CN111500380A

CN111500380A - 一种可通过离子浓度控制释放的组合物及其制备方法

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Publication number: CN111500380A
Application number: CN202010288383.2A
Authority: CN
Inventors: 陆业昌; 蔡熙扬; 张世林; 钟金春; 黄煜璇; 甘静; 姚泽伟; 陈武渊; 潘鹤潮; 郭晓丹
Original assignee: Guangzhou Lonkey Industrial Co ltd
Current assignee: Guangzhou Lonkey Industrial Co ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2020-08-07

Abstract

本发明公开了一种可通过离子浓度控制释放的组合物，包括凝胶粒子和分散系，所述的凝胶粒子包括基质和颗粒物内核；所述的基质为凝胶层，且所述的基质至少包含多羟基聚合物；所述的分散系包括水溶性金属盐和水，且所述金属盐中的金属离子总质量占所述分散系总质量的0.05～5%。该组合物中通过基质形成包裹，使不同的成分彼此隔离，从而长期、稳定地共存；并能通过浓度控制，使基质将各成分释放至分散系中。本发明还公开了所述可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法和使用方法。

Description

一种可通过离子浓度控制释放的组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于控制释放的组合物领域，具体涉及一种可通过离子浓度控制释放的组合物及其制备方法。

背景技术

随着技术的发展，人们发现了越来越多的原料能够应用到清洁洗涤中，许多原料能赋予洗涤剂除了去除污渍以外的其他功能，如持久留香，漂白，柔顺，吸附灰尘，吸附重金属等。随着人们逐渐对这类清洁、洗涤剂“多功能”要求的提高，技术人员需要把多种不同功效的原料组合到一个产品里成为多功效的产品，从而让使用者在简单的一次清洁工作中，实现多重功效。然而，当这类产品的分散系是液态时，所有组分在储存过程中都是直接接触的，尤其是应用到一些难溶性的组分时，很容易引发原料之间的兼容性矛盾，发生吸附或化学反应，进而出现沉淀、分层、变色、变稠变稀等现象，影响产品的性能。

目前常见的一种应对方法是对原料的含量进行调整，降低某种成分的用量或者增加稳定剂的用量，但这种方法会使得产品的一部分性能变弱，或使得生产成本变高。

另一种应对方法是对各种原料进行筛选，筛选出能够相互兼容的组合制成产品，但这一筛选的过程需要经过长期且大量的实验，不断调整测试各种组合以得到稳定的产品，导致新产品研发的效率低。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种可通过离子浓度控制释放的组合物，该组合物中通过基质形成包裹，使不同的成分彼此隔离，从而长期、稳定地共存；并能通过浓度控制，使基质将各成分释放至分散系中。

本发明的第二个目的在于提供所述可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供所述可通过离子浓度控制释放的组合物的使用方法。

本发明的第一个目的通过以下技术方案实现：

一种可通过离子浓度控制释放的组合物，包括凝胶粒子和分散系，所述的凝胶粒子包括基质和颗粒物内核；

所述的基质为凝胶层，且所述的基质至少包含多羟基聚合物；

所述的分散系包括水溶性金属盐和水，且所述金属盐中的金属离子总质量占所述分散系总质量的0.05～5％。

本发明所述的基质形成凝胶层，将颗粒物内核包裹在其中，从而使得所述的颗粒物内核与外界隔离，避免颗粒物内核与外界其他物质直接接触而出现不兼容的问题。当分散系中的金属离子总质量处于分散系总质量的0.05～5％的范围内时，所述的基质以凝胶层的方式稳定存在；在使用时，通过水对所述的组合物进行稀释，分散系中的金属离子的浓度下降，当其低于0.05％时，凝胶层溶解，释放出其所包裹的颗粒物内核。

所述的多羟基聚合物为单体分子中包含一个以上羟基的聚合物，既可以是天然提取的，也可以是人工合成的，其分子量没有特别的限制。优选地，所述的多羟基聚合物选自聚乙二醇、淀粉、纤维素、黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠、刺槐豆胶、魔芋胶、阿拉伯胶、普鲁兰多糖、几丁质、壳聚糖、菊糖、桃胶、透明质酸、琼脂、瓜尔豆胶、醋酸酯淀粉，以及它们的衍生物中的一种或多种。

