CN101621982A - 包含官能化纳米颗粒的施用的护理组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合物,所述组合物包含:(a)至少一种阳离子官能化纳米颗粒;和(b)施用的护理组合物。此外,一种个人护理组合物,所述组合物包含:(a)至少一种阴离子官能化纳米颗粒;和(b)施用的护理组合物。
Description
发明领域
本发明涉及包含至少一种官能化纳米颗粒的施用的护理组合物。更具体地讲,本发明涉及用于合成、半合成和/或天然纤维(具体地讲角质纤维)上的包含至少一种官能化炭黑纳米颗粒的施用的护理组合物。
发明背景
角质纤维,具体地讲人的皮肤和毛发,经受由外在和内在因素造成的多种侵害。所述外在因素包括紫外线辐射、环境污染、风吹、受热、红外线辐射、湿度、刺激性表面活性剂和研磨剂,而内在因素包括实足年龄(灰白毛发)以及内在的其它生物化学变化。因此,已商业开发出多种毛发护理组合物来解决和消除各种外在和内在侵害,诸如掉色、头发分叉、脆性、丰盈度受损、粗糙、毛发损失、毛发生长速率降低、光泽和外观受损、灰白毛发等。这些组合物中大多数着重于将组合物沉积在毛干上面,以增强光泽、外观或改善毛发的颜色。因此,这些沉积表面的组合物防止自身物理渗透到毛发中,所述渗透趋于招致损害或不可取的毛发纹理。最显著的缺点是,此类组合物如果不使用刺激性化学制品就不能提供毛发着色剂。此外,此类表面沉积的着色剂易于经由机械力或化学试剂诸如洗发剂、调理剂或日常维护产品即发胶、啫哩膏等而从毛发上移除。因此,这些组合物不仅表现出较差的耐磨性和不稳定性,而且它们还趋于染污非期望的表面。
与角质纤维相似,颜色在合成和半合成纤维上的沉积同样形成有难度的挑战。由于许多合成纤维在变成为长丝之前起初为液体,因此着色剂通常在液态下加入以确保染料充分地分配。因此,在将纤维织造到织物或其它织造材料表面中后,加入染料来将表面着色或改性将更加困难。
因此,需要一种可提供增强的方法来消除影响角质纤维的外在和内在因素的个人护理组合物。总体上,需要提供可着色、维护和/或处理所有合成、半合成和/或天然纤维的施用的护理组合物,而没有与现有组合物相关的不利影响。
发明概述
本发明涉及一种组合物,所述组合物包含:(a)至少一种阳离子官能化纳米颗粒;和(b)施用的护理组合物。
本发明还涉及一种组合物,所述组合物包含:(a)至少一种阴离子官能化纳米颗粒;和(b)施用的护理组合物。
发明详述
虽然在说明书之后提供了特别指出和清楚地要求保护本发明的权利要求书,但据信由以下说明可更好地理解本发明。
除非另外指明,所有的百分比、份数和比率均基于本发明组合物的总重量。除非另外指明,与所列成分相关的所有此类重量均基于活性物质含量;因此不包括可能包含于市售物质中的溶剂或副产物。本文中,术语“重量百分比”可表示为“wt.%”。除了提出的实际测量值的具体实施例之外,本文所参考的数值应视为受单词“约”限制。
除非另外指明,本文所用的所有分子量是重量平均分子量,以克/摩尔表示。
如本文所用,“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和其它成分。该术语包括术语“由...组成”和“基本上由...组成”。本发明的组合物和方法/工艺可包括、由和基本上由本文所述的基本成分和限制条件以及本文所述的任何附加或任选成分、组分、步骤或限制条件组成。
如本文所用,术语“施用的护理”组合物是指用于所应用领域诸如工业、织物护理、居家护理和/或个人护理的任何组合物。术语“元素碳”包括但不限于炭黑、金刚石、石墨等。
官能化纳米颗粒
