CN102648255B - 掺入光催化剂的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组合物，所述组合物包含具有在酸或碱的存在下能够与基底共价连接的基团的活性物质、在暴露于光照时能够生成酸或碱的光催化剂、以及载体。所述活性物质为硅氧烷聚合物和/或硅氧烷低聚物，其具有高于1,000克/摩尔的分子量，以及具有至少一个有机官能团。所述组合物还可包含表面活性剂、乳化剂、氧化剂、以及其它组分。还公开了用于处理基底的方法。本发明所述组合物和方法用于个人护理产品和消费者护理产品应用中。

Description

掺入光催化剂的组合物和方法
发明领域
用于基底表面特性共价改性的组合物和方法，所述组合物包含硅氧烷聚合物和/或在酸或碱的存在下具有能够共价连接到基底上的官能团的低聚物活性物质、在暴露于光照时能够产生酸或碱的光催化剂和载体。
发明背景
材料的特征可在于体特性和表面特性。材料的总体特性显著地由材料的表面特性和体特性来控制。材料的表面特性主要由材料的表面化学和表面结构来控制。材料的体特性主要由材料的体化学和体结构来控制。有时候期望为了产生某些表面特性而改性材料的表面化学和/或表面结构。此外，有时候期望为了产生某些体特性而改性材料的体化学和/或体结构。
就表面和/或体改性而言，毛发和皮肤是需要特别关注的生理性的材料。头发和皮肤暴露于各种化学环境和物理环境。例如，常见的毛发护理实践通常包括洗涤、吹干、梳理、着色、烫发、拉直、定型等中的一种或多种。这些行为反复地将毛发暴露于机械和化学因素，这些因素可导致作为健康毛发特征的自然光泽和质感的丧失。此外，环境因素可增加这些效应并且基本上使得毛发被风化或受损。由于相似的机械、化学和环境因素，皮肤同样遭受表面损伤。对毛发和皮肤表面的急性损伤可随着时间的推移而不断加强，从而导致慢性损伤。
纤维表皮表面膜（“FCSM”）天然地保护毛发不受机械、化学和环境介导的损伤。FCSM包含毛发纤维的最外表层并且包括蛋白质和脂质组分。FCSM对机械、化学和环境因素起到了高耐碱性、疏水性、表面防护的屏障作用，否则所述因素将显著地造成毛发受损。FCSM包含表面脂质单层，有时称为F层，该层与重交联的角质蛋白（有时称为上表皮）的基层共价键和。F层主要包含脂肪酸，例如18-甲基-二十酸（“18-MEA”），该脂肪酸通过上表皮中的角蛋白或其它蛋白中的半胱氨酸残基上的硫醇基与18-MEA或其它脂肪酸上的羧基之间形成的硫酯连接基与上表皮相结合。F层为毛发纤维提供了疏水表面，该疏水表面部分地有利于健康毛发的光泽亮度、丝质感和光滑度。
角质层天然地保护皮肤不受机械、化学和环境介导的损伤。角质层是表皮的最外层。角质层包含包埋在富脂质的间质组织中的消耗脂质的角质细胞，所述间质组织包含角蛋白、脂肪酸和神经酰胺。人们认为，与毛发中的F层和上表皮的共价连接的方式相似，角质层的脂肪酸、神经酰胺和其它脂质组分通过酯和硫酯连接基共价连接到蛋白质的组分。角质层起到了防止经皮肤的水分损失、调节经皮肤的吸收，并且提供了保护表皮下层的生理性屏障。
尽管微观结构存在差异，但是F层和角质层均分别具有对毛发和皮肤相似的防护作用。但是，机械、化学和环境因素可导致F层和角质层的至少一部分的损失。例如，在持久性毛发着色期间，过氧化氢、氨和高pH的结合可除去至少一部分的防护性F层，使毛发表面以下能够得到附加的氧化，所述氧化可导致在毛发纤维中不可逆的生理化学变化。反复的着色可导致F层从毛发纤维的表面上完全地消失。因此，由于当F层消失时角质的上表皮暴露于表面，因此先前疏水性的毛发纤维表面可变成亲水性的。因此，毛发纤维表面的天然防护和润滑特性降低，并且可感觉到毛发干燥、蓬乱、卷曲、变得难以梳理和/或难以解除缠结、显得暗淡和缺少色彩、具有静电量增加、以及基本上变得更易受由于其它机械、化学和环境因素的附加损伤的影响。
类似地，角质层易受到由机械、化学和环境因素介导的损伤。例如，在气候比较冷的冬季月份中，较低的湿度、低温和大风可引起干燥病（皮肤干燥），该病的特征在于例如发红、发痒和/或鳞屑。受损伤的皮肤基本上更易受到进一步的损伤，所述损伤可使急性问题转化为慢性病症。
对这些材料的表面部分的损伤可导致该材料的下面体部分的损伤。这最终可导致这些材料的显著的并且可能是无法修复的损伤。多种机械、化学和环境因素可（独自地或共同地）导致毛发和/或皮肤损伤。例如，过多地暴露于日光、暴露于水池水中的氯（和市政供水中程度较少的氯）、暴露于其它形式的水污染、暴露于多种形式的大气污染、毛发纤维间的摩擦作用、以及毛发纤维或皮肤和其它表面的摩擦作用可导致毛发和皮肤损伤。
因此，仍需要用于分别补偿毛发纤维和皮肤上的F层和角质层损失，从而提供耐久的调理和防护有益效果的组合物和方法。这种方法的一个实例是对受损毛发和皮肤表面特性进行的共价改性。对这些材料的保护、修复和/或强化同样存在需求。有前途的方法是，通过使一种或多种活性组分进行反应以在一种或多种活性组分之间建立共价键，在材料表面上定位形成活性物质从而改性材料表面和通过以相近的方式在材料体内形成活性物质从而改性材料体。
发明概述
个人护理组合物，所述组合物包含：具有一个或多个官能团的活性物质，在酸或碱的存在下，所述官能团能够共价连接到一个或多个互补官能团(complementary group)；在暴露于光照时能够产生酸或碱的光催化剂；和用于分散或溶解所述活性物质和光催化剂以向基底施用所述组合物的生理学上可接受的载体；并且
其中所述载体为生理学上可接受的载体，并且所述基底选自毛发、皮肤、指/趾甲、牙齿以及它们的组合；
其中所述活性物质选自硅氧烷聚合物和硅氧烷低聚物，并且其中所述活性物质具有高于1000克/摩尔的分子量，以及具有至少一个有机官能团。
处理基底的方法，所述方法包括：将至少一种活性物质施用于所述基底，所述活性物质具有一个或多个官能团，并且所述基底具有一个或多个互补官能团；向所述基底施用至少一种光催化剂，所述光催化剂在暴露于光照时能够能够产生酸或碱；并且使所述光催化剂和所述至少一种活性物质暴露于光照以在所述至少一种活性物质的一个或多个官能团和选自第二活性物质、基底以及它们的组合的试剂之间形成共价连接；其中所述活性物质选自硅氧烷聚合物和硅氧烷低聚物，并且其中所述活性物质具有高于1000克/摩尔的分子量，以及具有至少一个有机官能团。
附图概述
可通过如下附图说明为参考对本文所述的各种实施方案进行理解。
图1为包含通过硫酯键与18-MEA键合的角质上表皮部分的毛发纤维的FCSM受到的损伤示意图。
图2为本文所述的使用活性组分和光催化剂用于处理生理性基底（例如毛发）的组合物和方法的非限制性实施方案的示意图。
图3和3A为本文所述的用于处理生理性基底（例如毛发）的使用活性组分和光催化剂的组合物和方法的非限制性实施方案的示意图。
图4为本文所述的共价改性基底的组合物和方法的作用机制的一个非限制性实施方案的示意图。
发明详述
本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲是指所引用的数值和围绕该数值的功能上等同的范围。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。
