CN103957869A - 矿脂组合物 - Google Patents

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Abstract

矿脂组合物，其包含10-60wt％的蜡，其具有每分子25-70的平均碳原子数，并具有5-50wt％的支链烷烃，其中支链选自甲基和乙基支链；10-60wt％的线性链烷烃，其具有每分子10-20的平均碳原子数；以及可选地，低熔点蜡。所述矿脂组合物具有35℃-80℃的滴熔点。

Description

矿脂组合物
技术领域
本发明涉及矿脂组合物。
背景技术
矿脂(凡士林)是柔软、油质、半固体的烃类混合物，获自高沸点烃类和室温下通常为液态的烃类。根据其纯度，矿脂的颜色由不纯矿脂的深色到高纯矿脂通常的白色。
矿脂的典型性能是其应为柔软的油质块，日光下熔化时发微弱荧光。凡士林几乎不溶于水，溶于二氯甲烷或己烷，并且几乎不溶于乙醇和甘油。
凡士林用途广泛，例如医药软膏基质、婴儿护理、化妆品、皮革护理、弹性体和作为润滑油或润滑剂。凡士林产品用于人类消费，因此应具备高纯度。例如，该产品应包含少于1ppm的多环芳烃(致癌)，且凡士林应通过酸/碱度和硫酸灰分测试。
白凡士林/矿脂是纯化并完全或几乎完全脱色的半固体烃类(CnH2n+2)混合物，获自石油和高沸点液态烃。其应具有白色或几乎白色、透明的外观。
矿脂通过将源于石油的油组分与疏松石蜡混合而常规制得。疏松石蜡在润滑油基础油从原油中脱蜡的过程中获得。该石油基础矿脂在US2828248和US1791926中有记载。
尽管术语“矿脂(petrolatum)”起源于石油(petroleum)，其为源于化石燃料的产品，但矿脂还包括源于合成来源的类型，即其中至少一种组分(或所有组分)的分子源于化学合成。矿脂也可包含天然组分，如植物蜡。
GB955348建议将10-30％费歇尔-特罗普希(Fischer-Tropsch)蜡与35-45％石油和35-45％液体聚丙烯混合，用作电缆浸渍剂。JP2009-234991记载了使用费歇尔-特罗普希蜡和液体链烷烃以提供棒状化妆品。然而棒状化妆品的性能与矿脂的性能差异很大，因为棒状化妆品并非如矿脂一样的油糊。反之，棒状化妆品比矿脂更结实更坚硬，因为它需要脱模性能。
US7851663，US3764和JP2009-234991已建议在矿脂中使用合成组分。US7851663教导将长链烯烃和由费歇尔-特罗普希合成法生产的链烷烃连接，产生具有长链支化、展现矿脂性能的异构烷烃。
合成蜡，例如获自费歇尔-特罗普希法的合成蜡，不包含大量芳香族和多核芳香族组分，这对矿脂有益。然而，当合成组分用于形成矿脂时，获取矿脂所需的稳定性和三维网状结构仍然是个挑战。特别地，当矿脂组合物包含室温下为液态的线性链烷烃时，该线性链烷烃倾向于与矿脂形成物中的较重组分分离，从而产生不稳定的矿脂形成物。为了获得稳定的组合物，需要“溶剂结合”效应。
本发明的一个目标是提供包含通常为液态的线性链烷烃的稳定矿脂。
发明内容
本发明的第一方面提供了矿脂组合物，其包含
10-60wt％的蜡，其具有每分子25-70的平均碳原子数，并具有5-50wt％的支链烷烃，其中支链选自甲基和乙基支链；
10-60wt％的线性链烷烃，其具有每分子10-20的平均碳原子数；以及
任选地，低熔点蜡；
所述矿脂组合物具有35℃-80℃的滴熔点。
蜡(下文中也称为“蜡组分”)可以是脂肪族蜡。更特别地，其可以是烃蜡，优选为固体石蜡。蜡可以是合成蜡。优选地，蜡是粗晶合成蜡。蜡可占矿脂组合物的20-40wt％，进一步为25-35％。蜡可以具有每分子28-60的平均碳原子数。
蜡可以具有10-50wt％，优选20-40wt％的支链烷烃。在发明的一个实施方案中，蜡具有小于25wt％的支链烷烃。优选地，蜡具有60℃-110℃的滴熔点。蜡可以具有每分子25-70，优选28-60的碳原子数。
