CN110724205A - 阳离子羟丙基甲基纤维素醚及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阳离子羟丙基甲基纤维素醚以及制备方法，属于化妆品技术领域。化妆品配方为：阳离子羟丙基甲基纤维素含量为0.3％，水含量81.8％，AES含量9％，DOE120含量为0.2％，CAB含量6％，CDEA6501含量2％，EDTA含量0.1％，卡松含量0.1％，氯化钠含量0.5％。以羟丙基甲基纤维素(HPMC)为原料，在相转移催化剂和碱作用下生产氧负离子，与阳离子醚化剂2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵醚化，经中和、洗涤和干燥后得到产品。该方法操作简便，反应收率高，操作简便，污染小，节约能源，得到的产品取代可达0.6左右。

Description

阳离子羟丙基甲基纤维素醚及其制备方法
技术领域
本发明涉及阳离子羟丙基甲基纤维素醚及其制备方法，属于化妆品或高分子材料技术领域。
背景技术
阳离子羟丙基甲基纤维素醚除了拥有羟丙基甲基纤维素的功能特性(如保水性、缓凝剂、黏合剂、增稠剂、分散剂、稳定剂、脱漆剂、脱模剂、软化剂、润滑剂及在医药行业用作包衣材料、缓释制剂的控速聚合物材料、助悬剂、片剂黏合剂)外，还拓展了其它功能特性(如HPMC增稠效果好，但抑制页岩水化分散能力着，通过改性成阳离子纤维素醚后，分散能力大大提高；阳离子羟丙基甲基纤维素醚对毛发和皮肤有良好的亲和性和相容性，并具有所需的护理和美学特性在日化产品中有着广泛应用。
阳离子羟丙基甲基纤维素醚在国内已经开始研究，根据报道阳离子纤维素醚制备时间长，必须添加如催化剂和抗凝胶剂，且后处理困难，三废多、合成但生产规模小等缺点。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明公开了一种化妆品配方以及主要成份阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法。采用羟丙基甲基纤维素为原料出发，经过相转移催化剂和碱作用下生产氧负离子，与阳离子醚化剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(简称GTA)醚化，经中和、洗涤和干燥后得到产品。
化妆品配方为：阳离子羟丙基甲基纤维素含量为0.2-0.5％，水含量80.0-82.0％，AES含量8.0-10.0％，DOE120含量为0.1-0.5％，CAB含量5.0-8.0％，CDEA6501含量1.0-5.0％，EDTA含量0.1-0.5％，卡松(防腐剂)含量0.1-0.5％，氯化钠含量0.1-2.0％。
最佳优选配方为，阳离子羟丙基甲基纤维素含量为0.3％，水含量81.8％，AES含量9％，DOE120含量为0.2％，CAB含量6％，CDEA6501含量2％，EDTA含量0.1％，卡松(防腐剂)含量0.1％，氯化钠含量0.5％。上述含量均指重量含量。
一种阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，原料羟丙基甲基纤维素(HPMC)结构如下：
其反应方程式如下：
HPMC-OH+NaOH→HPMC-ONa+H2O
Figure BDA0002288020890000022
包括如下步骤：
第一步：氧负离子的生成
将相转移催化剂与羟丙基甲基纤维素混合后搅拌，缓慢均匀喷洒碱的醇溶液，生成羟丙基甲基纤维素氧负离子。
第二步：与阳离子醚化剂成醚
将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵加入到羟丙基甲基纤维素氧负离子上进行醚化，控制反应温度直至反应结束后，加入少量有机酸中和调节至pH至等电点后，经80％丙酮浸泡，离心烘干后得到阳离子羟丙基甲基纤维素醚，其取代度高达0.6左右。
进一步地，在上述技术方案中，相转移催化剂选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵。
进一步地，在上述技术方案中，醇溶液选自95％乙醇、90％异丙醇或85％叔丁醇。通过将碱与醇溶液混合得到混浊可分散的溶液。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，采用碱选自氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸铯。优选碳酸铯，但其价格高昂，工业化则选择氢氧化钠。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，羟丙基甲基纤维素与碱质量比为1：0.1～0.11。第一步和第二步中，反应温度为20-75℃。在添加催化量B(C6F5)3，室温下即可完成反应，加热时开环选择性反而变差。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，羟丙基甲基纤维素与阳离子醚化剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵质量比为1:0.54-0.57。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，采用有机酸选自冰乙酸、甲酸或稀硝酸。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，淬灭后pH调节的等电点在6.78～6.82之间。
进一步地，在上述技术方案中，第一步反应，后处理用80％丙酮浸泡洗涤一次，高速离心后，烘干，其质量收率＞99％，取代度高达0.6％。
发明有益效果
本发明中采用本发明采用羟丙基甲基纤维素为原料出发，经过相转移催化剂和碱作用下生产氧负离子，与阳离子醚化剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵醚化，经中和、洗涤和干燥后得到产品。其质量收率＞104％，取代度最高达0.6。三废少，符合绿色化学理念，适合工业化放大规模生产。
具体实施例
阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备
实施例1