如本文所用的术语“官能团”表示至少部分地定义了特定化合物族的结构并且决定了其性质的原子或缔合原子组成的基团。官能团可为在分子或材料上或其内部的区域，所述区域是与分子或材料的其它区域相比具有特定化学反应性的位点。官能团一般具有特有的性质并且可以部分地控制整体分子的反应性。官能团包括但不限于羟基、硫醇基、羰基、羧基、磺酸基、硫基、醚基、卤原子、氨基、氰基、硝基等。一般根据官能团进行分类（结构上和/或功能上）的化合物包括但不限于例如烷烃、烯烃、炔烃、芳族化合物、卤化物、醇、醚、酯、胺、亚胺，酰亚胺、羧酸、酰胺、酰卤、酸酐、腈、酮、醛、碳酸盐、过氧化物、氢过氧化物、碳水化合物、缩醛、环氧化物、磺酸、磺酸酯、硫化物、亚砜、硫醚、硫氰酸酯、二硫化物、膦酸、磷酸酯、膦、叠氮化合物、偶氮化合物、硝基化合物、硝酸盐、腈、亚硝酸盐、亚硝基化合物、硫醇、氰酸酯及异氰酸酯。
本文所用的术语“活性物质”、“活性组分”、“活性化合物”以及这些术语的组合和改性表示施用于基底来改性基底材料的表面和/或体特性的物质。这些术语可互换使用。基底表面特性可包括例如表面疏水性/亲水性、疏油性/亲油性、颜色、光学特性、吸收性、吸附性、键合能力、亮度、消光度、摩擦阻力、防污性、表面质感、气味、可洗性、可润湿性、弹性、塑性和刚度。基底体特性可包括例如拉伸强度、刚度、吸收性、弹性、塑性和生物活性。
活性物质可包括具有一个或多个官能团的化合物，所述官能团能够在酸或碱的存在下与基底表面或体内部中存在的一个或多个互补官能团共价连接。活性物质可包括能够在酸或碱的存在下在分子之间形成共价键的化合物，例如能够进行酸或碱催化的聚合的单体。“美容活性物质”为适用于个人护理产品且不具有不适当的毒性、不相容性、不稳定性、变应性反应等的活性物质。
如本文所用的术语“单体”表示可与其它单体（可具有相同或不同的化学结构）共价键合从而形成聚合物或共聚物的化合物。如本文所用的术语“聚合物”（和“共聚物”）表示包含多个单体的化合物。因此，如本文所用的术语聚合物包括二聚体、三聚体、低聚物等。
如本文对基底所用的术语“改性”或“官能化”是指（1）将活性组分共价连接到基底表面，（2）将活性组分共价连接到基底材料体内部的物质，（3）在两种或更多种活性组分（其可为相同的或不同的化学结构）之间形成共价键，其中所得的第二活性物质定位于基底表面，和/或（4）在两种或更多种活性物质（其可为相同的或不同的化学基团）之间形成共价键，其中所述活性物质存在于基底体的内部。
本文所用术语“适于涂敷到人的毛发上”和“适于涂敷到人的皮肤上”表示所描述的组合物或它们的组分适用于和人类毛发、头皮和皮肤接触，而没有不适当的毒性、不相容性、不稳定性、变应性反应，等等。
本文所用术语“洗涤剂”表示用于清洁毛发或皮肤，包括头皮、面部和身体的组合物。因此，术语“洗发剂”包括但不限于常规理解的例如洗发剂、沐浴剂、洗面剂、或其它的表面洗涤组合物。此外，术语“洗发剂”包括用于人和/或动物的组合物。
如本文所用的术语“调理剂”表示为了向毛发和/或皮肤提供防护，使其不受导致毛发或皮肤损伤或风化的机械、化学和/或环境因素影响，和/或减轻这些损伤特征的用于毛发或皮肤，包括头皮、脸和身体的组合物。因此，术语“调理剂”包括但不限于常规理解的例如毛发调理剂（免洗型和/或洗去型）、皮肤洗剂、或面部保湿剂。此外，术语“调理剂”包括用于人和/或动物的组合物。
如本文所用的术语“个人护理产品”表示以下产品：例如唇膏、睫毛膏、胭脂、粉底、腮红、眼线笔、唇线笔、唇彩、其它化妆品、扑面粉、爽身粉、防晒剂、防晒乳、指/趾甲油、摩丝、发胶、定型凝胶、指/趾甲调理剂、沐浴凝胶、淋浴凝胶、沐浴露、洗面剂、洗发剂、毛发调理剂（免洗型和冲洗型）、营养发水、毛发染料、毛发着色产品、亮发产品、护发素、毛发抗毛躁产品、发梢分叉端修复产品、润唇膏、皮肤调理剂、冷霜、保湿剂、身体喷雾剂、肥皂、身体磨砂剂、去角质剂、收敛剂、紧肤水、脱毛剂、烫发液、去头屑制剂、止汗剂组合物、除臭剂、剃须产品、剃须前产品、剃须后产品、清洁剂、皮肤凝胶、冲洗剂、牙膏、漱口水、或口腔护理条。
如本文所用的术语“消费者护理产品”表示以下产品：例如软表面清洁剂、硬表面清洁剂、玻璃清洁剂、瓷砖清洁剂、抽水马桶清洁剂、木材清洁剂、多表面清洁剂、表面消毒剂、盘碟洗涤组合物、衣服洗涤剂、织物调理剂、织物染料、表面保护剂、表面消毒剂、机动车表面处理剂等。消费者护理产品可为液体、凝胶、悬浮液、粉末等的形式。消费者护理产品同样可用于家用或家庭护理以及专业的、商业的和/或工业的用途。
本文所述的组合物和方法的一个目的是通过将活性物质共价连接到基底表面来改性基底的表面和/或体特性。本文所述的组合物和方法的另一个目的是通过用能够与其自身进行反应在两个或更多个活性化合物分子之间形成共价键从而形成第二活性物质的活性化合物处理基底来改性基底的表面和/或体特性。本文所述的组合物和方法的另一个目的是通过将活性物质共价连接到基底表面来将基底表面官能化。为了实现有效的处理，偶尔可以期望先将分子中包含多种相近官能团的物质连结到基底，然后再进行以下步骤：通过与在先连接的材料进行反应将另一种材料/有益剂进行连接。如果基底仅包含有限密度的能够与有益剂反应形成化学键的官能团，则该方法是特别有用的。例如，先将苹果酸（2-羟基-1,4-二丁酸）连结到基底可将基底对随后的活性物质连接的反应性提高二倍。本文所述的组合物和方法的另一个目的是这种改性/官能化的方式容易服从卫生和安全规定并且可以容易地在个人护理产品和/或消费者护理产品空间中实施。
一般来讲，各种实施方案涉及到处理基底的组合物和方法。如本文所用的术语“基底”表示任何可用于使用本文所述的组合物和方法处理表面和/或体的材料，包括但不限于生理性的材料，例如毛发纤维、皮肤、指/趾甲、齿龈和牙齿。基底也可表示非生理性的材料，例如织物、纸材、木材、塑料、玻璃、瓦、石材、混凝土、砖块、其它陶瓷、镀层的或着色的金属表面、镀膜玻璃、聚合物膜和复合材料。基底也可包括已被预先修饰的表面，例如涂覆的表面（例如涂漆的或着色的）或层状表面。术语“基底”和“材料”可在以本文所述的组合物和方法修饰的基底的范围内互换使用。
在各种实施方案中，本文所述的组合物包含能够在酸或碱的存在下改性基底的活性组分、能够与光接触生成酸或碱的光催化剂和适宜的载体，所述载体任选地为生理学上可接受的载体。在各种实施方案中，本文所述的组合物也可包含一种或多种任选的组分，包括表面活性剂、乳化剂、氧化剂、还原剂、pH调节剂、润肤剂、湿润剂、蛋白质、肽、氨基酸、聚合物添加剂、增光剂、油和/或脂肪酸、润滑剂、多价螯合剂/螯合剂、抗静电剂、流变改性剂、手感剂、填充剂、防腐剂、香料、其它功能性成分、或它们的组合。