蜡可以选自加氢异构化蜡、加氢异构化费歇尔-特罗普希蜡、α-烯烃蜡和费歇尔-特罗普希蜡。
线性链烷烃(下文中也称为“线性链烷烃组分”)可以是合成链烷烃，并且可以是费歇尔-特罗普希来源的链烷烃。线性链烷烃可占矿脂组合物的20-40wt％，进一步为25-35％。优选地，线性链烷烃具有低于25℃的熔点。线性链烷烃可以具有每分子10-20的碳原子数。
用在本说明书中的术语“线性链烷烃”意指具有直链碳骨架、其上不含任何分支(正链烷烃)并仅包含碳和氢原子的分子。尽管用于制备矿脂组合物的线性链烷烃来源可以包括一些支链分子，如下表1中“线性链烷烃”标题下所示，但这些支链分子并非本发明的材料。
组合物也可包括低熔点蜡(下文中也称为“低熔点蜡组分”)。当存在低熔点蜡时，其可以是具有20℃-30℃滴熔点的蜡。优选地，低熔点蜡具有每分子20-30的平均碳原子数。低熔点蜡可以具有每分子20-30的碳原子数。矿脂组合物可以包含10-60wt％的低熔点蜡。
低熔点蜡可以具有15-30wt％，优选20-28wt％的支链烷烃。低熔点蜡可以是烃蜡，优选为固体石蜡。低熔点蜡可以是合成蜡，优选为费歇尔-特罗普希蜡。低熔点蜡可占矿脂组合物的20-40wt％，进一步为25-35％。
矿脂组合物可具有35℃-70℃的滴熔点。优选地，矿脂具有60-300mm/10的锥体针入度(由ASTM D937-07测量，使用ASTM D217-10中定义的锥体)。
矿脂可以是白色油糊，日光下熔化时发微弱荧光。
在另一个优选实施方案中，提供了本文所述的矿脂组合物，其中每种蜡组分和线性链烷烃组分都是合成的。在进一步优选的实施方案中，每种蜡组分、线性链烷烃组分和低熔点蜡组分都是合成组分。
本申请人意外地发现，用本文公开的组合物可获得稳定的矿脂。
本发明第二方面提供了本发明第一方面的矿脂组合物在化妆品应用、药物应用或电缆填充应用中的用途。由于缺乏芳香族组分、硫磺和其他皮肤刺激剂，该矿脂特别适合用于皮肤护理应用。
本发明第三方面提供了本发明第一方面的矿脂组合物在制造化妆产品、药物产品、电缆填充产品或填充电缆产品中的用途。
本发明第四方面提供了制造化妆产品、药物产品、电缆填充产品或填充电缆产品的方法，其包括将本发明第一方面的矿脂组合物添加到化妆品组合物或物质、药物组合物或物质、电缆填充组合物或物质、或者电缆或电缆组分中，从而获得化妆产品、药物产品、电缆填充产品或填充电缆产品。
本发明第五方面提供了制备本发明第一方面的矿脂组合物的方法，所述方法包含：
将蜡、线性链烷烃以及可选的低熔点蜡混合，从而获得矿脂组合物；其中所述蜡具有每分子25-70的平均碳原子数，并具有5-50wt％的支链烷烃，其中支链选自甲基和乙基支链；所述线性链烷烃具有每分子10-20的平均碳原子数；
使用足量的蜡和线性链烷烃，使得矿脂组合物具有10-60wt％的蜡和10-60wt％的线性链烷烃，以及
所述矿脂组合物具有35℃-80℃的滴熔点。
该方法可包括添加10-60wt％的低熔点的蜡，其具有每分子20-30的平均碳原子数。
本发明第六方面提供了化妆品组合物，其包含10-40wt％的本发明第一方面的矿脂组合物。
附图说明
现在将参考以下非限制性实施例及附图，对本发明做更细致地描述。
在附图中，
图1示出，针对实施例2的O/W乳剂粘度曲线，评估为好(面霜D)和不是很好(面霜A、B和C)；以及
图2示出，针对实施例2，对于面霜和洗液具有良好的初级皮肤感觉的区域的流动起始和最大粘度的界限。
具体实施方式
实施例1
矿脂生产
矿脂组合物/样品按如下制备方法生产：在每种情况下，蜡组分和低熔点蜡组分都在100℃的炉中熔化。室温下为液体的链烷烃也在100℃的炉中预热。熔化的蜡转移到清洁的不锈钢烧杯，并置于量表上以称量出根据凡士林配方中精确需要的蜡的数量。确保蜡的温度为80℃，然后将液体链烷烃(同样为80℃)与熔化的蜡混合。搅拌溶液直至最终混合物清晰可见，其后放置5小时使其凝固。
