CN106633076A - 一种有机硅弹性体凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料领域，更具体的说涉及一种有机硅弹性体凝胶及其制备方法，所述的有机硅弹性体凝胶包括：第一聚合物和第二聚合物的共聚物、载体流体，其中第一聚合物的结构式为(I)，第二聚合物的结构式为(II)：其中，R₁＝C_zH_2z+1，z＝8‑18；m、n＝8～15；x＝10～20；y＝15～25。该有机硅弹性体凝胶与大部分油脂和活性成份(如香精，防晒剂，美白剂，维生素及维生素的衍生物)相容性较好、易添加、作为增稠剂用于油包水和无水配方，另一目的在于提供其制备方法，便于工业化生产。

Description

一种有机硅弹性体凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，更具体的说涉及一种有机硅弹性体凝胶及其制备方法。

技术背景

有机硅弹性体凝胶是利用有机硅粉末粒子固有的相对小的颗粒结构以及其弹性性质(可变形但在撤去变形力后回到其原始形状的能力)制备的一类物质，这类物质具有独特的丝滑感或粉质感而被广泛地用于高档个人护理品中。

有机硅弹性体凝胶与各种个人护理常用油脂、蜡类、活性物和功能性添加剂的相容性不好。在油脂、蜡类、活性物等成分存在下，有机硅弹性体凝胶的增稠性、肤感效果，甚至感官优势损失，因此，需要进一步改进有机硅弹性体凝胶与各种个人护理成分的相容性。

有机硅弹性体凝胶有多种制备方法。一些方法需要使用原料在溶剂中的预分散，随后需要蒸发溶剂。现有的其他工艺依赖于固化工艺；诸如加成反应工艺、基于有机过氧化物的自由基反应固化工艺和缩合反应工艺。用于形成有机硅弹性体凝胶粉末的固化工艺可通过喷雾固化工艺进行，该喷雾固化工艺为将基本上呈液体形式的原料喷入施加热(至少在室的进入点处)的固化室进行固化。然而，用于形成有机硅弹性体凝胶粉末的常规喷雾固化工艺在喷雾固化室的壁上产生明显的有机硅沉积物。该沉积物随着固化室的反复使用而聚集，从而导致需要定期停止生产并对固化室的内壁进行清洁。该沉积物还可能堵塞喷雾固化设备的管道和喷嘴。这些沉积物导致有机硅弹性体粉末粒子的不良回收和材料和/或工时的损失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明在吸取了前人研究经验的基础上，致力于提供一种有机硅弹性体凝胶，该有机硅弹性体凝胶与大部分油脂和活性成份(如香精，防晒剂，美白剂，维生素及维生素的衍生物)的相容性好、易添加、作为增稠剂用于油包水和无水配方，另一目的在于提供其制备方法，便于工业化生产。

(二)技术方案

本发明提供一种有机硅弹性体凝胶，包括：第一聚合物和第二聚合物的共聚物、载体流体，其中第一聚合物的结构式为(I)，第二聚合物的结构式为(II)：

其中，R₁＝C_zH_2z+1，z＝8-18；m、n＝8～15；x＝10～20；y＝15～25。

所述的载体流体是天然植物油；进一步优选：角鲨烷、霍霍巴油、玫瑰果油、坚果油、乳木果油、榛果油、杏核油、芦荟油、橄榄油中一种或几种。

所述第一聚合物和第二聚合物的共聚物由以下方法制备：

步骤1)将第一聚合物、第二聚合物引入到高压釜，搅拌均匀，充氮气保护；

步骤2)加入催化剂硅氧烷醇四甲基铵，在一定温度和搅拌速度下反应，反应结束后破除催化剂，拔除低沸物，而后逐步冷却高压釜，得第一聚合物和第二聚合物的共聚物。

一种有机硅弹性体凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将所述第一聚合物和第二聚合物反应后得到的交联聚合物进行粉碎，制得共聚物粒子；

步骤2)在80～110℃，20～100r/min条件下，向转矩流变仪中加入载体流体，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子，慢速搅拌1～3h进行溶胀；

步骤3)以500～1200r/min快速搅拌5～20min，得到均匀半透明状的有机硅弹性体凝胶。

所述有机硅弹性体凝胶作为用于护肤品、彩妆、止汗剂或除臭剂的添加剂的用途。

本发明的方法提供了一种新的侧链具有苯环的有机硅弹性体凝胶，该有机硅弹性体凝胶的末端采用烷基封端，本发明所述的有机硅弹性体凝胶具有更高的稳定性，不与溶剂及其他物质反应。同时本方法制备的有机硅弹性体凝胶与天然油脂具有较好的相容性，外观柔润、清爽不油腻；本发明制备的有机硅弹性体凝胶可以通过冷配的方式与其他化妆品成分混合使用；并能促进活性成分的快速吸收，降低配方的粘腻感，长效持久的皮肤质感。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

