POLÍMEROS DE TOQUE NATURAL Fundamentos Da Invenção 1. Campo da Invenção Esta invenção relaciona-se a polímero úteis em produtos de cuidado pessoal, e particularmente a polímeros para modelagem de cabelos, referidos aqui como polímeros de "toque natural", que possuem os atributos físicos desejáveis de flexibilidade e um toque macio, assim como solubilidade em água e resistência à água. 2. Descrição do Estado da Técnica Os polímeros para modelagem de cabelos que possuem um toque rígido sobre o cabelo são também frágeis sob alto estresse aplicado; consequentemente estes polímeros irão se romper facilmente quando tensionados de forma apreciável. Por outro lado, os polímeros altamente flexíveis quando usados na modelagem de cabelos irão flexionar tanto sob alto estresse quando sob baixo estresse mas são geralmente considerados pelo usuário como sendo muito macio para a modelagem de cabelos desejável.
Consequentemente, é um objetivo desta invenção fornecer polímeros que possuam os atributos desejáveis de rigidez e flexibilidade, e possuem uma forte afinidade por cabelos transmitindo um toque natural para o usuário, e são também solúveis em água e resistentes à água.
Um outro objetivo aqui é fornecer polímeros de toque natural que podem ser facilmente removidos de um substrato tal como cabelo ou pelo, ou uma fibra têxtil, através de lavagem simples.
Estes e outros objetivos e características da invenção tornar-se-ão aparentes a partir da seguinte descrição detalhada .
Sumário Da Invenção Os polímeros de toque natural, referidos como polímero "A", possuem quantidades definidas de unidades repetidas de (a), (b) e (c), conforme mostrado abaixo: Polímeros De Toque Natural (c) onde: R, Ri, R2 e R3 são selecionados a partir de H, alquil, alcoxi, cicloalquil, aril, éster, ácido, hidroxi, hidroxialquil, amido, fluoro, halo e silil, e R4 é H ou alquil; e R' é um polioxialquileno amina de fórmula: x, y e z estão presentes em % em mol, de 0 a 99,9, 0 a 50 e 0,1 a 100, respectivamente; preferivelmente de 0 a 50, 0 a 5 e 50 a 100;.
Misturas do polímero "A" e "B", um polímero de ácido acrílico, produz polímeros úteis com propriedades vantajosas.
Descrição Detalhada Da Invenção Os polímeros de toque natural (A) da presente invenção são particularmente caracterizados por unidades repetidas que contêm uma abundância em peso de grupos derivados de poliéter-amina que podem ter uma ligação de hidrogênio entre si ou com outras unidades repetidas no polímero para formar polímero intra- ou intermolecular resultando em um polímero de pseudo-rede. Este polímero então atua como se ele fosse entrecruzado. A coesão entre tais moléculas ligadas por hidrogênio fornecer o polímero com resistência a água, mas também com solubilidade em água porque, uma vez que o polímero é lavado com água, ela irá admitir quantidade suficiente de água para a solubilização. Os polímeros mostram boa adesão aos substratos naturais mas podem ser removidos facilmente se desejado. Alguns derivados de poliéter podem também se cristalizar sob secagem, resultando em propriedades melhoradas tais como resistência à água.
Os componentes estruturais representativos dos polímeros de toque natural da invenção são dados abaixo.
Reagentes para Polímeros de Toque Natural Estrutura do Polímero Copolímero de Monômero-Anidrido Maleico 0 copolímero de alquil vinil éter-anidrido maleico, por exemplo, copolímero de metil vinil éter-anidrido maleico, ou copolímero de isobutil vinil éter-anidrido maleico; e derivados destes, incluindo copolímero de alfaolefina-anidrido maleico, por exemplo copolímero de etileno-anidrido maleico, ou copolímero de isobutileno- anidrido maleico; copolímero de estireno-anidrido maleico, etc. As polioxialquino aminas são obtidas como monoaminas Jeffamina® M (Huntsman Corp.), com vários pesos moleculares e proporções entre óxido de etileno (EO)/óxido de propileno (PO) . Estas aminas estão presentes para fornecer propriedades de toque natural no polímero, isto é, maciez e flexibilidade, assim como o equilíbrio adesivo/coesivo desejável.
