CN102028632A - 含有超亲水两亲性共聚物的组合物及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种卫生保健组合物,所述卫生保健组合物含有超亲水两亲性共聚物和美容上可接受或药用的载体。此外,本发明提供了通过将本发明的卫生保健组合物施用于人体从而对人体进行清洁或处理的方法。
Description
技术领域
本发明涉及含有超亲水两亲性共聚物的组合物,具体地讲,本发明涉及含有可用于卫生保健应用并具有与其相关的相对较低的刺激性的超亲水两亲性共聚物的组合物。
背景技术
合成清洁剂,如阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂,广泛地用于多种清洁剂和清洁组合物中,以赋予其清洁性能。另外,在某些组合物(例如洗发剂、洗液等个人护理组合物)中,可能有利的是使用足以实现相对较高的发泡体积和/或发泡稳定性的表面活性剂的组合和含量。
然而,如本领域已知的,合成清洁剂往往对皮肤和眼睛有刺激性。因此,随着在提高某些组合物相关的清洁和发泡性能的尝试中增加此类清洁剂的含量,与这类组合物相关的刺激也往往增长,这使得这些组合物不适于在皮肤和/或眼睛上或在皮肤和/或眼睛附近使用。
某些制备较为温和的清洁组合物的尝试包括将相对较低量的阴离子表面活性剂(往往不仅具有相对较高的发泡性能而且具有相对较高的刺激性)和相对较低刺激性的表面活性剂(如非离子表面活性剂和/或两性表面活性剂)进行组合。例如,参见美国专利No.4,726,915。另一制备温和清洁组合物的方法是将阴离子表面活性剂与两性化合物或阳离子化合物进行联合,以产生表面活性剂复合物。例如,参见美国专利No.4,443,362、No.4,726,915、No.4,186,113和No.4,110,263。不利的是,经由上述两种方法制得的温和清洁组合物往往具有相对较差的发泡和清洁性能。另一种由Librizzi等人(在美国公布的专利申请US20050075256 A1中)描述的方法讨论了使用含有疏水改性聚合物和表面活性剂的组合物来提供低刺激性清洁组合物。
制备温和清洁组合物的又一方法为使用聚合的表面活性剂,所述聚合表面活性剂具有相对较低的聚合度和至少约10摩尔%的两亲性重复单元。参见美国专利No.7,417,020。
然而,在改善温和度的同时,本发明人意识到对温和度的额外改善是理想的,特别是同时改善温和度和组合物提供优异的所谓“闪光泡沫(flash foam)”的能力,即以相对较低的能量输入量形成大体积的泡沫的能力。
附图说明
图1为本发明的组合物和比较例的泡沫生成速率的曲线图。
发明内容
本发明提供了克服现有技术的缺陷并具有相对较低的相关刺激性质的组合物,其包括卫生保健和非卫生保健组合物。具体地讲,申请人发现某些聚合物材料在制备下述组合物方面具有极大的优势:所述组合物具有相关的低刺激性,并且在某些实施例中同时具有额外的有益美感和其它性质。另外,申请人发现,在某些实施例中,本发明的聚合物材料可与胶束增稠剂混合,以制备表现出大量且意外的闪光发泡量的组合物。
根据一个方面,本发明提供了包括超亲水两亲性共聚物和载体的组合物。这类组合物可包括卫生保健和/或非卫生保健组合物。
根据另一个方面,本发明提供了包括超亲水两亲性共聚物、胶束增稠剂和载体的组合物。
具体实施方式
除非另外具体说明,否则本说明书中列出的所有百分比均为质量百分比。
本文中使用的术语“卫生保健”是指个人护理和医疗护理领域,包括(但不限于)婴儿护理、口腔护理、卫生防护、皮肤护理(包括对成人或婴儿皮肤进行处理以保持皮肤健康、改善皮肤健康和/或改善皮肤表观)、伤口护理(包括对伤口进行处理以辅助伤口闭合或愈合和/或减少伤口引起的疼痛或疤痕)、妇女健康(包括对内阴区或外阴区和/或胸部中组织的处理、保持或改善这类组织或皮肤的健康、修复这类组织或皮肤、降低对这类组织或皮肤的刺激性、保持或改善这类组织或皮肤的表观和改善或提高与所述组织和皮肤有关的性功能)等。
本文中使用的术语“超亲水两亲性共聚物”(SAC)被定义为可以以下通式结构表示的共聚物:
其中“SRU”为本文中定义的超亲水重复单元,“ARU”为本文中定义的两亲性重复单元,“HRU”为本文中定义的亲水性重复单元,其中s≥2、a>0、h≥0,且重复单元的总数s+a+h为4至约1000之间。术语“在......之间”在本文中用作规定诸如“在4至约1000之间”的范围时,包括端值,例如“4”和“约1000”。SAC中重复单元的总数基于SAC的重均分子量(Mw);因此,本文中所讨论的重复单元的数目也为“重均”。另外,本文中描述的全部分子量的单位均为道尔顿(Da)。如本领域技术人员将了解的,本发明的SAC中包括的重复单元(SRU、ARU、HRU)的样式一般为随机的;然而,也可以具有交替样式、统计样式或块状结合样式。另外,SAC结构可以是直链、星状、支链、高支化或树枝状等。
本领域技术人员将意识到SAC中重复单元的总数(SRU+ARU+HRU,即上式中s+a+h)与术语SAC的“聚合度”(DP)同义。
本文中定义和本领域已知的“重复单元”为包括大分子、低聚物、嵌段或链的必要结构的一部分的最小原子或原子基团(如果有的话,具有侧原子或侧基),该原子或原子基团的重复构成了规则大分子、规则低聚物分子、规则嵌段或规则链(Glossary of Basic Terms in PolymerScience(A.D.Jenkins等人,Pure Appl.Chem.1996 68,2287-2311)中的定义)。本领域技术人员按照本文说明和本领域常识将意识到,衍生自烯键式不饱和单体的聚合物主链含有包括一个或两个(或对于交替聚合物而言为4个)在聚合前的单体中是不饱和的碳原子和任何这类碳的侧基的重复单元。例如,式(A)(Y)C=C(B)(Z)烯键式不饱和单体的聚合反应通常将生成含有下式重复单元的聚合物:
其含有两个先前单体的不饱和碳和其侧基(其实例如下文描述,例如对SRU、ARU和HRU的说明)。然而,如果这两个碳原子的侧基相同,使得例如上式中的A-C-Y和B-C-Z是相同的部分,则将这样一个碳单元中的每个和其侧基(A-C-Y或B-C-Z相同)视为只含有一个先前单体中的不饱和碳的重复单元(例如衍生自乙烯H2C=CH2的同聚合物的重复单元是-[CH2]-]而不是[-[CH2CH2]-])。仅对于交替共聚物(已知其在本领域中的定义为衍生自两种共聚单体的重复单元在整个聚合物中一直交替的那些聚合物(与用于形成其中衍生自两种单体的重复单元在整个聚合物中无规连接的聚合物的随机聚合反应或者用于形成衍生自两种单体的重复单元的非交替式嵌段的共聚单体的嵌段共聚反应相对)),将其重复单元定义为衍生自含有4个碳的共聚单体中的每个中的一个的单元,所述碳在聚合前的两种共聚单体中为烯键式不饱和的。也就是说,马来酸酐和乙烯基甲醚在本领域中用来形成交替共聚物,具有下述结构的重复单元的马来酸酐和乙烯基甲醚的共聚物:
对于主链以连接性糖环形成的糖类聚合物,重复单元通常含有糖环和侧基(如下文所示,如在对SRU、ARU和HRU的说明中)。此类重复单元的实例还包括具有侧糖环的糖环重复单元,例如半乳甘露聚糖(glactomannan)是由甘露糖(单糖基)主链构成的多糖。主链中(并以随机或嵌段方式排列)的一些但非所有甘露糖基的分支为侧半乳糖基。如本领域技术人员将容易理解的,该结构最好的诠释为具有甘露糖和甘露-半乳糖两个重复单元。
对于交替糖类聚合物,重复单元为两个衍生自交替糖基单体和其侧基的糖环。例如,透明质酸为衍生自两个糖类(即D-葡糖醛酸和D-N-乙酰基葡糖胺)的交替糖类共聚物,所述D-葡糖醛酸和D-N-乙酰基葡糖胺交替存在以形成二糖类重复单元。
本文中“疏水部分”的定义为含有依次排列的以下部分中至少一个的非极性部分:(a)至少有4个碳的碳-碳链,其中4个碳都不是羰基碳或不具有与其直接相连的亲水部分;(b)两个或更多个烷基甲硅烷氧基(-[Si(R)2-O]-);和/或(c)两个或更多个氧丙烯基。疏水部分可以是或者可以包括直链、环状、芳族、饱和或不饱和基团。在某些优选实施例中,疏水部分含有至少6个或更多个碳的碳链,更优选地为7个或更多个碳的碳链,其中这类碳链中的所有碳均不具有与其直接连接的亲水部分。另一些优选的疏水部分包括含有约8个或更多个碳原子的碳链的部分,更优选地为含约10个或更多个碳原子的碳链的部分,其中所述碳链中的所有碳均不具有与其直接连接的亲水部分。疏水官能团部分的实例可包括酯、酮、酰胺、碳酸盐、聚氨酯、氨基甲酸盐或黄原酸酯官能团等,其结合或连接至少有4个碳的碳链,其中所有4个碳均不具有与其直接连接的亲水部分。疏水部分的其它实例包括以下基团:如聚(氧代丙烯)、聚(氧代丁烯)、聚(二甲基硅氧烷)、含有至少4个碳的碳链的氟化烃基等,所述氟化烃基中所有4个碳均不具有与其直接连接的亲水部分。
本文中使用的术语“亲水部分”为任何极性的阴离子基团、阳离子基团、两性离子基团或非离子基团。非限制性实例包括诸如硫酸根、磺酸根、羧酸/羧酸根、磷酸根、膦酸根等的阴离子;诸如氨基、铵(包括单烷基铵、二烷基铵和三烷基铵类)、吡啶鎓、咪唑啉离子、脒离子、聚(乙烯亚胺)离子等的阳离子;诸如铵基烷基磺酸根、铵基烷基羧酸根和两性乙酸根等两性离子;以及诸如羟基、磺酰基、乙烯氧基、酰胺基、脲基、氧化胺等的非离子物。
本文中使用的术语“超亲水重复单元”(“SRU”)的定义为含有两个或更多个亲水部分且不含有疏水部分的重复单元。例如,SRU可衍生自具有两个或更多个亲水部分且没有疏水部分的烯键式不饱和单体,所述SRU包括以下通式的重复单元:
其中,A、B、Y和Z均含有至少两个亲水部分且不含有疏水部分;或
其中,W和X均含有至少两个亲水部分。此类SRU的示例性实例包括(但不限于)衍生自本文描述的超亲水单体的那些单元等,例如:
其衍生自甲基丙烯酸甘油酯;或其它单元,例如:
其衍生自4-羟丁基衣康酸酯;等等。
SRU的其它实例包括衍生自果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡糖胺、甘露糖醛酸和古洛糖醛酸等的糖类重复单元,例如:
其中A、B、U、V、W、X、Y和Z均含有至少两个亲水部分且不含有疏水部分,所述单元的一个实例包括:
其为α(1→4)-D-葡萄糖SRU;或
其中A、B、U、V和W总共含有至少两个亲水部分且不含有疏水部分,所述单元的一个实例包括:
β(2→1)-D-果糖SRU;等等。如本领域技术人员所意识到的,可以多种方式连接单糖重复单元,也就是说,通过糖环上的多个碳连接,例如(1→4)、(1→6)、(2→1)等。任何此类连接或其组合可适用于本文的单糖SRU、ARU或HRU中。
SRU的其它实例含有衍生自氨基酸的重复单元,包括(例如)下式的重复单元:
其中R包括亲水重复单元,所述单元的实例包括:
天冬氨酸SRU等。
本文使用的术语“两亲性重复单元”(“ARU”)的定义为含有至少一个亲水部分和至少一个疏水部分的重复单元。例如,ARU可衍生自具有至少一个亲水部分和至少一个疏水部分的烯键式不饱和单体,其包括以下通式的重复单元:
其中A、B、Y和Z均含有至少一个亲水部分和至少一个疏水部分;或
其中W和X均含有至少一个亲水部分和至少一个疏水部分;所述单元的实例包括:
2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸钠两亲性重复单元(ARU)等。
ARU的其它实例包括糖类重复单元,所述糖类重复单元包括衍生自如下物质的重复单元:果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡糖胺、甘露糖醛酸、古洛糖醛酸等,如:
其中A、B、U、V、W、X、Y和Z均含有至少一个亲水部分和至少一个疏水部分,或
其中A、B、U、V和W均含有至少一个亲水部分和至少一个疏水部分,所述单元的实例包括:
1,2-环氧十二烷改性的α(1→4)-D-葡萄糖ARU等。
ARU的其它实例包括衍生自氨基酸的重复单元,所述单元包括(例如)下式的重复单元:
其中R包括疏水基,所述单元的实例包括:
苯基丙氨酸ARU等。
如本领域技术人员将容易理解的,术语“亲水重复单元”(“HRU”)的定义为含有一个且仅含有一个亲水部分且不含有疏水部分的重复单元。例如,HRU可以衍生自含有一个且仅含有一个亲水部分且不含有疏水部分的烯键式不饱和单体,其包括以下通式的重复单元:
其中A、B、Y和Z均含有一个且仅含有一个亲水部分且不含有疏水部分;或
其中W和X均含有一个且仅含有一个亲水部分且不含有疏水部分,所述单元的实例包括:
甲基丙烯酸亲水重复单元(HRU);等等。
HRU的其它实例包括糖类重复单元,所述糖类重复单元包括衍生自以下物质的重复单元:果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡糖胺、甘露糖醛酸、古洛糖醛酸等,例如:
其中A、B、U、V、W、X、Y和Z均含有一个且仅含有一个亲水部分且不含有疏水部分,或
其中A、B、U、V和W均含有一个且仅含有一个亲水部分且不含有疏水部分。糖类亲水重复单元的一个实例包括甲基纤维素HRU,(甲基取代的多[β(1→4)-D-葡萄糖],DS=2.0)
HRU的其它实例包括衍生自氨基酸的重复单元,包括(例如)下式的重复单元:
其中R既不是亲水部分也不是疏水部分,所述单元的一个实例包括
丙氨酸HRU;等等。如本领域技术人员将意识到的,在本文的任何化学式中,既不亲水又不疏水的部分的实例包括氢、C1-C3烷基、C1-C3烷氧基、C1-C3乙酰氧基等。
如上文指出的,申请人意外地发现,某些SAC适用于制备具有相对较低的刺激性和相对较高的相关发泡量的组合物。在某些其它实施例中,其中将这类SAC与胶束增稠剂进行结合,所述SAC适用于制备还呈现出相对较高闪光发泡量的组合物。根据某些优选的实施例,申请人发现,DP为4至约1000个重复单元之间的所述SAC同时呈现出这类显著且意外的低刺激性和高发泡性能,因而适用于与胶束增稠剂结合的实施例,用于呈现出高闪光发泡性能。适用于此类实施例的优选SAC的实例包括具有下述DP的那些SAC,所述DP为4至约500个重复单元、更优选地为4至约200个重复单元,更优选地为4至约100个重复单元、更优选地为4至约50个重复单元。其它实例包括具有下述DP的那些SAC,所述DP为5至约500个重复单元、更优选地为5至约200个重复单元,更优选地为5至约100个重复单元、更优选地为5至约50个重复单元。其它实例包括具有下述DP的那些SAC,所述DP为6至约200个重复单元,更优选地为6至约100个重复单元、更优选地为6至约50个重复单元。其它实例包括具有下述DP的那些SAC,所述DP为7至约100个重复单元、更优选地为7至约50个重复单元。
