和溴化钠溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例5–乳液E的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g乙酸钠。将该小瓶涡旋,以确保乙酸钠盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和乙酸钠溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例6–乳液F的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g碘化钠。将该小瓶涡旋,以确保碘化钠盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和碘化钠溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例7–乳液G的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g氯化钙。将该小瓶涡旋,以确保氯化钙盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和氯化钙溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例8–乳液H的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g溴化钙。将该小瓶涡旋,以确保溴化钙盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和溴化钙溶液。将牙科混合器杯在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例9–乳液I的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g硫酸钙。将该小瓶涡旋,以确保硫酸钙盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和硫酸钙溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例10–乳液J的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g碘化钙。将该小瓶涡旋,以确保碘化钙盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和碘化钙溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例11–乳液K的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g氯化铵。将该小瓶涡旋,以确保氯化铵盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和氯化铵溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例12–乳液L的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g氯化钾。将该小瓶涡旋,以确保氯化钾盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和氯化钾溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例13–乳液M的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g溴化钾。将该小瓶涡旋,以确保溴化钾盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和溴化钾溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例14–乳液N的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g氯化镁。将该小瓶涡旋,以确保氯化镁盐溶解,形成透明溶液。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和氯化镁溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#3在60rpm下测量粘度。
实施例15–乳液O的制备
在1盎司玻璃瓶中添加1g水和0.03g磷酸钙。将该小瓶涡旋,并注意到溶液是浑浊的。向60g Speedmixer牙科混合器杯中添加48.94g来自实施例1的乳液A和磷酸钙溶液。将牙科混合器杯内容物在Hauschild Speedmixer(型号DAC 150FVZ)上以3500rpm剪切30秒。用刮刀刮杯子,并将内容物在3500rpm下再混合30秒。记录目视观察、粘度和粒度。使用Brookfield DVII粘度计主轴#4在0.5rpm下测量粘度。
以下描述了用于制备实施例1至18中的乳液的起始材料。氨基官能聚有机硅氧烷是DOWSILTMAP 6087Fluid,非离子表面活性剂是TERGITOLTM15-S-7和TERGITOLTM15-S-12、乙酸(来自Haviland)、苯氧基乙醇(来自Clariant)、苄醇(来自Univar)以及丙二醇(The DowChemical Company)的混合物。
表1示出了实施例2至实施例15中使用的盐。
表2示出了上述每种乳液的重量%组成。