除了多羟基聚合物外，所述的基质还可以包含流变改性剂。这种情况下，以所述基质的总质量计算，包括50～100％多羟基聚合物和0～50％流变改性剂。

所述的流变改性剂一方面可以改变所述基质的流变性，使其在制备的过程中具有适当的流变性能，另一方面可以使基质形成凝胶层后具有粘弹性能。所述的流变改性剂优选为乙醇、正丙醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、异丙醇、丙三醇中的一种或多种。

所述的颗粒物内核为对洗涤剂起到功能性作用、且难溶于水的颗粒物，包括吸附剂、磨砂剂和微胶囊中的一种或多种。所述的吸附剂包括沸石、膨润土、蒙脱土、活性炭和阳离子改性纤维素中的一种或多种。所述的磨砂剂包括二氧化硅微粒和纤维素微粒中的一种或多种。所述的微胶囊的内容物可以是香精、漂白剂、柔顺剂等。

优选地，以所述凝胶粒子总质量为100％计算，所述颗粒物内核的质量百分比≤80％。

所述分散系的金属盐可以是无机盐，也可以是有机盐。所述金属盐中的金属离子包括Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Al³⁺中的一种或多种，优选为K⁺。

所述分散系中的还可以包括洗涤剂成分。所述的洗涤剂成分为常见应用于洗涤剂中的各种水溶性成分，包括表面活性剂、酶、酶稳定剂、污垢悬浮剂、光学增白剂、染料、香料、流变改性剂、pH调节剂、染料捕获剂、防腐剂中的一种或多种。可以根据实际的功能需求，选择已知的不存在兼容性问题的成分组合在一起加入到所述的分散系中，具体的成分和添加量无特别限制。

本发明的第二个目的通过以下技术方案实现：

一种可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照质量百分比50～100％多羟基聚合物和0～50％流变改性剂取基质原料，并溶于水中，形成基质原料的总质量百分比为0.5～5％的溶液A，并控制溶液A的温度≥35℃；

(2)配制金属盐水溶液B，并控制溶液B的温度≤30℃；

(3)将作为颗粒物内核的成分分散于步骤(1)所得的溶液A中，在搅拌状态下将分散有颗粒物内核的溶液A分散至步骤(2)所得的溶液B中，并使得分散后形成的AB混合溶液中金属离子的质量浓度为0.5～5％，从而得到可通过离子浓度控制释放的组合物。

所述的制备方法还可以包含步骤(4)：过滤浓缩，以除去大部分作为分散溶剂的金属盐水溶液，剩余分散溶剂的量至少保证所有凝胶粒子浸润其中。

所述的制备方法还可以包含步骤(5)：将洗涤剂成分加入所述的组合物中。

作为本发明的一种实施方式：

所述步骤(1)中通过加热和搅拌的方法使所述的多羟基聚合物和流变改性剂更快、更充分地溶解于水中。

步骤(3)通过搅拌、均质剪切、超声震荡的方式，将作为颗粒物内核的成分分散于步骤(1)所得的溶液A中。

步骤(3)通过滴加或喷雾的方式将分散有颗粒物内核的溶液A分散至步骤(2)所得的溶液B中。

步骤(4)过滤的过程中，使用孔径为1～1000μm的滤布。

本发明的第三个目的通过以下技术方案实现：

所述可通过离子浓度控制释放的组合物的使用方法，其包括将所述的可通过离子浓度控制释放的组合物用水稀释至其浓度小于原来的1％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过基质形成的凝胶层，将难溶性的颗粒物包裹在其中，避免颗粒物与分散系中的其他组分的直接接触，从而避免两者之间发生吸附或化学反应，造成沉淀等不兼容的现象；

2、本发明所述的组合物使得在新产品研发的过程中，无论需要使用哪种难溶性颗粒物组分，仅需要考虑其与基质形成的凝胶层之间的兼容性即可，而无需逐一测试其与分散系中每个组分之间的兼容性，为研发过程带来了便利；

3、本发明在使用时，只需要用水稀释，即可使凝胶层溶解并释放出其包裹的难溶性颗粒物，使用方便，不会对各组分的性能造成负面的影响。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明作进一步的说明。