根据某些实施例,申请人还发现,某些SAC能够形成具有相对较低的“动态表面张力减小时间”(即,与特定组合物相关的使纯水的表面张力由72mN/m减小至55mN/m所需的时间,“tγ=55”,所述值通常经由下文实例中进一步详细描述的滴形分析测试(“DSA Test”)进行测量)的组合物,并优选用于同时具有显著且意外的低刺激性和高发泡性能(与类似的组合物相比)的组合物,所述发泡性能在某些实施例中为高闪光发泡性能。根据某些优选实施例,本发明的SAC具有约120秒或更短时间的tγ=55。在某些更优选的实施例中,本发明的SAC具有约75秒或更短时间,更优选地约50秒或更短时间,更优选地为约45秒或更短时间的tγ=55。
申请人还发现,在对包括比本发明的SAC具有更高DP和/或更多ARU的聚合物的多种常规聚合物进行特别设计以少量提高组合物的粘度时,本发明的某些SAC往往对其被加入的组合物的流变性的影响相对较小。因此,在某些实施例中,可加入较高量的本发明SAC来更显著地降低刺激性,产生相对快速且丰富的泡沫,而不生成对于有效个人应用而言过于粘稠的组合物。具体地讲,适合的SAC包括溶液粘度(按照下文所述和实例所示的“溶液粘度测试”测得)为约9厘泊(cP)或更小的那些SAC。在某些更优选的实施例中,本发明的SAC的溶液粘度为约7cp或更小,更优选地为约4cp或更小,更优选地为约3cp或更小。
根据某些优选实施例,适用于本发明的SAC的两亲性重复单元的摩尔分数(摩尔%)(两亲性摩尔%=(a/s+a+h))小于10%。在某些优选实施例中,此类SAC包括ARU的摩尔%为下述数值的那些SAC,所述数值为约0.1摩尔%至9.9摩尔%,更优选地为约0.1摩尔%至约9.4摩尔%,更优选地为约0.1摩尔%至约8.5摩尔%,更优选地为约0.1摩尔%至约8.0摩尔%。在某些优选实施例中,所述SAC包括ARU的摩尔%为下述数值的那些SAC,所述数值为约0.5摩尔%至约9.4摩尔%,更优选地为约0.5摩尔%至约8.5摩尔%,更优选地为约0.5摩尔%至8.0摩尔%。在某些优选实施例中,所述SAC包括ARU的摩尔%为下述数值的那些SAC,所述数值为约1摩尔%至8.5摩尔%,更优选地为约1摩尔%至约8.0摩尔%。
本发明的SAC可以具有任何适当分子量(条件是满足了所需的DP)。在某些优选实施例中,所述SAC的平均分子量为约1000克/摩尔至约200,000克/摩尔。在一个优选的实施例中,SAC的重均分子量为约1000至约100,1000,更优选地为约1000至约75,000,更优选地为约1,000至约50,000,更优选地为约1,000至约25,000,更优选地为约1,000至约10,000,更优选地为约3,000至约10,000。
适用于本发明的SAC包括多种化学分类及经多种合成路线获得的聚合物。实例包括具有大致含有多个碳-碳键的主链的聚合物,所述主链基本上包括碳-碳键,或仅由碳-碳键组成,实例还包括具有包括多个碳-杂原子键的主链的聚合物(如本领域技术人员将意识到的,主链通常指聚合物中重复单元与相邻的重复单元(与“侧基”相比)共价结合的部分)。
获得本发明SAC的合成路线的实例包括下述物质的共聚作用:(i)一种或多种烯键式不饱和两亲性共聚单体和(ii)一种或多种烯键式不饱和超亲水共聚单体以及任选的(iii)一种或多种烯键式不饱和亲水共聚单体。烯键式不饱和两亲性共聚单体的非限制性实例包括具有以下结构的那些共聚单体:
·其中R1=R2=H,R3=H或CH3,且R4包含两亲性(Amphil)基团,或
·其中R1=R2=H,R3包含亲水基团(Hphil),且R4包含疏水基团(Hphob),或
·其中R1和R3分别为H或CH3,R2包含Hphil,且R4包含Hphob基团,或
·其中R1和R4分别为H或CH3,R3包含Hphil,且R4包含Hphob基团,或
·其0中R2和R3分别为H或CH3,R1包含Hphil,且R4包含Hphob基团
所述共聚单体的实例包括:
阴离子型:
·ω-金属链烯酸盐:例如,11-十一烯酸钠
其中R1=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链,以及M=H+、NH4 +或任何IA族碱金属阳离子。
·(甲基)丙烯酰胺基烷基羧酸盐和(甲基)丙烯酰基烷氧基羧酸盐:例如,11-丙烯酰胺基十一烯酸钠,11-甲基丙烯酰基氧代十一烯酸钠
其中R2=H或CH3,X=O或NH,R3=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链和M=H+、NH4 +或任何IA族碱金属阳离子。
·(甲基)丙烯酰胺基烷基磺酸:例如,2-丙烯酰胺基十二烷基磺酸:
其中R4=H或CH3,X=O或NH,R5=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链和M=H+、NH4 +或任何IA族碱金属阳离子。
·烯丙基烷基磺基琥珀酸盐:例如,烯丙基月桂基磺基琥珀酸钠(TREM LF-40,Cognis)
其中R6=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链且M=H+、NH4 +或任何IA族碱金属阳离子。
阳离子型:
·季铵化的氨基烷基(甲基)丙烯酰胺和氨基烷基(甲基)丙烯酸盐:例如,(3-甲基丙烯酰胺基丙基)月桂基二甲基氯化铵,(2-甲基丙烯酰基氧基乙基)月桂基二甲基氯化铵
其中R7=H或CH3、X=O或NH,R8=含有5个以下碳原子的任何直链或支链的碳链,R9=H、CH3、CH2CH3或CH2CH2OH,R10=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链,且Z=任何VII-A族卤素阴离子,或者其中R7=H或CH3,X=O或NH,R8=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链,R9和R10分别为H、CH3、CH2CH3或CH2CH2OH,且Z=任何VII-A族卤素阴离子。
·季铵化的乙烯基吡啶:例如,(4-乙烯基)月桂基吡啶溴
其中R11=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链且Z=任何VII-A族卤素阴离子。
·烷基二烯丙基甲基卤化铵:例如,二烯丙基月桂基甲基氯化铵
其中R12=H、CH3或R13,R13=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链且Z=任何VII-A族卤素阴离子。
两性离子型:
·铵基烷烃羧酸酯:
例如,2-[(11-(N-甲基丙烯酰胺基)十一烷基)二甲基铵基]乙酸酯
其中R14=H或CH3,X=O或N,R15=H,CH3,CH2CH3或CH2CH2OH,R16=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链,R17=含有5个以下碳原子的任何直链或支链的碳链,且R18=H、CH3或不存在。
·铵基烷烃磺酸酯:例如,3-[(11-甲基烯丙酰基氧代十一烷基)二甲基铵基]丙烷磺酸酯
其中R19=H或CH3,X=O或N,R20=H、CH3、CH2CH3或CH2CH2OH,R21=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链,R22=含有5个或5个以下碳原子的任何直链或支链的碳链,且R23=H、CH3或不存在。
非离子型:
·ω-甲氧基聚(乙烯氧基)烷基-α-(甲基)丙烯酸酯:例如,ω-甲氧基聚(乙烯氧基)十一烷基-α-甲基丙烯酸酯
其中R24=H或CH3,X=O,R25=含有多于5个碳原子的任何直链或支链的碳链,n为约4至约800的整数,且R26=含有5个或5个以下碳原子的任何直链或支链的碳链
·ω-烷氧基聚(乙烯氧基)-α-(甲基)丙烯酸酯和ω-烷氧基聚(乙烯氧基)-α-衣康酸酯:例如,硬脂基聚氧乙烯醚-20甲基丙烯酸酯、十六烷基聚氧乙烯醚-20衣康酸酯
其中R27=H、CH3或CH2COOH,X=O,R28=含有5个以上碳原子的任何直链或支链的碳链,且n为约4至约800的整数
烯键式不饱和超亲水共聚单体的非限制性实例包括以下物质等:
非离子型:
·(甲基)丙烯酸甘油酯
阴离子型:
·衣康酸,其亲水衍生物和其碱金属盐
·巴豆酸,其亲水衍生物和其碱金属盐
·马来酸,其亲水衍生物和其碱金属盐
阳离子型:
·2-(甲基)丙烯酰氧基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基乙基氯化铵、3-(甲基)丙烯酰胺基-N-(2-羟乙基)-N,N-二甲基丙基氯化铵、3-(甲基)丙烯酰胺-N,N-二(2-羟乙基)-N-甲基丙基氯化铵、N-(2-(二(2-羟乙基)氨基)乙基)(甲基)丙烯酸酯、N-(3-(二(2-羟乙基)氨基)丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(2-((甲基)丙烯酰氧基)乙基)-N,N,N’,N’,N’-五甲基乙烷-1,2-二氯化二铵。
两性离子型:
·3-[(3-(甲基)丙烯酰胺基丙基)二甲基铵基]丙烷磺酸酯、3-(3-(甲基)丙烯酰胺基丙基二甲基铵基)丙酸酯、3-(3-(甲基)丙烯酰胺基丙基二甲基铵基)乙酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酰基胆碱等。
可选的烯键式不饱和亲水共聚单体的非限制性实例包括以下物质等:
非离子型:
·例如,丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、羟基(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酰胺乙基亚乙脲、ω-甲氧基聚(乙烯氧基)-α-(甲基)丙烯酸酯等。
阴离子型:
·丙烯酸、β-羧乙基丙烯酸酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁酸、烯丙基羟乙基磺酸钠
阳离子型:
·N,N-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯、N,N-二甲基丙基(甲基)丙烯酰胺、(3-(甲基)丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵
通过非限制性实例,经由烯键式不饱和单体的共聚作用制得的SAC包括:
聚[三(羟基甲基)丙烯酰胺基甲烷-co-2-丙烯酰胺基月桂基磺酸钠]
聚[甲基丙烯酸甘油酯-co-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)月桂基二甲基氯化铵,等等。
获得本发明SAC的额外的合成路线包括:经由对含有SRU的前体聚合物进行后聚合改性,以使一些重复单元具有两亲性。非限制性实例包括,由含有多羟基官能度的重复单元构成的超亲水聚合物与将生成两亲性重复单元的试剂之间的反应,所述超亲水聚合物例如是淀粉、羟乙基纤维素、葡聚糖、菊粉、支链淀粉、聚(甲基丙烯酸甘油酯)、聚[三(羟基甲基)丙烯酰胺基甲烷]或聚(蔗糖甲基丙烯酸酯)。
适当的反应方案的实例包括:
i)与烯基琥珀酸酐的酯化作用
ii)与1,2-环氧烷烃的醚化作用
iii)与3-氯-2-羟基丙基烷基二甲基氯化铵的醚化作用
iv)与单烷基磷酸酯的酯化作用
根据某些优选实施例,用于本发明的SAC为具有多羟基官能度的聚合物,所述聚合物进而进行后聚合改性,以将一些重复单元转化为ARU。在一个特别优选的实施例中,将该聚合物(例如,诸如淀粉糊精聚合物的淀粉)与烯基琥珀酸酐进行酯化作用,以将一些超亲水脱水葡萄糖单元转化为ARU。一种此类适当的所得SAC的结构可以是C-6烯基琥珀酸钠糊精,其表示如下:
例如,如果R=C12H23,则SAC可以是十二烯基琥珀酸钠糊精。如本领域技术人员将意识到的,多糖的此类烯基琥珀酸酯可以例如美国专利U.S.2,661,349所述的方法合成,该专利以引用方式并入本文。根据反应条件、分子构型、糖重复单元的类型、分支点和分子量的特性,除了上文示出的C-6位置之外,糖重复单元(AGU)的改性还可以在C-2、C-3或C-4位置上出现。
由初始多糖与疏水试剂的反应得到的超亲水两亲性共聚物含有与疏水试剂结合的多糖。在某些优选实施例中,SAC为用一个或多个疏水试剂改性的淀粉类多糖。合适的淀粉的例子包括由例如玉米、小麦、大米、木薯、马铃薯、西米等植物衍生的那些。此类淀粉可为原生品种或为通过植物育种或通过基因操作获得的那些。在本发明的实施例中,淀粉包括这类蜡式淀粉(含有少于5%的直链淀粉)、高直链淀粉(含有多于40%的直链淀粉),具有改性链长度的那些淀粉(如美国专利No.5,9545,883公开的那些,将该专利的全部内容以引用方式并入本文)和/或上述物质的组合。在某些优选实施例中,初始淀粉为马铃薯淀粉或木薯淀粉。在某些其它的优选实施例中,初始淀粉为蜡质马铃薯淀粉或蜡质木薯淀粉。
在某些实施例中,通过将这种低分子量淀粉或“糊精”溶解于水中,并使这类淀粉与疏水试剂反应来对淀粉类多糖进行改性。以本领域已知的技术对淀粉进行理想处理,以降低其分子量,所述技术例如是酸和热的作用、酶处理或热处理。在任选的加热下,将低分子量淀粉溶于水中,以形成水溶液,并通过向溶液中加入诸如无机酸(如盐酸)的酸将水溶液的pH值调节为约2.0。为了减少反应结束时水的去除量,优选的是,将淀粉溶液制备为可能的最高固物。在示例性实施例中,低分子量淀粉的水性固体的适宜工作范围为基于溶液总重量的约10%至约80%的淀粉。优选地,低分子量淀粉的固体分数为基于溶液总重量的约25%至约75%。在另一个实施例中,低分子量淀粉的固体分数可以为基于总溶液重量的约35%至约70%。
聚合表面活性剂的水溶液的粘度为理想低值,以减少表面活性剂的高固物水平在抽取溶液或溶液流动时产生的不利影响。出于这个原因,在本发明的实施例中,基于溶液总重量的10%水性固体,在室温(约23℃)下对本发明的聚合表面活性剂使用液体比重计#3,在200rpm下测得的Brookfield粘度可以小于约1000cp。在另一个实施例中,室温(约23℃)下使用10%水溶液的液体比重计#3在200rpm下测得的Brookfield粘度可以小于约25cp。在另一个实施例中,室温(约23℃)下使用10%水溶液的液体比重计#3在200rpm下测得的Brookficld粘度将小于约10cp。
