CN101490093A - 衍生化瓜尔胶的制造方法以及用该方法制得的衍生化瓜尔胶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：(a)将未经瓜尔豆片交联用的硼化合物处理过的衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质接触，其中基于100重量份的所述水性洗涤介质而言，该水性洗涤介质包含：(i)约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐，或者(ii)小于约0.1重量份的水溶性盐；以及(b)将洗涤后的所述衍生化瓜尔豆片与所述水性洗涤介质分离，条件是所述衍生化瓜尔豆片与含有小于约0.1重量份水溶性盐的所述水性洗涤介质的接触限于这样的持续时间，该持续时间能有效地使洗涤后的所述衍生化瓜尔豆片的含水量保持为小于或等于约80重量％。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造衍生化瓜尔胶(derivatized guar gum)的方法以及用该方法制得的衍生化瓜尔胶。
背景技术
衍生化瓜尔胶(例如羧甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶和羟丙基三甲基铵瓜尔胶)是用于多种应用(包括作为个人护理组合物的成分)中的市售可得的材料，并且通常由“水-豆片(water-splits)”工艺制造，在所述的“水-豆片”工艺中，得自瓜尔豆种子、被称为瓜尔“豆片”的材料在水性介质中与衍生化试剂反应。
硼砂(四硼酸钠)在水-豆片工艺的反应步骤中通常被用作加工助剂，以将瓜尔豆片的表面部分地交联，并由此减少瓜尔豆片在洗涤时所吸收的水的量。硼酸盐交联在碱性条件下发生，并且是可逆的，从而允许产物在酸性条件下水化。使衍生化豆片的含水量保持在相对低的水平(通常是含水量小于或等于约90重量％)可以简化洗涤后的衍生化豆片的处理和研磨操作。在没有交联的情况下，洗涤后的衍生化豆片的含水量相对高，而处理和进一步加工高含水量的豆片则是困难的。
然而，由于对在个人护理应用中使用的材料的硼含量存在监管关注，因此目前变得有利的是，在不使用任何含有硼的交联剂的情况下制造衍生化瓜尔胶。
需要一种具有经济吸引力的方法来控制洗涤后的阳离子瓜尔豆片的水含量，而无需首先将阳离子瓜尔豆片交联。
发明概要
在第一个方面，本发明涉及一种用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：
(a)将未经瓜尔豆片交联用的硼化合物处理过的衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质接触，其中基于100重量份的所述水性洗涤介质而言，该水性洗涤介质包含：
(i)约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐，或者
(ii)小于约0.1重量份的水溶性盐，以及
(b)将洗涤后的衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质分离，条件是衍生化瓜尔豆片与含有小于约0.1重量份水溶性盐的水性洗涤介质的接触限于这样的持续时间，该持续时间能有效地使洗涤后的衍生化瓜尔豆片的含水量保持为小于或等于约90重量％。
在一个实施方案中，本发明涉及一种用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括将未经瓜尔豆片交联用的硼化合物处理过的衍生化瓜尔豆片与水性盐溶液接触，其中基于100重量份的所述盐溶液而言，该盐溶液包含约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐。
根据上述方法进行洗涤的衍生化瓜尔豆片的含水量通常为小于或等于约90重量％(“wt％”)，更通常为小于约80wt％，而不存在硼交联、更通常的是不存在任何离子交联。
在第二个方面，本发明涉及根据如上公开的方法制造的衍生化瓜尔胶。
在第三个方面，本发明涉及用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：
在合适的反应条件下使瓜尔豆片与衍生化试剂反应以制造衍生化瓜尔豆片，其中瓜尔豆片和衍生化瓜尔豆片均不使用瓜尔豆片交联用或衍生化瓜尔豆片交联用的硼化合物进行处理，以及
将衍生化瓜尔豆片与水性盐溶液接触，其中基于100重量份的所述盐溶液而言，该盐溶液包含约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐。
在第四个方面，本发明涉及含有根据上述方法制造的衍生化瓜尔胶的个人护理组合物。
在第五个方面，本发明涉及一种衍生化瓜尔胶，其包含半乳甘
