CN104084088A

CN104084088A - 支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的应用

Info

Publication number: CN104084088A
Application number: CN201410319057.8A
Authority: CN
Inventors: 刘晓亚; 顾瑶; 王婷; 刘敬成; 魏玮; 赵栋华; 孙家娣; 孙建华; 胡琼; 卢荣杰; 孟龙
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2014-10-08

Abstract

本发明涉及支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的应用。支化型双亲聚合物胶束具有线型聚合物胶束无法比拟的乳化效果，在极低胶束浓度（0.25~1.00mg/mL）下也具有极高的乳化效率，一定范围内具有耐盐性、明显的pH响应性、良好的普适性和配伍性；支化型双亲聚合物胶束作为乳化剂可以应用于化妆品或生物医药领域。

Description

支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的应用

技术领域

本发明涉及乳化剂技术领域，尤其是涉及将支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的新用途。

背景技术

双亲聚合物自组装胶束因具有优异的结构可控性和功能性，被视为乳化剂的理想模型粒子，用以研究“聚合物的结构——自组装胶束的结构——胶束的乳化性能”三者之间的关系，受到广大科研工作者的关注。研究已表明，具有适度溶胀结构的双亲聚合物自组装胶束内部密实，而胶束外围缠绕着大量接枝链，故其兼具乳化剂和大分子表面活性剂的优势，相比刚性结构的粒子，表现出更加优异的乳化性能。

与线型双亲聚合物相比，支化型双亲聚合具有丰富的支链结构，因此若以其自组装胶束作为乳化剂，则有望获得更加显著的“大分子表面活性剂-乳化剂”协同稳定效果和乳化性能，对高效乳化剂的制备具有重要意义。目前有关双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的研究大多基于线型聚合物，利用支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂还鲜有报道，针对聚合物支化结构与胶束乳化性能之间关系的研究尚存在空白。

本申请人所在课题组申请的专利CN102344526，公开了支化型双亲聚合物-支化聚(苯乙烯-alt-马来酸酐)的制备方法及作为颜料分散剂的应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的应用。本发明乳化剂的乳化效率高，且具有长效稳定性、优异的乳化性和普适性，实际应用中可以大大的减少体系中乳化剂的用量，具有工业应用价值，可应用于化妆品、生物医药和原油开采等领域。

本发明的技术方案如下：

支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的应用，其具体做法如下：

将支化型双亲聚合物溶于选择性溶剂中，配制成聚合物溶液，在搅拌状态下向聚合物溶液中滴加超纯水诱导聚合物自组装形成胶束，将自组装形成的胶束作为乳化剂；

所述支化型双亲聚合物为聚(苯乙烯-alt-马来酸酐)、聚(苯乙烯-co-马来酸酐)类共聚物中的一种或多种；通过调节支化单体的用量改变支化双亲聚合物的支化度；

所述选择性溶剂为：N,N-二甲基甲酰胺，四氢呋喃，丙酮，二氧六环，二甲亚砜，二氯甲烷，三氯甲烷，乙醇，甲醇，乙腈中的一种或多种；

所述胶束粒径为50 nm ~ 1000 nm；所述胶束溶液用盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值≤6；

将胶束作为乳化剂的使用方法为：将胶束溶液作为水相，与需要处理的油相进行混合，经高速分散机分散后得到所需乳液；

所述的高速分散机分散，是指在4000~20000转/分钟的转速下均质2分钟；

所述油相为白油、石蜡油、硅油、蓖麻油、葵花油、橄榄油、香柏油、松节油、椰子油、大豆油、玉米油、二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、庚烷、十六烷、棕榈酸异辛酯、碳酸二辛酯、丙基庚基辛酸酯、肉豆蔻酸酯、乙酸乙酯、乙酸苯酯、丙酸乙酯、庚酸乙酯、羊毛脂中的一种或几种；水相与油相的体积比为1 : 1 ~11，对应的油相体积分数92%~50%。

本发明有益的技术效果在于：

（1）本发明以支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂，具有线型聚合物胶束无法比拟的乳化效果，在极低胶束浓度（0.25~1.00 mg/mL）下也具有极高的乳化效率，其所稳定的乳液至少可以稳定存在90天，乳液百分比不发生变化，乳液具有优异的长效稳定性；