在下一步骤中,通过在40℃下使一个或多个疏水试剂(例如烯基琥珀酸酐)与淀粉水溶液在pH值约为8.5下反应约21小时,而进行一些超亲水脱水葡萄糖单元向ARU的转化,以形成SAC的水溶液。然后可以进行额外的处理步骤,如将SAC的水溶液冷却至约23℃,并将溶液中和至pH值约为7.0。在本发明的实施例中,通过使用诸如盐酸的无机酸来调节pH值。
在某些优选实施例中,以烯基琥珀酸酐对淀粉类多糖进行改性。意外的是,与具有少于C12侧链的取代基的琥珀酸酐相比,含有C12或更长侧链的取代基的琥珀酸酐提供了更高的发泡容积以及更好的发泡稳定性。在某些优选实施例中,所述烯基琥珀酸酐为月桂烯基琥珀酸酐(DDSA)。基于低分子量的干燥重量,DDSA的示例性处理水平为约3%至约25%。在另一个实施例中,基于低分子量初始淀粉的干燥重量,所述处理水平可以是约5%的DDSA至约15%的DDSA。
在本发明的实施例中,由初始多糖和DDSA的反应得到超亲水两亲性共聚物,在淀粉类多糖上结合的DDSA可以是基于干燥淀粉重量的约3%至约15%。在另一个实施例中,结合的DDSA将是基于淀粉干燥重量的5%至12%。
在本发明的实施例中,随后通过充分搅拌使含有低分子量多糖的溶液可与DDSA接触,以保持DDSA均匀分散于溶液各处。然后,可在25℃至60℃的温度下进行该反应,同时通过减缓和控制适当碱的加入使反应的pH值保持在约7.0至约9.0。此类适当碱材料的一些实例包括(但不限于)氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾和氧化钙(石灰)等。
本发明的超亲水两亲性共聚物溶液有利地为透明或轻微混浊状,从而得到个人护理应用中可接受的美感。10%聚合物的溶液优选地小于约400ntu(如下文实验部分所述)。在一个实施例中,聚合表面活性剂的10%水溶液的透明度小于约120ntu。在另一实施例中,所述透明度小于约10ntu。
在本发明的示例性实施例中,疏水试剂为含有由丙烯的四聚化形成的12碳侧链的高支链型DDSA。已经发现,在四丙烯随后与马来酸酐以烯型(ene-type)反应进行反应时,形成了高支链化的四丙烯基琥珀酸酐(TPSA)。因为这种材料是具有轻度粘性的油,并具有可接受的水溶性(例如23℃下在水中约为2%至5%),这种试剂能够顺利地与低分子量多糖进行反应。因此,在本发明的实施例中,用于使低分子量淀粉改性的疏水试剂可以是TPSA。
在某些其它优选实施例中,使用具有至少一个含有3个或更多碳原子的链的长链季化合物对淀粉类多糖进行改性。在另一个实施例中,该长链季化合物具有至少一个含有6个或更多碳原子的链,更优选地具有至少一个含有12个或更多碳原子的链,如3-氯-2-羟基丙基-二甲基月桂基氯化铵(市售为QUAB(r)342)或这类化合物的环氧化物,2,3-环氧丙基二甲基月桂基氯化铵。
在本发明的又一个实施例中,一种或多种疏水试剂可以是诸如琥珀酸酐的试剂与长链季铵化合物的组合物。诸如硬脂酸酐的二烷基酸酐也可以适用于本发明中。
在另一个实施例中,疏水试剂的分子量大于约220。优选地,疏水剂的分子量大于约250。
在某些优选的实施例中,改性淀粉类多糖的重均分子量小于200,000。在某些优选的实施例中,改性淀粉类多糖的重均分子量为约1,000至25,000或为1,500至15,000,更优选地为约3,000至约10,000。
除了淀粉类多糖,其它多糖也适用于本发明。此类多糖可衍生自植物来源和基于糖型重复单元的那些多糖。这些多糖的一些非限制性实例为瓜尔胶、黄原胶、果胶、角叉菜胶、刺槐豆胶和纤维素,包括上述物质的物理和化学改性的衍生物。在本发明的实施例中,这些材料的物理、化学和酶降解对将分子量降低至所需范围以提供所需应用的粘度而言会是必要的。还可进行化学改性来提供额外的功能性质(例如阳离子型、阴离子型或非离子型),诸如用环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)、烷基氯化物(烷化)进行的处理以及诸如3-氯-2-羟基丙基-三甲基氯化铵、三聚磷酸钠、氯乙酸、环氧氯丙烷和氧氯化磷的酯化等。
衍生自多糖的后聚合改性的SAC的另一非限制性实例包括:
用3-氯-2-羟基丙基月桂基二甲基氯化铵改性的葡聚糖(聚[α(1→6)-D-葡萄糖]);等等。
其它合成路线可包括用于获得本发明的SAC的氨基酸的聚合和/或聚氨基酸的后聚合改性,还可包括用于获得本发明的SAC亲水聚合物或两亲性聚合物的后聚合改性等等。
申请人发现,本发明的SAC可用于产生大量泡沫。例如,申请人发现,按照本发明的聚合物发泡测试进行测试的某些聚合物的最大泡沫体积表现为至少约200mL。在某些优选实施例中,本发明的SAC的最大泡沫体积表现为至少约400mL,更优选地至少约500mL,更优选地至少约600mL,甚至更优选地至少约700mL。
发泡稳定性对个人护理产品的使用者而言也是重要的,如本文所述,这通常表示大量而丰富的泡沫。将本发明的SAC的发泡稳定性测量为在未受干扰1000秒后最大泡沫体积的泡沫减少分数。因此,发泡稳定性可由1000秒后的泡沫体积除以最大泡沫体积而计算出。将1000秒后为最大泡沫体积的约15%或更大的泡沫稳定性视为在本发明可接受的极限内。在实施例中,本发明的SAC具有1000秒后为最大泡沫体积的约40%或更大的泡沫稳定性。在另一个实施例中,SAC提供了1000秒后为最大泡沫体积的约80%或更大的泡沫稳定性。在又一个实施例中,SAC提供了1000秒后为最大泡沫体积的约90%或更大的泡沫稳定性。
申请人意外地发现,根据本发明的实施例,某些SAC不仅提供了快速而大量产生的泡沫,而且所述SAC还可用于制备低刺激性的组合物。根据某些优选实施例,申请人发现,本发明的SAC可以提供了小于约90%的PMOD%(以下文描述和实例中示出的工序进行测量),所述PMOD%更优选地小于约80%,更优选地小于约50%,更优选地小于约40%,因此本发明的SAC可用于制备具有相关的有益低刺激性的组合物。
如授予Fevola等人(共同转让的)的标题为“COMPOSITIONSCOMPRISING LOW-DP POLYMERIZED SURFACTANTS AND METHODS OF USETHEREOF”的美国专利7,417,020(其全部内容以引用的方式并入本文)中所述,PMOD%为通过使用“平均胶束流体力学直径dH”(平均胶束尺寸的量度)计算而得。“dH<9纳米(nm)的胶束比率”提供了由含有表面活性剂的组合物会引起的刺激度的量度。表面活性剂胶束在尺寸和聚集数(即特定胶束中表面活性剂分子的平均数)上几乎不是单分散的。相反,表面活性剂胶束往往以尺寸和聚集数的分布群存在,以提升胶束粒度分布功能。因此,“dH<9纳米(nm)的胶束比率”是提供“转变”为促成较大胶束的胶束分布的能力的量度。
适于制备本发明的胶束粒度分布的任何量的SAC可根据本发明的方法进行组合。根据某些实施例,SAC以组合物中按活性SAC的重量计大于约0.1%至约30%的浓度使用。优选地,SAC在组合物中的活性SAC的浓度为约0.5%至约20%,更优选地约1%至约15%,甚至更优选地约2%至约10%。在某些其它的优选实施例中,本发明的组合物中含有在组合物中约0.5%至约15%的活性SAC,优选地含有约3%至约15%的活性SAC或约1.5%至约10%的活性SAC。
申请人意外地发现,通过将超亲水两亲性共聚物与胶束增稠剂进行组合,可以形成同时具有低刺激性和高闪光泡沫量的组合物,因而可极大地提高组合物的美感。
申请人注意到,胶束增稠剂在增稠具有超亲水两亲性的组合物和进而在用水稀释时快速降低组合物的粘度方面有令人惊异的能力。
不希望受限于理论,在对申请人的发现进行研究后,申请人相信,超亲水两亲性共聚物在分子层面上容易结合因胶束增稠剂促进而形成的蠕虫状胶束。由此产生的“分子间增稠网络”对浓度高度敏感,因此,在稀释时容易“分解”,以产生强的闪光发泡性能。在稀释时破坏网络的能力对于依赖于超亲水两亲性共聚物产生泡沫的组合物而言尤为重要,这是因为与常规表面活性剂相比,超亲水两亲性聚合物更大且通常扩散更慢。流动性的这种缺乏另一方面将会降低超亲水两亲性共聚物生成闪光泡沫的能力。
如本领域技术人员将容易理解的,本文中定义的术语“胶束增稠剂”是指满足以下两个临界条件中的一个或两个条件。根据第一临界条件(Ⅰ):胶束增稠剂为含有至少三个亲水重复单元或超亲水重复单元的聚合物,所述聚合物还含有两个或更多的独立疏水部分,其中所述聚合物具有相对较低的重均分子量,例如小于约100,000,优选地小于约50,000,更优选地小于约25,000,最优选地小于约10,000。优选的疏水部分含有10个或更多个碳原子,更优选地含有12至30个碳原子,甚至更优选地含有16至26个碳原子,最优选地含有18至24个碳原子。据信,满足临界条件(Ⅰ)的胶束增稠剂通常适用于对表面活性剂胶束环(周围)进行改性,为了方便起见,其在下文中将被称为“环增稠剂”。
根据第二临界条件(Ⅱ):胶束增稠剂是含有至少两个非离子亲水部分的分子;所述分子还含有(a)两个或更多的疏水部分,所述疏水部分具有含8个或更多碳原子的碳链;或(b)一个或更多的疏水部分,所述疏水部分具有含12个或更多碳原子的碳链;所述分子还具有小于约5,000(道尔顿)的分子量,所述分子量优选地小于约3,000,更优选地小于约2,000,最优选地小于约1,500。据信,满足临界条件(Ⅱ)的胶束增稠剂通常适用于对表面活性剂胶束的核(中心)进行改性,为了方便起见,其在下文中将被称为“核增稠剂”。
SAC的亲水部分、亲水重复单元和超亲水重复单元的定义如上所述。优选的亲水部分包括诸如羟基和乙烯氧基的非离子物。适用作胶束增稠剂中内含体的优选的亲水重复单元或超亲水重复单元包括乙烯氧基,衍生自甘油、缩水甘油、碳酸甘油酯的那些重复单元,以及衍生自亲水和超亲水烯键式不饱和单体(如丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠和丙烯酰基二甲基牛磺酸钠)的那些。特别优选的是乙烯氧基重复单元。亲水重复单元的数量可以是约3至约1000,优选地为约5至约500,更优选地为约6至约400。SAC的疏水部分的定义也如上所述。适用作内含体的优选的疏水部分为直链或支链的饱和或不饱和烷基或芳烷基。在另一个优选的实施例中,疏水部分含有邻接的(例如)氧代丙烯或N-烷基丙烯酰胺(如N-叔丁基丙烯酰胺)的重复单元或“嵌段”。对于疏水部分含有此类嵌段的实施例,每一嵌段的重复单元的数量为约3至约400,更优选地为约5至约200。“独立疏水部分”是指疏水部分不含有任何共同原子,即疏水部分位于胶束增稠剂的不同位置。在一个优选的实施例中,胶束增稠剂为非离子型。
胶束增稠剂可含有一个或多个(例如)用于将疏水部分共价结合于亲水重复单元的连接基团。适当的连接基团包括酯、硫酯、二硫酯、碳酸酯、硫代碳酸酯、三硫碳酸酯、醚、硫醚、酰胺、硫代酰胺、氨基甲酸酯/尿烷和黄原酸酯。优选的连接基团为酯和醚。
在某些优选的实施例中,胶束增稠剂为上文定义的环增稠剂。优选地,环增稠剂的独立疏水部分为末端,即疏水部分分别位于聚合物不同分支的独立端或端点。
环增稠剂可以具有多种化学构型。一种适当的构型为直链构型,如可以用下式结构定义的构型:
其中HRU为每摩尔具有h个HRU单元的疏水重复单元;L和L’为连接基团;并且R1和R2为疏水部分。在某些优选的实施例中,环增稠剂为上式的直链分子,其中h为3-1000,优选地为5-500,更优选地为6-400,更优选地为10-300。
直链环增稠剂的适当实例为聚乙二醇(PEG)的脂肪酸二酯,其由下述结构表示:
其中L和L’为酯连接基团,HRU为乙烯氧基。R1和R2为C17H35并且n=150个重复单元的此类线性环增稠剂的一个具体实例为PEG-150二硬脂酸酯。
直链环增稠剂的另一些适当实例为乙氧基化脂肪醇的脂肪酸酯,其由下述结构表示:
其中L为醚连接基团且L’为酯连接基团,HRU为乙烯氧基。R1为C24H49且R2为C21H43且n=200个重复单元的此类直链环增稠剂的一个具体实例为癸基十四醇聚醚-200二十二烷酸酯。
具有直链构型的另一适当的环增稠剂为其中亲水重复单元与多个亲水官能团结合的增稠剂,例如经疏水改性的乙氧基尿烷(HEUR)。此类环增稠剂的实例如下所示:
R1为饱和二苯基亚甲基、R2为C18H37且x=150个重复单元的此类HEUR的一个具体实例为PEG-150/硬脂醇/SMDI共聚物。
具有直链构型的另一适当环增稠剂为下述的增稠剂:其中疏水部分顺序含有3个或更多个C3或更多C的烷氧基,且亲水重复单元含有环氧乙烷,所述增稠剂例如是PPO-PEO-PPO嵌段共聚物。此类环增稠剂的实例如下所示:
环增稠剂的另一适当构型为支链或星状构型的那些。“支链或星状”是指聚合物含有多个链段,例如4个或5个链段,如从一个共同的节点结构延伸出的那些。该节点结构可以是(但不必是)不满足上述疏水部分或亲水重复单元的条件的原子基团。在一个实施例中,该节点结构为支链烃,例如以下示出的新戊基(具有4个链段):
或环基,例如衍生自果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡糖胺、甘露糖醛酸、古洛糖醛酸的糖类,所述糖类上有已反应的多个官能团(如下示出其具有5个链段的实例)。
由节点结构延伸出的至少两个链段含有末端疏水部分,例如通过HRU与节点结构连接的末端疏水部分。在某些实施例中,与节点结构连接的2至4个链段含有末端疏水部分,例如可通过HRU与节点结构连接。在某些其它实施例中,一个或多个链段为末端HRU,例如与节点结构连接的末端HRU,但所述末端HRU没有形成节点结构和末端疏水部分之间的桥连。
支链或星状环增稠剂可包含乙氧基化部分的脂肪酸聚酯。适当的实例包括乙氧基化聚甘油的脂肪酸聚酯。其它适当的实例包括乙氧基化单糖(例如果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡糖胺、甘露糖醛酸、古洛糖醛酸)的脂肪酸聚酯。特别优选的是乙氧基化葡糖苷的脂肪酸聚酯。乙氧基化葡糖苷的脂肪酸聚酯的一个特别适用的实例为乙氧基化甲基葡糖苷的脂肪酸二酯,其如下述结构表示:
其中,4个不同的亲水链段(每一链段由乙烯氧基HRU构成)经由醚健连接至甲基葡糖苷节点结构。两个乙烯氧基链段也经由酯连接基团连接至末端脂肪酸疏水部分。因此,该具体环增稠剂具有5个链段,这5个链段中的两个含有独立的末端疏水部分。剩余链段中的两个为经由醚键连接至节点结构的末端HRU。此类环增稠剂的一个具体实例为其中乙烯氧基重复单元数目的总和w+x+y+z=119且R1和R2为C17H33(油酸酯)的增稠剂,一个实例为PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯,市售为Evonik的Antil 120Plus。适用材料的其它实例包括以下结构的乙氧基化甲基葡糖苷脂肪酸酯:
此类材料的实例包括PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯,其中x+y=120,R1=R2=C17H33,市售为Lubrizol的Glucamate DOE-120。
另一适当的乙氧基化葡糖苷的脂肪酸聚酯为乙氧基化甲基葡糖苷的脂肪酸三酯,如以下结构表示:
其中,4个不同的亲水链段(这里,每一链段由HRU构成)经由醚健连接至甲基葡糖苷节点结构。三个聚乙烯氧基链段也经由酯连接基团连接至末端脂肪酸疏水部分,且第四个聚乙烯氧基链段端接羟基。因此,该具体环增稠剂具有5个链段,这5个链段中的三个含有独立的末端疏水部分。剩余链段中的一个为经由醚键连接至节点结构的末端HRU。此类环增稠剂的一个具体实例为乙烯氧基重复单元数量的总和w+x+y+z=119且R1和R2是C17H33(油酸酯)的增稠剂,一个实例为PEG-120甲基葡萄糖三油酸酯。适用材料的其它实例包括以下化学式的乙氧基化甲基葡糖苷脂肪酸酯的脂肪酸酯:
此类材料的一个实例包括PEG-120甲基葡萄糖三油酸酯,其中x+y=120,R1=R2=R3=C17H33,由Lubrizol市售为Glucamate。
具有支链(或星状)构型的环增稠剂的另一适当实例为具有4个链段的增稠剂。该4个链段可以分别含有独立的疏水部分。这些链段可经由HRU连接至节点结构。具有4个链段的支链或星状环增稠剂的实例,即星状PEG的脂肪酸聚酯由以下结构表示:
其中,4个不同的亲水链段(这里,每一链段由乙烯氧基重复单元构成)经由醚健连接至节点结构。节点结构由季戊四醇官能团(即连接有四个侧CH2基的季碳原子)构成。所有4个聚乙烯氧基链段也经由酯连接基团连接至末端脂肪酸疏水部分。此类环增稠剂的一个具体实例为其中乙烯氧基重复单元数量的总和w+x+y+z=150且R1、R2、R3和R4是C17H35的增稠剂,一个实例为PEG-150季戊四醇四硬脂酸酯。
具有星状构型的环增稠剂的另一适当实例为PEO-PPO星嵌段共聚物。适用的结构提供如下:
在上文示出的环增稠剂中,N-R-N表示发出四个链段的节点结构。例如,R可以是乙基,-CH2CH2-。每一支链含有x个重复单元的乙烯氧基链段和端接聚(氧代丙烯)疏水嵌段。
在某些实施例中,胶束增稠剂为上文定义的核增稠剂。在某些优选实施例中,核增稠剂具有直链构型。核增稠剂的实例包括衍生自甘油的那些。衍生自甘油的核增稠剂的一个适当的实例为甘油脂肪酸酯,例如以下述结构定义的那些:
一个具体实例为甘油油酸酯,其中R=C17H33。
衍生自甘油的支链核增稠剂的另一实例为聚甘油,例如聚甘油脂肪酸酯,诸如以下结构定义的那些,其中亲水部分中的一个位于HRU中。
一个具体实例为聚甘油-10油酸酯,其中R=C17H33且x=9(可得自Lonza Group LLC,Basel Switzerland的Polyaldo 10-1-O)。
适宜的核增稠剂的另一实例包括脂肪酸单烷醇酰胺和脂肪酸二烷醇酰胺,诸如下述结构定义的那些:
一个具体实例为月桂酰胺DEA,其中R=C11H23且R1=R2=CH2CH2OH。
适宜的核增稠剂的另一实例包括山梨聚糖的脂肪酸酯,诸如以下述结构定义的那些:
一个具体实例为山梨聚糖倍半辛酸酯(可得自德国Evonik IndustriesAG Dusseldorf的Antil SC),其中R=C7H15CO或H,每摩尔山梨聚糖平均有1.5摩尔C7H15CO。
可按照本发明的方法组合任意量的适于提高本发明组合物的粘度的胶束增稠剂。例如,胶束增稠剂可以足以使组合物粘度升高至少约100的量(在按照下文描述的制剂粘度测试进行测试时)包含于制剂中,所述包含量优选地足以使粘度升高至少约200cp,更优选地足以使粘度升高至少约500cp,甚至更优选地足以使粘度升高至少约1000cp。以上规定的粘度升高是在与用水代替胶束增稠剂的组合物做比较时的结果。
根据某些实施例,胶束增稠剂以在组合物中按活性胶束增稠剂的重量计大干约0.1%至约15%的浓度使用。优选地,胶束增稠剂在组合物中的活性胶束增稠剂的浓度为约0.1%至约10%,更优选地约0.1%至约5%,甚至更优选地约0.2%至约4%,甚至更优选地约0.5%至约4%,最优选地约1%至约4%。
申请人意外地发现,本发明的组合物往往具有意外的闪光发泡性质。具体地讲,申请人按照下文描述的制剂闪光泡沫测试对本发明的组合物进行了测试,并测量了20个周期时的泡沫体积和与此相关的泡沫生成速率。申请人发现,本发明的某些实施例在20个周期时产生了约250mL或更大的泡沫体积。在某些更优选的实施例中,这些实施例在20个周期时呈现出的泡沫体积约为300mL或更大,更优选地约350mL或更大,更优选地约400mL或更大,更优选地约450mL或更大,更优选地约500mL或更大。申请人发现,本发明的某些实施例呈现出的泡沫生成速率约为9mL/周期或更高的速率。在一些更优选的实施例中,该实施例呈现出的泡沫生成速率约为10mL/周期或更高的速率,更优选地约为12mL/周期或更高的速率,更优选地约为14mL/周期或更高的速率,更优选地约为16mL/周期或更高的速率,更优选地约为18mL/周期或更高的速率,更优选地约为20mL/周期或更高的速率,更优选地约为22mL/周期或更高的速率。
用于本发明的组合物也可含有多种常规聚合表面活性剂中的任何表面活性剂,所述表面活性剂并不满足为了规定为SAC而在上文规定的条件。适用的常规聚合表面活性剂的实例包括授予Fevola等人的标题为“COMPOSITIONS COMPRISING LOW-DP POLYMERIZED SURFACTANTS ANDMETHODS OF USE THEREOF”的美国专利7,417,020中所描述的那些。
用于本发明的组合物也可含有多种单体表面活性剂中的任何表面活性剂。“单体表面活性剂”是指任何不满足上文定义的“聚合表面活性剂”的定义的表面活性剂。单体表面活性剂可以是阴离子型、非离子型、两性型或阳离子型,其实例如下详述。
根据某些实施例,合适的阴离子表面活性剂包括选自以下表面活性剂类别的那些:烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基单甘油醚硫酸盐、烷基磺酸盐、烷芳基磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、烷基醚磺基琥珀酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、烷基酰基磺基琥珀酸盐、烷基羧酸盐、烷基酰基醚羧酸盐、烷基琥珀酸盐、脂肪酰肌氨酸盐、脂肪酰胺基酸、脂肪酰牛磺酸盐、脂肪烷磺基乙酸盐、烷基磷酸盐、以及它们中两种或多种的混合物。某些优选的阴离子型表面活性剂的实例包括:
由下式化学式表示的烷基硫酸盐
R′-CH2OSO3X′;
由下式化学式表示的烷基醚硫酸盐
R′(OCH2CH2)vOSO3X′;
由以下化学式表示的烷基单甘油醚硫酸盐
由以下化学式表示的烷基单甘油酯硫酸盐
由以下化学式表示的烷基单甘油酯磺酸盐
由以下化学式表示的烷基磺酸盐
R′-SO3X′;
由以下化学式表示的烷芳基磺酸盐
由以下化学式表示的琥珀酸烷基酯磺酸盐:
由以下化学式表示的烷基醚磺基琥珀酸盐:
由以下化学式表示的烷基磺基琥珀酰胺盐:
由以下化学式表示的烷基胺基磺基琥珀酸盐:
由以下化学式表示的烷基羧酸盐:
R′-(OCH2CH2)W-OCH2CO2X′;
由以下化学式表示的烷基胺基醚羧酸盐:
由以下化学式表示的烷基琥珀酸盐:
由以下化学式表示的脂肪酰肌氨酸盐:
由以下化学式表示的脂肪酰胺基酸:
由以下化学式表示的脂肪酰牛磺酸盐:
由以下化学式表示的脂肪酰磺基乙酸盐:
由以下化学式表示的烷基磷酸盐:
其中
R’为具有约7个至约22个碳原子(优选地,约7个至约16个碳原子)的烷基;
R’1为具有约1个至约18个碳原子(优选地,约8个至约14个碳原子)的烷基;
R′2为天然或合成的I-氨基酸的取代基;
X′选自由碱金属离子、碱土金属离子、铵离子和被约1至约3个取代基所取代的铵离子组成的组,其中所述取代基中的每一个可以相同或不同,并且选自由具有1至4个碳原子的烷基和具有约2至约4个碳原子的羟烷基组成的组,以及
v为1-6的整数;
w为0-20的整数;
以及它们的混合物。
多种非离子型表面活性剂中的任何表面活性剂适用于本发明。适用的非离子型表面活性剂的实例包括(但不限于)脂肪醇酸或酰胺乙氧基化物、单甘油酯乙氧基化物、脱水山梨糖醇酯乙氧基化物、烷基多聚糖苷以及它们的混合物等。某些优选的非离子型表面活性剂包括多元醇酯的聚乙烯氧基衍生物,其中多元醇酯的聚乙烯氧基衍生物(1)衍生自(a)含有约8至约22个、优选地含有约10至约14个碳原子的脂肪酸,和(b)选自山梨糖醇、山梨聚糖、葡萄糖、α-甲基葡糖苷、每分子有平均约1个至约3个葡萄糖残基的缩合葡萄糖、甘油、季戊四醇及其混合物;(2)含有平均约10至约120个乙烯氧基单元、优选地平均含有约20至约80个乙烯氧基单元;以及(3)每摩尔多元醇酯的聚乙烯氧基衍生物具有平均为约1个至约3个脂肪酸残基。此类优选的多元醇酯的聚乙烯氧基衍生物的实例包括(但不限于)PEG-80山梨聚糖月桂酸酯和聚山梨酸酯20。PEG-80山梨糖醇月桂酸酯可以商品名“Atlas G-4280”从Croda,Inc.(Edison,NJ)商购获得,所述PEG-80山梨糖醇月桂酸酯为以平均约为80摩尔的乙烯氧化物而被乙氧基化的月桂酸的山梨糖醇单酯。聚山梨酸酯20可以商品名“Tween20”从Croda,Inc.(Edison,NJ)商购获得,所述聚山梨酸酯20为以约20摩尔的乙烯氧化物浓缩的山梨糖醇和山梨糖醇酸酐的混合物的月桂酸单酯。
另一种类型的合适非离子表面活性剂包括长链烷基葡糖苷或多聚葡糖苷,它们是(a)含有约6个至约22个碳原子(优选约8个至约14个碳原子)的长链醇与(b)葡萄糖或含葡萄糖的聚合物的缩合产物。优选的烷基葡糖苷中每分子烷基葡糖苷含有约1个至约6个葡萄糖残基。优选的葡糖苷为癸基葡糖苷,其为癸醇与葡萄糖聚合物的缩合产物,并且可以商品名“Plantaren 2000”从Cognis Corporation(Ambler,Pennsylvania)商购获得。
多种两性型表面活性剂中的任何表面活性剂适用于本发明。本文使用的术语“两性型”应该是指:1)同时含有酸基位点和碱基位点的分子,例如同时含有氨基(碱性)和酸(如羧酸,酸性)官能团的氨基酸;或2)在同一分子中同时具有正电荷和负电荷的两性离子型分子。后一情况中的电荷可以与组合物的pH值有关,也可与之无关。两性离子型材料的实例包括(但不限于)烷基甜菜碱和酰胺基烷基甜菜碱。本文中公开的两性表面活性剂不包括反离子。本领域技术人员将容易意识到,在本发明的组合物的pH值条件下,两性表面活性剂可以通过平衡正负电荷而成为电中性,或者其具有诸如碱金属、碱土金属的反离子或铵反离子。
适用于本发明的两性表面活性剂的实例包括(但不限于)诸如(单或二)烷基两性羧酸酯;烷基甜菜碱;酰胺基烷基甜菜碱;酰胺基烷基磺基甜菜碱;两性磷酸酯;诸如磷酸酯甜菜碱和焦磷酸酯甜菜碱的磷酸化咪唑啉;羧烷基烷基多元胺;烷基亚氨基-二丙酸酯;(单或二)烷基两性甘氨酸酯;(单或二)烷基两性丙酸酯;N-烷基β-氨基丙酸;烷基多元胺羧酸酯和它们的混合物。
适用的两性羧酸酯化合物的实例包括由以下化学式表示的那些:
A-CONH(CH2)xN+R5R6R7
其中
A为具有约7个至约21个碳原子(如约10个至约16个碳原子)的烷基或链烯基;
x为约2至约6的整数;
R5为氢或包含约2个至约3个碳原子的羧烷基;
R6为含有约2个至约3个碳原子的羟烷基或为以下化学式表示的基团:
R8-O-(CH2)nCO2 -
其中
R8为具有约2至约3个碳原子的亚烷基,且n为1或2;以及
R7为包含约2个至约3个碳原子的羧烷基;
合适的烷基甜菜碱的例子包括由以下化学式表示的那些化合物:
B-N+R9R10(CH2)pCO2
其中
B为具有约8个至约22个碳原子(如约8个至约16个碳原子)的烷基或链烯基;
R9和R10各自独立地为具有约1个至约4个碳原子的烷基或羟烷基;以及
p为1或2。
用于本发明的优选的甜菜碱为月桂基甜菜碱,其可以“EmpigenBB/J”从Albright &Wilson,Ltd.(West Midlands,United Kingdom)商购获得。
合适的氨基烷基甜菜碱的实例包括以下化学式表示的那些化合物:
D-CO-NH(CH2)q-N+R11R12(CH2)mCO2 -
其中
D为具有约7个至约21个碳原子(如约7个至约15个碳原子)的烷基或链烯基;
R11和R12各自独立地为具有约1个至约4个碳原子的烷基或羟烷基;
q为约2至约6的整数;并且m为1或2。
一种酰胺烷基甜菜碱为椰油酰胺基丙基甜菜碱,其可以商品名“Tegobetaine L7”从Evonik Industries(Hopewell,Virginia)商购获得。
合适的酰胺烷基磺基甜菜碱的例子包括下式的那些化合物:
其中
E为具有约7个至约21个碳原子(如约7个至约15个碳原子)的烷基或链烯基;
R14和R15各自独立地为具有约1个至约4个碳原子的烷基或羟烷基;
r为约2至约6的整数;并且
R13为具有约2个至约3个碳原子的亚烷基或羟亚烷基;
在一个实施例中,酰胺烷基磺基甜菜碱为椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱,其可以商品名“Mirataine CBS”从Rhodia Novecare(Cranbury,New Jersey)商购获得。
合适的两性磷酸酯化合物的实例包括以下化学式表示的那些化合物:
其中
G为具有约7个至约21个碳原子(如约7个至约15个碳原子)的烷基或链烯基;
s为约2至约6的整数;
R16为氢或包含约2个至约3个碳原子的羧烷基;
R17为含有约2个至约3个碳原子的羟烷基或以下化学式表示的基团:
R19-O-(CH2)t-CO2 -
其中
R19为具有约2个至约3个碳原子的亚烷基或羟亚烷基
以及
t为1或2;并且
R18为具有约2个至约3个碳原子的亚烷基或羟亚烷基。