以下实施例所采用的测试方法如下：

低温稳定性测试

把样品放在0℃的恒温箱中4周，取出样品，恢复常温后，观察外观。

高温稳定性测试

把样品放在45℃的恒温箱中4周，取出样品，恢复常温后，观察外观。

组合物1的制备：

原料名称	质量(g)
		琼脂	15
黄原胶	5
		醋酸酯淀粉	10
沸石	10
		氯化钠	100
水	1870

通过以下方法制备组合物1：

(1)按照上表所示，将琼脂、黄原胶、醋酸酯淀粉加入到970g的水中，加热至90℃并施加200r/min的搅拌使其完全溶解，停止搅拌后冷却至50℃，得到基质原料的总质量百分比为3％的溶液A；

(2)将氯化钠溶解在900g的水中，放置在冷水浴中恒温至20℃，得到Na⁺的质量浓度约为3.93％的溶液B；

(3)将沸石倒入步骤(1)所得的溶液A中，以100r/min进行搅拌，搅拌5min后，通过管径为0.5mm的不锈钢管阵列(10×10)以50mL/min的速度并在100r/min搅拌速度下把溶液A滴加到20℃的溶液B中，滴加完成后，继续搅拌10min，得到凝胶粒子浓度为1.5％，分散系中Na⁺质量浓度约为1.97％的组合物1。

组合物1可以通过500μm孔径的滤布离心过滤以去除1900g作为分散溶剂的氯化钠溶液，最终得到凝胶粒子的质量占组合物总质量36.36％，Na⁺在分散系中的质量浓度为1.97％。

组合物2的制备：

原料名称	质量(g)
		海藻酸钠	5
刺槐豆胶	2
		丙三醇	3
微胶囊香精	20
		氯化钠	5
乙酸钙	1.25
		水	1233.75

通过以下方法制备组合物2：

(1)按照上表所示，将海藻酸钠、刺槐豆胶、丙三醇加入到990g的水中，加热至75℃并施加200r/min的搅拌使其完全溶解，停止搅拌后冷却至45℃，得到基质原料的总质量百分比为0.7％的溶液A；

(2)将氯化钠和乙酸钙溶解在243.75g的水中，放置在冷水浴中恒温至15℃，得到Na⁺和Ca²⁺总质量浓度约为0.9％的溶液B；

(3)将微胶囊香精倒入步骤(1)所得的溶液A中，以100r/min进行搅拌，搅拌5min后在40kHz，300W的超声波下震荡3min，通过管径为0.5mm的不锈钢管阵列(10×10)以100mL/min的速度并在100r/min搅拌速度下把溶液A滴加到15℃的溶液B中，滴加完成后，继续搅拌10min，得到凝胶粒子浓度为2.36％，分散系中Na⁺和Ca²⁺总质量浓度约为0.18％的组合物2。

组合物3的制备：

原料名称	质量(g)
		卡拉胶	7
刺槐豆胶	7
		聚乙二醇600	7
膨润土	15
		月桂酸钾	32
水	1447

通过以下方法制备组合物3：

(1)按照上表所示，将卡拉胶、刺槐豆胶、聚乙二醇600加入到979g的水中，加热至70℃并施加200r/min的搅拌使其完全溶解，停止搅拌后冷却至48℃，得到基质原料的总质量百分比为1.4％的溶液A；

(2)将月桂酸钾溶解在468g的水中，放置在冷水浴中恒温至5℃，得到K⁺质量浓度约为1％的溶液B；

(3)将微胶囊香精倒入步骤(1)所得的溶液A中，并在均质机中以10m/s的线速度剪切5min，通过喷雾机(雾滴粒径约为100μm)以50mL/min的速度把溶液A喷射至到5℃的溶液B中，喷射完成后，继续搅拌10min，得到凝胶粒子浓度为2.35％，分散系中K⁺质量浓度约为0.33％的组合物3。

组合物3可以通过500μm孔径的滤布离心过滤以去除1450g作为分散溶剂的月桂酸钾溶液，最终得到凝胶粒子的质量占组合物总质量43.9％，K⁺在分散系中的质量浓度为0.33％。

组合物4的制备：

通过以下方法制备组合物4：

(1)按照上表所示，将卡拉胶、刺槐豆胶、魔芋胶、阿拉伯胶加入到973.5g的水中，加热至75℃并施加200r/min的搅拌使其完全溶解，停止搅拌后冷却至40℃，得到基质原料的总质量百分比为2.65％的溶液A；