露聚糖，所述半乳甘露聚糖在其一个或多个位点处被取代基取代，每一个位点的取代基独立地选自阳离子取代基、非离子取代基和阴离子取代基，所述衍生化瓜尔胶至少基本上不含硼并且在pH大于或等于7的水性介质中能够快速水化，从而形成至少基本上均匀的溶液。在第六个方面，本发明涉及含有本发明的衍生化瓜尔胶的个人护理组合物。
发明详述和优选的实施方案
在一个实施方案中，根据本发明的方法制造的阳离子型瓜尔胶不含特意添加的硼，但是其可能含有作为原材料中的杂质(例如，作为瓜尔豆片中的天然存在成分)或作为该方法中使用的加工流体中的杂质而引入的硼。
本文所用的术语“水性介质”通常指这样的液体介质，其含有：水，通常大于或等于25wt％的水，更通常大于或等于50wt％的水，甚至更通常大于或等于75wt％的水；和小于75wt％、更通常小于50wt％、甚至更通常小于25wt％的一种或多种水混溶性有机液体，例如，醇类(如乙醇或丙醇)；并且可任选地含有溶解于水性介质中的一种或多种溶质。在一个实施方案中，水性介质的液体部分基本上由水组成。在另一个实施方案中，水性介质的液体部分仅由水组成。本文所用的术语“水性溶液”更具体地是指还包含溶解于水性介质中的一种或多种溶质的水性介质。
本文针对某种材料所用的术语“至少基本上不含硼”是指，通过质谱测定，该材料中的硼含量为少于约50份/百万份(ppm)的硼(即少于约50重量份的硼/百万重量份的材料)，更通常为少于约20ppm，甚至更通常为少于5ppm。
本文所用的术语“非硼盐”或“非硼阴离子”分别是指在其化学式中不含硼元素的任何有机或无机盐或阴离子。
合适的非硼盐包括：碱金属、碱土金属和过渡金属的卤化物盐或这些金属与多原子的非硼阴离子形成的盐。更通常的是，该非硼盐包含：一价或多价的碱金属、碱土金属或过渡金属的阳离子；和卤素阴离子、氢氧根阴离子、碳酸根阴离子、碳酸氢根阴离子、硫酸根阴离子、磷酸氢根阴离子、磷酸根阴离子或硝酸根阴离子。
在一个实施方案中，非硼盐的阳离子是Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Al3+、Fe3+、Sb3+、Ti4+、Zr4+，或NH4 +，更通常为Na+、K+、Ca2+或Mg2+，最通常为一价的阳离子，如Na+或K+。
在一个实施方案中，非硼盐的阴离子是氯阴离子、氢氧根阴离子、碳酸根阴离子、碳酸氢根阴离子、硫酸根阴离子、硫酸氢根阴离子、磷酸根阴离子或硝酸根阴离子。
在一个实施方案中，该盐是氯化钾或氯化钠，更通常是氯化钠。
瓜尔胶是指在豆科植物Cyamopsis tetragonolobus的种子中发现的粘胶。瓜尔胶的水溶性组分(85％)称为“瓜尔糖”，瓜尔糖由(1，4)-β-D-吡喃甘露糖单元形成的直链和以(1，6)键与该直链相连的α-D-吡喃半乳糖单元构成。瓜尔糖中D-半乳糖与D-甘露糖的比例大约是1:2。瓜尔胶的重均分子量通常为2,000,000道尔顿至5,000,000道尔顿。
瓜尔豆种子由一对硬而不脆的胚乳部分(以下称为“瓜尔豆片”)组成，其中夹有脆弱的胚芽(萌芽)。脱皮后，使种子裂开，并筛去胚芽(占种子的43-47％)。瓜尔豆片通常含有大约78-82％的半乳甘露聚糖和少量的类蛋白物质、无机盐、非水溶性胶和细胞膜、以及一些残留的种皮和胚芽。
制造瓜尔胶片衍生物的工艺通常是已知的。通常在适当的反应条件下，将瓜尔豆片与一种或多种衍生化试剂反应以产生具有需要的取代基的瓜尔聚糖。合适的衍生化试剂是市售可得的，并且通常含有活性官能团(例如环氧基团、氯代醇基团，或烯键式不饱和基团)，并且在其每一个分子中含有至少一个其它的取代基(例如阳离子、非离子或阴离子的取代基，或此类取代基的前体)，其中取代基可以通过二价连接基团(如亚烃基或氧化亚烃基)连接到衍生化试剂的活性官能团上。合适的阳离子取代基包括伯氨基、仲氨基、或叔氨基、或季铵基、季锍基、或季鏻基。合适的非离子取代基包括羟烷基，例如羟丙基。合适的阴离子基团包括羧烷基，例如羧甲基。阳离子、非离子和/或阴离子的取代基可以通过瓜尔聚糖与各自合适的衍生化试剂进行一系列反应或同时反应而引入到该瓜尔聚糖链上。
在一个实施方案中，瓜尔豆片与环氧烷烃衍生化试剂(例如环氧乙烷、环氧丙烷，或环氧丁烷)在已知的烷氧化条件下反应，以将羟烷基和/或聚(亚烷基氧基)取代基添加到瓜尔聚糖链上。
在一个实施方案中，瓜尔豆片与羧酸衍生化试剂(例如单氯乙酸钠)在已知的酯化条件下反应，以将羧烷基添加在瓜尔聚糖链上。
在一个实施方案中，衍生化试剂包含阳离子取代基，该阳离子取代基包含阳离子氮自由基，更通常为季铵基。典型的季铵基是三烷基铵基(如三甲基铵基、三乙基铵基、三丁基铵基)、芳基二烷基铵基(例如苄基二甲基铵基)和其中氮原子是环状结构的一部分的铵基(例如吡啶鎓自由基和咪唑啉基)，这些季铵基都与平衡离子(通常为氯、溴或碘之类的平衡离子)结合。在一个实施方案中，阳离子取代基通过亚烃连接基或氧化亚烃连接基与阳离子化剂的活性官能团连接。
合适的阳离子化剂包括(例如)：