所用组分具有下表1所述性能。使用ASTM method D445测量粘度。使用ASTM method D127测量滴熔点。
表1：矿脂组分描述
*FT费歇尔-特罗普希
**还包含63％的环化组分
***碳骨架上具有至少一个分支的分子占所有分子的百分比(质量％)
****每分子的平均碳原子数
测定组分的分支类型和程度
矿脂组合物的每种组分的分支类型和程度用Varian CP-3800GC通过高温GC(HTGC)测定。H2用作载气。使用Restek MXT-1毛细管柱(100％交联二甲基聚硅氧烷)(长度：15m，内直径：0.28mm，相位厚度：0.15μm)。通过程序化的柱上进样器进行注射，并使用火焰离子化检测器(FID)。二甲苯用作蜡的溶剂。
表2表示该方法中所采用的条件。
表2：用于分析蜡样品的GC方法
矿脂组合物/样品性能
组成和性能分析结果如下表3所示。
表3：凡士林组成和性能
Eur.欧洲药典要求
比较例
表3所示的所有样品均通过欧洲药典规定的多环芳烃鉴定、酸/碱度和硫酸灰分测试。
实施例2
矿脂在个人护理产品中的用途
一般实验条件
流变学是根据应用于产品的剪切率和剪切力的物质变形和流动的科学。本实施例采用Anton Paar流变仪(Anton Paar GmbH,Osterreich,Austria)进行流变测试。Anton Paar流变仪是应变受控的流变仪，能够进行动态或稳定的剪切应变测量，并测量由样品响应施加的剪切应变所表现出的最终扭矩值。通过步进电动机施加动态/稳定的剪切应变，并通过力平衡传感器(FRT)测量扭矩。
T.K.Parkins,J.B.Turner,Starting Behavior of Gathering Lines and PipelinesFilled with Gelled Prudhoe Bay J.Pet.Technol.23(1971)301-308发现胶状物的热历史和剪切历史、老化及成分显著影响屈服应力的测量。在该实施例中进行的所有测量中，均使用新鲜制备的样品，上样后静置40分钟，使得材料松弛，温度平衡。经证实，40分钟足以使样品完全松弛，并且温度平衡。针对每项测试的所有测量均重复至少3次，在所有情况下，均获得高度可重复的数据，变异系数为±5％。
在该实施例中，所有测量均用半径为25mm，间隙尺寸为2.5mm的平行板设备进行。两块板子之间较大的间隙尺寸确保较小的间隙错误。
初级皮肤感觉研究的测量方法
在该研究中，面霜样品的流动起始τF由粘度曲线ηmax的最大值确定(图1)。
感官评定结果获自包括不同年龄组、性别和种族的15人小组。该小组经问询以对四种面霜样品进行评价和打分，10分表示产品具有好的感官评定，0分表示产品具有差的感官评定(表4)。对样品进行盲测评定，该小组接受的样品标识为面霜A-D。
表4：小组感官评定和流变测试结果
*10，非常好……1，差
**上表3中样品2的矿脂组合物
面霜A-D均为基于以下配方的产品(表5)。
表5：面霜剂型检测
所用的面霜形成物包含15％凡士林或矿脂(表5)，0-100％的费歇尔-特罗普希凡士林产品被用于制备乳剂(表4)。面霜A包含0％的费歇尔-特罗普希蜡，其为传统的矿物基凡士林。面霜B也包含100％矿物基凡士林，与面霜A中所用的凡士林配方略有不同。面霜C包含完全基于费歇尔-特罗普希蜡的凡士林，而面霜D则使用包含65％费歇尔-特罗普希蜡的主要为合成的凡士林。
评定小组对产品涂覆性能的感官评定与最大粘度和流动起始时测定的剪切应力相关，如图2所示的窗口所示。窗口的界限由图2所示的一组人获得的好的感官评定的面霜样品的结果确定。图示窗口被描述为流动起始时的剪切应力和最大粘度测量值，其提供具有好的感官评定的产品的上下限。图2示出与具有好的皮肤感觉评定的面霜的文献资料相比，符合本发明流变性能特征的产品经测量所在的位置。