Uma outra característica da invenção é o fornecimento de produtos que são feitos misturando-se os polímeros de toque natural, (A) , com (B), um polímero de ácido acrílico linear ou entrecruzado, por exemplo, Carbopol®, o qual é preferivelmente neutralizado antes da misturação com (A). 0 resultado da misturação (A) e (B) é um produto sinergístico complexado particularmente adequado para aplicação de cuidado com os cabelos por causa de sua retenção de cacho de alta umidade, e possui uma viscosidade de solução aumentada, quando comparado a (A) ou (B) apenas. A viscosidade do produto pode ser pré-determinada pelas quantidades relativas de (a) , (b) e (c) no polímero (A) . Por exemplo, 100% em mol na unidade repetida (c) irá fornecer um produto opaco, enquanto a diluição do polímero com mais unidade repetidas (a) irão formar um produto transparente mais desejável, menos viscoso, sob misturação com (B).
Os polímeros interagem fortemente e sob secagem resultam em filmes com resistência e coesão aumentadas em relação aos sistemas de polímero individuais.
Quando estes sistemas sinergísticos são usados em uma aplicação de modelagem de cabelos de cuidado pessoal, as formulações resultantes melhoraram a alta umidade e retenção de cachos (HHCR) quando comparados a formulações similares contendo os polímeros individuais apenas. 0 grau de complexação entre (A) e (B) pode ser pré-determinado ajustando-se a proporção molar de maleimida em (A) em relação às unidades carboxílicas em (B) . A complexação é mais forte para os produtos em que a proporção entre maleimida e unidades carboxílicas aproxima-se de 1:1.
Entretanto, a complexação não é tão sensível ao pH quanto os sistemas complexados ácido-base, por exemplo, PVP e ácido acrílico, na realidade, a complexação pode ocorrer a um pH neutro. Assim, as formulações de cuidado pessoal em ou próximo a um pH neutro ainda possui complexação sinergística de (A) e (B) , com suas propriedades resultantes desejáveis e atributos físicos. A invenção será agora descrita com referência aos seguintes exemplos.
Exemplo 1 Preparação do Polímero (A) Os seguintes foram carregados em um reator de alta pressão de aço inoxidável de 2 litros. P(anidrido maleico/isobutileno (Man) 72,94 g 3-(dimetilamino)propilamina (50% em mol com 24,17 g base em Man) Jeffamine® M-2070 (2% em mol com base em Man) 20,73 g (Mw 2.000, 70/30 EO/PO) (solúvel em água) Trietilamina (43% em mol com base em Man) 20,59 g (neutralizador) Metanol 257,07 g 0 reator foi selado, purgado 3 vezes com gás N2, e o aquecimento foi iniciado de acordo com o seguinte perfil de aquecimento.
Ambiente 90°C, 1½ h 90°C 90°C, 2 h 90°C 130°C, 1½ h 130°C 130°C, 8 h 130°C 35 °C, 1 h No final do ciclo de aquecimento, o produto polimérico foi obtido como uma solução clara, amarela, levemente viscosa; então ele foi lavado com água para fornecer uma solução de cor amarela, turva, viscosa. A solução foi misturada com Carbopol® neutralizado em uma quantidade presente em uma formulação em gel de modelagem típica. Um gel transparente espesso foi obtido após uma hora. A formulação em gel foi aplicada ao cabelo e o filme resultante foi submetido a estresse. 0 filme apresentou um toque natural, combinando características firmes e flexíveis, resistência à água e solubilidade em água, e excelente retenção de cachos de alta umidade.
Misturação de Polimero (A) com Ácido Carboxílico Contendo o Polímero (B) A solução polimérica (A) foi misturada com o Carbopol® neutralizado, um polímero de ácido acrílico entrecruzado, em quantidades de 2 e 0,5% em peso, respectivamente, e em uma quantidade presente em uma formulação em gel de modelagem típica. Um gel espesso possuindo uma viscosidade maior de (A) ou (B) foi obtido após uma hora. A formulação em gel foi aplicada ao cabelo e o filme resultante foi submetido a estresse. 0 filme apresentou um toque natural, combinando características firmes e flexíveis, resistência à água e solubilidade em água, e excelente retenção de cachos de alta umidade.