环氧基官能化的阳离子氮化合物，例如，2，3-环氧丙基三甲基氯化铵；
氯代醇官能化的阳离子氮化合物，例如，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基-十二烷基二甲基氯化铵、3-氯-2-羟丙基-硬脂基二甲基氯化铵，和
乙烯基或(甲基)丙烯酰胺官能化的氮化合物，例如，甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵。
在一个实施方案中，在碱存在的情况下，使瓜尔豆片在水性介质中于相对温和的条件下(例如加热到40℃至70℃的温度)与氯代醇官能化的季铵化合物反应，以产生阳离子瓜尔豆片，即具有阳离子官能团的衍生化瓜尔豆片。
在一个实施方案中，衍生化瓜尔豆片包含每个瓜尔胶分子具有一个或多个取代基的瓜尔胶分子，其中至少一部分取代基是通过瓜尔豆片与一种或多种衍生化试剂在水性介质中于合适的反应条件下进行反应而添加的。
在一个实施方案中，衍生化瓜尔豆片包含每个瓜尔胶分子具有一个或多个取代基的瓜尔胶分子，其中所有或基本上所有的取代基是通过瓜尔豆片与一种或多种衍生化试剂在水性介质中于合适的反应条件下以一个或多个衍生反应步骤进行反应而添加的。
在一个实施方案中，衍生化瓜尔豆片包含每个瓜尔胶分子具有一个或多个取代基的瓜尔胶分子，其中第一部分取代基通过瓜尔豆片与一种或多种第一衍生化试剂在合适的反应条件下于第一液体介质中进行反应而添加，并且第二部分取代基通过瓜尔豆片与一种或多种第二衍生化试剂在第二液体介质中于合适的反应条件下进行反应而添加，其中第一液体介质和第二液体介质中的至少一者是水性介质。
在一个实施方案中，第一液体介质和第二液体介质均是水性介质。在一个实施方案中，第一液体介质和第二液体介质是相同的水性介质。在其中第一液体介质和第二液体介质是相同的水性介质的实施方案中，瓜尔豆片与第一衍生化试剂和第二衍生化试剂的衍生化反应可以在相同的水性介质中同时或连续进行。
在一个实施方案中，第一液体介质和第二液体介质中的一者是水性介质并且第一液体介质和第二液体介质中的另一者是不同于水性介质的液体介质，并且在第一液体介质中的衍生化反应先于在第二液体介质中的衍生化反应进行。在一个实施方案中，第一液体介质是水性介质并且第二液体介质是不同于非水性介质的液体介质，例如，极性有机溶剂，更通常为水混溶性有机溶剂。在一个实施方案中，第一液体介质是不同于水性介质的液体介质并且第二液体介质是水性介质。
通常，通过瓜尔豆片与衍生化试剂在水性介质中的反应制造的衍生化瓜尔豆片为水膨胀胶的形式，其中在每100重量份(“pbw”)的水膨胀胶中，含有约30pbw至60pbw、更通常为30pbw至50pbw的阳离子瓜尔豆片和40pbw至70pbw、更通常为50pbw至70pbw的水。
在一个实施方案中，使衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质接触的步骤是在使瓜尔豆片与衍生化试剂在水性反应介质中于合适的反应条件下反应的步骤之后进行的。更通常的是，使由瓜尔豆片与衍生化试剂在水性反应介质中进行反应而制造的水膨胀胶与水性洗涤介质接触。
在一个实施方案中，在洗涤衍生化瓜尔豆片之前，通常使衍生化瓜尔豆片冷却到小于或等于约50℃的温度。
在一个实施方案中，通过以下方法用水性介质洗涤衍生化瓜尔豆片，所述方法为：使衍生化瓜尔豆片与水性介质接触，然后将水性洗涤介质(呈水性洗涤溶液的形式)与衍生化瓜尔豆片物理分离，其中接触和分离步骤一起构成一个“洗涤步骤”。本文所用的术语“高盐水性洗涤介质”是指包含约0.1pbw至约30pbw的水溶性非硼盐的水性洗涤介质，术语“低盐水性洗涤介质”是指包含少于约0.1pbw的水溶性盐的水性洗涤介质，术语“高盐洗涤步骤”是指用高盐水性洗涤介质作为水性洗涤介质的洗涤步骤，而“低盐洗涤步骤”是指用低盐水性洗涤介质作为水性洗涤介质的洗涤步骤。
可以在合适的处理容器中进行一个或多个洗涤步骤。每一个洗涤步骤都可以以间歇过程的方式进行(例如在搅拌的混合容器中进行)，或以连续过程的方式进行(例如，在其中衍生化瓜尔豆片物料流与同向或反向流动的水性洗涤介质流相接触的柱子中进行)。
在一个实施方案中，采用一个洗涤步骤将衍生化瓜尔豆片用水性洗涤介质洗涤。
在一个实施方案中，采用二个洗涤步骤将衍生化瓜尔豆片用水性洗涤介质洗涤。
在一个实施方案中，采用三个洗涤步骤将衍生化瓜尔豆片用水性洗涤介质洗涤。
在一个实施方案中，采用四个洗涤步骤将衍生化瓜尔豆片用水性洗涤介质洗涤。
在一个实施方案中，采用五个洗涤步骤将衍生化瓜尔豆片用水性洗涤介质洗涤。
在一个实施方案中，采用六个洗涤步骤将衍生化瓜尔豆片用水性洗涤介质洗涤。
在一个实施方案中，对衍生化瓜尔豆片进行至少二个高盐洗涤步骤，更通常为至少二个连续的高盐洗涤步骤，甚至更通常为二个连续的高盐洗涤步骤。
在一个实施方案中，对衍生化瓜尔豆片进行至少一个低盐洗涤步骤，更通常为至少二个连续的低盐洗涤步骤。