（2）本发明乳化剂随着支化度的增加，乳化性能得到提升，可形成细腻连续的高内相乳液；

（3）本发明乳化剂在一定范围内具有耐盐性，随着盐浓度的变化，胶束结构和电位几乎不发生变化，所稳定的乳液的乳液滴大小几乎不变，盐的引入对乳液的乳化性能影响不大；

（4）本发明乳化剂所稳定的乳液具有明显的 pH 响应性，pH≤6 时，胶束呈球形吸附稳定于油水界面，pH>6 时，胶束从油水界面脱离，乳液破乳；

（5）本发明乳化剂具备良好的普适性，可以长效稳定碳酸二辛脂、辛酸丙基庚酯、硅油、棕榈酸异辛酯和润肤油脂等多种油相；

（6）本发明乳化剂具备良好的配伍性，可以与Tween、SDBS等复配使用。

附图说明

图1为实施例1中不同pH值下BPSMA胶束所稳定白油/水乳液性能；

图2为实施例2中聚(苯乙烯-alt-马来酸酐) BPSMA胶束的TEM图（BPSMA-3，BPSMA-6，BPSMA-9，BPSMA-12的支化度分别为2.08%，5.32%，6.38%，6.45%）；

图3为实施例2中不同支化度的聚合物BPSMA胶束所能乳化的油相体积照片（BPSMA-3，BPSMA-6，BPSMA-9，BPSMA-12的支化度分别为2.08%，5.32%，6.38%，6.45%）；

图4为实施例3中不同NaCl盐浓度的BPSMA胶束水溶液稳定白油的光学显微镜照片；

图5为实施例4中 BPSMA胶束溶液与等体积的不同油相均质乳化，静置24 h后的数码照片及对应的乳液的光学显微镜照片；

图6为实施例5中聚合物BPSMA与其它乳化剂Tween、SDBS复配后乳化白油的乳液滴光学显微镜照片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。

实施例1：

（1）BPSMA聚合物自组装胶束的制备

将支化型聚合物BPSMA溶于DMF中，聚合物浓度为 20 mg/mL。取 BPSMA聚合物的DMF溶液适量，在磁力搅拌下，向上述溶液中缓慢滴加超纯水诱导自组装，滴速约为 8~10 μL/min，直至溶液出现蓝乳光，停止加水，将所得溶液继续搅拌 3 h 后，在搅拌条件下，将上述溶液反向滴入大量水中以固定胶束结构，再搅拌 3 h 后将溶液移入透析袋内，用去离子水透析以除去溶液中的 DMF，每隔 8h 换一次水，透析一周，将最终得到的 BPSMA 胶束溶液定容到所需浓度；

（2）将BPSMA聚合物自组装胶束作为乳化剂制备乳液

用1 mol/L NaOH或HCl水溶液调节BPSMA聚合物胶束溶液的pH 值为2~12，将不同pH的聚合物胶束溶液浓度调节至 2.00 mg/mL，取3 mL不同pH下聚合物胶束溶液与3 mL白油置于15 ml 乳化瓶中，用 XHF-D型高速分散器在8000 rpm条件下均质 2 min，即得所需乳液，图1为不同pH值下BPSMA聚合物胶束所稳定白油/水乳液性能，从图中可以看出，当pH≤6，乳液稳定无油相析出，乳液尺寸随pH升高而变大；当pH>6时，乳液发生破乳。因此，可通过pH调控实现对BPSMA聚合物胶束所稳定乳液的破乳。

实施例2：

（1）BPSMA聚合物自组装胶束的制备，方法同实施例1中步骤（1）；

调节聚合物中支化单体的百分含量，制备不同支化度的聚合物BPSMA；图2为BPSMA聚合物自组装胶束的TEM图（BPSMA-3，BPSMA-6，BPSMA-9，BPSMA-12的支化度分别为2.08%，5.32%，6.38%，6.45%），从图中可以看出BPSMA聚合物自组装胶束均呈球形形貌，且粒径随着支化度的增加而减小；

（2）将BPSMA聚合物自组装胶束作为乳化剂制备乳液

分别取0.75 mg/mL的BPSMA聚合物自组装胶束溶液，分别与不同体积的白油均质，使得体系中油水体积比分别为：5.5:0.5，5:1，4.5:1.5，4:2，3.5:2.5，3:3，对应的体系中油相的体积分数分别为：92%，83%，75%，67%，58%，50%，将所得乳液静置7天得所需乳液，图3为不同支化度的聚合物BPSMA胶束溶液所能乳化的油相体积照片（BPSMA-3，BPSMA-6，BPSMA-9，BPSMA-12的支化度分别为2.08%，5.32%，6.38%，6.45%），从图中可以看出，BPSMA-3与BPSMA-6胶束溶液最多能稳定约83 vol%的油相，高于这个值则乳液上层会有油相析出，其中当油相体积分数达到92%时，BPSMA-6胶束溶液还是能形成局部连续的乳液，但不是完全连续；BPSMA-9和BPSMA-12胶束溶液最多则能稳定约92 vol%的油相，综上所述，随着聚合物支化度的增加，相同浓度和用量的胶束溶液所能乳化包覆的油相体积逐渐增加，胶束的乳化效率增强。