在一个实施例中,两性磷酸酯化合物为月桂酰两性基PG-乙酸盐磷酸酯钠(可以商品名“Monateric 1023”从Croda,Inc.(Edison,NJ)商购获得)和美国专利4,380,637所述的那些,该专利以引用方式并入本文。
合适的磷酸酯甜菜碱的实例包括以下化学式表示的那些化合物:
其中E、r、R1、R2和R3的定义如上。在一个实施例中,磷酸酯甜菜碱化合物是美国专利No.4,215,064号、No.4,617,414和No.4,233,192中公开的那些,所述专利全部以引用的方式并入本文。
合适的焦磷酸酯甜菜碱的实例包括以下化学式表示的那些化合物:
其中E、r、R1、R2和R3的定义如上。在一个实施例中,焦磷酸酯甜菜碱化合物是美国专利No.4,382,036号、No.4,372,869和No.4,617,414中公开的那些,所述专利全部以引用的方式并入本文。
合适的羧烷基烷基多元胺的实例包括以下化学式表示的那些化合物:
其中
I为含约8个至约22个碳原子(如约8个至约16个碳原子)的烷基或链烯基;
R22为具有约2至约3个碳原子的羧烷基;
R21为具有约2个至约3个碳原子的亚烷基。
u为约1至约4的整数;
适用于本发明的阳离子表面活性剂的类型包括烷基季盐(单烷基季盐、二烷基季盐或三烷基季盐)、苄基季盐、酯型季盐、乙氧基化季盐、烷基胺以及它们的混合物,其中烷基具有约6个碳原子至约30个碳原子,其中约8个至约22个碳原子为优选的。
可按照本发明的方法组合适于产生小胶束比率低的组合物的任何量的单体表面活性剂。例如,本发明使用的单体表面活性剂的量可以是组合物中总活性单体表面活性剂的约0.1%至约30%,更优选地约0.5%至约20%,甚至更优选地约1%至约15%,甚至更优选为约2%至约10%。
可按照本发明的方法组合适于产生小胶束比率低的组合物的任何相对量的聚合表面活性剂和单体表面活性剂。根据某些实施例,组合物含有的SAC与所有单体表面活性剂总数之比为约0.1∶1至约5∶1,更优选地约0.25∶1至约3∶1。
本发明的组合物可含有多种附加的卫生保健/个人护理组合物(“个人护理成分”)中常用的其它成分中的任何成分。这些其它成分非排他性地包括一种或多种以下成分:珠光剂或遮光剂、增稠剂、润肤剂、次级调理剂、湿润剂、螯合剂、活性物质、剥脱剂和改善组合物外观、手感和香味的添加剂,如着色剂、芳香剂、防腐剂、pH值调节剂等。
多种商购的珠光剂或遮光剂中的任何剂型适用于本发明,所述珠光剂或遮光剂能够悬浮于诸如有机硅的水不溶性添加剂中,和/或往往使消费者辨别出所得产品为护发洗发剂。该珠光剂或遮光剂可以基于组合物总重量的约1%至约10%的量存在,所述量例如是约1.5%至约7%,或约2%至约5%。适用的珠光剂或遮光剂的实例包括(但不限于)(a)具有约16至约22个碳原子的脂肪酸和(b)乙烯或丙二醇的单酯或二酯;(a)具有约16至约22个碳原子的脂肪酸和(b)以下化学式表示的聚亚烷基二醇的单酯或二酯:HO-(JO)a-H,其中J为具有约2至约3个碳原子的亚烷基;且a为2或3;含有约16至约22个碳原子的脂肪醇;以下化学式表示的脂肪族酯:KCOOCH2L,其中K和L独立地含有约15至约21个碳原子;不溶于洗发剂组合物的无机固体,以及它们的混合物。
可将珠光剂或遮光剂引入温和清洁组合物中作为预形成的稳定的水分散体,例如以商品名“Euperlan PK-3000”购自Cognis Corporation(Ambler,Pennsylvania)的产品。该材料为二硬脂酸乙二酯(乙二醇和硬脂酸的二酯)、月桂基聚氧乙烯醚-4(CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)4OH)和椰油酰胺基丙基甜菜碱的组合,并可分别以约25至约30∶约3至约15∶约20至约25的重量百分比组合。
用于本发明的组合物还可含有多种常规增稠剂中的任何增稠剂,所述常规增稠剂并不满足为了确定胶束增稠剂而在上文中规定的条件。适用的常规增稠剂的实例包括分子量大于约100,000克/摩尔的多种增稠剂,包括以下化学物质:羟烷基纤维素;烷基纤维素;羟烷基烷基纤维素;黄原胶和瓜耳胶、琥珀酰聚糖胶;以及它们的混合物。
合适的增稠剂的实例非排他性地包括:1)式HO-(CH2CH2O)zH表示的聚乙二醇,其中z是约3至约200的整数和2)含有约16至约22个碳原子的脂肪酸的单酯和二酯。乙氧基化多元醇的脂肪酸酯;脂肪酸和甘油的单酯和二酯的乙氧基化衍生物羟烷基纤维素烷基纤维素羟烷基烷基纤维素;疏水改性的碱溶胀性乳状液(HASE);疏水改性的乙氧基化氨基甲酸酯(HEUR);黄原胶和瓜耳胶;以及它们的混合物。优选的增稠剂包括聚乙二醇酯,更优选地为PEG-150二硬脂酸酯,所述PEG-150二硬脂酸酯可以商品名“PEG 6000 DS”得自Hallstar Company(Chicago,IL)。
赋予毛发其他特性(例如光泽)的多种市售的次级调理剂中的任何一种(例如挥发性硅氧烷)均适用于本发明。挥发性硅氧烷调理剂的大气压沸点低于约220℃。基于组合物的总重量,挥发性硅氧烷调理剂可以约0%至约3%(例如约0.25%至约2.5%或约0.5%至约1.0%)的含量存在。合适的挥发性硅氧烷的实例非排他性地包括:聚二甲基硅氧烷、聚二甲基环硅氧烷、六甲基二甲硅醚、诸如可以商品名“DC-345”从Dow CorningCorporation(Midland,Michigan)商购获得的聚二甲基环硅氧烷之类的环聚甲基硅氧烷流体,以及它们的混合物,并且优选包括环聚甲基硅氧烷流体。其他合适的次级调理剂包括阳离子聚合物(包括聚季铵盐、阳离子瓜耳胶等)。
能够使个人清洁组合物具有保湿和调理性质的多种市售的湿润剂中的任何一种均适用于本发明。基于组合物的总重量,湿润剂可以约0%至约10%(例如,约0.5%至约5%或者约0.05%至约3%)的含量存在。合适的湿润剂的实例非排他性地包括:1)水溶性液体多元醇,其选自甘油、丙二醇、己二醇、丁二醇、双丙甘醇、聚甘油以及它们的混合物;2)由化学式HO-(R”O)b-H表示的聚亚烷基二元醇,其中R”是具有约2个至约3个碳原子的亚烷基并且b是从约2至约10的整数;3)由化学式CH3-C6H10O5-(OCH2CH2)c-OH表示的甲基葡萄糖的聚乙二醇醚,其中c是从约5至约25的整数;4)脲和5)它们的混合物,其中甘油是优选的湿润剂。
合适的螯合剂的例子包括能够保护和保存本发明的组合物的那些。这些螯合剂优选为乙二胺四乙酸(“EDTA”),并且更优选为乙二胺四乙酸四钠,可以商品名“Versene 100XL”从Dow Chemical Company(Midland,Michigan)商购获得,并且按照组合物的总重量计以约0%至约0.5%或约0.05%至约0.25%的含量存在。
适用的防腐剂包括(例如)对羟基苯甲酸酯、季铵类物质、苯氧基乙醇、苯甲酸盐、DMDM乙内酰脲,并可以组合物的总量的约0%至约1%或约0.05%至约0.5%的量存在于组合物中。
可按照本发明通过用于组合两种或更多种液体或固体的任何常规方法对组合物中的SAC、可选的胶束增稠剂、可选的单体表面活性剂和其它可选的组分进行组合。例如,一种或多种含有至少一种SAC,或者(基本上)由至少一种SAC组成的组合物和一种或多种含有水、单体表面活性剂或适当成分,或者(基本上)由水、单体表面活性剂或适当成分组成的组合物可通过以下步骤进行组合:使用任何常规设备(如机械搅拌桨或桨叶等),以任意顺序将一种含有聚合表面活性剂的组合物以灌注、混合、逐滴加入、移液、抽吸等方式引入或加入至另一组合物中。
本发明的方法还可包括多个步骤中的任何步骤,以便在上述组合步骤之前、之后或期间,将一种或多种上述可选的组分与含有SAC的组合物混合,或将它们引入该组合物中。尽管在某些实施例中,混合的顺序并不是关键因素,但在其他实施例中优选的是先将某些组分(如芳香剂和非离子表面活性剂)预混合,然后再将此类组分加入到含有聚合化表面活性剂的组合物中。
本发明的组合物的pH值并不是苛求的,而可以是在不加剧对皮肤的刺激的范围内,例如为约4至约7。尽管个人护理组合物可以是可涂抹的霜剂、乳液或凝胶,其粘度也并不是关键因素。在某些实施例中,例如在按照下述制剂粘度测试进行评估时,个人护理组合物的粘度为约200cP至约10,000cP。
可将所述组合物制成多种产品类型,包括(但不限于)清洁液洗液、凝胶、胶棒、喷雾剂、实心棒、洗发剂、糊剂、泡沫、粉剂、摩丝、剃须膏、擦拭物、膏剂、指甲油、伤口敷料以及自粘绷带、水凝胶、薄膜和粉底、睫毛膏和唇膏等化妆品。这些产品类型可含有若干类型的载体,包括(但不限于)溶液、乳液(例如,微乳液和纳米乳液)、凝胶和固体。其它载体包括溶剂,包括(但不限于)水、丙酮、醇、如异丙醇和乙醇、乙二醇、甘油、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、山梨醇以及山梨糖醇的醚和酯。在本发明的一个实施例中,优选的载体为水和醇。其他的载体可由本领域普通技术人员配制。
用于本发明的组合物可含有适于对目标组织(如人体皮肤)施用的剂型。在一个实施例中,所述组合物含有超亲水两亲性共聚物和载体,所述载体优选地为美容上可接受的载体。本文使用的术语“美容上可接受的载体”是指适于在没有不适当的毒性、不相容性、不稳定性、刺激性、变应性反应等的情况下,与皮肤进行接触而使用的载体。所述组合物可被制成溶液。这些溶液通常包含水性溶剂或有机溶剂(例如,美容上可接受的水性溶剂或有机溶剂,其含量为约50%至约99.99%,或约90%至约99%)。适当的有机溶剂的实例包括:丙二醇、聚乙二醇(200、600)、聚丙二醇(425、2025)、甘油、1,2,4-丁三醇、山梨醇酯、1,2,6-己三醇、乙醇以及它们的混合物。在某些优选的实施例中,本发明的组合物为含有按水的重量计约50%至约99%的水溶液。
根据某些实施例,用于本主题发明的组合物可被制成含有润肤剂的溶液。此类组合物优选地包含约2%至约50%的一种或多种润肤剂。如本文所用,“润肤剂”是指用来防止或缓解干燥,以及用来保护皮肤的物质。各种各样的合适的润肤剂是已知的,并且可用于本文。Sagarin,Cosmetics,Science and Technology,第二版,Vol.1,pp.32 43(1972)和theInternational Cosmetic Ingredicnt Dictionary and Handbook.eds.Wenninger和McEwen,pp.1656 61、1626和1654 55(The Cosmetic,Toiletry,and Fragrance Assoc.,Washington,D.C.,7.sup.thEdition,1997(美国化妆品洗涤用品与日用香精香料协会,华盛顿特区,1997年第7版))(以下简称“ICI手册”)包含了各种各样的合适物质的实例。可由此类溶液制成乳液。乳液通常包含约1%至约20%(例如,约5%至约10%)的一种或多种润肤剂和约50%至约90%(例如,约60%至约80%)的水分。
本发明的组合物可具有不同相态的组合物,但优选地为水溶液,或者说是包括外部水相(例如,水相为组合物的最外部的相)。由此,可将本发明的组合物制成为水包油乳液,所述水包油乳液是架藏稳定的,因为所述乳液制成后在标准条件(22℃,50%的相对湿度)下保存一星期或更长时间时并没有损失相稳定性或“分解”。
在某些实施例中,通过本发明制备的组合物优选地用作或用于处理或清洁人体的至少一部分的个人护理产品。某些优选的个人护理产品的实例包括适合涂敷于人体的皮肤、毛发和/或会阴区域的各种产品,例如洗发水、洗手液、洗面奶和/或沐浴液、洗浴添加剂、凝胶剂、洗液、霜膏等。如上所述,申请人意外发现,速溶方法提供了对皮肤和/或眼睛的刺激性降低的个人护理产品,在某些实施例中,即使在高表面活性剂浓度下,所述个人护理产品还提供一种或多种理想的性质,如闪光发泡特性、流变性和官能度。此类产品还可含有基材,所述基材上施加有在人体上应用的组合物。适用基材的实例包括擦拭物、腰垫、海绵等以及吸收制品,例如绷带、卫生巾、棉塞等。
本发明提供了处理和/或清洁人体表面的方法,包括用本发明的组合物接触身体的至少一部分。针对包括(但不限于)痤疮、皱纹、皮炎、干燥、肌肉痛、瘙痒等多种情况中的任何一种,某些优选的方法包括用本发明的组合物接触哺乳动物的皮肤、毛发和/或阴道区域以清洁和/或处理这些部位。本领域已知的多种用于处理所述病症的活性物质或有益剂中的任何物质可用于本发明中。
有益剂是指元素、离子、化合物(例如合成化合物或从天然来源中分离到的化合物)或固态(例如颗粒)、液态或气态的其他化学部分以及对皮肤具有美容或处理效果的化合物。
本发明的组合物还可含有一种或多种有益剂或其可药用的盐和/或酯,所述有益剂通常能够与皮肤交互作用,从而得到对皮肤的有益效果。如本文所用,术语“有益剂”包括可在所需位置递送到皮肤中和/或皮肤上的任何活性成分,例如化妆品或药品。
根据有益剂的处理有益效果或它们的假设作用模式,可将本文可用的有益剂分类。然而,应当理解,本文可用的有益剂,在某些情况下,可提供不止一种处理有益效果或通过不止一种作用模式来使用。因此,为方便起见本文提供了具体的类型,但无意于将有益剂局限于所列的具体应用上。
适用的有益剂的实例包括对皮肤产生有益效果的那些剂型,例如(但不限于)脱色素剂;反光剂;氨基酸及其衍生物;抗微生物剂;过敏抑制剂;抗痤疮剂;抗衰老剂;抗皱剂、防腐剂;止痛药;控油剂;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、抗组胺剂;抗感染药;抗炎剂;抗胆碱能剂;血管收缩药;血管扩张药;伤口愈合促进剂;肽、多肽和蛋白质;除臭剂和止汗剂;药剂;紧肤剂、维生素;亮肤剂;暗肤剂;抗真菌剂;脱毛剂;抗刺激剂;痔剂;杀虫剂;表层更肤酶或其它效果的酶;酶抑制剂;毒叶藤产品;毒栎产品;烧伤产品;抗尿布疹剂;痱子剂;维生素;草本提取物;维生素A和其衍生物;黄酮类化合物;可感觉物(sensate);抗氧化剂;亮发剂;防晒剂;抗水肿剂、新胶原增强剂、成模性聚合物、螯合剂;去头皮屑剂/抗脂溢性皮炎剂/抗银屑病剂;角质剥脱剂;以及它们的混合物。
本发明的清洗方法还可以包括通常与清洁毛发和皮肤相关的多个附加、任选的步骤,包括(例如)起泡、冲洗步骤等。
如上文提到的,本发明的SAC在卫生保健应用中尤为有利。然而,所述SAC也可用于非卫生保健应用,例如在工业上的应用。此类应用的非限制性实例包括:清洁剂应用、防垢剂应用、例如自动洗碗机(autodish)、油和烟碱的乳化、用于降低密度和使多孔材料充气的增泡剂、作为涂层应用中的表面张力调节剂而对织物或工业表面进行的清洁,对需要生物降解成分的应用提供发泡和/或清洁等等。