在一个实施方案中，对衍生化瓜尔豆片进行二个连续的低盐洗涤步骤。
在一个实施方案中，对衍生化瓜尔豆片进行三个连续的低盐洗涤步骤。
在一个实施方案中，对衍生化瓜尔豆片进行四个连续的低盐洗涤步骤。
在一个实施方案中，对衍生化瓜尔豆片进行至少一个高盐洗涤步骤，随后进行至少一个低盐洗涤步骤，更通常为进行一个高盐洗涤步骤，随后进行一个低盐洗涤步骤。
在一个实施方案中，通过向其中瓜尔豆片被衍生化的反应介质中或者向衍生化瓜尔豆片中加入有效量的盐而原位产生高盐洗涤介质，其中所述有效量的盐在洗涤步骤中用水性洗涤介质稀释之后，可提供盐含量为约0.1pbw至约30pbw的水性洗涤介质。该盐可以以任何方便的方式加入到衍生化瓜尔胶中，所述方式例如为干的成分、水性浆料或浓缩的水溶液。
在一个实施方案中，对于每100pbw的盐溶液而言，水性洗涤介质包含：约0.5pbw至约10pbw、更通常为约1pbw至约8pbw的非硼盐，和约90pbw至约99.5pbw、更通常为约92pbw至约99pbw的液体介质。在一个实施方案中，该水性洗涤介质不含特意添加的含硼盐或其它含硼化合物。在一个实施方案中，该盐溶液基本上不含硼。
在一个实施方案中，水性洗涤介质包含水，并且对于每100pbw的水性介质而言，其可任选地包含至多25pbw的水混溶性有机液体。合适的水混溶性有机液体包括(例如)醇类，如甲醇或乙醇。更通常的是，水性洗涤介质基本上由水组成，甚至更通常的是，其基本由去离子水组成。
在一个实施方案中，对于每个洗涤步骤中的每千克(“Kg”)衍生化瓜尔豆片固体而言，使该衍生化瓜尔豆片与约2Kg至约30Kg、更通常为约5Kg至约20Kg、甚至更通常为约5Kg至约15Kg的水性洗涤介质相接触。
在一个实施方案中，高盐洗涤步骤包括：在每个高盐洗涤步骤中，衍生化瓜尔豆片与高盐水性洗涤介质接触的接触时间最长为约30分钟，更通常为约30秒钟至约15分钟，甚至更通常为约1分钟至约8分钟。
在一个实施方案中，低盐洗涤步骤包括：在每个低盐洗涤步骤中，衍生化瓜尔豆片与低盐水性洗涤介质接触的接触时间小于或等于约15分钟，更通常为约10秒钟至约10分钟，甚至更通常为约20秒钟至约8分钟，还更通常为约30秒钟至约5分钟。
通过任何合适的脱水方法(例如，过滤和/或离心)使洗涤后的衍生化豆片与水性洗涤介质分离。在一个实施方案中，通过离心使洗涤后的衍生化豆片与洗涤液体分离。
在一个实施方案中，脱水后的衍生化豆片的含水量小于或等于约90％，更通常小于或等于约85wt％，甚至更通常小于或等于约80wt％。
将脱水后的衍生化瓜尔豆片干燥并研磨，以制造衍生化瓜尔胶的颗粒。
在一个实施方案中，通过任何合适的干燥方法将衍生化瓜尔豆片干燥至含水量小于或等于约20wt％，更通常小于或等于约15wt％，所述干燥方法例如为空气干燥、流化床干燥、闪磨(flash grinding)、冷冻干燥。
在一个实施方案中，通过任何合适的粒径减小装置(如研磨机)将经干燥的衍生化瓜尔豆片研磨。在一个实施方案中，通过“闪磨”方法将瓜尔豆片同时进行干燥和研磨，其中瓜尔豆片流和热空气流被同时引入研磨机中。
在一个实施方案中，本发明的衍生化瓜尔胶包含半乳甘露聚糖，所述半乳甘露聚糖在其一个或多个位点处被取代基取代，每一个位点的所述取代基独立地选自阳离子取代基、非离子取代基和阴离子取代基
在一个实施方案中，本发明的衍生化瓜尔胶选自羟丙基三甲基铵瓜尔胶、羟丙基十二烷基二甲基铵瓜尔胶、羟丙基硬脂基二甲基铵瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、具有羟丙基和羟丙基三甲基铵基团的瓜尔胶，以及它们的混合物。
在一个实施方案中，本发明的衍生化瓜尔胶具有约0.001至约3.0的总取代度(“DST”)，其中：
DST是阳离子取代基的取代度(DS阳离子)、非离子取代基的取代度(DS非离子)和阴离子取代基的取代度(DS阴离子)的总和，
DS阳离子为0至约3，更通常为约0.001至约2.0，甚至更通常为约0.001至约1.0，
DS非离子为0至约3.0，更通常为约0.001至约2.5，甚至更通常为约0.001至约1.0，和
DS阴离子为0至约3，更通常为约0.001至约2.0。
在一个实施方案中，通过使用Brookfield RVT粘度计(得自位于马萨诸塞州Middleboro市的Brookfield Engineering Laboratories公司)进行测量，本发明的衍生化瓜尔胶在去离子水中的1％溶液显示出的粘度为约200厘泊(“cP”)至6000cP，更通常为约1000cP至约5000cP。
在一个实施方案中，经质谱测量，本发明的衍生化瓜尔胶的硼含量为检测不到的低量至约50ppm，更通常为检测不到的低量至约20ppm。
在一个实施方案中，经光散射法测量，本发明的衍生化瓜尔胶的颗粒的平均中值粒度(“D50”)为约10微米(“μm”)至约300μm，更通常为约20μm至约200μm.