实施例3：

（2）将BPSMA聚合物自组装胶束作为乳化剂制备乳液

用1 mol/L NaCl 溶液调节BPSMA胶束溶液的盐浓度（0.0001~0.1mol/L），分别取 3 mL 上述不同盐浓度的胶束溶液和 3 mL 白油置于 15 mL 乳化瓶中，用 XHF-D 型高速分散器在 8000 rpm 条件下均质 2 min，即得所需乳液，图4为不同NaCl盐浓度的BPSMA聚合物胶束溶液稳定白油的光学显微镜照片，从照片中可以看出，在所给盐浓度范围内BPSMA聚合物胶束稳定的乳液滴粒径大小变化不大，乳液稳定；特殊的是，当NaCl浓度达到0.1 mol/L时， BPSMA聚合物胶束溶液所稳定的乳液粒径急剧下降，这可能是由于NaCl会屏蔽离子效应，胶束溶液在高NaCl浓度下，胶束之间的静电斥力明显减弱，部分胶束以聚集体的形式稳定油相形成稳定的乳液。

实施例4：

（2）将BPSMA聚合物自组装胶束作为乳化剂制备乳液

将 BPSMA 聚合物自组装胶束溶液稀释至 2.00 mg/mL，取上述胶束溶液3 mL 分别与等体积的碳酸二辛脂、辛酸丙基庚酯、硅油、棕榈酸异辛酯、润肤油脂等置于15 mL乳化瓶中，用 XHF-D 型高速分散器在 8000 rpm 条件下均质2 min，即得所需乳液，图5 为BPSMA聚合物胶束溶液与等体积的不同油相均质乳化，静置24 h后的数码照片及对应的乳液的光学显微镜照片，从照片中可以看出，BPSMA聚合物胶束溶液作为一种具有长效稳定性的乳化剂，除了可以稳定白油以外，还可以稳定碳酸二辛脂，辛酸丙基庚酯，硅油，棕榈酸异辛酯，润肤油脂，形成质地细腻的乳液，乳液均呈球形，未发生聚并；即便经过6个月放置之后，仍很稳定，说明BPSMA聚合物胶束不仅具有良好的长效稳定乳液的能力，而且具有普适性。

实施例5：

（2）将BPSMA聚合物自组装胶束作为乳化剂制备乳液

分别取1mg/mL的BPSMA聚合物胶束溶液1.5mL和1mg/mL的Tween 80、SDBS溶液1.5mL于乳化瓶中混合均匀，再加入3 mL白油，用 XHF-D 型高速分散器在 8000 rpm 条件下均质 2 min，即得所需乳液，图6为BPSMA聚合物胶束溶液与其它乳化剂Tween80、SDBS复配后乳化白油的乳液滴光学显微镜照片，从照片中可以看出，BPSMA聚合物胶束溶液与其它乳化剂复配使用也具有良好的乳化效果，可形成质地细腻的乳液，乳液滴呈球形且未聚并，具有良好的配伍性；在传统的化妆品中Tween 80和SDBS为常用乳化剂，将本发明产品与其配合使用可以减少乳化剂的用量，形成细腻的乳液，提高化妆品使用的舒适度，且储存稳定性提高。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.支化型双亲聚合物自组装胶束作为乳化剂的应用，其特征在于具体做法为：将支化型双亲聚合物在选择性溶剂中自组装形成胶束，将此胶束作为乳化剂。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将自组装胶束作为乳化剂的使用方法为：将胶束制备成的溶液作为水相，与需要处理的油相进行混合，经高速分散机分散后得到所需乳液。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述支化型双亲聚合物为聚(苯乙烯-alt-马来酸酐)、聚(苯乙烯-co-马来酸酐)类共聚物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述胶束粒径为50 nm ~ 1000 nm。

5. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述选择性溶剂为：N,N-二甲基甲酰胺，四氢呋喃，丙酮，二氧六环，二甲亚砜，二氯甲烷，三氯甲烷，乙醇，甲醇，乙腈中的一种或多种。

6. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述胶束溶液用盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值≤6。

7. 根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述油相为白油、石蜡油、硅油、蓖麻油、葵花油、橄榄油、香柏油、松节油、椰子油、大豆油、玉米油、二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷、庚烷、十六烷、棕榈酸异辛酯、碳酸二辛酯、丙基庚基辛酸酯、肉豆蔻酸酯、乙酸乙酯、乙酸苯酯、丙酸乙酯、庚酸乙酯、羊毛脂中的一种或几种；水相与油相的体积比为1 : 1 ~11。