CN108498376A - 一种甲基硅油乳液及其制备方法 - Google Patents

一种甲基硅油乳液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甲基硅油乳液，由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油30‑50％、去离子水40‑60％、表面活性剂4‑8％、双硬脂酰磷脂酰甘油0.2‑0.8％、pH调节剂1‑6％；所述表面活性剂由10‑30％的聚乙二醇4000单油酸酯、30‑50％的聚乙二醇600单油酸酯和30‑50％的椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油的粘度为500‑20000mPa.s；所述甲基硅油乳液的pH值为6.0‑6.5。本发明的甲基硅油乳液采用双中心混合分散机和玻璃珠制备而成，制得的甲基硅油乳液中硅油的含量高、乳液粒径小且分布均匀，储存稳定性好，制备方法简单，周期短；可以应用到洗发护发产品中。

Description

一种甲基硅油乳液及其制备方法
技术领域
本发明属于硅油乳液技术领域，具体涉及一种甲基硅油乳液及其制备方法。
背景技术
硅油是一种无色、无味、无毒、无刺激的液体，具有良好的化学稳定性、耐热耐寒性、耐候性、憎水性、润滑性、高折射率和低表面张力等特点。将硅油乳化后制成硅油乳液可以广泛用于个人洗护用品、纺织品、表面处理。
二甲基硅油具有良好的滑爽、憎水、透气、耐紫外线及丝绸般的触感，可以用于洗发护发产品中。高粘度硅油由于具有良好的柔软性、疏水性以及湿润性已经成为个人护理行业重要的助剂，并且高粘度甲基硅油制成的小粒径的乳液只需要很少的添加量就可以达到较好的头发护理效果，可以降低生产和运输成本。但是由于硅油的疏水性加上高粘度硅油的油粘性导致乳化困难，很难制备出粒径小、硅油浓度较高的二甲基硅油乳液。
通常为了乳化高粘度硅油，需要加入加大量的乳化剂，采用机械乳化法，进行较长时间的搅拌分散，现有的乳液的制备方法周期一般需要6小时甚至更长才能形成均一的乳液，而这种方法制备的乳液通常粒径分散性差且不稳定，尤其是在高温存放过程中容易出现破乳、漂油、分层等现象。
沈萍萍等人2017年在有机硅材料期刊中公开了题为“甲基硅油乳液的制备研究”，以甲基硅油及复合乳化剂为主要原料制备了硅油乳液具有较好的稳定性，但是其中硅油的含量较低且粘度较低，粒径较大，且制备的过程较长。
专利CN1954020B中公开了一种硅乳液的分批制备方法，通过控制压力和温度的方法，制备了高粘度的预制乳液，但是其温度的调节通过原材料的温度、剪切的速度以及泵的循环速率进行，压力调节通过剪切速率和泵的循环速率进行；但是该方法中温度和压力的控制变量多，容易产生偏差，而温度和压力的稍微偏差都会对该配方的乳液性能产生较大的影响，导致乳液的批次稳定性不好。
发明内容
本发明提供了一种甲基硅油乳液及其制备方法，使用较少乳化剂就可以制备较高粘度二甲基硅油的乳液，且乳液中二甲基硅油含量较高，乳液粒径小、储存稳定性好，且生产加工方便。
本发明的技术方案如下：一种甲基硅油乳液，由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油30-50％、去离子水40-60％、表面活性剂4-8％、双硬脂酰磷脂酰甘油0.2-0.8％、pH调节剂1-6％；所述表面活性剂由10-30％的聚乙二醇4000单油酸酯、30-50％的聚乙二醇600单油酸酯和30-50％的椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油的粘度为500-20000mPa.s；所述甲基硅油乳液的pH值为6.0-6.5。
本发明的采用三种特定的表面活性剂复配作为乳化剂，并使用双硬脂酰磷脂酰甘油作为乳化助剂，提高乳化效率，使用少量乳化剂就可以快速制备出小粒径的较高浓度的二甲基硅油乳液，且其稳定性好，加入pH调节剂进一步提高乳液的稳定性。加入少量本发明的甲基硅油乳液作为到护发洗发产品中，可以使头发顺滑、弹性好、易梳理。本发明的乳液在后续使用过程中稀释时不需要剪切或者施加轻微的剪切力就可以和水混合均匀，不影响其乳液粒径。加入少量本发明的甲基硅油乳液作为到护发洗发产品中，可以使头发顺滑、弹性好、易梳理。
优选地，所述二甲基硅油由30％的粘度为1000mPa.s的二甲基硅油和70％的粘度为10000mPa.s的二甲基硅油混合而成。本方案优选的使用两种不同粘度的甲基硅油搭配，不仅可以加快乳液转相的速度，提高乳液的稳定性，而且使用少量本发明的甲基硅油乳液到护发洗发产品中，就可以使头发即顺滑易梳理还具有很好的弹性。