在各种实施方案中，本文所述的方法包括通过在活性组分和/或基底之间形成一个或多个共价键来处理基底，其中所述共价键是在由与光接触的光催化剂生成的酸或碱的存在下形成的。在各种实施方案中，本文所述的方法包括通过在两个或更多个活性组分分子之间形成一个或多个共价键来处理基底，其中所述共价键是在由与光接触的光催化剂生成的酸或碱的存在下形成的并且所述活性物质定位于基底的表面和/或体。如本文所用的术语“分子”表示通过化学键一起保持一定排列的至少两个原子组成的足够稳定的基团。因此，术语分子包括但不限于中性的分子化合物、多原子离子、基团、生物分子、单体、二聚体、三聚体、低聚物、聚合物等。
在各种实施方案中，本发明所述的方法包括通过以下方法处理基底：制备化合物并将化合物共价键合到基底、或通过在原位提供基底、提供一种或多种试剂、提供光催化剂并在所述基底和所述一种或多种试剂的存在下使所述光催化剂与光接触，从而在基底表面上或基底体内部的化合物之间形成共价键，其中所述光催化剂生成酸或碱，该酸或碱催化了一种或多种试剂之间的反应和/或一种或多种试剂与基底的反应，并且其中所述反应性成了共价键。在各种实施方案中，本文所述的方法包括提供了包括基底、能够在酸或碱的存在下改性基底的活性组分、和与光接触能够生成酸或碱的光催化剂的体系，然后将该体系暴露于光。
一般来讲，例如在基底例如毛发和皮肤上的活性组分的共价连接往往很难实现。当有水存在时更是如此，水可以在基底官能化发生之前迅速地降解反应性部分。此外，已知含水的介质化学上有利于水解和氧化反应，所述反应可与活性组分与基底的共价连接相竞争。这可能导致特殊的问题，例如在个人护理产品中经常将水用作生理学上可接受的载体。消费者护理产品往往也以各种容量使用水，最显著的是用水作为溶剂。
此外，基底例如毛发、皮肤、织物、玻璃和陶瓷的表面上可特别地不包含易与活性组分反应形成共价键的反应性化学官能团。这种基底的表面反应性相对低，可导致施用和冲洗环境（例如用洗发剂洗发和调理毛发、淋洗皮肤、洗涤织物、或清洁硬表面）的实际时间架构外的反应体系。此外，关于产品安全和环境保护的严格的规章要求提高了提供通过活性组分的共价连接来处理基底，例如毛发、皮肤、织物、玻璃或陶瓷组合物和方法的挑战性。
但是，本文所述的各种组合物和方法的实施方案集中到了光催化剂技术上，所述技术允许在基底材料的表面上或体内部原位使用光来促进反应，例如活性组分与基底的共价连接或两种或更多种活性组分之间的共价键的形成。例如，为了补充和/或增强这些基底正常的疏水性，可使用各种实施方案来促进长链烷基与受损的亲水性毛发和/或皮肤的共价连接。此外，例如可使用各种实施方案来促进活性物质与织物或硬表面的共价连接。此外，例如为了改性材料的表面和/或体特性，可使用各种实施方案来将聚合单体定位于基底材料的表面上和/或体内部。
在各种实施方案中，共价连接可得到对具有受损毛发和/或皮肤的个体的多种实质性的有益效果。例如，毛发调理的有益效果可特别地包括改善手感、降低摩擦、更容易梳/刷、减少干燥、提高光滑度、降低卷曲的状态、提高光泽、降低静电含量、和提高对于由机械、化学和环境因素造成的损伤的防护。皮肤调理的有益效果可特别地包括减少干燥、减少发红、减少发痒、减少片状剥落、和提高质感和光滑度。其中至少一些有益效果可通过经共价连接的表面改性所得的活性物质的提高的或有针对性的沉积来赋予。本文所述的组合物和方法所赋予的有益效果潜在地是更持久的，这是由于采用了不易变的共价键，对于活性组分在毛发和/或皮肤上的沉积或施用而言，相对于现有的调理剂中采用的吸收、吸附、氢键、离子键、其它静电作用、和/或其它瞬时非共价缔合，所述共价键一般更强并且更稳定。这基本上可减少现有调理剂中遇到的施用和再施用的频率。
本文所述的组合物和方法的各种实施方案可提供活性组分和基底的共价连接，所述连接可描述为修复和/或加强例如毛发F层或皮肤角质层的方法。在毛发的范围内并且不受理论的约束或限制，如图1所示，通过由各种机械的、化学的、和/或环境的因素介导的过程可将原始头发的F层从毛发纤维上剥离。这些过程可包括例如在持久性毛发着色和持久性烫发过程期间通常遇到的氧化反应和水解反应。
图1为包含通过18-MEA上的羧基和上表皮中的角蛋白的半胱氨酸残基上的硫醇基之间的硫酯键与18-MEA共价键合的角质上表皮部分的毛发纤维的FCSM示意图。水解和/或氧化过程（例如，由于在持久性毛发着色和持久性烫发过程期间通常遇到过氧化氢、氨和高pH的结合），以及其它机械、化学和环境因素可通过使半胱氨酸-类酯的硫酯键断裂从而至少除去一部分的F层，剩下包含半胱氨酸残基上的磺酸基的暴露在外的上表皮。
上表皮表面上的半胱氨酸残基上的阴离子磺酸基再现了任何亲水性的受损毛发纤维的表面，所述亲水性可导致受损毛发具有不可取的性质。此外，已注意到，毛发纤维的亲水性越强（因此损伤越大），现有疏水性调理活性物质（例如二甲基硅氧烷、脂肪醇和酸和季铵盐）通过非共价作用和缔合的沉积就越差。因此，本文所述的组合物和方法提供了处理这种受损基底的引人注意的方法。
图2为本文所述的用于处理基底的组合物和方法的一个非限制性实施方案的示意图。在包含表面磺酸基和羧基的基底的存在下，提供了包含具有羟基（R-OH）的活性组分和与光接触能够生成酸或碱的光催化剂的组合物。将光催化剂与光接触，使得光催化剂产生酸或碱。酸或碱催化了活性物质上的羟基和基底上的羧基之间的共价酯键的形成。
图3和图3A一起示意性地示出了用于处理基底的本文所述的组合物和方法的一个非限制性实施方案。图中显示了包含脂质层（F层）和蛋白质层（上表皮）的毛发纤维的部分。所述蛋白质层包含结构蛋白质，例如在半胱氨酸残基之间具有二硫键的角蛋白。可用还原剂处理毛发从而断裂二硫键并且形成相应的硫醇基。可用活性组分进一步处理毛发，所述活性组分包含一种或多种能够在一种或多种活性组分化合物之间和/或一种或多种活性组分化合物与硫醇基之间反应形成共价键的化合物。毛发纤维还用光催化剂进行处理。所述一种或多种活性组分和光催化剂渗入到所述毛发纤维基底的表面内。将用一种或多种活性组分和光催化剂处理的毛发纤维基底与适宜波长的光接触，使得所述光催化剂活化并催化毛发纤维基底内的一种或多种活性组分与硫醇基之间的反应。
在各种实施方案中，所述活性组分可为一种或多种在酸或碱存在下能够聚合的单体。用包含光催化剂和单体的组合物处理所述毛发纤维，所述单体至少一部分深入到纤维中。与光接触后，光催化剂活化从而生成酸或碱，催化了单体的聚合，从而原位形成了聚合物，所述聚合物任选地通过在硫醇基和聚合物之间形成的共价键与毛发纤维相连接。
在其它实施方案中（未示出），所述聚合物不与毛发纤维共价连接。例如，可将原位形成的聚合物物理地固定在毛发纤维的表面上或毛发纤维中的细孔内。也可通过与基底表面和/或体的物理的和/或化学的作用，例如吸附、吸收、静电作用、摩擦作用、空间作用、和/或尺寸排阻效应使原位形成的聚合物与毛发纤维缔合。
在各种实施方案中，所述单体可为苯乙烯或苯乙烯衍生物，例如α-甲基苯乙烯。所述单体也可包括不同单体的混合物，使得在原位进行聚合（在基底的表面上和/或体内部）制备共聚物。