所述第一聚合物的结构式为(I)，其制备方法为：原料两端含氢甲基苯基聚硅氧烷、α-烯烃、含氢D₄分别作除水处理备用；催化剂H₂PtCl₆进行预处理备用。将两端含氢甲基苯基聚硅氧烷中加入催化剂，升温至70-110℃，在300-800r/min的搅拌速度下缓慢加入α-烯烃并升温到100-160℃，保持以上温度和搅拌速度，持续反应2-5小时。其中两端含氢甲基苯基聚硅氧烷和α-烯烃比例为1:1.5-2.5，催化剂H₂PtCl₆添加量为反应物总量的0.002-0.006％(质量分数，以Pt计)。

将上述中间产物降温至50-65℃，依次加入催化剂大孔径磺化阳离子树脂，加入含氢D₄，在40-100r/min的搅拌速度下反应4-8小时，制得第一聚合物。催化剂的量为反应物总质量的1-5％。

其中，R₁＝C_zH_2z+1，z＝8-18；m、n＝8～15；x＝10～20；y＝15～25。

所述第二聚合物的结构式为(Ⅱ)，其制备方法为：将双乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷与D₄、甲基苯基聚硅氧烷在催化剂氯铂酸催化下进行平衡聚合反应，得到第二聚合物。

其中，x＝10～20；y＝15～25。

所述第一聚合物和第二聚合物的共聚物由以下方法制备：

步骤1)将第一聚合物、第二聚合物引入到反应釜，搅拌均匀，通入氮气保护。

步骤2)添加总投料量0.005-0.02％硅氧烷醇四甲基铵做催化剂，将温度升至80-120℃，在50-100r/min的搅拌速度下持续反应1.5-5小时，反应结束后升温至150-200℃，减压至0.2-0.4MPa，破坏催化剂及拔除低沸物，逐步冷却高压釜，得第一聚合物和第二聚合物的共聚物。

实施例1第一聚合物和第二聚合物的共聚物的制备

步骤1)将摩尔百分比47.5％的第一聚合物、摩尔百分比52.5％的第二聚合物引入该反应釜，混合均匀，通氮气保护；其中，第一聚合物中的R₁＝C₈H₁₇，n/m＝4/3，平均分子量为2286；第二聚合物中的y/x＝4/5，平均分子量为3858。

步骤2)加入催化剂硅氧烷醇四甲基铵，将温度升至100℃，在60r/min的搅拌速度下持续反应2小时，反应结束后升温至180℃，减压至0.25MPa，破坏催化剂及拔除低沸物，逐步冷却反应釜得第一聚合物和第二聚合物的共聚物得A，其平均分子量为15667。

实施例2第一聚合物和第二聚合物的共聚物的制备

步骤1)将摩尔百分比42.5％的第一聚合物、摩尔百分比57.5％的第二聚合物引入该反应釜，混合均匀，通氮气保护；其中，第一聚合物中的R₁＝C₁₂H₂₅，n/m＝7/6，平均分子量为2926；第二聚合物中的y/x＝3/2，平均分子量为4154。

步骤2)加入催化剂硅氧烷醇四甲基铵，将温度升至110℃，在60r/min的搅拌速度下持续反应2.5小时，反应结束后升温至170℃，减压至0.2MPa，破坏催化剂及拔除低沸物，逐步冷却反应釜得第一聚合物和第二聚合物的共聚物得B，其平均分子量为18051。

实施例3有机硅弹性体凝胶制备

步骤1)将实施例1制备的共聚物A经过转速为25000rpm的高速粉碎机粉碎3min后，用分样筛筛出大于60目(约250-420微米)的共聚物微粒；

步骤2)在80℃，100r/min条件下，向转矩流变仪中加入1000g角鲨烷，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子500g，慢速搅拌3h进行溶胀；

步骤3)以500r/min快速搅拌20min，得到呈均匀凝胶状的有机硅弹性体凝胶。

实施例4有机硅弹性体凝胶制备

步骤1)将实施例2制备的共聚物B经过转速为25000rpm的高速粉碎机粉碎3min后，用分样筛筛出粒径大于60目(约250-420微米)的聚合物微粒；

步骤2)在110℃，20r/min条件下，向转矩流变仪中加入霍霍巴油800g，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子300g，慢速搅拌1h进行溶胀；

步骤3)以1200r/min快速搅拌5min，得到呈均匀半透明状的有机硅弹性体凝胶。

实例5有机硅弹性体凝胶制备

步骤1)将实施例1制备的共聚物A、实施例2制备的共聚物B分别经过转速为25000rpm的高速粉碎机粉碎3min后，用分样筛筛出大于40目(约250-420微米)的颗粒，制得共聚物粒子A、B；

步骤2)在90℃，50r/min条件下，向转矩流变仪中加入玫瑰果油1300g，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子A 300g，共混粒子B 400g，慢速搅拌1.5h进行溶胀；

步骤3)以1000r/min快速搅拌10min，得到呈均一凝胶状的有机硅弹性体凝胶。

实施例6有机硅弹性体凝胶制备

步骤1)将实施例1制备的第一聚合物和第二聚合物的共聚物A经过转速为25000rpm的高速粉碎机粉碎3min后，用分样筛筛出大于60目(约250-420微米)颗粒，制得共聚物粒子；