在升高的pH下的水性介质中，本发明的衍生化瓜尔胶能够比使用交联剂作为加工助剂制得的类似衍生化瓜尔胶更快地水化。本发明的瓜尔胶快速水化的能力使得该胶在颗粒状的瓜尔胶分散在水性介质中后更快地溶解，由此容许通过更快的处理过程更有效地将其添加到水性介质中，例如，通过减少使瓜尔胶达到水化所需的与水性介质的接触时间，和/或使用不太剧烈的处理条件(例如，使用更低程度的搅拌混合，和/或使用更简便和较便宜的处理设备(例如，功率更低的搅拌设备)混合)来实现。与本发明的衍生化瓜尔胶相比，使用交联剂作为加工助剂制得的类似的衍生化瓜尔胶更难以水化，并且在将颗粒状瓜尔胶引入到水性介质中后，其不利地团聚成颗粒凝胶聚集体的倾向性更强。此类聚集体不易溶解，即使在经过延长时间的混合后仍可能在水性介质中保持为独立的相，并且在停止混合之后，其以独立的凝胶相的形式与水性介质分离。
本发明的衍生化瓜尔胶能够水化的速率通常对pH不敏感。本发明的衍生化瓜尔胶通常能够在宽泛的pH下的水性介质中快速水化。使用交联剂作为加工助剂制得的衍生化瓜尔胶通常通过被引入到pH小于7、更通常小于6的水性介质中而水化。与此形成对比的是，本发明的衍生化瓜尔胶能够在升高的pH下快速水化。本文所用的术语“升高的pH”是指pH大于或等于7，更通常大于或等于7.5，甚至更通常大于或等于8，还更通常大于或等于8.5，并且还更通常大于或等于9，以形成基本上均匀的瓜尔胶溶液。本文所用的术语“至少基本上均匀的溶液”是指包含表现为单一相(通过视觉检查)的胶的水性混合物。
在具有升高的pH的水性介质中快速水化的特征可以通过搅拌由1wt％的本发明的衍生化瓜尔胶和水形成的混合物来显示。在一个实施方案中，通过将水和1wt％的瓜尔胶所形成的混合物搅拌一段时间，本发明的衍生化瓜尔胶能够在升高的pH下形成基本上均匀的溶液，所述的一段时间为小于或等于8小时，更通常为小于或等于4小时，甚至更通常为小于或等于2小时。
在一个实施方案中，在升高的pH下将水和1wt％的瓜尔胶所形成的混合物搅拌小于或等于2小时之后，本发明的衍生化瓜尔胶能够形成基本上均匀的溶液，其粘度为大于500毫帕斯卡秒(“mPa·s”)，更通常为1000mPa·s，并且还更通常为1500mPa·s。
本发明的衍生化瓜尔胶可用于个人护理应用，例如，香波、沐浴露、香皂、洗液、乳霜、调理剂、剃须产品、洗面乳、中性香波、个人擦拭品和皮肤护理品。
在一个实施方案中，本发明的个人护理组合物包含本发明的衍生化瓜尔胶和一种或多种“有益试剂”，有益试剂也就是能够给个人护理组合物的使用者带来个人护理效果(例如保湿或调理效果)的本领域已知的材料，例如：清洁剂，如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂；以及润滑剂、增湿剂、调理剂、聚合物、维生素、研磨剂、紫外线吸收剂、抗微生物剂、去屑剂、芳香剂、脱色剂、反光剂、增稠剂、解缠结/湿梳理剂、成膜聚合物、保湿剂、氨基酸剂、抗微生物剂、过敏抑制剂、抗痤疮剂、抗衰老剂、抗皱剂、防腐剂、镇痛剂、止咳剂、止痒剂、局部麻醉剂、抗脱发剂、毛发生长促进剂、毛发生长抑制剂、抗组织胺药、抗感染药、炎症抑制剂、止吐剂、抗胆碱药、血管收缩剂、血管扩张剂、伤口愈合剂、肽、多肽和蛋白质、除臭剂和止汗剂、药物制剂、毛发软化剂、晒黑剂(tanning agent)、皮肤美白剂、脱毛剂、剃须制剂、外用止痛剂、反刺激剂、庤药、杀虫剂、毒葛产品、毒栎产品、燃脂产品(burn product)、抗尿疹剂、痱子药、化妆品制剂、氨基酸及其衍生物、草药提取物、类维生素A、类黄酮、感觉剂(sensate)、抗氧化剂、头发漂白剂、细胞更新增强剂、着色剂，以及它们的混合物。
在一个实施方案中，本发明的衍生化瓜尔胶有助于将有益试剂输送到皮肤、头发和/或指甲之上和/或之内。
在一个实施方案中，本发明的个人护理组合物是水性组合物，基于100pbw的组合物而言，该组合物包含：
(a)本发明的衍生化瓜尔胶，其含量为大于约0.001pbw，更通常为约0.01pbw至约0.8pbw，甚至更通常为约0.1pbw至约0.4pbw，和
(b)选自阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂、以及它们的混合物中的表面活性剂，其含量为大于约1pbw，通常为约5pbw至约20pbw，甚至更通常为约10pbw至约15pbw。
在一个实施方案中，本发明的个人护理组合物中的表面活性剂组分(b)包含两性离子表面活性剂，更通常为选自烷基甜菜碱和酰氨基烷基甜菜碱中的两性离子表面活性剂。
在一个实施方案中，本发明的个人护理组合物中的表面活性剂组分(b)包含两性离子表面活性剂(更通常为选自烷基甜菜碱和酰氨基烷基甜菜碱中的两性离子表面活性剂)和阴离子表面活性剂(更通常为选自烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐中的阴离子表面活性剂)的混合物。
适合用于个人护理组合物中的阳离子表面活性剂在本领域中是公知的，并且包括(例如)不仅在个人护理组合物的pH(通常为约pH10或更低)下带正电荷、而且可溶解于个人护理组合物中的季铵表面活性剂和季胺表面活性剂。在一个实施方案中，该阳离子表面活性剂包含至少一种n-酰基酰胺丙基二甲基氧化胺，例如椰油酰胺丙基氧化胺。