在本文所述的组合物和方法的各种实施方案中，光催化剂可为与光接触时质子化的光致酸。质子（所述质子可为溶剂化物，例如为水和氢离子的形式）可催化通过例如酯化反应或硫酯化反应的共价键的形成。在本文所述的组合物和方法的各种实施方案中，光催化剂可为与光接触时生成氢氧根阴离子的光致碱。氢氧根阴离子可催化通过例如酯化反应或硫酯化反应的共价键的形成。在各种实施方案中，光致酸或光致碱的作用机理不仅限于阿仑尼乌斯（Arrhenius）类或布忍斯特-罗瑞（）类酸或碱体系，而且也包括与光接触催化活化的路易斯（Lewis）类酸或碱。本文所述的组合物和方法不限于上下文中。
酯化反应一般是可逆的。在相对中性的介质例如水中，酯化反应在热力学上可不利于酯键和水的形成，这与酯键水解为相应的含羟基和羧基结构的逆反应是相对立的。硫酯化体系一般表现为类似的方式。因此，现有体系例如现有调理剂中的活性组分和基底之间共价键的形成在处理基底例如毛发或皮肤的范围内是不可行的。
此外，在个人护理产品的范围内，酸或碱催化的酯化或硫酯化反应一般是不可行的，这是因为在不具有较高或较低的pH的基底的表面上或体内部难以生成足够浓度的酸或碱。一般不适宜使用具有较高或较低pH的产品，这是因为这种酸性和苛性物质可为生理学上不可接受的。
本文所述的组合物和方法克服了这些限制。光催化剂的使用使得所述催化剂和活性组分在基底表面或基底材料体内部协同定位。然而，所述光催化剂直到与光接触时才活化。例如，当与适宜波长的光接触时，光致酸催化剂表现出pKa增大。例如，当与适宜波长的光接触时，光致碱催化剂可表现出pKb增大。例如，与光接触时相应的酸或碱强度的增大导致基底表面的质子或氢氧根浓度定域的升高，这有利于迅速的酯化或硫酯化。此外，因为质子或氢氧根的浓度短时间内在基底表面定位（在扩散至周围的介质之前），所以在所用的光催化剂量下，体pH基本上不受光催化反应的影响并且可仍然接近中性。这有利于例如在个人护理产品和各种消费者护理产品应用中的生理性施用。此外，在共价键易受到高pH或低pH的情况下的步骤期间，酸性或碱性催化作用的瞬时定位的性质也有利于所形成的共价键的稳定性。
因此，本文所述的组合物和方法的各种实施方案中，在活性组分和基底之间形成酯或硫酯共价键的反应的光催化作用为基底处理，例如分别在毛发和皮肤中的F层和角质层的修复和/或加强提供了高效的、可控的、稳定的和生理学上可接受的方法。
图4为本文所述的共价改性基底的组合物和方法在光致酸催化剂的环境下的作用机制的一个非限制性实施方案的示意图。在第一步中，提供了包含可为活性组分的试剂和光致酸催化剂的试剂溶液。所述试剂溶液可包含洗发剂、调理剂、其它个人护理产品或消费者护理产品。在第二步中，将所述试剂溶液施用到基底上，所述基底可为例如皮肤、毛发、织物、或硬表面。所述试剂溶液的组分沉积于基底表面。在第三步中，将包含试剂溶液和基底的体系与光接触。光导致光催化剂脱质子化。在第四步中，在所述试剂和所述基底表面之间发生光致酸催化的酯化反应。在第五步中，未反应的催化剂、试剂和质子从基底表面扩散并从体系中除去。在第六步中，将所述改性的/官能化的基底干燥。在第七步中，洗涤并冲洗所述改性的/官能化的基底。在洗涤和冲洗后，所述改性的/官能化的基底基本上保留了共价键合的试剂。
本文所述的组合物和方法有利于以可控的方式原位和定位改性材料的性质。所述活性组分在光致酸或光致碱反应体系中共价地改变（例如通过在活性组分之间形成共价键从而生成第二活性物质和/或在活性组分和基底材料之间形成共价键）。
可通过喷涂、浸泡、铺展、涂布、冲洗、或任何其它适宜的将组合物引入到基底表面上或基底材料体内的方法对要改性的基底进行处理。在各种实施方案中，为了确保基底表面和/或体的充分改性，重要的是确保用试剂溶液将基底的整个表面润湿。如果所述活性物质至少部分不溶于载体中，则重要的是通过例如使载体中的活性物质的液滴大小或粒度最小化，从而使活性物质与基底最大程度地接触。在各种实施方案中，可期望将试剂溶液仅引入到基底表面的单一部分或多个部分。在其它实施方案中，可期望用适宜的波长仅照射单一部分或多个部分，从而活化光催化剂。仅在既与试剂溶液接触又用适宜波长的光照射从而活化光催化剂的基底表面（和下面的体）的那些区域上才会发生共价改性。这使得可以控制表面和/或体改性的位置和范围。
本文所述的酸或碱光催化的共价改性/官能化机理也可以是可逆的。例如，通过酯化和/或硫酯化反应共价改性或官能化的基底表面可与酸性含水的表面活性剂溶液相接触。作为另外一种选择，可采用碱性表面活性剂溶液。这些溶液可有利于将活性组分与基底连结的酯和/或硫酯键的水解裂解，从而除去活性组分。
这种可移除性仅限于在适当条件下活性组分–基底键为可逆的情况。例如，在光致酸催化酯化作用的情况下，当试剂和催化剂存在于基底附近并与适当的光接触时，形成了酯键。因为生成的质子迅速扩散到介质体中，所以照射时质子的高浓度使得形成的酯键保持不变。光致酸的低含量使得随后的水溶液体稳定并且pH近中性。在这些条件下，酯键以非常慢的速度水解。但是，使用显著地较低（或显著地较高）pH的水溶液进行处理将更容易断裂酯键，导致得到原始的未改性的基底表面。
通过使用包含光催化剂（光致酸或光致碱）的组合物对改性的或官能化的基底进行处理也能够实现共价连接的活性物质的移除。这使得更好地控制将活性组分从基底移除的时间。如果选择不受环境光照的影响但是在适当的装置提供的特定波长的光下能够生成酸或碱物质的光催化剂，就能够实现这种控制。
详细描述了本文所述的组合物和相关方法的各种组分，以及优选的和任选的组分。
活性组分
本发明的活性物质包括硅氧烷低聚物或聚合物，其具有i）在一个实施方案中高于1000克/摩尔的分子量，并且在另一个实施方案中高于50,000克/摩尔的分子量，ii）至少一个有机官能团（并且在一个实施方案中为多个基团），所述有机官能团包括但不限于羟基、氨基、羧基和/或它们的任何组合，并且iii）硅氧烷聚合物取代基的含量的特性以及分子量可适当选择，这取决于所期望的基底改性和施用条件。例如，如果期望疏水性提高，则硅氧烷低聚物或聚合物中小于2%的硅氧烷原子可被有机基团取代。所述硅氧烷共聚物可来自包含有机醇基团（伯和仲）的单体，所述单体包括具有以下结构的那些：
R1-[Si(CH2)(R3-CH2OH)-O]n-[Si(CH2)2-O]m-R2
其中R1、R2为甲基、R3-CH2CH2CH2-(OCH2CH2O)q-H具有q≥1。
可通过用硅氧烷低聚物或聚合物活性物质处理受损毛发，实现毛发改性。用包含光酸发生剂如8-羟基喹啉的乳液、分散体和/或溶液形式的此类活性物质处理，可向受损毛发提供持久的有益效果，例如，在多次洗发剂洗涤循环后持久作用。持久有益效果的实例包括毛发柔软性（润湿和干燥）、相容性、防卷曲、定型和颜色保持、润湿以及光泽。
表面改性方法涉及在硅氧烷聚合物和基底之间形成共价键。所述键通过低聚物或聚合物的伯醇或仲醇与毛发基底的相容官能团（例如进行缩合的羧酸基团）的酸催化的反应产生。
适宜的硅氧烷低聚物和/或聚合物包括具有烷氧基链烷醇基团的硅氧烷低聚物或聚合物。在一个实施方案中，所述硅氧烷低聚物和/或聚合物为具有以下结构的双-羟乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷：