Exemplo 2 Os reagentes a seguir foram adicionados a um reator de pressão de 2 litros: Poli(isobutileno/anidrido maleico) 119,22 g Dimetilaminopropilamina 39,51 g Jeffamine® M-2005 (Mw 2.000, 5/95 EO/PO) 42,35 g (insolúvel em água) Jeffamine® M-2070 (Mw 2.000, 70/30 EO/PO) 42,35 g (solúvel em água) Trietilamina 31,30 g Etanol 510,20 g O reator foi selado e purgado com um gás inerte. O perfil de aquecimento a seguir foi iniciado: Aquecer a 125°C 4 horas Manter a 125°C 12 horas Resfriar a 35°C 1 hora Após o perfil de aquecimento estar completo, a solução polimérica foi descarregada a partir do reator. O material resultante era uma solução viscosa, amarela clara. Este material foi colocado como um filme e deixado a secar. Um filme não frágil foi obtido o qual era solúvel em água. A troca de água por etanol forneceu uma solução baseada em água possuindo propriedades similares ao material baseado em etanol. O polímero contendo ácido carboxílico pode ser formado conforme acima.
Exemplo 3 Os reagentes a seguir foram adicionados a um reator de pressão de 2 litros: Poli(isobutileno/anidrido maleico) 119,22 g Dimetilaminopropilamina 39,51 g Jeffamine® M-2005 84,70 g Trietilamina 31,30 g Etanol 510,20 g O reator foi selado e purgado com um gás inerte. O perfil de aquecimento a seguir foi iniciado: Aquecer a 125°C 4 horas Manter a 125°C 12 horas Resfriar a 35°C 1 hora Após o perfil de aquecimento estar completo, a solução polimérica foi descarregada a partir do reator. O produto resultante era uma solução viscosa, amarelo claro. Este material foi colocado como um filme e deixado a secar. Um filme não frágil foi obtido. A troca com água forneceu uma solução baseada em água possuindo propriedades similares ao material baseado em etanol. 0 polímero de ácido carboxílico pode ser reagido como acima, se desejado, para produzir polímeros novos e úteis, conforme descrito no Exemplo 1.
Exemplo 4 Os reagentes a seguir foram adicionados a um reator de pressão de 2 litros: Poli(isobutileno/anidrido maleico) 119,22 g Dimetilaminopropilamina 39,51 g Jeffamine® M-2005 84,70 g Jeffamine® M-22070 33,90 g Trietilamina 31,30 g Etanol 573,17 g 0 reator foi selado e purgado com um gás inerte. 0 perfil de aquecimento a seguir foi iniciado: Aquecer a 125°C 4 horas Manter a 125°C 12 horas Resfriar a 35°C 1 hora Após o perfil de aquecimento estar completo, a solução polimérica foi descarregada a partir do reator. 0 material resultante era uma solução viscosa, amarela clara. Este material, quando colocado como um filme e deixado a secar, resultou em um filme flexível. Este material pode ser trocado com água para fornecer uma solução baseada em água possuindo propriedades similares ao material baseado em etanol. 0 polímero contendo ácido carboxílico pode ser formado conforme no Exemplo 1.
Exemplo 5 Os reagentes a seguir foram adicionados a um reator de pressão de 2 litros: Poli(isobutileno/anidrido maleico) 119,22 g Dimetilaminopropilamina 39,51 g Jeffamine® M-2005 101,70 g Jeffamine® M-22070 84,70 g Trietilamina 31,30 g Etanol 699,08 g O reator foi selado e purgado com um gás inerte. O perfil de aquecimento a seguir foi iniciado: Aquecer a 125°C 4 horas Manter a 125°C 12 horas Resfriar a 35°C 1 hora Após o perfil de aquecimento estar completo, a solução polimérica foi descarregada a partir do reator. 0 material resultante era uma solução viscosa, amarela clara. Este material, quando colocado como um filme e deixado a secar, resultou em um filme muito flexível. Este material pode ser trocado com água para fornecer uma solução baseada em água possuindo propriedades similares ao material baseado em etanol. 0 polímero contendo ácido carboxílico pode ser formado conforme no Exemplo 1.