在含有本发明SAC的组合物的本发明实施例中,所述组合物可含有用于提供每一特定应用的性能的功能性材料。这些功能性材料的一些实例为:表面活性剂、防垢聚合物、螯合剂、粘度调节剂、抗氧化剂、胶态稳定剂和抗再沉积聚合物。本发明的SAC也可用于降低固体制品的密度,并在固体制品中提供孔隙度,其中SAC在这些应用中将与结构材料结合使用。此类结构材料可包括活性炭、吸收材料(如聚丙烯酸),以及诸如纤维素、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯和这些物质的共聚物的结构材料。上述列表示出了泡沫稳定性SAC的广泛应用,但其并不意在限制本发明的范围。
实例
实例
以下的滴形分析(“DSA”)、动态光散射(“DLS”)、聚合物泡沫、制剂泡沫、溶液粘度、制剂闪光泡沫和制剂粘度测试用于即时测试方法和以下的实例中。具体地讲,如上文所述,DSA测试用于确定根据本发明在组合物中的聚合物材料(如,SAC)将表面张力降低至何种程度。DLS测试、聚合物泡沫测试和溶液粘度可以用来确定特定的SAC是否适宜提供降低的刺激性和高发泡性,并且制剂闪光泡沫测试和制剂粘度测试可用来确定特定的组合物能够产生高泡沫和/或提供有益粘度(这对于清洁组合物通常是所需的)的程度。
除非另外指明,否则表格中所列的实例以及对比组合物中各成分的含量均按总组合物的成分的w/w%表示。
滴形分析测试(“DSA测试”):
动态表面张力降低通过DSA测试进行确定。滴形分析(DSA,也被称为吊滴法或PDM)是一种用于测量静态界面或表面张力(γ)随时间变化的熟知方法。经DSA测量的的表面张力通过悬滴(视频图像捕获)形的杨氏-拉普拉斯方程拟合来确定,该方程将界面张力与滴形相关联。该拉普拉斯方程是由界面分离的两种均质流体的机械平衡条件(Handbook of AppliedSurface and Colloid Chemistry,Vol.2;Holmberg,K.,Ed.;JohnWiley & Sons:Chicester,U.K.,2002,pp 222-223)。它将弯曲界面上的压力差与界面的表面张力和曲率相关联:
其中R1和R2为两个主要曲率半径并且ΔP是界面上的压力差。在除了重力(g)之外没有任何其它外力的情况下,ΔP可能被表示为高度的线性函数:
ΔP=ΔP0+(Δp)gz (2)
其中ΔP0是基准面上的压力差,z是从基准面起所测得的滴剂的垂直坐标。因此,对于给定值γ,滴形可被确定(参照Lahooti S.,del RíoO.I.,Cheng P.,Neumann A.W.In Axisymmetric Drop ShapeAnalysis(ADSA)Neumann A.W.,Spelt J.K.,Eds.New York:MarcelDekker Inc.,1996,Ch.10;Hoorfar M.,Neumann,A.W.Adv.Coll.and Interface Sci.,2006,121(1-3),25-49.)。
用于测定表面张力的溶液的制备如下:使用Millipore-Q去离子水(200mL)将聚合物样品(1150mg的活性固体)在带有玻璃塞子的酸洗玻璃烧瓶中稀释。通过手动摇动这种储备溶液5分钟将其混匀,并放置至过夜。通过使用Millipore-Q水(200mL)在酸洗玻璃烧瓶中进一步稀释储备溶液制得稀释比为1/4的储备溶液-这就是用于DSA分析的样品。
使用在25.0℃下工作的DSA 100仪器(Krüss GmbH,Hamburg,Germany)对这些样品进行了分析。对该滴的监控超过120秒,在前10秒内大约每隔0.16秒采集图像,在随后的50秒内每隔0.5秒采集图像,而在最后的60秒内每隔1秒采集图像。对所有采集到的图像进行分析,以确定各时间段的表面张力。表面张力值是采用WindowsTM封装(Krüss GmbH,Hamburg,Germany)的滴形分析(DSA)计算的。据报道,动态表面张力在短时间内降低,这个时间是将测试溶液的表面张力降低至55mN/m所需的时间,即tγ=55。所报道的tγ=55是三次单独的测量过程的平均值。
溶液粘度测试:
去离子水中2重量%的测试材料溶液(如,SAC)的溶液粘度通过受控应力流变仪(AR-2000,TA Instruments Ltd.,New Castle,DE,USA)进行测试。使用双壁库埃特几何在25.0±0.1℃下执行稳态剪切应力扫描。数据采集和分析是由Rheology Advantage software v4.1.10(TAInstruments Ltd.,New Castle,DE,USA)执行的。牛顿流体的零剪切表观粘度被报道为剪切应力范围(0.02-1.0Pa)内得到的平均粘度值。对于假塑性(剪切致稀)流体,通过剪切应力扫描数据拟合Ellis粘度模型来计算零剪切表观粘度。
聚合物泡沫测试:
对各种测试材料(例如,聚合化表面活性剂)执行了以下的聚合物泡沫测试,以测定根据本发明的搅拌时的泡沫体积。聚合物泡沫测试如下进行:测试材料溶液(1000mL的0.5重量%的溶液)的制备首先按照下列工序进行:将900g的去离子(DI)水通入一个适当大小的配备有机械搅拌器械和加热板的玻璃烧杯。在低速到中速下进行混合并加热到75-80℃的同时,将聚合物样品(5.0g的活性固体)缓慢加入烧杯中。将聚合物溶液在75-80℃下搅拌15分钟,或者直至聚合物完全溶解,在此时停止加热,并开始将溶液冷却到环境温度。当批处理温度降至40℃以下时,将DMDM乙内酰脲(3.0g的55重量%的溶液,得自Lonza的Glydan)和乙二胺四乙酸四钠(5.0g的50重量%的溶液,得自Dow Chemica的Versene XL)加入溶液中。使用20重量%的氢氧化钠溶液和/或20重量%的柠檬酸溶液将溶液pH值调节成pH=7.0±0.2,然后加入适量去离子水以达到100重量%。将该聚合物溶液冷却至环境温度,并在密封玻璃广口瓶中存放备用。为了确定最大泡沫体积,将聚合物溶液(1000mL)添加到Sita R-2000泡沫测试仪(可从Future Digital Scientific,Co.(Bethpage,N.Y.)商购获得)的样品槽中。对测试参数进行设置以重复三次过程(序列数=3),样品大小为250ml(添加量=250ml),在每周期的15秒搅拌时间(搅拌时间=15秒)内为13个搅拌周期(搅拌数=13),转子以1200RPM的转速(转数=1200)旋转,温度设置为30℃±2℃。在每个搅拌周期的末尾,采集泡沫体积数据,并确定三次过程的平均值和标准偏差。所报道的每个实例的最大泡沫体积为第13个搅拌周期后的值。
制剂泡沫测试:
对多种个人护理组合物进行下列制剂泡沫测试,以测定根据本发明的搅拌时的泡沫体积。首先,在模拟自来水中制备测试组合物的溶液。为了体现自来水的硬度,将0.36g的氯化钙溶解于995g的去离子水中。然后,将5.0g的测试组合物加入这种溶液中,并且进行混合均匀。为了确定制剂泡沫体积,将组合物(1000mL)添加到Sita R-2000泡沫测试仪(得自Future Digital Scientific,Co.(Bethpage,N.Y.))的样品槽中。对测试参数进行设置以重复三次过程(序列数=3),样品大小为250ml(添加量=250ml),每周期的15秒搅拌时间(搅拌时间=15秒)内为13个搅拌周期(搅拌数=13),转子以1200RPM的转数(转数=1200)旋转,温度设置为30℃±2℃。在每个搅拌周期的末尾,采集泡沫体积数据,并确定三次过程的平均值和标准偏差。所报道的每个实例的制剂泡沫为第13个搅拌周期后的值。
动态光散射测试(“DLS测试”):
动态光散射(DLS,又称为光子相关光谱法或PCS)为熟知的方法,其用于测定平均胶束尺寸(测量为流体力学直径dH)以及胶束粒径分布(可在ISO测试方法ISO13321:1996(E)中找到该技术的全面解释)。将通过DLS测量的流体力学尺寸定义为假设的硬球的尺寸,该假设的硬球与要测量的粒子以相同的方式扩散。在实施过程中,胶束物质是动态(翻滚)的,溶剂化物质在形状上可以是各向同性(球形)或各向异性(如椭球体或圆柱体)的。正因为如此,通过胶束扩散性计算出的直径将表示动态水化/溶剂化粒子的表观尺寸;因此表示术语“流体力学直径”。通过用0.1μm经过滤的去离子水(得自Millipore-Q过滤系统)将组合物稀释为其原始浓度的3.0%来制备用于测定胶束dH的胶束溶液。选择3.0%的目标稀释比是因为其在典型的浓度1.0%-10%的稀释比范围内,这个范围是在使用洗去型个人护理组合物期间会达到的。目标稀释比也在TEP测试中采用的稀释比范围内。将样品在涡旋混合器上以1000rpm的转速搅拌至少5分钟,然后在分析前静置过夜。样品经过0.2μm的Ana top-Plus注射过滤器后进入一次性无尘丙烯酸定径比色皿,并进行密封。
使用在25.0℃下工作的Zetasizer Nano ZS DLS仪(MalvernInstruments,Inc.(Southborough,MA))分析这些样品。样品必须产生100,000计数/秒(cps)的最小计数率,以精确测定胶束dH以及胶束粒径分布。对于计数率低于最小值的样品,样品浓度可能会逐渐增加(即更少稀释),直至达到最小计数率,或者,在某些情况下,样品可能以未掺水的形式存在。胶束dH值和胶束粒径分布值s是采用Dispersion TechnologySoftware(DTS)v4.10包(Malvern Instruments Inc.(Southborough,MA))计算的,其根据ISO13321测试方法计算出Z-平均胶束dH。本文报道的平均胶束dH值为Z-平均胶束dH。所报道的胶束dH值为三次单独测量过程的平均值。通过DTS软件计算出的胶束粒径强度分布被用于计算在给定粒径限制下具有dH值的胶束比率。
添加剂相比于胶束物质表现出相对较大的dH值(即,大于约200nm),例如,高分子量的聚合物流变改性剂、聚合物调节剂、粒子遮光剂、疏水润肤剂的(微)乳剂和硅树脂(微)乳剂等,通常加入包含胶束物质的个人护理组合物中。对于DLS技术领域的技术人员,显而易见的是,这种非胶束材料在稀释样品中比相对较小的胶束物质显示出更大的光散射强度数量级。这种材料的散射强度将控制胶束粒子的散射信号,从而干扰了胶束dH的精确测定。通常情况下,这种干扰将导致错误的大量胶束dH实测值。为了避免这种干扰,最优选的是,在没有表现出大于约200nm的dH值的添加剂情况下测量组合物中的胶束dH。DLS技术领域的技术人员将会意识到显示较大dH值的添加剂应该在测定样品的胶束dH之前通过过滤或超速离心与该样品分离。或者,使用Dispersion Technology Softwarev4.10包对DLS数据的较高级分析也可以用于获得增大的分辨率,并在非胶束散射物质存在的情况下正确地表征胶束dH。
根据以上描述及此后实例中所示的,与测试材料(例如,聚合化表面活性剂)相关的“PMOD%”和“PMODz-平均”是通过如下步骤计算出的:制备含活性的约4.8重量%的测试材料、0.3重量%的对羟基苯甲酸甲酯钠(和)对羟基苯甲酸丙酯钠(和)对羟基苯甲酸乙酯钠的组合(例如,在市场上的商品为Nipasept Sodium)、0.25重量%的乙二胺四乙酸四钠(如Versene 100 XL)的模拟组合物,加入适量水,并利用DLS测试来测量在所得的模拟组合物中dH小于9nm的胶束比率(PMOD%)以及与之相关的z-平均胶束dH(PMODz-平均)。申请人认识到,在某些实施例中,测试材料可能与以上的模拟组合物不相容。因此,当且仅当,以上模拟组合物的制剂形成聚合物表面活性剂的两种单独的液相和/或沉淀时,那么PMOD%和PMODz-平均工序包括制备组合物,所述组合物含活性的4.8重量%的测试材料、0.5重量%的苯甲酸钠、0.25重量%的乙二胺四乙酸四钠(如Versene 100 XL),并且加入适量的柠檬酸将pH值调节至4.8±0.2,加入适量的水,使用DLS测试来测量在所得的模拟组合物中dH小于9nm的胶束比率(PMOD%)以及与之相关的z-平均胶束dH(PMODz-平均)。
制剂粘度测试:
对各种个人护理组合物进行了以下的粘度测试,以测定根据本发明的粘度。使用Brookfield DV-I+粘度计(Brookfield EngineeringLaboratories,Inc.(Middleboro,Massachusetts))在25℃下对测试制剂的粘度进行测定。选择测量参数,以确保在粘度计上的“%扭矩”在40%-60%之间。典型的工作参数是主轴#S62在6rpm的转速下进行操作。本领域技术人员将意识到,为了适应较高粘度的样品,可能必须改变主轴选择或运转速度以确保粘度的测量。
制剂闪光泡沫测试:
对各种个人护理组合物进行了以下的制剂闪光泡沫测试,以测定根据本发明的泡沫体积随搅拌的变化。向干净且干燥的500mL Pyrex玻璃刻度式搅拌量筒的底部加入50g的测试制剂。然后将50g的去离子水缓慢且小心地沿着烧瓶的一侧倾倒,并采取措施以避免与测试制剂混合,从而在测试制剂的顶部形成单独的水层。量筒上配有被石蜡膜固定的塞子,并安装在Gaum发泡机(Gaum Inc.(Robbinsville,NJ))的垂直转子组件上。量筒在周速为#30下总共旋转20个周期。在两个周期的间隔通过停止旋转并读取量筒上的泡沫体积来记录泡沫体积。在泡沫气泡的密集度达到足以使量筒不透明的水平时测量泡沫的高度。制剂闪光泡沫值被报道为两个单个过程的平均值。泡沫产生率(FGR)通过以下步骤计算出:绘制随摇动周期(2周期至20周期)变化的制剂闪光泡沫值,并将数据拟合成线性函数。FGR是所得线性拟合的斜率。
实例E1-E6和比较例C1-C3:聚合化表面活性剂的制备
制备以下发明实例E1-E6和比较例C1-C3的聚合化表面活性剂。
表1
表1所示的聚合化表面活性剂的制备如下:比较例C1中的水解PA-18是通过以下步骤得到的:进行1-十八烯和马来酸酐(PA-18低粘度低色彩等级,可从Chevron Phillips Chemical,LLC商购获得)的1∶1交替共聚物与氢氧化钠水溶液的反应,生成十八烯/MA共聚物,其平均具有约50个两亲性重复单元(以平均重量为基础),两亲性重复单元的摩尔份数为约100%,两亲性重复单元内存在C16的疏水基团。