适宜的双-羟乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷包括但不限于以商品名5562Carbinol Fluid得自Dow Corning和Baysilone OF OH 702E得自Momentive的那些材料。
光催化剂
所述催化剂可为任何与光接触时pKa（或pKb）值降低（或升高）的酸、碱（或它们的缀合物）。所述光可为具有任何适宜的波长的光，使得pKa或pKb相应地降低或升高。例如，所述光可为环境光、日光、白炽光、荧光、LED光、激光等。所述光可属于按照电磁光谱的任何类别，例如可见光、近或远紫外光、或者近或远红外光。对本领域的普通技术人员显而易见的是，所述光的适当波长将取决于所采用的一种或多种光催化剂的特性。
此外，可通过任何能够照射基底表面的光源来提供适宜的光。例如，环境日光、白炽光、荧光等可提供适宜波长的光。因此，可通过常规的光源例如灯和便携式发光体或电池供电式发光体来提供所述光。此外，可改进或使具体的装置适于与本文所述的组合物和方法一起使用。例如，将毛发刷构造并入提供适宜波长的光的LED，所述毛发刷可用于共价改性毛发纤维的表面。在各种实施方案中，例如可使用激光来精确定位基底表面的共价改性。
在各种实施方案中，所述光催化剂为光致酸，例如芳族羟基化合物、磺化芘化合物(sulfonated pyrene compounds)、盐、重氮甲烷衍生物、双砜衍生物、二磺胺二甲唑衍生物、硝基苄基磺酸酯衍生物、磺酸酯衍生物、N-羟基酰亚胺的磺酸酯、或它们的组合。
光致酸催化剂可包括例如羟基取代的芳族，例如8-羟基喹啉、8-羟基喹啉硫酸酯、8-喹啉醇-1-氧化物、5-羟基喹啉、6-羟基喹啉、7-羟基喹啉、5-碘-7-磺基-8-羟基喹啉、5-氟-8-羟基喹啉、5-氟-7-氯-8-羟基喹啉、5-氟-7-溴-8-羟基喹啉、5-氟-7-碘-8-羟基喹啉、7-氟-8-羟基喹啉、5-氯-8-羟基喹啉、5,7-二氯-8-羟基喹啉、5-氯-7-溴-8-羟基喹啉、5-氯-7-碘-8-羟基喹啉、7-氯-8-羟基喹啉、5-溴-8-羟基喹啉、5-溴-7-氯-8-羟基喹啉、5,7-二溴-8-羟基喹啉、5-溴-7-碘-8-羟基喹啉、7-溴-8-羟基喹啉、5-碘-8-羟基喹啉、5-碘-7-氯-8-羟基喹啉、5,7-二碘-8-羟基喹啉、7-碘-8-羟基喹啉、5-磺酸-8-羟基喹啉、7-磺酸-8-羟基喹啉、5-磺酸-7-碘-8-羟基喹啉、5-氰硫基-8-羟基喹啉、5-氯-8-羟基喹啉、5-溴-8-羟基喹啉、5,7-二溴-8-羟基喹啉、5-碘-8-羟基喹啉、5,7-二碘-8-羟基喹啉、7-氮杂吲哚、7-氰基-2-萘酚、8-氰基-2-萘酚、5-氰基-2-萘酚、1-羟基-3,6,8-三磺酸芘、反-3-羟基芪、2-羟甲基苯酚、或花葵素。
光致酸催化剂可包括盐，例如双(4-叔丁基苯基)碘全氟-1-丁磺酸盐、二苯基碘全氟-1-丁磺酸盐、二苯基碘-9,10-二甲氧基蒽-2-磺酸盐、二苯基碘六氟磷酸盐、二苯基碘硝酸盐、二苯基对甲苯磺酸盐、二苯基碘三氟甲磺酸盐、(4-甲基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-甲硫基苯基)甲基苯基锍三氟甲磺酸盐、2-萘基二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-苯氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-苯硫基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、硫代双(三苯基锍六氟磷酸盐)、三芳基锍六氟锑酸盐、三芳基锍六氟磷酸盐、三苯基锍全氟-1-丁磺酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、三(4-叔丁基苯基)锍全氟-1-丁磺酸盐、三(4-叔丁基苯基)锍三氟甲磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘对甲苯磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘三氟甲磺酸盐、(4-溴苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(叔丁氧基羰基甲氧基萘基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(叔丁氧基羰基甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-氯苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-氟苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、[4-[2-羟基十四烷基)氧基]苯基]苯基碘六氟锑酸盐、(4-碘苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、二苯基碘六氟磷酸盐、二苯基碘六氟砷酸盐、二苯基碘六氟锑酸盐、二苯基对甲氧基苯基三氟甲磺酸盐、二苯基对亚苄基三氟甲磺酸盐、二苯基对异丁基苯基三氟甲磺酸盐、二苯基对叔丁基苯基三氟甲磺酸盐、三苯基锍六氟磷酸盐、三苯基锍六氟砷酸盐、三苯基锍六氟锑酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、二丁基萘基锍三氟甲磺酸盐、二苯基碘三氟甲磺酸盐、(对叔丁氧基苯基)苯基碘三氟甲磺酸盐、二苯基碘对甲苯磺酸盐、(对叔丁氧基苯基)苯基碘对甲苯磺酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、(对叔丁氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、双(对叔丁氧基苯基)苯基锍三氟甲磺酸盐、三(对叔丁氧基苯基)-锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍对甲苯磺酸盐、(对叔丁氧基苯基)二苯基锍对甲苯磺酸盐、双(对叔丁氧基苯基)苯基锍对甲苯磺酸盐、三(对叔丁氧基苯基)锍对甲苯磺酸盐、三苯基锍九氟丁磺酸盐、三苯基锍丁磺酸盐、三甲基锍三氟甲磺酸盐、三甲基锍对甲苯磺酸盐、环己基甲基(2-氧代环己基)锍三氟甲磺酸盐、环己基甲基(2-氧代环己基)锍对甲苯磺酸盐、二甲基苯基-锍三氟甲磺酸盐、二甲基苯基锍对甲苯磺酸盐、二环己基苯基锍三氟甲磺酸盐、二环己基苯基锍对甲苯磺酸盐、三萘基锍三氟甲磺酸盐、环己基甲基(2-氧代环己基)锍三氟甲磺酸盐、(2-降冰片基)甲基(2-氧代环己基)锍三氟甲磺酸盐、乙烯双-[甲基(2-氧代环戊基)锍三氟甲磺酸盐、或1,2′-萘基羰基甲基四氢噻吩三氟甲磺酸盐。