向反应容器内加入2kg羟丙基甲基纤维素和20g十二烷基二甲基苄基氯化铵，搅拌均匀后，开始喷洒碳酸铯的乙醇溶液(300g碳酸铯与1.1Kg 95％乙醇混合成分散状)，反应温度在20～25℃，搅拌反应1小时，接着喷洒2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的乙醇溶液(515gGTA和565g乙醇混合)，随着加入量增加逐渐升高温度，最后至70℃下搅拌反应8小时，TLC检测2,3-环氧丙基三甲基氯化铵几乎无剩余后，降温至15℃，滴加65％硝酸中和，调节pH＝6.81，加入80％丙酮3kg，30～35℃下搅拌1小时，浸泡2小时，离心，滤饼烘干得到阳离子羟丙基甲基纤维素醚2.08kg。其中取代度用产物中的氮含量与羟丙基甲基纤维素结构单元分子量和GTA的分子量计算，DS＝0.6。
实施例2
向反应容器内加入2kg羟丙基甲基纤维素和20g十四烷基二甲基苄基氯化铵，搅拌均匀后，开始喷洒氢氧化钠的异丙醇溶液(280g氢氧化钠与350g 90％异丙醇混合成分散状)，反应温度在20～25℃，搅拌反应1小时，接着喷洒2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的异丙醇溶液(515gGTA和565g异丙醇混合)，随着加入量增加逐渐升高温度，最后至70℃下搅拌反应9.5小时，TLC检测2,3-环氧丙基三甲基氯化铵几乎无剩余后，降温至15℃，滴加75％磷酸中和，调节pH＝6.79，加入80％丙酮3kg，30～35℃下搅拌1小时，浸泡2小时，离心，滤饼烘干得到阳离子羟丙基甲基纤维素醚2.01kg。其中取代度用产物中的氮含量与羟丙基甲基纤维素结构单元分子量和GTA的分子量计算，DS＝0.54。
实施例3
向反应容器内加入2kg羟丙基甲基纤维素和20g十二烷基二甲基苄基氯化铵，搅拌均匀后，开始喷洒氢氧化钠的异丙醇溶液(280g氢氧化钠与350g 90％异丙醇混合成分散状)，反应温度在20～25℃，搅拌反应1小时，加入17g B(C6F5)3搅拌均匀后，接着开始喷洒2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的异丙醇溶液(515gGTA和565g异丙醇混合)，控制喷洒速度，维持过程中保持在室温，喷洒结束在室温搅拌反应3.5小时，TLC检测2,3-环氧丙基三甲基氯化铵几乎无剩余后，降温至0℃，滴加75％磷酸中和，调节pH＝6.79，加入80％丙酮3kg，30～35℃下搅拌1小时，浸泡2小时，离心，滤饼烘干得到阳离子羟丙基甲基纤维素醚2.01kg。其中取代度用产物中的氮含量与羟丙基甲基纤维素结构单元分子量和GTA的分子量计算，DS＝0.55。
实施例4
向反应容器内加入2kg羟丙基甲基纤维素和20g十二烷基二甲基苄基氯化铵，搅拌均匀后，开始喷洒氢氧化钠的异丙醇溶液(280g氢氧化钠与350g 90％异丙醇混合成分散状)，反应温度在20～25℃，搅拌反应1小时，接着喷洒2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的异丙醇溶液(515gGTA和565g异丙醇混合)，控制喷洒速度，维持过程中保持在室温，喷洒结束在室温搅拌反应3.5小时，TLC检测2,3-环氧丙基三甲基氯化铵几乎无剩余后，降温至0℃，滴加75％磷酸中和，调节pH＝6.79，加入80％丙酮3kg，30～35℃下搅拌1小时，浸泡2小时，离心，滤饼烘干得到阳离子羟丙基甲基纤维素醚2.01kg。其中取代度用产物中的氮含量与羟丙基甲基纤维素结构单元分子量和GTA的分子量计算，DS＝0.59。
实施例5
采用实施例1中得到的阳离子羟丙基甲基纤维素醚，组成化妆品配方为：阳离子羟丙基甲基纤维素含量为0.3％，水含量81.8％，AES含量9％，DOE120含量为0.2％，CAB含量6％，CDEA6501含量2％，EDTA含量0.1％，卡松(防腐剂)含量0.1％，氯化钠含量0.5％。上述含量均指重量含量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化妆品配方，其特征在于，由以下组份组成：阳离子羟丙基甲基纤维素含量为0.3％，水含量81.8％，AES含量9％，DOE120含量为0.2％，CAB含量6％，CDEA6501含量2％，EDTA含量0.1％，卡松含量0.1％，氯化钠含量0.5％。
2.如权利要求1所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：氧负离子的生成
将相转移催化剂与羟丙基甲基纤维素混合后搅拌，缓慢均匀喷洒碱的醇溶液，生成羟丙基甲基纤维素氧负离子；
步骤2：与阳离子醚化剂成醚
将2,3-环氧丙基三甲基氯化铵加入到羟丙基甲基纤维素氧负离子上进行醚化，控制反应温度直至反应结束后，加入有机酸调节至pH＝6.78-6.82，经后处理后得到阳离子羟丙基甲基纤维素醚。
3.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤1中，相转移催化剂选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵。
4.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸铯。
5.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述醇溶液选自95％乙醇、90％异丙醇或85％叔丁醇。
6.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述羟丙基甲基纤维素与碱质量比为1：0.1-0.11。
7.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤1和2中，反应温度为20-75℃。
8.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述羟丙基甲基纤维素与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵质量比为1:0.54-0.57。
9.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述有机酸选自冰乙酸、甲酸或稀硝酸。
10.根据权利要求2所述阳离子羟丙基甲基纤维素醚的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述后处理采用丙酮洗涤，烘干。
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