Os polímeros de toque natural de Exemplos 1 a 5 foram formulados em produtos para cuidado com os cabelos típicos projetado para uso nos modos de produtos de cuidado com cabelos para modelagem, em mousse, gel e spray. Estes produtos funcionam bem na prática fornecendo ao usuário as vantagens dos polímeros de toque natural, particularmente uma característica firme e flexível, resistência à água, e solubilidade em água, e excelente retenção de cachos de alta umidade.
Mais particularmente, as composições descritas aqui são úteis nos produtos para cuidado pessoal, incluindo, mas não limitado a géis, loções, produtos para brilho, colas, mousses, sprays, fixadores, xampus, condicionadores, xampus 2 em 1, tintas de cabelo temporárias, tintas de cabelo semipermanentes, tintas de cabelo permanentes, alisantes, ondas permanentes, relaxantes, cremes, pastas, ceras e pomadas. As composições podem ser usadas sozinhas ou em combinação com polímeros de modelagem de cabelos aniônicos, não iônicos e catiônicos, espessantes, formadores de película, tensoativos, agentes de redução, oxidantes e outros ingredientes tipicamente encontrados em produtos de cuidado pessoal. Exemplos específicos são apresentados a seguir: Géis: Composições para cuidado com cabelos e/ou pele onde as composições compreendem um gel aquoso ou hidroalcoólico. Géis podem estar na forma de géis em spray, géis fluídicos, géis em tubo e géis em tubo viscoso e espesso. As composições podem ser usadas preferivelmente a níveis de uso de 0,1 a 10% em peso em gelificador aniônicos, não iônicos ou catiônicos (transparente, translúcidos ou opacos), ou combinações destes, tais gelificador preferivelmente estando presentes em quantidades de 0,1 a 5% em peso.
Os gelificadores aniônicos incluem, mas não estão limitados a carbômero, transpolímero de acrilatos/acrilato de alquil de C10-30, copolímero de acrilato, copolímero de acrilatos/Metacrilato de Beheneth-25, copolímero de acrilato/metacrilato de Steareth-20, transpolímero de PVM/MA Decadieno, goma xantana, poliacrilato de sódio, poliacrilamida, copolímeros de acrilatos de sódio, e copolímeros de poliacrilamida.
Gelificadores não iônicos incluem, mas não estão limitados a goma guar e seus derivados e celulose e seus derivados. São exemplos a hidroxietil celulose, hidroxipropil celulose, hidroximetil celulose, hidroxipropil guar.
Espessantes catiônicos incluem, mas não estão limitados a, Poliquaternium 32 (e) óleo mineral, e Poliquaternium 37 (e) óleo mineral (e) PPG-1 Trideceth-6.
Formulações em gel de cuidado com cabelos e pele com as composições que utilizam homopolimeros entrecruzados de ácido acrílico, por exemplo, carbômero e/ou transpolímero de acrilatos/acrilato de alquil de C10-30 como o gelificador, resultam em performance sinergística em resistência à umidade. Particularmente, os géis de modelagem de cabelos com as combinações acima listadas apresentam alta resistência à umidade sinergística no cabelo. A complexação das composições com o carbômero e/ou transpolímero de acrilatos/acrilato de alquil de C10-30 resulta em filmes transparentes sob estiramento. A viscosidade resultante, valor de rendimento e capacidades de suspensão não são afetadas ou aumentadas pela adição de tais composições no gelificador.
Exemplos de Formulação: Formulação em Gel 1 para Modelagem de Cabelos Água - q.s. para 100% Carbômero - 0,5%.