光致酸催化剂可包括重氮甲烷衍生物，例如双(苯磺酰基)-重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(二甲苯磺酰基)重氮甲烷、双(环己基磺酰基)-重氮甲烷、双(环戊基磺酰基)重氮甲烷、双(正丁基磺酰基)重氮甲烷、双(异丁基磺酰基)-重氮甲烷、双(仲丁基磺酰基)重氮甲烷、双(正丙基磺酰基)重氮甲烷、双(异丙基磺酰基)-重氮甲烷、双(叔丁基磺酰基)重氮甲烷、双(正戊基磺酰基)重氮甲烷、双(异戊基磺酰基)-重氮甲烷、双(仲戊基磺酰基)重氮甲烷、双(叔戊基磺酰基)重氮甲烷、1-环己基磺酰基-1-(叔丁基磺酰基)重氮甲烷、1-环己基磺酰基-1-(叔戊基磺酰基)重氮甲烷、或1-叔戊基磺酰基-1-(叔丁基磺酰基)重氮甲烷。
光致酸催化剂可包括乙二肟衍生物，例如双邻(对甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(对甲苯磺酰基)-α-二苯基乙二肟、双邻(对甲苯磺酰基)-α-二环己基-乙二肟、双邻(对甲苯磺酰基)-2,3-戊二酮-乙二肟、双邻(对甲苯磺酰基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二肟、双邻(正丁磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(正丁磺酰基)-α-二苯基乙二肟、双邻(正丁磺酰基)-α-二环己基乙二肟、双邻(正丁磺酰基)-2,3-戊二酮乙二肟、双邻(正丁磺酰基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二肟、双邻(甲磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(三氟-甲磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(1,1,1-三氟乙磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(叔丁磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(全氟辛磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(环己磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(对-氟苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(对-叔丁基苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟、双邻(二甲苯磺酰基)-α-二甲基-乙二肟、或双邻(樟脑磺酰基)-α-二甲基乙二肟。
光致酸催化剂可包括双砜衍生物，例如双萘基磺酰基甲烷、双三氟甲基磺酰基甲烷、双甲基磺酰基甲烷、双乙基磺酰基甲烷、双丙基磺酰基甲烷、双异丙基磺酰基甲烷、双-对甲苯磺酰基甲烷、双苯磺酰基甲烷、2-环己基-羰基-2-(对甲苯磺酰基)丙烷（β-酮砜衍生物）、2-异丙基-羰基-2-(对甲苯磺酰基)丙烷（β-酮砜衍生物）。
光致酸催化剂可包括二砜衍生物，例如二苯基二砜或二环己基二砜。
光致酸催化剂可包括硝基苄基磺酸酯衍生物，例如对甲苯磺酸2,6-二硝基苄酯或对甲苯磺酸2,4-二硝基苄酯。
光致酸催化剂可包括磺酸酯衍生物，例如1,2,3-三(甲磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(三氟-甲磺酰基氧基)苯、或1,2,3-三(对甲苯磺酰基氧基)苯。
光致酸催化剂可包括N-羟基酰亚胺的磺酸酯，例如甲磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、三氟甲磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、乙磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、1-丙磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、2-丙磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、1-戊磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、1-辛磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、对甲苯磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、对甲氧基苯磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、2-氯乙磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、苯磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、2,4,6-三甲基-苯磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、1-萘磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、2-萘磺酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基-2-苯基琥珀酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基马来酰亚胺酯、乙磺酸N-羟基马来酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基-2-苯基马来酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基戊二酰亚胺酯、苯磺酸N-羟基戊二酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基苯邻二甲酰亚胺酯、苯磺酸N-羟基苯邻二甲酰亚胺酯、三氟甲磺酸N-羟基苯邻二甲酰亚胺酯、对甲苯磺酸N-羟基苯邻二甲酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基萘邻二甲酰亚胺酯、苯磺酸N-羟基萘邻二甲酰亚胺酯、甲磺酸N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧酰亚胺酯、三氟甲磺酸N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧酰亚胺酯、对甲苯磺酸N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧酰亚胺酯、三氟甲磺酸N-羟基萘邻二甲酰亚胺酯、全氟-1-丁磺酸N-羟基-5-降冰片烯-2,3-羧酰亚胺酯。