比较例C2中的水解PA-14是通过以下步骤得到的:执行1-十四烯和马来酸酐(PA-14)的1∶1的交替共聚物与氢氧化钠水溶液的反应,生成十四烯/MA共聚物,其重量平均具有约50个两亲性重复单元,两亲性重复单元的摩尔份数为约100%,两亲性重复单元内存在C12的疏水基团。
比较例3中的鲸蜡基羟乙基纤维素是得自Hercules,Inc.(Wilmington,Delaware)的NATROSOL Plus CS 330。
发明实例E1-E3中的十二烯基琥珀酸木薯糊精钠通过如下所述方法制得。
向一个配有搅拌器、pH探针和进水口的烧瓶中装入250g水。向烧瓶中加入低分子量的干燥木薯淀粉糊精(125g),并用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至PH 2。然后,将活性酸酐(十二烯基琥珀酸酐,12.5g)加入反应混合物中,并在高速下搅拌1分钟。之后在其余反应时间内,将反应容器置于40℃的恒温浴中。使用氢氧化钠水溶液将该混合物的pH值调节至8.5,并保持8.5不变21小时。过了这段时间,该反应冷却后,使用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至7。
发明实例E4-E6中的十二烯基琥珀酸马铃薯糊精通过上述十二烯基琥珀酸木薯糊精的类似方法制得,不同之处在于向该瓶中加入了600g水,加入了300g低分子量的马铃薯淀粉,向反应混合物中加入23g的十二烯基琥珀酸酐。这些发明实例的ARU、SRU和DP示于上表1中。
发明的十二烯基琥珀酸糊精钠的典型化学结构如上述典型SAC的子分类(B)的说明书中所示。
聚合化表面活性剂的比较:根据实例C1-C3和E1-E6制得的聚合化表面活性剂通过以上DSA测试对动态表面张力降低进行了测试。这些测试的结果如下示于表2中:
表2
实例 | 说明 | tγ=55 |
C1 | 水解PA-18(十八烯/MA共聚物) | >120 |
C2 | 水解PA-14(十四烯/MA共聚物) | >120 |
C3 | Natrosol Plus CS 330(鲸蜡基羟乙基纤维素) | >120 |
E1 | 十二烯基琥珀酸木薯糊精钠 | 35.3 |
E2 | 十二烯基琥珀酸木薯糊精钠 | 3.7 |
E3 | 十二烯基琥珀酸木薯糊精钠 | <1.0 |
E4 | 十二烯基琥珀酸马铃薯糊精钠 | 43.0 |
E5 | 十二烯基琥珀酸马铃薯糊精钠 | 12.7 |
E6 | 十二烯基琥珀酸马铃薯糊精钠 | 25.2 |
如表2所示,与比较例C1-C3相关的动态表面张力降低(具体而言,tγ=55)大于120秒。发明实例的E1-E6的tγ=55不到那些比较例的四分之一,这表明用于本发明的SAC能够迅速地提供发泡。
聚合化表面活性剂的比较:通过以上溶液粘度测试对根据实例C1-C3和E1-E6制得的聚合化表面活性剂的溶液粘度进行了测试。这些测试的结果如下示于表3中:
表3
如表3所示,与发明实例E1-E6有关的溶液粘度对于所测试所有实例而言都低于1cP。然而,比较例C3的聚合化表面活性剂导致溶液粘度显著地增加,这样会导致不适合于发泡清洁剂。
聚合化表面活性剂的比较:通过以上聚合物泡沫测试对根据实例C1-C3和E1-E6制得的聚合化表面活性剂的泡沫进行了测试。这些测试的结果如下示于表4中:
表4
实例 | 说明 | 最大泡沫体积(mL) |
C1 | 水解PA-18(十八烯/MA共聚物) | 87 |
C2 | 水解PA-14(十四烯/MA共聚物) | 59 |
C3 | Natrosol Plus CS 330(鲸蜡基羟乙基纤维素) | 402 |
E1 | 十二烯基琥珀酸木薯糊精钠 | 718 |
E2 | 十二烯基琥珀酸木薯糊精钠 | 745 |
E3 | 十二烯基琥珀酸木薯糊精钠 | 734 |
E4 | 十二烯基琥珀酸马铃薯糊精钠 | 469 |
E5 | 十二烯基琥珀酸马铃薯糊精钠 | 452 |
E6 | 十二烯基琥珀酸马铃薯糊精钠 | 773 |
如表4所示,对于发明实例E1-E6,通过聚合物泡沫测试所测定的泡沫体积大于100mL,而比较例C1和C2要低得多。还可以看出,包括SAC的这些组合物还能够提供大量的泡沫,尽管缺乏单体表面活性剂。C1和C2所示的泡沫体积在使用中会导致需要添加额外的发泡化学剂,以满足最终使用者的发泡要求。这可能会导致在原材料成本增加的不良后果。
实例E7-E12和比较例C4-C5:动态光散射测试的模拟组合物的制备
制备实例E7至E12以及比较例C4和C5的模拟组合物是为了进行DLS测试。模拟组合物通过分别将上述的特殊聚合化表面活性剂与如下的其他成分混合制得:将水(约50.0份)加入配有机械搅拌器和加热板的烧杯中。然后添加对羟基苯甲酸甲酯钠(和)对羟基苯甲酸丙酯钠(和)对羟基苯甲酸乙酯钠(Nipasept Sodium,Clariant Corp.)粉末并搅拌直至溶解。然后,在低搅拌速度下加入聚合化表面活性剂,以避免曝气。添加乙二胺四乙酸四钠(Versene XL,Dow Chemical)并继续混合。如有必要,提供加热(不超过60℃),以获得均质的溶液。如有必要,将该批处理冷却至25℃,同时在中速下继续搅拌。使用柠檬酸或氢氧化钠溶液将pH值调节至7.0±0.2。添加适量水以达到100%。模拟组合物如下示于表5中。
表5
模拟组合物的比较:通过与以上的DLS测试对根据实例C1-C3和E1-E6制得的模拟组合物的动态光散射进行测试。这些测试的结果如下示于表6中:
表6
表6表明发明实例E1-E6提供了出奇低(例如<90%)的小胶束率(用PMOD%表示)。这暗示着,该发明实例将有利地提供低刺激性。
发明实例E13-E16和比较例C7-C8:发明和比较实例的制备
发明实例E13-E16的制备:液体清洁剂制剂(如以下的表7所示)如下制备:将水(约40.0份)和甘油加入配有机械搅拌器和加热板的烧杯中。开始在低至中速下进行混合并加热至75℃。然后,加入示例性SAC聚合物。(注意:就比较例聚合物C1和C2而言,添加11.25份的20%的氢氧化钠溶液以促进原位水解)。当批处理温度达到60℃时,添加PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯。将该批处理在75℃下混合直至全部固体溶解,批处理均匀。之后,停止加热,将该批处理冷却至大约50℃,此时加入椰油酰胺基丙基甜菜碱。在冷却至40℃以下之后,加入乙二胺四乙酸四钠、DMDM乙内酰脲和香料。在单独的容器中,将聚季铵盐-10和水(15.0份)混合搅拌直至完全溶解。然后将该混合物加入主批处理中。如有必要,将该批处理冷却至25℃,然后在中速下继续混合。使用柠檬酸或氢氧化钠溶液将pH值调节至7.0±0.2。添加适量水以达到100%。
对于比较例C7-C8而言,所用的改性工序如下:将水(约40.0份)加入配有机械搅拌器和加热板的烧杯中。开始在低至中速下混合并加热至90℃。然后加入比较例聚合物。为了促进原位水解,添加11.25份的20%的氢氧化钠溶液,将该批处理在90℃下混合直至聚合物全部溶解,此时,停止加热。在冷却至75℃之后,加入PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯。将该批处理在75℃下混合直至全部固体溶解,批处理均匀。之后,停止加热,将该批处理冷却至约50℃,此时加入椰油酰胺基丙基甜菜碱。在冷却至40℃以下之后,加入乙二胺四乙酸四钠、DMDM乙内酰脲和香料。在单独的容器中,聚季铵盐-10和水(15.0份)混合搅拌直至完全溶解;然后将该混合物加入主批处理中。如有必要,将该批处理冷却至25℃,同时在中速下继续混合。使用柠檬酸或氢氧化钠溶液将pH值调节至7.0±0.2。添加适量水以达到100%。
表7
组合物的比较:通过以上的制剂泡沫测试对根据实例C7-C8和E13-E16制得的组合物的泡沫进行了测试。这些测试的结果如下示于表8中:
表8
实例 | 最大泡沫体积(mL) |
C7 | 78 |
C8 | 73 |
E13 | 267 |
E14 | 246 |
E15 | 227 |
E16 | 267 |
如表8所示,与本发明实例E13-E16相关的泡沫明显高于(约3倍)所测得的比较例C7和C8的泡沫。
发明实例E17-E20:发明实例的制备和测试
E17-E20的342(季铵制剂)改性的马铃薯糊精聚合物通过向配有搅拌器、pH探针和进水口的烧瓶中装入600g水来制得。然后向烧瓶中加入干燥马铃薯淀粉糊精(300g)制得。此外,以7.5ml/min的速率添加2.4g的氢氧化钠来得到3%的水溶液(80mL)。然后,将该反应加热至43℃,并在该温度下搅拌30分钟。以7.5ml/分钟的速率加入需要用于中和季铵试剂的占总量大约一半的氢氧化钠。342季铵制剂的总活性量(对于E17为30g,对于E18为6g,对于E19为60g并且对于E20为90g)通过向搅拌的反应器中倾倒该试剂来添加。然后将剩余的氢氧化钠以7.5mls/分钟的速率加入,直至该反应的pH值为11.5或者略高于11.5。该反应在43℃下搅拌过夜(大约18小时),然后冷却至室温(25℃)。使用稀(10%)盐酸将pH值调节至5.5,并且通过在异丙醇中沉淀来回收产物。将所得的粉末使用500ml的异丙醇洗涤3次,然后风干。在E17-E20中,E17所结合的总氮为0.28%,对于E18而言为0.10%,对于E19而言为0.38%并且对于E20而言为0.53%。
表9
通过以上的DSA测试对根据实例E17-E20制得的聚合化表面活性剂的动态表面张力降低进行了测试。这些测试的结果如下示于表10中:
表10:
实例 | 说明 | tγ=55 |
E17 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | >120 |
E18 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | >120 |
E19 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | >120 |
E20 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | >120 |
通过以上的聚合物泡沫测试对根据实例E17-E20制得的聚合化表面活性剂的泡沫进行了测试。这些测试的结果如下示于表11中:
表11
实例 | 说明 | 最大泡沫体积(mL) |
E17 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | 369 |
E18 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | 30 |
E19 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | 542 |
E20 | 月桂基二甲基铵羟丙基马铃薯糊精氯 | 758 |
组合物E21-E24及其DLS测试
制备发明实例E21-E24的模拟组合物以执行DLS测试。通过分别将上述特定的聚合化表面活性剂与如下的其他成分混合来制备模拟组合物。将水(约50.0份)加入配有机械搅拌器和加热板的烧杯中。添加对羟基苯甲酸甲酯钠(和)对羟基苯甲酸丙酯钠(和)对羟基苯甲酸乙酯钠(Nipasept Sodium,Clariant Corp.)粉末并对其混合直至溶解。然后在低搅拌速度下加入聚合化表面活性剂,以避免曝气。添加乙二胺四乙酸四钠(Versene XL,Dow Chemical)并继续对其进行混合。如有必要,提供加热(不超过60℃),以获得均质的溶液。如有必要,将该批处理冷却至25℃,同时在中速下对其继续混合。使用柠檬酸或氢氧化钠溶液将pH值调节至7.0±0.2。添加适量水以达到100%。模拟组合物如下示于表12中:
表12
通过以上的DLS测试对根据实例E21-E24制得的模拟组合物的动态光散射进行了测定。这些测试的结果如下示于表13中:
表13
实例E25-E32:本发明的个人护理组合物的制备和制剂粘度的测量
制备了以下发明实例E25-E32的个人护理组合物,并对制剂粘度进行了测量。发明实例E25-E32中的每个包括SAC和环增稠剂。
表14
发明实例E25-E32的十二烯基琥珀酸木薯糊精钠通过如下所述方法制得。
向一个配有搅拌器、pH探针和进水口的烧瓶中装入250g的水。向烧瓶中加入低分子量的干燥木薯淀粉糊精(125g),并用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至2。然后,将活性酸酐(十二烯基琥珀酸酐,12.5g)加入反应混合物中,并在高速下混合1分钟。之后,在其余的反应时间内将反应容器置于40℃的恒温浴中。使用氢氧化钠水溶液将该混合物的pH值调节至8.5,并保持8.5不变21小时。过了这段时间,该反应冷却,使用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至7。
发明实例Ex.25如下制备:向一个配有加热板和架空机械搅拌器的适当大小的器皿中加入60份水。在200-250rpm的转速下进行混合并加热至85-90℃,加入甘油和十二烯基琥珀酸糊精钠的浆液。在65℃时,加入PEG-150二硬脂酸酯。批处理在85-90℃下搅拌直至全部的PEG-150二硬脂酸酯溶解。在PEG-150二硬脂酸酯完全溶解后,停止加热,批处理冷却至50℃同时在200-250rpm的转速下混合。在50℃时,向批处理中加入椰油酰胺基丙基甜菜碱,并将该批处理冷却至40℃以下,此时加入乙二胺四乙酸四钠、DMDM乙内酰脲和芳香剂。将该批处理混合同时冷却至30℃以下,然后用所需量的柠檬酸和/或氢氧化钠将pH值调节至PH 6.7-7.2(目标pH=6.9)。加入适量的水达到100重量%,在排放到适当的贮存器皿前,将该批处理混合直至达到均匀。发明实例Ex.26-Ex.32通过类似的方式制得。采用上述的制剂粘度测试对每个发明实例的制剂粘度进行测量。制剂粘度(以厘泊cP为单位)如表14所示。
从表14中显而易见的是,各种胶束增稠剂可以与十二烯基琥珀酸糊精钠(SAC)组合以实现不同的粘度,例如,从低至226cP到高至4190cP。
E13-E28和C7(HM浆液)的SAC特性显示出其总共具有37个RU以及6.1mol%的ARU,其被分解为平均2.3个ARU(a)和35个SRU(s)。这种样品的tγ=55大于120秒。该样品的溶液粘度为<2cP(根据DP估计)。该样品的最大泡沫体积为195mL。当使用动态光散射测试的模拟组合物的制备工序时,Z-平均胶束dH为15.2nm,具有dH的胶束比率为34.7%。