本发明涉及包含至少一种官能化纳米颗粒与施用的护理组合物的组合的组合物。所述官能化纳米颗粒应具有与纳米颗粒目标结合表面的离子电荷相反的离子电荷。虽然本发明的组合物可使用阴离子官能化纳米颗粒或极性官能化纳米颗粒,然而更可取的是官能化纳米颗粒是完全阳离子的。本发明的阳离子官能化纳米颗粒可包含元素碳纳米颗粒,包括但不限于炭黑、金刚石、石墨、以及它们的混合物。它们也可以是无定形的、晶体状的、或它们的混合物。所含纳米颗粒的浓度按所述组合物的重量计为至少约0.1%,至少约0.5%,至少约1%,至少约2%或至少约5%。为增加阳离子官能化纳米颗粒的官能度以及对某些纤维的运用,本发明的纳米颗粒应具有至少约1nm、至少约2nm、至少约5nm、至少约20nm、或至少约100nm且不超过约1000nm、不超过约500nm、或不超过约200nm的粒度。此外,所述官能化纳米颗粒的形状可以是椭圆形、球形或管形。管形纳米颗粒还可由长度来测量,其中长度为至少约50nm,至少约100nm,或至少约200nm,但不超过约1000nm,不超过约500nm,或不超过约300nm。可使用本领域熟知的测量方法来测定官能化纳米颗粒的粒度。例如,可使用得自Horiba Company的Horiba激光散射和粒度分布分析仪(型号LA-930)或由Malvern Instruments Ltd.制造的Malvern粒度仪((带有633nm HeNe激光器的Zeta Nano Sizer S型)。
本发明可用于改善颗粒、尤其是本发明纳米颗粒的部分或整个表面性能,以便它们更容易分散到溶剂诸如水或其它载体中。此外,此类改善增加了纳米颗粒对某些纤维的结合亲和力。这可通过颗粒表面改性方法来实现,诸如共价改性、叠层(LBL)改性或通过吸附改性。此类改性还可用于改善颗粒分散稳定性。
共价改性
共价改性涉及使用导入到纳米颗粒表面上的阳离子官能团。经由热分解形成的聚合物基团可被捕获到纳米颗粒表面上,以形成可用于本发明的官能化纳米颗粒。参考实施例1中所示,可更好地理解此过程。
阳离子官能团可包括但不限于亚胺、胺、酰亚胺、它们的混合物。此外,可使用其它阳离子化合物,所述化合物包含官能团,诸如醇(-OH)、醛(HC=O)、酰胺(CN=O)、胺(-N)、羧酸(COOH)、酯(-COO)、醚(-O-)、酮(-C=O)、硫醇(-SH)、以及它们的混合物。例如,本发明可包含聚甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵、聚季铵盐阳离子聚合物、季铵化纤维素衍生物、包含氨基侧基的聚丙烯酸酯、脱乙酰壳多糖、以及它们的混合物。
叠层(LBL)改性
LBL改性涉及相反电荷聚合物在纳米颗粒表面上的沉积。此过程使能够多样而廉价地制造薄膜,同时对薄膜中的离子化物质空间分布进行纳米级控制。为了最大程度地降低对尺寸即纳米颗粒直径的干涉作用,薄膜是适宜的。例如,约1nm的薄膜可使约100nm的纳米颗粒直径增加约2%,而约60nm的薄膜可将所述直径增加约120%。因此,由LBL改性制得的并且适用于本发明的单层为约10约100或约500但不超过约5000不超过约1000或不超过约600单层的厚度取决于沉积在颗粒表面上的聚合物的粒度和取向。如果例如纳米颗粒的表面带负电,则可通过将表面引入到由带正电聚合物组成的溶液或喷雾中,然后任选用水或溶剂冲洗,接着引入到带负电聚合物的溶液或喷雾中,来实施LBL改性。此过程可连续重复,直到获得实体颗粒沉积所期望的薄膜厚度以及各自的表面电荷。最后一层确定了表面电荷。因此,如果纳米颗粒的最后一层为带正电的聚合物,则纳米颗粒整个表面将带正电。参考实施例2中所示,可更好地理解LBL过程。
吸附改性