在某些实施方案中，所述光催化剂为8-羟基喹啉，其可在pH较低的溶液中作为光致酸催化剂或者在pH较高的溶液中作为光致碱催化剂。在某些其它的实施方案中，所述光催化剂为8-羟基-1,3,6-芘三磺酸三钠盐（D&CGreen 8）。在各种实施方案中，所述光催化剂为光致碱。光致碱催化剂可包括三苯甲基醇的衍生物，例如孔雀绿。光致碱催化剂也可包括吖啶衍生物，例如9-羟基-10-甲基-9-苯基-9,10-二氢吖啶。光致碱催化剂也可包括包含氨基甲酸根的光敏化合物。
相对于组合物的总重量，本文所述组合物和方法中的光催化剂以按重量计0.00050%至30%的量存在。一般来讲，存在光催化剂的优选浓度。所述光催化剂的优选浓度部分地取决于多种因素，包括例如催化剂的化学结构、反应介质、反应类型和基底。
载体
本文所述的组合物一般包括适宜分散或溶解所述活性物质、光催化剂、以及任何其它组分的载体，从而有利于将组合物施用到基底表面上或基底的体部分中。所述载体可包括溶剂、乳化剂、表面活性剂或其它分散剂中的一种或多种。所述载体也可为生理学上可接受的载体。适宜的载体的性质至少部分地取决于组合物中其它组分和将改性的基底的性质。
适宜的载体起到了分散或溶解所述活性物质、光催化剂、以及任何其它组分的作用，并且有利于将所述组合物施用到基底表面上。适宜的载体有利于活性物质和基底之间的充分接触。在各种实施方案中，生理学上可接受的载体可为例如任何适于施用到生理组织，例如人的毛发和人的皮肤上载体、溶剂、或包含溶剂的组合物。在各种实施方案中，生理学上可接受的载体为美容或皮肤病学可接受的载体。
适宜的载体可为溶剂。例如，在个人护理产品和消费者护理产品的施用中，水为可用的溶剂。相对于组合物的总重量，本文所述的组合物可以按重量计1%至98%的量包含水。水也是生理学上可接受的载体。附加的溶剂或包含溶剂的生理学上可接受的载体包括但不限于包含羟基的液体（例如醇）、硅氧烷、油、烃、二元醇、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠以及它们的组合。例如，在某些实施方案中，其中所述活性物质至少部分地不溶于水，可将其它溶剂、分散剂、或乳化剂独自或互相之间和/或与水组合用作生理学上可接受的载体。
因此，使用适宜的载体将形成本文所述组合物的组分稀释和/或乳化。适宜的载体可溶解组分（真溶液或胶束溶液），或者组分可完全分散于载体中（悬浮液、分散液或乳液）。所述悬浮液、分散液或乳液的载体通常为其连续相。即，所述悬浮液、分散液或乳液的其它组分以分子水平分布或作为离散的或凝聚的颗粒完全分布在载体中。在这些情况下，这些活性物质的乳液或分散液的制备可为非常重要的。小颗粒有利于所述活性物质、基底和光致酸催化剂之间的紧密接触，从而提高反应速度。例如，在水介质中使用脂肪醇和8-羟基喹啉进行毛发表面改性的情况下，包含非常小的颗粒（例如小于500纳米或者更优选地小于200纳米）的乳液与包含较大颗粒的乳液相比，可基本上更有效地提供耐用的疏水性表面（例如，参见图7中相当于实施例4与4A相比的数据）。
对于本领域的普通技术人员显而易见的是，所述适宜的载体取决于在本文所述的组合物中使用的具体的活性物质、光催化剂、以及其它任选的组分。
任选组分
本文所述的组合物和方法可任选地包含多种组分。例如，在各种实施方案中，本文所述的组合物和方法可包含表面活性剂、乳化剂、氧化剂、还原剂、pH调节剂、润肤剂、湿润剂、蛋白质、肽、氨基酸、聚合物添加剂、增光剂、油和/或脂肪酸、润滑剂、多价螯合剂/螯合剂、抗静电剂、流变改性剂、手感剂、填充剂、染料、防腐剂、香料、其它功能性成分、或它们的组合。特别的任选组分可存在于CTFA International Cosmetic IngredientDictionary,Tenth Edition,2004；和McCutcheon,Detergents and Emulsifiers,North American Edition(1986)中。对本领域的普通技术人员显而易见的是，所采用的特别的任选组分将至少部分地取决于所述组合物和方法的具体施用。
在各种实施方案中，本文所述的组合物和方法包括氧化试剂（氧化剂）。例如，可添加氧化剂从而使得基底表面更适于根据本文所述的各种实施方案的光催化共价改性/官能化。相对于组合物的总重量，氧化剂可以按重量计0.00050%至25%的量存在。例如，适宜的氧化剂包括过氧化氢、过氧化脲、过氧化蜜胺、过碳酸盐、碱金属溴酸盐、过硼酸盐、溴酸盐、次氯酸盐、亚氯酸盐、高氯酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、高锰酸盐和过硫酸盐。在某些实施方案中，氧化剂为过氧化氢。
反应体系的特性、所采用试剂的浓度和数量、以及反应条件全部、至少部分地取决于将要改性的基底、所采用的活性物质、以及活性物质与基底缔合的方式。本领域的普通技术人员在实施本文所述的组合物和方法时很容易确定这些需要考虑的因素。
实施例
以下实施例旨在对本文所述的组合物和方法进行更清楚地阐述，但不旨在限制它们的范围。
实施例1A
制备硅氧烷乳剂1A原液
向包含200mL四氢呋喃的500mL烧杯中加入6.0克硅氧烷聚合物（Dow5562甲醇流体），并且在温和搅拌下溶解。使用L4RT匀化器，在6000rpm速率高剪切搅拌下，向该溶液中滴加200mL水（在15分钟内）。在高剪切下将所得乳液持续搅拌2个多小时。然后加入0.030克8-羟基喹啉，并且将所述组合物搅拌10分钟。
实施例1B
制备硅氧烷乳剂1B原液
重复实施例1A的方法，用硅氧烷聚合物Baysilone OF OH702E代替硅氧烷聚合物Dow5562流体。
实施例2A
通过浸渍在硅氧烷乳剂1A原液中处理毛发
将20cm长（4.0克）的发簇用漂白剂溶液氧化、洗涤然后风干。在一个暗室中，将所述发簇浸渍到烧杯中，所述烧杯包含100.0g得自实施例1A的乳液。在15分钟后，从所述烧杯中取出所述发簇，并且暴露于明亮的光照下（Aquarium 20W荧光管F20WT12-AR-FS型号）15分钟。然后用100mL甲基异丁基酮/甲苯（1∶1）将所述发簇漂洗3次，接着在250mL该溶剂混合物的新鲜溶液中浸渍30分钟，然后悬挂风干。干燥后，用清洁洗发剂（PanteneClarifying Shampoo）洗涤该发簇、用流动的自来水彻底冲洗3.0分钟，然后风干至少5小时。重复所述洗涤/冲洗3次。用另两个同样的发簇（来自同样的区域）重复该步骤。
实施例2B
通过浸渍在硅氧烷乳剂1B原液中处理毛发
重复实施例2A的方法，用硅氧烷乳剂1B原液代替硅氧烷乳剂1A原液。
主要论述了本文所述的组合物和方法在毛发、皮肤和织物基底方面的各种实施方案。然而，应认识到，以下权利要求中示出的本发明没有将应用限制到任何具体的基底。如本领域的普通技术人员所认识到的，以下权利要求中示出的本发明可用于任何基底，因此本文所述的组合物和方法可用于处理这些基底。这些基底的非限制性实施例包括例如织物、纸材、木材、塑料、玻璃、瓷砖、石材、混凝土、砖块、其它陶瓷和复合材料。