实例E33-E36:发明的个人护理组合物的制备和制剂粘度的测量
制备了以下发明实例E33-E36的个人护理组合物,并对制剂粘度进行了测量。
表8
发明实例Ex.33-Ex.36通过与发明实例Ex.13-Ex.20类似的方式制得。从表14中显而易见的是,通过增加PEG-120甲基葡萄糖二油酸酯的浓度,能够增加包括十二烯基琥珀酸糊精钠的组合物的粘度,例如,从约37cP增加至约8325cP。
实例E37-E40:发明的个人护理组合物的制备和制剂粘度的测量
制备了以下发明实例E37-E40的个人护理组合物,并对制剂粘度进行了测试。
表15
发明实例Ex.37-Ex.40通过与发明实例Ex.33-Ex.36类似的方式制得,但使用了不同的胶束增稠剂。从表15中显而易见的是,通过增加PEG-150二硬脂酸酯的浓度,还能够增加包括十二烯基琥珀酸糊精钠的组合物的粘度,例如,从约226cP增加至约4245cP。类似于发明实例Ex.33-Ex.36,制剂粘度的增加与胶束增稠剂的浓度呈高度非线性关系。
比较例C8:比较的个人护理组合物的制备和制剂粘度的测量
制备了以下比较例C8的个人护理组合物,并对制剂粘度进行了测试。
表16
比较例C8通过与之前发明实例C35类似的方式制得,不同之处在于,Carbopol Aqua SF-1(常规高分子量的“碱溶胀乳剂聚合物增稠剂”)取代PEG-120甲基葡糖二油酸酯。测得的制剂粘度为4875cP(适度地接近于发明实例Ex.35)。
个人护理组合物的制剂闪光泡沫值的比较
采用上述的制剂闪光泡沫测试对发明实例Ex.35和比较例C8的制剂闪光泡沫值进行了测试。数据如下示于表17中:两个数据组(一个是比较例C8的,另一个是发明实例Ex.35的)也如图1所示。
表17
如可以容易地从表17中看出的,当在测试中在大多数点(周期数)进行比较时,与比较例C8相比,发明实例Ex.35大体上形成较多的闪光泡沫,例如,较多量的泡沫。发明实例Ex.35也在20周期时达到最终的泡沫体积,其比比较例C8高84%(523相比于283)
此外,如可以在图1中看到的,发明实例Ex.35的泡沫生成率FGR差不多是比较例C8的3倍(22.84相比于8.04)。申请人把发明实例的这种性能的优异性归因于用胶束增稠剂增稠的配方在稀释时“分解”并失去粘性方面的巨大改进。相比之下,用常规的高分子量碱溶胀乳剂聚合物增稠剂增稠的含SAC组合物不易由于稀释而“分解”,闪光泡沫相对较少。
包括以下的实例来说明与本发明有关的分子量、不同量的疏水剂以及不同淀粉类SAC的使用对透明度、粘度、泡沫生成以及泡沫稳定性的作用。
实例41:天然(未改性)木薯淀粉水溶液的制备
天然(未改性)木薯淀粉水溶液是通过在200g的水中加入10g干燥的天然木薯淀粉来制得的。对该混合物在80℃下搅拌加热30分钟。将所得稠而半透明的溶液冷却。
实例42:木薯淀粉糊精水溶液的制备
木薯淀粉糊精水溶液是通过将10g的木薯糊精悬浮于100g的水中来制得的。对该悬浮液进行混合(不加热)直至粉末溶解。所得的溶液是轻微混浊状的。
实例43:十二烯基琥珀酸酐改性木薯淀粉糊精水溶液的制备
十二烯基琥珀酸酐改性木薯淀粉糊精的水溶液是通过向配有搅拌器、pH探针和进水口的烧瓶中装入250g的水来制得的。向烧瓶中加入干燥的木薯淀粉糊精(125g),并用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至为2的PH值。然后,将活性酸酐(十二烯基琥珀酸酐,12.5g)加入反应混合物中,并在高速下混合1分钟。之后,在剩余的反应时间内将反应容器置于40℃的恒温浴中。使用氢氧化钠水溶液将该混合物的pH值调节至8.5,并保持8.5不变21小时。过了这段时间,该反应冷却,使用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至7。应该指出的是,根据这个实例制得的淀粉溶液可以立即使用或储存供日后使用。如果把它储存,必须冷藏、保存或喷雾干燥。
实例44:辛烯琥珀酸酐(OSA)改性的马铃薯淀粉糊精水溶液的制备
辛烯琥珀酸酐(OSA)水溶液是通过向配有搅拌器、pH探针和进水口的烧瓶中装入600g的水来制得的。向烧瓶中加入干燥的马铃薯淀粉糊精(300g),并用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值至为2的PH值。然后,将活性酸酐(辛烯琥珀酸酐,23g)加入反应混合物中,并在高速下混合1分钟。之后,在剩余反应时间内将反应容器置于40℃的恒温浴中。使用氢氧化钠水溶液将该混合物的pH值调节至8.5,并保持8.5不变21小时。过了这段时间,使用酸(混合物中盐酸与水之比为3∶1)将pH值调节至7。应该指出的是,根据这个实例制得的淀粉溶液可以立即使用或储存供日后使用。如果把它储存,必须冷藏、保存或喷雾干燥。
342改性的马铃薯糊精样品是通过向配有搅拌器、pH探针和进水口的烧瓶中装入600g的水来制得的。向烧瓶中加入干燥的马铃薯淀粉糊精(300g)。此外,以7.5ml/min的速率添加2.4g的氢氧化钠从而得到3%的水溶液(80mL)。然后,将该反应加热至43℃,并在该温度下搅拌30分钟。以7.5ml/分钟的速率加入需要用于中和季铵试剂的占总量大约一半的氢氧化钠。总共加入的季铵(30g的活性试剂,按淀粉重量计,活性试剂占10重量%)通过向搅拌的反应器中倾倒该试剂来添加。然后,将剩余的氢氧化钠以7.5ml/分钟的速率加入,直至该反应的pH值为11.5或者略高于11.5。该反应在43℃下搅拌过夜(大约18小时),然后冷却至室温(25℃)。使用稀(10%)盐酸将pH值调节至5.5,并且该产品通过沉淀成异丙醇来回收。将所得的粉末使用500ml的异丙醇洗涤3次,然后风干。所结合的氮气被发现为0.28%,如样品13所示的那样。样品14和15根据以上工序制得,不同之处在于,加入反应的活性季铵的量分别为20%和30%。
实例46:水中的透明度
样品1根据实例41制得。样品2根据实例42制得。样品3-5和10如实例43中采用分子量已知的低级木薯淀粉制得。样品6和8如实例43中采用不同量的DDSA制得。样品7如实例43中采用马铃薯碱和增加的DDSA制得。样品9如实例43中采用玉米碱制得。样品11如实例43中采用马铃薯碱制得。样品12根据实例44制得。样品13、14和15使用实例45的过程制得。
对水溶液中存在10%固体的样品进行测试。该溶液被直观评价为不透明(不合格)或半透明或透明的(合格)。然后,使用浑浊度测试(model2100N Hach laboratory turbidimeter)对10%固体的从其通过的样品溶液进行了评价,该样品的透明度分为优异(<=10ntu)、轻微混浊(超过10至120ntu并包括所有数目在内)、混浊(超过120至400ntu并包括所有数目在内),或不合格(超过400ntu)。测试结果示于表18中。
表18
该实例显示了分子量对溶液透明度的影响,较低的分子量对应于更透明的溶液。
实例47:SAC粘度测试(在水中)
对每个样品的含10%固体的水溶液进行配制。如果该溶液明显浓(>1000cp),则不合格。仅样品1不合格。其它样品通过使用#3主轴Brookfield粘度计在200rpm转速下进行测试。结果示于表19中。
表19
实例48:水中的泡沫生成
对每个样品的含10%固体的水溶液进行配置。通过向20ml的闪烁计数瓶中加入5g的溶液,轻轻摇动10次,并测量液体顶部空间产生的泡沫筛选这些样品的泡沫生成。如果泡沫头大于或等于0.75″,则该测试被认为是合格的;如果泡沫头小于0.75″,则该测试被认为是不合格的。
为了区分发泡性能的良好与优异,进行前述的制剂泡沫测试。对于该测试,通过以下步骤制得聚合物溶液:在水(900g)中溶解聚合物(5g),加入Glydant防腐剂(3g)和乙二胺四乙酸四钠(5g),用氢氧化钠水溶液(20重量%)或柠檬酸水溶液(20重量%)将溶液pH值调节至7.0+/-0.2,之后加水使总体积达到1000mL,以供测试。然后,将测试溶液添加到SitaR-2000泡沫测试仪的样品槽中,并根据前述的制剂泡沫测试进行。在本实例中报道的制剂泡沫的值为150秒。此时那些泡沫体积超过575mL的样品被认为是“优异”的泡沫样品。结果示出在表20中。
表20
样品 | 疏水水平 | 多糖分子量 | 泡沫生成 | 泡沫高度@150秒 |
1 | 0 | >1,000,000 | 不合格 | |
2 | 0 | 6442 | 不合格 | |
3 | 5.52 | 6442 | 合格 | 450 |
4 | 6.4 | 23170 | 合格 | 550 |
5 | 4.6 | 91223 | 合格 | 500 |
6 | 0.95 | 6442 | 不合格 | |
7 | 10.2 | 5425 | 合格(优异) | 750 |
8 | 7.79 | 6308 | 合格(优异) | 600 |
9 | 1.3 | 7344 | 无 | |
10 | 5.33 | 4568 | 合格 | 400 |
11 | 4.58 | 5425 | 合格 | 400 |
12 | 3.8(OSA) | 5425 | 不合格 |
实例49:水中的泡沫稳定性
对样品1-12中每个含10%固体的水溶液进行配制。如实例48中所述的,对样品的泡沫生成进行了筛选,然后将闪烁计数瓶放置4小时。这段时间之后,如果有些泡沫在瓶中仍然明显存在,就表明泡沫是持久的,并对于泡沫稳定性测试而言其被评级为合格的。
为了区分泡沫性能的良好与优异,实例48中使用了SITA泡沫测试仪。停止搅拌后保留1000秒的泡沫头的百分比用于量化泡沫稳定性。那些保持5%~50%的样品被归类为具有良好的泡沫稳定性,那些保持50%或更多的样品被归类为具有优异的泡沫稳定性。结果汇总于表21中。
表21
样品 | 疏水水平 | 多糖分子量 | 泡沫稳定性筛选 | 泡沫保持@1000秒 |
1 | 0 | >1,000,000 | 无 | |
2 | 0 | 6442 | 无 | |
3 | 5.52 | 6442 | 合格(良好) | 15% |
4 | 6.4 | 23170 | 合格(良好) | 40% |
5 | 4.6 | 91223 | 合格(良好) | 40% |
6 | 0.95 | 6442 | 无 | |
7 | 10.2 | 5425 | 合格(优异) | >90% |
8 | 7.79 | 6308 | 合格(优异) | >80% |
9 | 1.3 | 7344 | 无 | |
10 | 5.33 | 4568 | 合格(良好) | 15% |
11 | 4.58 | 5425 | 合格(优异) | >80% |
12 | 3.8(OSA) | 5425 | 无 |
虽然在本文中已经示出和描述了本发明的特定实施例,但是本发明不旨在限于所示的细节。确切地说,可以在权利要求等价物的界限和范围内并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下,在细节上进行各种修改。
Claims (18)
1.一种清洁或处理人体的方法,所述方法包括向所述人体施用含有超亲水两亲性共聚物的组合物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物具有4至约500之间的DP。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物具有小于10摩尔%的两亲性单元。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物的重均分子量为约1000至约100,000。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物的动态表面张力降低tγ=55小于约120秒。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物的溶液粘度小于约9厘泊。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物的PMOD%小于约90%。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物包括多种衍生自烯键式不饱和单体的多种SRU和衍生自烯键式不饱和单体的至少一种ARU。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物包括多种单糖SRU。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述单糖SRU衍生自选自果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、果糖胺、葡糖胺以及它们的组合的一种或多种单糖。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物包括至少一种糖类ARU。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物包括含水载体。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述超亲水两亲性共聚物包括重均分子量小于约200,000的疏水剂改性的淀粉类多糖。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述淀粉类多糖衍生自马铃薯或木薯。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述疏水剂是烯基琥珀酸酐。
16.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物是以洗发剂、洗面奶、洗浴添加剂、凝胶剂、洗液或霜膏的形式存在。
17.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物还包括用于处理皮肤状况的活性物质,所述皮肤状况选自痤疮、皱纹、皮炎、干燥、肌肉痛、瘙痒或其两种或更多种组合。
18.根据权利要求1所述的方法,其中所述组合物施用于人体皮肤、头发或阴道区域。
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