优选地，所述表面活性剂由20％聚乙二醇4000单油酸酯、40％聚乙二醇600单油酸酯和40％椰油酰胺丙基甜菜碱组成。使用本方案优选比例的表面活性剂可以使乳化后的乳液粒径分布窄，存放稳定性更好。
优选地，所述pH调节剂为柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液。优选使用本方案的柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液，其在体系中的相容性好，且对人体无刺激。
优选地，甲基硅油乳液，由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油40％、去离子水50％、表面活性剂6％、双硬脂酰磷脂酰甘油0.5％、pH调节剂3.5％。本方案优选的质量配比的乳液的综合性能好，粒径分布窄、稳定性好等。
本发明还提供上述甲基硅油乳液的制备方法，包括如下步骤：
S1、将质量比称取全部的二甲基硅油、表面活性剂、双硬脂酰磷脂酰甘油和28％的去离子水依次加入混合杯中，加入和二甲基硅油等重量的玻璃珠；
S2、将混合杯放入双中心混合分散机，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为1500rpm，边抽真空边混合60s；
S3、再向混合杯中加入28％的去离子水，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为2600rpm转每分钟，边抽真空边混合60s；
S4、再向混合杯中加入剩余的离子水和pH调节剂，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为2800rpm，边抽真空边混合120s；
S5、过滤除去玻璃珠，即得到二甲基硅油乳液；
上述抽真空步骤中最终真空度达到-0.08～-0.09MPa。
本发明的制备方法使用双中心混合分散机，无需使用搅拌叶进行搅拌，也不需要额外进行升温降温，只需要在室温下依靠主轴在的高速旋转同时带动反方向的装载物料旋转，进行双向不对称离心混合运动，搅拌过程产生气泡少，搅拌效率高，另外本发明还加入玻璃珠，并且在抽真空下进行分散，可以减少搅拌中气泡的产生，本发明使用分批加水和搅拌的方法，进一步提高硅油和水混合分散的速度，加快乳化，缩短制备周期，使用本发明的制备方法可以非常快地进行乳化实验，挑选出适合的原料和配方。本制备方案结合本发明的配方可以将乳化时间缩短至几分钟，并且制得的乳液粒径均匀，存储稳定性好，批次稳定性好。
优选地，所述玻璃珠由70％粒径为5-7mm的玻璃珠和30％粒径为1-2mm的玻璃珠组成。本方案优选的玻璃珠可以更有利于快速乳化制备出小粒径的稳定的乳液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)乳液固含量较高；(2)乳液粒径小；(3)乳液粒径分布窄；(4)储存稳定性好；(5)制备速度快；(6)批次稳定性好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明各技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。本领域技术人员依据以下实施方式所作的方法、工艺路线、功能的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例的一种甲基硅油乳液由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油40g、去离子水50g、表面活性剂6g、双硬脂酰磷脂酰甘油0.5g、pH调节剂3.5g；所述表面活性剂由1.2g聚乙二醇4000单油酸酯、2.4g聚乙二醇600单油酸酯和2.4g椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油由30％的粘度为1000mPa.s的二甲基硅油和70％的粘度为10000mPa.s的二甲基硅油混合而成；所述pH调节剂为柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液，甲基硅油乳液的pH值为6.2。
本实施例的甲基硅油乳液的制备方法如下：
S1、称取二甲基硅油、表面活性剂、双硬脂酰磷脂酰甘油和28％的去离子水依次加入混合杯中，加入和二甲基硅油等重量的玻璃珠；所述玻璃珠由70％粒径为5-7mm的玻璃珠和30％粒径为1-2mm的玻璃珠组成；
S2、将混合杯放入双中心混合分散机(SpeedMixer DAC 400.2VAC-P真空机型)，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为1500rpm，边抽真空边混合60s；