适合用于个人护理组合物中的阴离子表面活性剂在本领域中是公知的，并且包括(例如)：十二烷基硫酸铵、月桂基聚氧乙烯醚硫酸铵(ammonium laureth sulfate)、十二烷基硫酸三乙胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸三乙胺、十二烷基硫酸三乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸单乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸单乙醇胺、十二烷基硫酸二乙醇胺、月桂基聚氧乙烯醚硫酸二乙醇胺、月桂酸单甘油酯硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钾、月桂基聚氧乙烯醚硫酸钾、十二烷基肌氨酸钠、月桂酰基肌氨酸钠、十二烷基肌氨酸、椰油酰基肌氨酸、椰油酰基硫酸铵、月桂酰基硫酸铵、椰油酰基硫酸钠、月桂酰基硫酸钠、椰油酰基硫酸钾、十二烷基硫酸钾、十二烷基硫酸三乙醇胺、十二烷基硫酸三乙醇胺、椰油酰基硫酸单乙醇胺、十二烷基硫酸单乙醇胺、十三烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠，以及它们的混合物。
适合用于个人护理组合物中的两性表面活性剂在本领域中是公知的，并且包括总体上被称为脂肪族仲胺和叔胺的衍生物的那些表面活性剂，其中脂肪族自由基可以为直链或支链，并且其中一个脂肪族取代基包含约8个至约18个碳原子，一个脂肪族取代基包含水溶性的阴离子基团，如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。在一个实施方案中，两性表面活性剂包含选自椰油基两性乙酸盐(cocoamphoacetate)、椰油基两性二乙酸盐、月桂酰两性乙酸盐(lauroamphoacetate)和月桂酰两性二乙酸盐中的至少一种化合物。
适合用于个人护理组合物中的两性离子表面活性剂在本领域中是公知的，并且包括(例如)总体上被称为脂肪族季铵、季鏻和季锍化合物的衍生物的那些表面活性剂，其中脂肪族自由基可为直链或支链，并且其中一个脂肪族取代基包含约8到约18个碳原子，一个脂肪族取代基包含阴离子基团，如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。适宜的两性离子表面活性剂的具体例子包括：烷基甜菜碱，如椰油基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基二甲基α-羧基乙基甜菜碱、十六烷基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基双(2-羟乙基)羧甲基甜菜碱、十八烷基双(2-羟丙基)羧甲基甜菜碱、油烯基二甲基γ-羧基丙基甜菜碱、月桂基双(2-羟丙基)α-羧基乙基甜菜碱、酰氨基丙基甜菜碱；和烷基磺基甜菜碱，如椰油基二甲基磺丙基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、月桂基二甲基磺乙基甜菜碱、月桂基双(2-羟乙基)磺丙基甜菜碱和烷基酰氨基丙基羟基磺基甜菜碱。
适合用于个人护理组合物中的非离子表面活性剂在本领域中是公知的，并且包括(例如)：具有约8个碳原子至约22个碳原子的烷基的长链烷基葡萄糖苷、椰油脂肪酸单乙醇酰胺(例如椰油酰氨基MEA)、椰油脂肪酸二乙醇酰胺以及它们的混合物。
在一个实施方案中，个人护理组合物还包含调理剂。适合用于个人护理组合物中的调理剂在本领域中是公知的，并且包括用于为头发和/或皮肤赋予特定调理效果的任何材料。在头发护理组合物中，合适的调理剂是产生一种或多种有益效果的那些调理剂，所述有益效果涉及光泽性、柔软性、抗静电性、湿处理性、防损伤性、易打理性、稠密性(body)和油滑性。可用于本发明的个人护理组合物中的调理剂通常包含水不溶性的、水可分散的、非挥发性的液体，其能够通过阴离子表面活性剂组分(上文所述的那些)中的表面活性剂胶束形成乳化的液体颗粒或溶解，并且其包括一般被称为以下物质的那些调理剂，所述物质为：有机硅，例如硅油、阳离子有机硅、硅胶、高折射有机硅和有机硅树脂；以及有机调理油，例如烃油、聚烯烃和脂肪酯。
在一个实施方案中，本发明的衍生化瓜尔胶有助于将调理剂输送到皮肤、头发和/或指甲之上和/或之内。
除有益试剂之外，本发明的个人护理组合物还可以任选地包含其它成分，如，防腐剂(如苄醇、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯和咪唑烷基脲)、电解质(如氯化钠、硫酸钠和柠檬酸钠)、增稠剂(如聚乙烯醇)、pH调节剂(如柠檬酸和氢氧化钠)、珠光剂或遮光剂、染料和螯合剂(如乙二胺四乙酸二钠)。
实施例1-11和对比例C1-C2
按照以下方法制备实施例1至11和对比例C1和C2的衍生化瓜 尔胶：
在惰性气氛、约50℃、有碱(NaOH)存在的条件下，使瓜尔豆片与阳离子衍生化试剂(3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，QuabTM188(65％)，得自陶氏化学公司)在水性介质中进行反应。使反应器中的内容物冷却并且从反应器中排出阳离子瓜尔胶的水膨胀胶。
将阳离子瓜尔胶在多个不同的洗涤条件下进行洗涤。每批总共进行1、2或3次洗涤，每次洗涤1、2或3分钟。将反应后的豆片分为两组样品A和B(大体相等的量)，以在不同的条件下进行洗涤。基于起始的(非衍生化的)豆片，洗涤比例为1:10。用去离子水或NaCl溶液(2％或5％)或这二者进行洗涤。将反应后的豆片倒入烧杯中，该烧杯装有用磁力棒搅拌的已知量的水。在洗涤步骤之后，将豆片通过180μm的网孔过滤。然后将反应后的豆片在AeromaticTM流化床干燥器中干燥(60分钟，60℃)。以进行两次的方式将干燥后的豆片在Retsch研磨机中进行研磨，第一次使用1mm的筛网，第二次使用0.12mm的筛网。