Trietanolamina (99%) - 0,5% Copolímero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) - 6,66 Benzofenona-4 - 0,05 EDTA dissódico - 0,10 Trietanolamina (99%) - ajustar ao pH 7 Propileno Glicol (e) diazolidinil uréia (e) iodopropinil butilcarbamato - 0,5 Formulação em Gel 2 para Modelagem de Cabelos Água - q.s. para 100% Isoceteth-20 - 0,5 Copolímero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) - 6,66 Aminometil propanol - 0,25% Copolímero de acrilatos/metacrilato de Beheneth-25 (20%) - 4,7 Propileno Glicol (e) diazolidinil uréia (e) iodopropinil butilcarbamato - 0,5 Creme para Modelagem dos Cabelos Água - q.s. para 100% Poliacrilato de sódio (e) polideceno hidrogenado (e) Trideceth-6 - 2,0% Copolímero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) - 6,7% Glicerina - 2,0% Cetil PEG/PPG-15/15 butil éter dimeticona - 1% Propileno Glicol (e) diazolidinil uréia (e) iodopropinil butilcarbamato - 0,5% Mousses: As composições podem ser incorporadas em formulações de mousse para cabelos e pele na forma de aerossol ou não, assim como mousses em spray que utilizam uma válvula aerossol com um tubo imerso e um atuador de rompimento mecânico para entregar uma espuma em spray atomizado. Elas são também compatíveis em aplicações de espuma de barba na forma de aerossol ou não. Os níveis de uso preferidos da composição são de 0,1 a 10% em peso.
Xampus e Produtos para Limpeza Corporal: As composições descritas são compatíveis com tensoativos aniônicos, anfotéricos, catiônicos e não iônicos. As composições podem ser incorporadas em formulações de limpeza para cabelo e corpo. As composições descritas podem ser usadas preferivelmente a niveis de uso de 0,1 a 10% em peso com tensoativos aniônicos, anfotéricos, catiônicos e não iônicos, ou combinações destes, tais como tensoativos preferivelmente estando presentes em quantidades de 0,1 a 20% em peso.
Exemplo de Formulação de Xampu Transparente: Água - q.s. para 100% Copolimero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico - 5,0 Cocamidopropil Betaina (34,5%) - 10,00% Cocoanfodiacetato (50%) - 5,00% Laureth Sulfato de sódio (25,6) - 17,5% Lauril sulfato de amônio (29,2%) - 17,5% Propileno Glicol (e) diazolidinil uréia (e) iodopropinil butilcarbamato - 0,30 Ácido cítrico - 0,25% Emulsões de óleo em água e condicionadores de cabelos (incluindo tanto "sem enxágüe" quanto "com enxágue"): As composições podem ser incorporadas em emulsões de óleo em água para cabelos e pele. Em condicionadores para cabelos, as composições descritas são compatíveis com compostos de quaternário de amônio. O nível de uso de tensoativo/emulsificante preferivelmente é de 0,1 a 10% em peso.
Exemplos de Formulação para Condicionador Fase A: Água - q.s. para 100% Ácido Cítrico - 0,25 Hidroxietilcelulose - 0,5% EDTA dissódico - 0,1% Fase B: Álcool cetearílico - 4,0 Steareth-10 - 1,0 Estearato de glicerila (e) Estearato PEG-100 - 2,5% Cloreto de dicetildimônio (68,2%) - 2,0% Fase C: Copolimero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) -6,6 Propileno Glicol (e) diazolidinil uréia (e) iodopropinil butilcarbamato - 0,5 Aminoácido de trigo - 0,5 Processo: Aquecer a fase A e B separadamente a 75°C. Adicionar a fase B à fase A com agitação. Misture até ficar uniforme e resfrie a 45°C. Continue misturando e adicione os ingredientes na fase C, um por vez, com misturação até ficar homogêneo.
Tintas para Cabelo Oxidativas: As composições podem ser incorporadas em formulações de tinta para cabelo oxidativa incluindo produtos de tinta para cabelo semipermanente e permanente, preferivelmente a níveis de uso de 0,1-10% em peso.