除非明确排除或换句话讲有所限制，本文中引用的每一个文件，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请，均据此以引用方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。此外，如果此文献中术语的任何含义或定义与任何以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突，将以此文献中赋予那个术语的含义或定义为准。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的实质和保护范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，所附权利要求书中旨在涵盖本发明范围内的所有这些改变和变型。

Claims (22)

1.一种个人护理组合物，所述组合物包含：
(a)在酸或碱的存在下具有一个或多个能够与一个或多个互补官能团共价连接的官能团的活性物质；其中所述活性物质选自双-羟乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷和硅氧烷共聚物，所述硅氧烷共聚物来自包含有机醇基团的单体，所述单体具有以下结构：
R1-[Si(CH2)(R3-CH2OH)-O]n-[Si(CH2)2-O]m-R2
其中R1和R2为甲基，R3为CH2CH2CH2-(OCH2CH2O)q-H具有q≥1；和
(b)在暴露于光照时能够生成酸或碱的光催化剂；其中所述光催化剂为光致酸或光致碱，所述光致酸或光致碱选自芳族羟基化合物、磺化芘化合物、盐、重氮甲烷衍生物、双砜衍生物、二磺胺二甲唑衍生物、硝基苄基磺酸酯衍生物、磺酸酯衍生物、N-羟基酰亚胺的磺酸酯以及它们的组合；其中所述被光催化剂吸收的光选自紫外光、可见光以及它们的组合；和
(c)用于分散或溶解所述活性物质和光催化剂从而向基底施用所述组合物的生理学上可接受的载体；所述基底具有一个或多个互补官能团；并且所述基底选自毛发、皮肤、指/趾甲、牙齿以及它们的组合。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述活性物质具有大于50,000克/摩尔的分子量。
3.如权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含选自表面活性剂、乳化剂、氧化剂、pH控制组分、感觉剂、流变改性剂、填料、香料以及它们的组合的组分。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述载体包括溶剂。
5.如权利要求1所述的组合物，其中所述载体选自水、硅氧烷、油、烃、月桂基硫酸盐以及它们的组合。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述光致酸为芳族羟基化合物。
7.如权利要求6所述的组合物，其中所述芳族羟基化合物为羟基取代的喹啉。
8.如权利要求7所述的组合物，其中所述羟基取代的喹啉为8-羟基喹啉。
9.如权利要求1所述的组合物，其中所述芳族羟基化合物选自羟基取代的喹啉、三苯甲基醇衍生物和吖啶衍生物。
10.如权利要求9所述的组合物，其中所述光致碱为羟基取代的喹啉。
11.如权利要求10所述的组合物，其中所述光致碱为8-羟基喹啉。
12.如权利要求9所述的组合物，其中所述光致碱为孔雀绿。
13.如权利要求9所述的组合物，其中所述光致碱为9-羟基-10-甲基-9-苯基-9,10-二氢吖啶。
14.如权利要求1所述的组合物，其中所述个人护理组合物选自唇膏、睫毛膏、胭脂、粉底、腮红、眼线笔、唇线笔、唇彩、爽身粉、防晒剂、防晒乳、指/趾甲油、摩丝、发胶、定型凝胶、指/趾甲调理剂、沐浴凝胶、淋浴凝胶、毛发染料、毛发着色产品、毛发调理剂、亮发产品、毛发抗毛躁产品、臭味吸收剂、皮肤调理剂、冷霜、保湿剂、毛发喷雾剂、肥皂、身体磨砂剂、去角质剂、收敛剂、脱毛剂、烫发液、去头屑制剂、止汗剂组合物、除臭剂、剃须产品、清洁剂、皮肤凝胶和冲洗剂。
15.如权利要求1所述的组合物，其中所述个人护理组合物选自洗发剂、营养发水、润唇膏、剃须前产品和剃须后产品。
16.如权利要求1所述的组合物，其中相对于所述组合物的总重量，所述光催化剂以按重量计0.00050％至10％的量存在。
17.如权利要求1所述的组合物，其中所述活性物质包含双-羟乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷，所述光催化剂包含8-羟基喹啉，所述载体包含月桂基硫酸钠，并且所述组合物还包含水和过氧化氢。
18.如权利要求1所述的组合物，其中所述活性物质包括硅氧烷共聚物，所述硅氧烷共聚物来自包含有机醇基团的单体，所述单体具有以下结构：
R1-[Si(CH2)(R3-CH2OH)-O]n-[Si(CH2)2-O]m-R2
其中R1和R2为甲基，R3为CH2CH2CH2-(OCH2CH2O)q-H具有q≥1；
所述光催化剂包含8-羟基喹啉，所述载体包含月桂基硫酸钠，并且所述组合物还包含水和过氧化氢。
19.一种用于处理基底的方法，所述方法包括：
a)向所述基底施用至少一种活性物质，所述活性物质具有一个或多个官能团，并且所述基底具有一个或多个互补官能团；其中所述活性物质选自双-羟乙氧基丙基聚二甲基硅氧烷和硅氧烷共聚物，所述硅氧烷共聚物来自包含有机醇基团的单体，所述单体具有以下结构：
R1-[Si(CH2)(R3-CH2OH)-O]n-[Si(CH2)2-O]m-R2
其中R1和R2为甲基，R3为CH2CH2CH2-(OCH2CH2O)q-H具有q≥1；和
b)向所述基底施用至少一种在暴露于光照时能够生成酸或碱的光催化剂；其中所述光催化剂为光致酸或光致碱，所述光致酸或光致碱选自芳族羟基化合物、磺化芘化合物、盐、重氮甲烷衍生物、双砜衍生物、二磺胺二甲唑衍生物、硝基苄基磺酸酯衍生物、磺酸酯衍生物、N-羟基酰亚胺的磺酸酯以及它们的组合；其中所述被光催化剂吸收的光选自紫外光、可见光以及它们的组合；以及
c)使所述光催化剂和所述至少一种活性物质暴露于光照，从而在所述至少一种活性物质的一个或多个官能团和选自第二活性物质、基底以及它们的组合的试剂之间形成共价连接。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述共价连接介于所述至少一种活性物质的一个或多个官能团和第二活性物质之间以形成产物。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述产物与基底进一步反应。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述共价连接为所述至少一种活性物质的一个或多个官能团和所述基底之间酯化反应的结果。
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