颗粒表面上的聚合物高分子电解质链动力学是复合物含水制剂中的重要考虑因素。聚合物的吸附动力学取决于高分子电解质链的分子性质、表面以及整个处理条件。吸附致使体系热力学能最小化,并且是若干力作用的结果,包括范德瓦尔斯“疏水”吸引力、氢键以及离子交互作用。每个吸附分子必须扩散至表面、附着并且最终铺展。吸附可由吸附等温线控制,其与所用高分子电解质的浓度达到平衡。有若干外部因素可影响高分子电解质在表面上的吸附行为,诸如温度、pH、离子强度、溶解度、流动性。
施用的护理组合物
本发明的施用的护理组合物可包含用于所应用领域诸如工业、保健、织物护理、居家护理和/或个人护理的任何组合物。例如,个人护理组合物可包括但不限于毛发护理、皮肤护理、口腔护理、美容护理等。如本文所用,毛发护理可包括但不限于洗发剂、调理剂、喷剂、凝胶、摩丝、蜡、着色剂、烫发剂和松弛剂等。如本文所用,皮肤护理物可包括但不限于沐浴剂、肥皂、洗剂、凝胶、防晒剂、油膏剂、霜膏、面膜等。如本文所用,口腔护理物可包括但不限于牙膏、牙胶、美白体系、漱口水、喷剂等。如本文所用,美容护理物可包括但不限于化妆品、面霜、面乳等。
实施例
以下实施例进一步描述和说明了本发明保护范围内的实施方案。所给的这些实施例仅仅是说明性的,不可理解为是对本发明的限制,因为在不脱离本发明实质和范围的条件下可以具有许多变型。
实施例1
使用两种阳离子化合物:以干粉形式得自Aldrich Chemical,Inc.的2,2-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷](AIP)和(2,2’-偶氮二(2-甲基丙酰胺)二盐酸盐)AMPAD,将得自Global Colorants andSensient的D&C黑2号(下文称为“炭黑”)共价改性。使用得自Aldrich Chemical,Inc.的盐酸(容量标准品,0.1mol/l水溶液),无需进一步纯化。
通过将由AIP或AMPAD(图1和2)热分解形成的聚合物基团捕获来实现阳离子基团向炭黑纳米颗粒表面的导入。如Okazaki,M.、Tsubokawa,N.在“J.Dispersion Science and Technology”(21(5),511-524,2000)中所述,如下实施实验方法:
在100mL烧瓶中,将0.50g炭黑纳米颗粒、0.50g的AIP或AMPAD、和20mL的甲醇在氮气下混合并且用磁力搅拌器在65℃下搅拌36小时。反应后,以1.5x104rpm的速率将混合物离心,并且通过滗析移除上清液。将所得炭黑纳米颗粒分散在甲醇中,并且将分散体再次离心。将过程重复三次,并且将炭黑纳米颗粒在100℃下真空干燥。
然后,用盐酸处理AIP处理过的炭黑纳米颗粒,以将表面上的咪唑啉基团转变成咪唑啉盐酸盐基团。在室温下,将0.50g的AIP处理过的炭黑纳米颗粒和10mL的0.1mol/L盐酸混合物摇晃30分钟。将所得炭黑纳米颗粒离心,并且通过滗析移除上清液。将沉淀出的炭黑纳米颗粒分散到水中,并且离心。将过程重复三次,并且将炭黑纳米颗粒在100℃下真空干燥。
经由x射线光电子分光光谱(XPS)来分析改性炭黑纳米颗粒的表面。表2描述了碳原料的XPS数据:结果以原子%为单位(标准偏差示于括号中)。XPS数据表明氯基团的存在,并且炭黑纳米颗粒表面上的氮基团增加。
样本 | C | N | O | S | Cl | 残余元素 |
炭黑对照物1 | 93.02(0.27) | 0.49(0.10) | 6.06(0.24) | 0.22(0.02) | -- | 0.21 |
AMPAD改性的炭黑1 | 90.80(0.81) | 1.99(0.21) | 6.71(1.15) | 0.09(0.04) | 0.4(0.13) | 0.01 |
炭黑对照物2 | 92.41(0.25) | 0.95(0.08) | 6.53(0.26) | 0.11(0.03) | -- | 0.0 |