实施例1-11和对比例C1-C2的衍生化瓜尔胶的洗涤研究结果列于下面的表I中。每一个例子均示出未洗涤的阳离子豆片中的阳离子瓜尔豆片的含量(wt％)和硼含量(wt％)、每次洗涤的洗涤介质组成(加入的成分的wt％)和持续时间(分钟)、过滤步骤之后的洗涤后豆片的含水量(wt％)。一些例子还包括使用Brookfield粘度计测量的阳离子瓜尔胶的1％水溶液的粘度值。使用硼交联剂制得的阳离子瓜尔胶(即与对比例C1和C2类似的阳离子瓜尔胶)的硼含量通常为大于或等于约100ppm硼。实施例1-11的硼含量在每一种情况下都小于3ppm硼。
表I
实施例12-18
按照以下方法制备实施例12至18的衍生化瓜尔胶：
在惰性气氛、约50℃、有碱(NaOH)存在的条件下，使瓜尔豆片与阳离子衍生化试剂(3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵，QuabTM 188(65％)，得自陶氏化学公司)在水性介质中反应。将反应器中的内容物冷却，并且从反应器中排出阳离子瓜尔胶的水膨胀胶。
将阳离子瓜尔胶在多个不同的洗涤条件下进行洗涤。每批总共进行2次洗涤，每次洗涤进行2分钟，基于起始的(非衍生化的)豆片的重量，洗涤比是1pbw豆片：10pbw水性洗涤介质或1pbw豆片：20pbw水性洗涤介质。用去离子水、2％的NaCl水溶液或二者进行洗涤。针对实施例16所述的组成是在用去离子水洗涤之前，向衍生化豆片中加入NaCl浓溶液(～26wt％的NaCl水溶液)从而原位产生2％的NaCl洗涤溶液。
通过以下方法洗涤衍生化豆片，所述方法为：使衍生化豆片与表II所示的水性洗涤介质在有挡流板、用桨搅动的柱子中相接触达到表II中所列的接触时间，然后通过在Sharples Penwalt Mark 3离心机中以～8000转/分钟的速度进行离心，从而将其与水性洗涤介质分离。
将洗涤后的衍生化豆片在Micro Pulverizer Type 180B研磨机中同时干燥和研磨，所述研磨机装备有0.020英寸的圆孔筛和刀片机头(headliner)，并以约9100rpm的转速和约5磅/小时的生产量工作(入口温度为约220℃，出口温度为约550℃)。
工艺实施例12-18的洗涤研究结果列在下面的表II中。实施例12-18的每一种衍生化瓜尔胶的洗涤步骤数、水性洗涤介质的组成、洗涤持续时间、洗涤比(其为起始的(非衍生化的)瓜尔胶的pbw：洗涤介质的pbw)、洗涤后的豆片的含水量(与水性洗涤介质分离后且在干燥之前)、衍生化瓜尔胶的1％水溶液的粘度和含有该衍生化瓜尔胶的香波配制物的粘度。香波配制物含有水和以下相对量的成分。
| 成分 | pbw/100pbw香波配制物 |
| 椰油酰胺丙基甜菜碱 | 2 |
| 十二烷基硫酸钠 | 14 |
| 氯化钠 | 1.6 |
| 瓜尔胶 | 0.3 |
| 甲基氯异噻唑啉酮和甲基异噻唑啉酮 | 0.05 |
| 柠檬酸 | 根据所需调节pH |
表II
a2％ NaCl，在水洗之前加入浓盐水。
实施例19和20和对比例C3
根据用于制备以上实施例17中的衍生化瓜尔胶的方法制备实施例19和20的衍生化瓜尔胶，不同之处在于：使用4个洗涤步骤，每一个洗涤步骤的持续时间都短于实施例17使用的两个洗涤步骤的持续时间。使用硼砂交联的瓜尔胶、然后进行两个洗涤步骤来制备对比例C3，换言之，采用与以上实施例18所用的方法类似的方法来制备对比例3。
对于实施例19和20以及对比例C3中的每一种衍生化瓜尔胶，表III列出了其洗涤步骤数、水性洗涤介质的组成、洗涤持续时间、洗涤比(其为起始的(非衍生化的)瓜尔胶的pbw：洗涤介质的pbw)、洗涤后的豆片的含水量(与水性洗涤介质分离后且在干燥之前)。
表III
通过监测以下所述的含有水和1wt％的衍生化瓜尔胶的组合物的粘度来评价实施例19和20以及对比例C3中的衍生化瓜尔胶的水化率。
通过在磁力搅拌下向400毫升烧杯中的297克去离子水中加入3克颗粒状衍生化瓜尔胶，来分别制备实施例19、20或对比例C3的瓜尔胶的1wt％的水性混合物。
在第一项研究中，在加入衍生化瓜尔胶后持续进行磁力搅拌15分钟，然后停止磁力搅拌。
作为第二项水化研究，混合持续进行15分钟、30分钟、60分钟、90分钟或120分钟。
在各情况下，通过使用Brookfield粘度计(根据粘度范围，适当选择转速为100rpm的转子2或转速为20rpm的转子3)，分别测定含有水和实施例19、实施例20和对比例C3的衍生化瓜尔胶的混合物的粘度，所述测定在磁力搅拌停止后立即进行，然后分别在磁力搅拌停止后2小时、4小时和24小时的时刻进行。
下表IV从如下方面示出实施例19、实施例20和对比例C3的各衍生化瓜尔胶的1wt％的水性混合物的第一项水化研究的结果，所述方面为：pH，和磁力搅拌停止后立即测定以及分别在磁力搅拌停止后2小时、4小时和24小时的时刻测定的粘度(以毫帕斯卡秒(mPa·s)为单位)。
表IV
a存在2个相。