S3、再向混合杯中加入28％的去离子水，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为2600rpm转每分钟，边抽真空边混合60s；
S4、再向混合杯中加入剩余的离子水和pH调节剂，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为2800rpm，边抽真空边混合120s；
S5、过滤除去玻璃珠，即得到二甲基硅油乳液。；
上述抽真空步骤中最终真空度达到-0.08～-0.09MPa。
实施例2
本实施例的一种甲基硅油乳液由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油30g、去离子水60g、表面活性剂4g、双硬脂酰磷脂酰甘油0.8g、pH调节剂5.2g；所述表面活性剂由0.8g聚乙二醇4000单油酸酯、1.6g聚乙二醇600单油酸酯和1.6g椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油由30％的粘度为1000mPa.s的二甲基硅油和70％的粘度为10000mPa.s的二甲基硅油混合而成；所述pH调节剂为柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液，甲基硅油乳液的pH值为6.0。其制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例的一种甲基硅油乳液由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油50g、去离子水40g、表面活性剂8g、双硬脂酰磷脂酰甘油0.2g、pH调节剂1.8g；所述表面活性剂由0.8g聚乙二醇4000单油酸酯、1.6g聚乙二醇600单油酸酯和1.6g椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油由30％的粘度为1000mPa.s的二甲基硅油和70％的粘度为10000mPa.s的二甲基硅油混合而成；所述pH调节剂为柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液，甲基硅油乳液的pH值为6.5。其制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例的一种甲基硅油乳液由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油40g、去离子水50g、表面活性剂6g、双硬脂酰磷脂酰甘油0.5g、pH调节剂3.5g；所述表面活性剂由1.8g聚乙二醇4000单油酸酯、1.8g聚乙二醇600单油酸酯和2.4g椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油由30％的粘度为1000mPa.s的二甲基硅油和70％的粘度为10000mPa.s的二甲基硅油混合而成；所述pH调节剂为柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液，甲基硅油乳液的pH值为6.2。
其制备方法同实施例1。
实施例5
与实施例1相比，二甲基硅油替换为粘度为3000mPa.s的二甲基硅油；其它与实施例1相同。
实施例6
与实施例1相比，制备方法中使用的玻璃珠的粒径为5-7mm，其它与实施例1相同。
实施例7
与实施例1相比，制备方法采用如下方法：使用增力电动搅拌器(ZTF-M-1)，向搅拌容器中加入表面活性剂搅拌均匀后，加入二甲基硅油，再次搅拌，缓慢加入去离子水，约30min容器粘度达到最大，停止搅拌和加水，挂壁，再次搅拌，约10min后缓慢加去离子水，待混合物呈现流体状，迅速加完剩余水，继续搅拌30min；其中搅拌速度800rpm。
对比例1
与实施例1相比，本对比例采用的表面活性剂为1.4g失水山梨醇脂肪酸酯S-80、1.1g聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯T-80、2.4g异构醇聚氧乙烯醚E1、1.1g异构醇聚氧乙烯醚E2复配而成，其它与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，本对比例不添加双硬脂酰磷脂酰甘油，其它与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，本对比例采用的表面活性剂替换为4g甜菜碱，双硬脂酰磷脂酰甘油替换为1g脂肪醇聚氧乙烯醚，其它与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，本对比例采用的表面活性剂由4g聚乙二醇4000单油酸酯、1g聚乙二醇600单油酸酯和1g椰油酰胺丙基甜菜碱组成，其它与实施例1相同。