步骤2)在90℃，100r/min条件下，向转矩流变仪中加入坚果油300g，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子75g，完全添加后速搅拌3h进行溶胀；

步骤3)以500r/min快速搅拌20min，得到均一半透状的有机硅弹性体凝胶。

实施例7有机硅弹性体凝胶制备

步骤1)将实施例2制备的第一聚合物和第二聚合物的共聚物B经过转速为25000rpm的高速粉碎机粉碎3min后，用分样筛筛出大于60目(约250-420微米)的颗粒制得共聚物粒子；

步骤2)在85℃，20r/min条件下，向转矩流变仪中加入乳木果油500g，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子130g，完全添加后，再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子，慢速搅拌2h进行溶胀；

步骤3)以1000r/min快速搅拌15min，得到呈均一凝胶状的有机硅弹性体凝胶。

试验例1 与常用化妆品成分相容性

表1：本发明所得有机硅弹性体凝胶与常用化妆品成分相容性(1:1)

备注：C＝相容I＝不相容

从上表中可以看出，本发明中的有机硅弹性体凝胶相对于商业有机硅弹性体凝胶具有更好的相容性，从而提高配方的稳定性。

试验例2 美白防晒乳液

(1)配方：

表2 美白防晒乳液

有机硅弹性体凝胶分别为：实施例3～7。

2)制备方法：

步骤1：将A相的成分混合到一起，直到所有成分均完全溶解；

步骤2：将B相各组分混合均匀，用研磨机研磨成细腻色浆；

步骤3：将B加入到A中，混合均匀；

步骤4：将C相各组分混合均匀；

步骤5：将步骤3所得混合物和步骤4所得混合物分别加热到70-80摄氏度，在快速搅拌下把步骤四所得混合物缓慢加入到步骤三所得混合物中进行乳化，加入完成后用均质机均质，冷却至室温，得到乳白色细腻防晒乳液。

3)感官性质评价

感官特性可通过产品挑取难易、涂抹感和用后感等性质来界定，不过这类感官评价方法会因人而异。化学师一般借助雷达图对产品进行客观评价，并将评价结果传递给受众。为了检验弹性体凝胶给配方带来的变化，进行对比实验，由24名有经验的评估受试者进行评价，结果见表2。

表3 评价结果

指标	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	空白
							丝滑感(95％)	80	87	72	78	69	70
膏体细腻度	65	64	68	73	78	68
							粉质感(95％)	83	81	76	77	81	60
肤感持久性	60	58	66	72	65	56
							粘腻感(95％)	61	60	59	60	60	62
吸收速度	75	81	77	76	80	75
							易涂抹性(95％)	51	48	41	47	43	42
保湿性(95％)	63	67	68	63	65	64

表2数据分析可以看出，与商业有机硅弹性体凝胶相比，用本发明制得的有机硅弹性体凝胶制作的产品在几个防晒产品关键指标方面均有优秀的表现，对提高有机硅弹性体凝胶在配方中的可用性，提高配方稳定性有很大的价值。

Claims (6)

1.一种有机硅弹性体凝胶，其特征在于，所述的有机硅弹性体凝胶包括：第一聚合物和第二聚合物的共聚物、载体流体，其中第一聚合物的结构式为(I)，第二聚合物的结构式为(II)：

其中，R₁＝C_zH_2z+1，z＝8-18；m、n＝8～15；x＝10～20；y＝15～25。

2.根据权利要求1所述的有机硅弹性体凝胶，其特征在于，所述的载体流体是天然植物油。

3.根据权利要求2所述的有机硅弹性体凝胶，其特征在于，所述的载体流体是角鲨烷、霍霍巴油、玫瑰果油、坚果油、乳木果油、榛果油、杏核油、芦荟油、橄榄油中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的有机硅弹性体凝胶，其特征在于，所述第一聚合物和第二聚合物的共聚物由以下方法制备：

步骤1)将第一聚合物、第二聚合物引入到高压釜，搅拌均匀，充氮气保护；

步骤2)加入催化剂硅氧烷醇四甲基铵，在一定温度和搅拌速度下反应，反应结束后破除催化剂，拔除低沸物，而后逐步冷却高压釜，得第一聚合物和第二聚合物的共聚物。

5.一种有机硅弹性体凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将所述第一聚合物和第二聚合物反应后得到的交联聚合物进行粉碎，制得共聚物粒子；

步骤2)在80～110℃，20～100r/min条件下，向转矩流变仪中加入载体流体，然后再缓慢加入步骤1)所得的共聚物粒子，慢速搅拌1～3h进行溶胀；

步骤3)以500～1200r/min快速搅拌5～20min，得到均匀半透明状的有机硅弹性体凝胶。

6.根据权利要求1所述的有机硅弹性体凝胶作为用于护肤品、彩妆、止汗剂或除臭剂的添加剂的用途。