AMPAD改性的炭黑2 | 92.58(0.12) | 1.49(0.12) | 5.66(0.24) | 0.12(0.01) | 0.15(0.02) | 0.0 |
表1:碳原料的XPS数据:结果以原子%为单位(标准偏差示于括号中)。
然后将改性的炭黑纳米颗粒(1%)加入到毛发护理基底(50ml)中,并且用磁力搅拌棒搅拌(5至24小时)。
实施例2
以下是在炭黑纳米颗粒上使用LBL以将炭黑纳米颗粒官能化并且使表面阳离子化的实施例。以如下所示的三层为例:
第一层
为了在炭黑纳米颗粒表面上获得第一层吸附聚乙烯亚胺(PEI,带正电的聚合物),将炭黑纳米颗粒(1%)加入到150mL圆底烧瓶内的100mL水中。向此混合物中加入PEI(1%),并且搅拌15分钟。然后将混合物从搅拌下移开,并且离心,直到在颗粒和上清液之间获得清晰的分界。接着滗析上清液,然后将100mL水加入到沉淀颗粒中。接着将所得混合物超声波处理5分钟。将炭黑混合物的离心、洗涤和超声波处理各重复三次,以除去任何过量的PEI。
第二层
为了在炭黑纳米颗粒表面上获得第二层阴离子电荷,将(PSS)聚苯乙烯磺酸盐(1%)加入到1%炭黑纳米颗粒与100mL水中,然后超声波处理。将溶液搅拌15分钟。然后将混合物从搅拌下移开,并且离心,直到在颗粒和上清液之间获得清晰的分界。接着滗析上清液,然后将100mL水加入到沉淀颗粒中。接着将所得混合物超声波处理5分钟。将炭黑混合物的离心、洗涤和超声波处理各重复三次,以除去任何过量的PSS。
第三层
为在炭黑纳米颗粒表面上获得第三层阳离子电荷,将PEI(1%)加入到1%炭黑与100mL水中,然后超声波处理。将溶液搅拌15分钟。然后将混合物从搅拌下移开,并且离心,直到在颗粒和上清液之间获得清晰的分界。接着滗析上清液,然后将100mL水加入到沉淀颗粒中。接着将所得混合物超声波处理5分钟。将炭黑混合物的离心、洗涤和超声波处理各重复三次,以除去任何过量的PEI。然后,将改性炭黑纳米颗粒配制到用于处理毛发的调理剂基底中。
实施例3
以下举例说明了阳离子化合物在炭黑纳米颗粒表面上的吸附:
在将5mL 1M NaCl加入到150mL烧杯中后,加入19.8mL调理剂基底和19.8mL聚乙烯亚胺(过量),并且使用磁力搅拌棒,使其在室温下搅拌。使混合物搅拌,直到观察到均匀的混合物。向混合物中加入2.077g炭黑(D&C黑2号)。使混合物搅拌24小时,以确保聚乙烯亚胺(PEI)最大程度地吸附在炭黑纳米颗粒的表面上。在24小时的反应时间后,使最终制剂作用于毛发。
在发明详述中引用的所有文件都在相关部分中以引用方式并入本文中。对于任何文件的引用不应当解释为承认其是有关本发明的现有技术。当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不背离本发明实质和范围的情况下可以做出多个其他改变和变型。因此,权利要求书意欲包括在本发明范围内的所有这样的改变和变型。
Claims (6)
1.一种组合物,所述组合物包含:
a.至少一种阳离子官能化纳米颗粒;和
b.施用的护理组合物。
2.如权利要求1所述的组合物,其中所述阳离子官能化纳米颗粒包含元素官能化碳纳米颗粒。
3.如权利要求2所述的组合物,其中所述元素官能化碳纳米颗粒选自由下列组成的组:官能化炭黑纳米颗粒、官能化金刚石纳米颗粒、和官能化石墨纳米颗粒。
4.如权利要求1至3中任一项所述的组合物,其中所述阳离子官能化纳米颗粒的粒度为约1nm至约1000nm。
5.一种组合物,所述组合物包含:
a.至少一种阴离子官能化纳米颗粒;和
b.施用的护理组合物。
6.如权利要求1至5中任一项所述的组合物,其中所述施用的护理组合物为个人护理组合物。
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