Exemplo de Formulação: Água - q.s. para 100% Ácido oléico - 5% Pareth-9 Cn-15 - 3% Copolimero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) - 3,0 Hidróxido de amônio - 2% Steareth-21 - 2% Propileno Glicol - 2% Álcool cetílico - 2% Copolimero de PEG150/estearil/SMDI - 3% Álcool estearilico - 1% Sulfito de sódio - 1% Óxidos de ferro - 0,5% Mica - 0,2% 1-Naftol - 0,2% P-fenilendiamina - 0,2% Dióxido de titânio - 0,1% Relaxantes e Ondas Permanentes: As composições podem ser usadas em formulações relaxantes e de ondas permanentes preferivelmente em quantidade de 0,1% a 10% em peso. Elas podem ser combinadas com agentes de redução de cabelos, incluindo, mas não limitados a, tioglicolato de amônio, hidróxido de guanidina, bissulfito de sódio e etc. As composições podem também ser incorporadas na loção fluida (fase de tratamento antes de oxidação/endurecimento do cabelo) ou na fase neutralizadora/oxidante.
Exemplo de Formulação: Base Relaxante de Cabelos em Creme: A ser misturada com solução ativadora de carbonato de guanidina Água - q.s. para 100% Petrolato - 10% Cera Parafina - 8% Óleo mineral - 6% Copolimero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) -5,0 Álcool cetearilico - 3% Hidróxido de cálcio - 3% Polissorbato 80 - 2% Laneth-15 - 2% Óleo de lanolina PEG 75 - 1% Cocanfodipropionato - 1% Sprays para cabelos: As composições podem ser incorporadas em sprays para cabelos, tanto aerossóis quanto não aerossóis, preferivelmente a niveis de uso de 0,1 a 10% em peso. Os sprays de cabelos em aerossol podem incluir até 60% de hidrocarboneto, 70% de dimetil éter, 50% de hidrofluorcarbono 152a, ou combinações destes. As formulações em spray para cabelos incluem, mas não estão limitadas a sprays para cabelo tipo bomba livres de álcool, sprays para cabelos tipo bomba e em aerossol de 55% a 95% VOC.
Exemplo de Formulação: Spray para Cabelo Tipo Bomba Livre de Álcool Transparente: Água - q.s. para 100% Lauril sulfato de sódio (25%) - 0,25% Copolimero de isobutileno/dimetilaminopropil maleimida/ maleimida etoxilada/ácido maleico (30%) -13,33 Propileno Glicol (e) diazolidinil uréia (e) iodopropinil butilcarbamato - 0,5% Bomba - Calmar Mark VI WL-31 Aplicações de Cuidado Pessoal: As composições podem ser misturadas com polímeros de modelagem de cabelos aniônicos, não iônicos e catiônicos, espessantes, e formadores de película; e com tensoativos aniônicos, não iônicos e catiônicos. A clareza na água é aumentada com baixos niveis de tensoativos carregados (0,1 a 2% em peso).
Performance no Cabelo: As composições podem ser formuladas em preparações para cabelos com enxágüe e sem enxágüe que dão corpo. Elas também podem ser formuladas em produtos de modelagem que mantêm a flexibilidade e fornecem filmes contínuos lisos no cabelo os quais possuem resistência e irão se flexionar tanto sob alto estresse quanto sob baixo estresse.
Aplicações de Cuidado com a Pele: As composições podem ser usadas como um formador de película (a) para o melhoramento de antitranspirantes para aumentar a proteção à umidade total ou para reduzir a quantidade de ativo AP convencional ainda mantendo eficácia equivalente, (b) para aumentar a substantividade de um ativo desodorante para desodorância melhor e mais longa, (c) em um sabonete para mãos líquido antibacteriano para aumentar a eficácia e para solicitação de maior duração, (d) para manter os produtos sobre a pele, e (e) para aumentar o tempo de contato de produtos para pele terapêuticos contendo ativos, incluindo, mas não limitado a Betulin, vitamina E, A, C, ceramidas, Alantoína, licopenos, bisabolol, retinol, etc.
As composições podem ser usadas em produtos de maquiagem (base, máscaras, bronzeadores, delineadores de olhos), para formação de filmes, resistência de uso melhorada e dispersão de pigmento. Elas também podem ser usadas em máscaras para retenção de cachos.