参照以上表IV提供的结果，在pH大于10的水中，实施例19和20中的颗粒状衍生化瓜尔胶快速水化，从而产生稳定、单一相的水性混合物，并在磁力搅拌15分钟后产生显著增加的粘度。在接下来的24小时内，实施例19和20中的衍生化瓜尔胶的水性混合物各自的粘度继续增加。与此形成对比的是，硼交联的颗粒状衍生化瓜尔胶分散在水性介质中，但是在磁力搅拌15分钟后，其粘度只表现出非常有限的增加，并且在停止搅拌之后，其形成保持为不溶解的颗粒凝胶团聚体，从而作为独立的凝胶相与水性介质分离。
下表V从如下方面示出实施例19、实施例20和对比例C3的各衍生化瓜尔胶的1wt％的水性混合物的第二项水化研究的结果，所述方面为：pH、衍生化瓜尔胶分散到水中所用的时间和分别在磁力搅拌15分钟、30分钟、60分钟、90分钟或120分钟后停止搅拌时立即测定、以及在磁力搅拌120分钟之后经过24小时后测定的粘度(以毫帕斯卡秒(mPa·s)为单位)。
表V
a存在2个相。
参照上面的表V提供的结果，在pH大于10的水中，实施例19和20中的颗粒状衍生化瓜尔胶快速水化，从而产生稳定的、单一相的水性混合物并在磁力搅拌15分钟后产生显著增加的粘度。实施例19和20中的衍生化瓜尔胶的水性混合物各自的粘度随着搅拌时间的延长持续增加，并且在搅拌停止后接下来的24小时内，其粘度继续增加。与此形成对比的是，硼交联的颗粒状衍生化瓜尔胶分散在水性介质中，但是在磁力搅拌15分钟后其粘度只表现出非常有限的增加，并且在水性介质中形成保持为单独相的颗粒凝胶团聚体。其粘度并不随着搅拌时间的延长而增加，并且在搅拌停止后接下来的24小时内也不增加。颗粒凝胶团聚体保持为不溶解，并且在搅拌停止后作为单独的凝胶相与水性介质分离。
Claims (9)
1.一种用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：
(a)将未经瓜尔豆片交联用的硼化合物处理过的衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质接触，其中基于100重量份的所述水性洗涤介质而言，该水性洗涤介质包含：
(i)约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐，或者
(ii)小于约0.1重量份的水溶性盐，以及
(b)将洗涤后的衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质分离，条件是衍生化瓜尔豆片与含有小于约0.1重量份水溶性盐的所述水性洗涤介质的接触限于这样的持续时间，该持续时间能有效地使洗涤后的所述衍生化瓜尔豆片的含水量保持为小于或等于约80重量％。
2.一种用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：将未经瓜尔豆片交联用的硼化合物处理过的衍生化瓜尔豆片与水性盐溶液接触，其中基于100重量份的所述盐溶液而言，该盐溶液包含：约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐。
3.一种衍生化阳离子瓜尔胶，其是通过权利要求1所述的方法制成的。
4.根据权利要求3所述的衍生化瓜尔胶，其中所述衍生化瓜尔胶是阳离子瓜尔胶。
5.一种用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：
(a)在合适的反应条件下使瓜尔豆片与衍生化试剂反应，以制造衍生化瓜尔豆片，其中所述的瓜尔豆片和衍生化瓜尔豆片均不使用瓜尔豆片交联用或衍生化瓜尔豆片交联用的硼化合物进行处理，
(b)将未经所述瓜尔豆片交联用的硼化合物处理过的所述衍生化瓜尔豆片与水性洗涤介质接触，其中基于100重量份的所述水性洗涤介质而言，该水性洗涤介质包含：
(i)约0.1重量份至约30重量份的水溶性盐，或者
(ii)小于约0.1重量份的水溶性盐，以及
(c)将洗涤后的所述衍生化瓜尔豆片与所述水性洗涤介质分离，条件是所述衍生化瓜尔豆片与含有小于约0.1重量份水溶性盐的所述水性洗涤介质的接触限于这样的持续时间，该持续时间能有效地使洗涤后的所述衍生化瓜尔豆片的含水量保持为小于或等于约80重量％。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括：
(d)干燥所述洗涤后的衍生化瓜尔豆片，以及
(e)研磨所述洗涤后的衍生化瓜尔豆片，以形成衍生化瓜尔胶颗粒。
7.一种用于制造衍生化瓜尔胶的方法，该方法包括：
在合适的反应条件下使瓜尔豆片与衍生化试剂反应以制造衍生化瓜尔豆片，其中所述的瓜尔豆片和衍生化瓜尔豆片均不使用瓜尔豆片交联用或衍生化瓜尔豆片交联用的硼化合物进行处理，
将所述衍生化瓜尔豆片与水性盐溶液接触，其中基于100重量份的所述盐溶液而言，该盐溶液包含约0.1重量份至约30重量份的水溶性非硼盐。
8.根据权利要求4所述的方法，其还包括：
通过将洗涤后的瓜尔豆片与水性洗涤溶液分离而将所述衍生化瓜尔豆片脱水，
干燥所述洗涤后的衍生化瓜尔豆片，以及
研磨所述洗涤后的衍生化瓜尔豆片，以形成衍生化瓜尔胶颗粒。
9.一种衍生化瓜尔胶，该衍生化瓜尔胶包含半乳甘露聚糖，所述半乳甘露聚糖在其一个或多个位点处被取代基取代，每一个位点的所述取代基独立地选自阳离子取代基、非离子取代基和阴离子取代基，所述衍生化瓜尔胶至少基本上不含硼并且在pH大于或等于7的水性介质中能够快速水化，从而形成至少基本上均匀的溶液。
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Legal Events
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