如图2所示，在该研究测试中，仅面霜D(包含65％费歇尔-特罗普希蜡)落入了好的初级皮肤感觉窗口内，其由R.Brummer,S.Gorderskty在Rheologicalstudies to objectify sensations occurring when cosmetic emulsions are applied to theskin,Colloids and Surfaces,Physicochemical and Engineering Aspects152(1999)89-94发现。在该研究过程中，与传统矿物质产品相比，包含基于65％费歇尔-特罗普希蜡原料的凡士林的剂型被证实具有最好的初级感官评定或涂覆性能。来自小组的关于面霜D的评价是，其使用柔滑，易于吸收。基于100％费歇尔-特罗普希凡士林的面霜C刚刚落在了好的感官评定的界限外。面霜C比矿物质产品、面霜A和B更接近该窗口。并且面霜C也得到了小组较高的评分。有趣的是，需要注意，产品落到定义为好的感官评定(2)的窗口外越远，小组对其评分越低。面霜A离该窗口最远，并且小组对其评分也最低。

Claims (17)

1.矿脂组合物，其包含
10-60wt％的蜡，其具有每分子25-70的平均碳原子数，并具有5-50wt％的支链烷烃，其中支链选自甲基和乙基支链；
10-60wt％的线性链烷烃，其具有每分子10-20的平均碳原子数；以及
任选地，低熔点蜡；
所述矿脂组合物具有35℃-80℃的滴熔点。
2.根据权利要求1的矿脂组合物，其中，蜡是合成蜡。
3.根据权利要求1或2的矿脂组合物，其中，蜡占矿脂组合物的20-40wt％。
4.根据权利要求1的矿脂组合物，其中，蜡选自加氢异构化蜡、加氢异构化费歇尔-特罗普希蜡、α-烯烃蜡和费歇尔-特罗普希蜡。
5.根据权利要求1-4中任一项的矿脂组合物，其中，线性链烷烃是费歇尔-特罗普希来源的链烷烃。
6.根据权利要求1-5中任一项的矿脂组合物，其中，线性链烷烃占矿脂组合物的20-40wt％。
7.根据权利要求1-6中任一项的矿脂组合物，其包含低熔点蜡，并且其中低熔点蜡具有每分子20-30的平均碳原子数。
8.根据权利要求7的矿脂组合物，其中，低熔点蜡是费歇尔-特罗普希蜡。
9.根据权利要求1-8中任一项的矿脂组合物，其具有35℃-70℃的滴熔点。
10.根据权利要求1-9中任一项的矿脂组合物，其具有60-300mm/10的锥体针入度(由ASTM D937-07测量，使用ASTM D217-10中定义的锥体)。
11.根据权利要求1的矿脂组合物，其中，每种蜡组分和线性链烷烃组分都是合成的。
12.根据权利要求11的矿脂组合物，其中，存在低熔点蜡，并且是合成蜡。
13.根据权利要求1-12中任一项的矿脂组合物在化妆品应用、药物应用或电缆填充应用中的用途。
14.根据权利要求1-12中任一项的矿脂组合物在制造化妆产品、药物产品、电缆填充产品或填充电缆产品中的用途。
15.制造化妆产品、药物产品、电缆填充产品或填充电缆产品的方法，其包括将权利要求1-12中任一项的矿脂组合物添加到化妆品组合物或物质、药物组合物或物质、电缆填充组合物或物质、或者电缆或电缆组分中，从而获得化妆产品、药物产品、电缆填充产品或填充电缆产品。
16.制备权利要求1的矿脂组合物的方法，所述方法包含：
将蜡，其具有每分子25-70的平均碳原子数，并具有5-50wt％的支链烷烃，其中支链选自甲基和乙基支链，与线性链烷烃，其具有每分子10-20的平均碳原子数，以及可选地，低熔点蜡混合，从而获得矿脂组合物，
随着充足的蜡和线性链烷烃的使用，使得矿脂组合物具有10-60wt％的蜡和10-60wt％的线性链烷烃，以及
所述矿脂组合物具有35℃-80℃的滴熔点。
17.化妆品组合物，其包含10-40wt％的权利要求1的矿脂组合物。
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