对比例5
与实施例1相比，本对比例中二甲基硅油用量为60g，去离子水30g，其它与实施例1相同。
将实施例和对比例制得的乳液样品分别进行粒径测试、批次稳定性测试和存储稳定性测试。粒径测试采用激光粒度分析仪，将制备好的甲基硅油乳液取4-5滴直接加入激光粒度分析仪的样品池中循环测试，得到其平均粒径和多分散系数。测试同一种方法生产的3批次样品的粒径，对比批次间样品的差别，以对比批次稳定性，批次间平均粒径差别大于20％则说明批次稳定性较差，平均粒径差别小于10％说明批次稳定性好，平均粒径差别在10％～20％则说明批次稳定性一般。通过室温存储1年每个月观察以及50℃存储8周，每周观察是否产生分层、漂油等相分离现象判断其存储稳定性。测试结果如下表所示：
由上表结果可以看出本发明实施例的乳液粒径较小且粒径分布较窄，且其存储稳定性和批次稳定性明显好于对比例。
另外还对比测试了实施例1和实施例5，对比例1和对比例3乳液对头发的处理效果，采用市售真发，分成4束，经过同样的清水进行水洗后，各取10g实施例或对比例的乳液样品，分别加入90g加去离子水稀释搅拌均匀，然后分别对4束头发进行浸泡处理30min，然后再次用清水冲洗自然晾干。请50位志愿者对四种样品进行如下性能排序：顺滑性，使用手抚摸头发，测试对比其顺滑程度；弹性，使用手弯折头发，感觉其回弹的性能；干梳性，使用相同的梳子对头发进行从上到下的梳理，测试其易梳理性。结果表明，90％的志愿者认为头发顺滑性由好到差的顺序为从实施例1、实施例5、对比例1到对比例3；96％的志愿者认为头发弹性由好到差的顺序为从实施例1、实施例5、对比例1到对比例3；94％的志愿者认为梳理性由好到差的顺序为从实施例1、实施例5、对比例1到对比例3。
以上结果说明本发明的乳液用于头发护理具有较好的效果，可以显著改善头发的顺滑性、弹性和干梳性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种甲基硅油乳液，其特征在于，由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油30-50％、去离子水40-60％、表面活性剂4-8％、双硬脂酰磷脂酰甘油0.2-0.8％、pH调节剂1-6％；所述表面活性剂由10-30％的聚乙二醇4000单油酸酯、30-50％的聚乙二醇600单油酸酯和30-50％的椰油酰胺丙基甜菜碱组成；所述二甲基硅油的粘度为500-20000mPa.s；所述甲基硅油乳液的pH值为6.0-6.5。
2.根据权利要求1所述的甲基硅油乳液，其特征在于，所述二甲基硅油由30％的粘度为1000mPa.s的二甲基硅油和70％的粘度为10000mPa.s的二甲基硅油混合而成。
3.根据权利要求1所述的甲基硅油乳液，其特征在于，所述表面活性剂由20％聚乙二醇4000单油酸酯、40％聚乙二醇600单油酸酯和40％椰油酰胺丙基甜菜碱组成。
4.根据权利要求1所述的甲基硅油乳液，其特征在于，所述pH调节剂为柠檬酸和柠檬酸钠的水溶液。
5.根据权利要求1到4任一项所述的甲基硅油乳液，其特征在于，由如下质量百分比的原料组成：二甲基硅油40％、去离子水50％、表面活性剂6％、双硬脂酰磷脂酰甘油0.5％、pH调节剂3.5％。
6.权利要求1所述的甲基硅油乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按质量比称取全部的二甲基硅油、表面活性剂、双硬脂酰磷脂酰甘油和28％的去离子水依次加入混合杯中，加入和二甲基硅油等重量的玻璃珠；
S2、将混合杯放入双中心混合分散机，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为1500rpm，边抽真空边混合60s；
S3、再向混合杯中加入28％的去离子水，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为2600rpm转每分钟，边抽真空边混合60s；
S4、再向混合杯中加入剩余的离子水和pH调节剂，进行双向不对称离心混合运动，设置转速为2800rpm，边抽真空边混合120s；
S5、过滤除去玻璃珠，即得到二甲基硅油乳液；
上述抽真空步骤中最终真空度达到-0.08～-0.09MPa。
7.根据权利要求6所述的甲基硅油乳液的制备方法，其特征在于，所述玻璃珠由70％粒径为5-7mm的玻璃珠和30％粒径为1-2mm的玻璃珠组成。
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