*q.s=适量
表2(续)
*q.s=适量
表3示出了通过Malvern Mastersizer 3000测量的粒度、通过具有不同主轴的Brookfield DVII粘度计测量的粘度和每个实施例的目视观察。
待解决的问题
使用被发现可增加粘度的防腐剂包生产含有非离子表面活性剂包的氨基官能聚有机硅氧烷的水性乳液。发现该乳液不再是可流动的。通过将氨基官能聚有机硅氧烷的含量从50%降至37.5%只能部分地缓解粘度的增加,并且乳液中具有50%或更少的氨基官能聚有机硅氧烷对于一些消费者而言可能是不期望的。在合理的制造时间范围内,通过在方法期间增加加热步骤来加速变稀的尝试并不有效。
解决方案
本文所述的方法产生粘度和粒度稳定的乳液,甚至在将乳液在室温下储存6个月或在50℃下储存30天后也是如此。该乳液还可以经受冷冻条件。该方法允许生产具有相对高的氨基官能聚有机硅氧烷含量和相对低的水含量的乳液。
术语的定义和用法
除非另外指明,否则全部量、比率和百分比均按重量计。除非另外指明,否则词语“一个”、“一种”和“所述”各指一个(一种)或多个(多种)。范围的公开内容包括范围本身以及其中所包含的任何值以及端点。类似地,马库什群组(Markush group)的公开内容包括整个群组并且还包括其中所包含的任何单独成员和子群。例如,马库什群组甲基、乙基、丙基和丁基的公开内容包括单独的成员乙基;子群甲基和乙基;以及其中所包含的任何其他单独成员和子群。
本文所用的缩写定义如下。缩写“cP”意指厘泊。缩写“g”意指克。“L”意指升。缩写“oz”意指盎司。缩写“rpm”意指每分钟转数。“RT”意指23℃±2℃的室温。

Claims (15)

1.一种用于制备乳液的方法,其中所述方法包括:
1)混合起始材料,所述起始材料包含
25重量份至75重量份的A)氨基官能聚有机硅氧烷;
2重量份至10重量份的B)非离子表面活性剂;和
4重量份至20重量份的C)水;
2)将起始材料与步骤1)的产物混合,所述起始材料包含
0.02重量份至1重量份的D)盐,和
附加的水;以及
3)混合起始材料,所述起始材料包含
E)pH调节剂,
F)防腐剂,和
任选地G)冷冻抑制剂;
前提条件是所述乳液不含阳离子表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其中起始材料A)包含单元式(R1 2SiO2/2)a(R1R2SiO2/2)b(ZO1/2)d(R1 3SiO1/2)e的聚(二烷基/烷基氨基)硅氧烷,其中每个R1是独立选择的1至6个碳原子的烷基基团;每个R2是独立选择的式ZHN-R3-(ZNR4)c-的氨基官能烷基基团,其中R3是2至6个碳原子的亚烷基基团,R4是2至6个碳原子的亚烷基基团,并且下标c是0或1;每个Z独立地选自由H和R1组成的组;下标a、b、d和e表示所述单元式中每个单元的每分子的平均数,下标a是1至5,下标b是1至1000,下标d是0、1或2;下标e是0、1或2;
并且数量(d+e)=2。
3.根据权利要求1所述的方法,其中B)所述非离子表面活性剂包含仲醇乙氧基化物。
4.根据权利要求1所述的方法,其中步骤1)在10℃至70℃的温度、70s-1至700s-1的剪切速率和100托至760托的压力下进行。
5.根据权利要求1所述的方法,其中步骤1)包括首先将A)所述氨基官能聚有机硅氧烷和B)所述非离子表面活性剂混合;以及然后将C)所述水与A)和B)的混合物混合。
6.根据权利要求1所述的方法,其中D)所述盐具有式MR5 x,其中M选自由钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、铵(NH4)和钠(Na)组成的组;R5选自由卤素原子、乙酸根基团、苯甲酸根基团和硫酸根基团组成的组;并且下标x为1或2。
7.根据权利要求6所述的方法,其中所述卤素原子选自由Br、Cl和I组成的组。
8.根据权利要求6所述的方法,其中D)所述盐选自由以下组成的组:氯化铵、溴化钙、氯化钙、碘化钙、硫酸钙、氯化镁、溴化钾、氯化钾、乙酸钠、苯甲酸钠、溴化钠、氯化钠、碘化钠以及它们中的两者或更多者的组合。
9.根据权利要求8所述的方法,其中D)所述盐包含苯甲酸钠以及以下中的一者或多者:氯化铵、溴化钙、氯化钙、碘化钙、硫酸钙、氯化镁、溴化钾、氯化钾、乙酸钠、溴化钠、氯化钠和碘化钠。
10.根据权利要求1所述的方法,其中步骤2)和步骤3)在10℃至70℃的温度、7s-1至90s-1的剪切速率和100托至760托的压力下进行。
11.根据权利要求1所述的方法,还包括选自以下的一个或多个附加步骤:
在步骤1)之后且在步骤2)之前添加附加的水并混合;
在步骤2)期间或之后且在步骤3)之前添加附加的水并混合;和
在步骤3)期间或之后添加附加的水并混合。
12.根据权利要求1所述的方法,其中E)所述pH调节剂包含乙酸。
13.根据权利要求1所述的方法,其中F)所述防腐剂包含苯氧基乙醇、苄醇或它们的组合。
14.根据权利要求1所述的方法,其中存在G)所述冷冻抑制剂,并且其中所述冷冻抑制剂选自由丙二醇、乙二醇以及它们的组合组成的组。
15.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的方法制备的乳液,其中所述乳液包含:
25重量份至75重量份的A)所述氨基官能聚有机硅氧烷,2重量份至10重量份的B)所述非离子表面活性剂,
25重量份至75重量份的C)水,
0.02重量份至1重量份的D)所述盐,
0.02重量份至0.2重量份的E)所述pH调节剂,
0.3重量份至2重量份的F)所述防腐剂,和0重量份至2重量份的G)所述冷冻抑制剂。
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