(2)将酒石酸钾钠溶解在977g的水中，放置在冷水浴中恒温至10℃，得到Na⁺和K⁺质量浓度约为0.5％的溶液B；

(3)将微胶囊香精和纳米二氧化硅倒入步骤(1)所得的溶液A中，并在100r/min速度下搅拌5min，通过喷雾机(雾滴粒径约为100μm)以100mL/min的速度，并在100r/min的搅拌速度下把溶液A喷射至到100℃的溶液B中，喷射完成后，继续搅拌10min，得到凝胶粒子浓度为6％，分散系中Na⁺和K⁺总质量浓度约为0.25％的组合物4。

本发明各实施例和对比例的配方如下表所示：

对所述的实施例1～4和对比例1～4分别进行低温稳定性测试和高温稳定性测试。

由上表的结果可见，实施例1～4由于组合物1～4中，难溶性颗粒物被基质形成的凝胶层包裹其中，遂与分散系中的其他组分之间无直接接触，故实施例1～4在低温稳定性测试和高温稳定性测试中，均表现出了良好的稳定性。而对比例1～4则在低温稳定性测试和高温稳定性中均出现了不同程度的不稳定现象。

以上实施例只是对本发明的示例性性说明，对具体的组分进行替换并不影响本发明目的的实现：

其中，所述的多羟基聚合物可以选自聚乙二醇、淀粉、纤维素、黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠、刺槐豆胶、魔芋胶、阿拉伯胶、普鲁兰多糖、几丁质、壳聚糖、菊糖、桃胶、透明质酸、琼脂、瓜尔豆胶、醋酸酯淀粉，或其他多羟基聚合物以及它们的衍生物中的一种或多种。

流变改性剂可以选自乙醇、正丙醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、异丙醇、丙三醇中的一种或多种。

所述的颗粒物内核可以选自吸附剂、磨砂剂和微胶囊中的一种或多种。所述的吸附剂包括沸石、膨润土、蒙脱土、活性炭、阳离子改性纤维素。所述的磨砂剂包括二氧化硅微粒、纤维素微粒。所述的微胶囊的内容物可以是香精、漂白剂、柔顺剂等。

所述金属盐中的金属离子可以选自Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Al³⁺中的一种或多种。

所述的洗涤剂成分包括表面活性剂、酶、酶稳定剂、污垢悬浮剂、光学增白剂、染料、香料、流变改性剂、pH调节剂、染料捕获剂、防腐剂中的一种或多种。可以根据实际的功能需求，选择已知的不存在兼容性问题的成分组合在一起加入到所述的分散系中，具体的成分和添加量无特别限制。

需要指出的是，上述实施例仅是对本发明的进一步说明，而不是限制，本领域技术人员在与本发明技术方案的相当的含义和范围内的任何调整或改变，都应认为是包括在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，包括凝胶粒子和分散系，所述的凝胶粒子包括基质和颗粒物内核；

所述的分散系包括水溶性金属盐和水，且所述金属盐中的金属离子总质量占所述分散系总质量的0.05～5%。

2.根据权利要求1所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的多羟基聚合物选自聚乙二醇、淀粉、纤维素、黄原胶、卡拉胶、海藻酸钠、刺槐豆胶、魔芋胶、阿拉伯胶、普鲁兰多糖、几丁质、壳聚糖、菊糖、桃胶、透明质酸、琼脂、瓜尔豆胶、醋酸酯淀粉，以及它们的衍生物中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的基质还包含流变改性剂。

4. 根据权利要求3所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，以所述基质的总质量计算，所述的基质包括50～100% 多羟基聚合物和0～50% 流变改性剂。

5.根据权利要求4所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的流变改性剂为乙醇、正丙醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、异丙醇、丙三醇中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的颗粒物内核包括吸附剂、磨砂剂和微胶囊中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，以所述凝胶粒子总质量为100%计算，所述颗粒物内核的质量百分比≤80%。

8.根据权利要求7所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的吸附剂包括沸石、膨润土、蒙脱土、活性炭或阳离子改性纤维素中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的磨砂剂包括二氧化硅微粒和/或纤维素微粒。

10.根据权利要求7所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述的微胶囊的内容物为香精、漂白剂或柔顺剂的一种或多种。

11.根据权利要求1所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述分散系的金属盐为无机盐或有机盐；所述金属盐中的金属离子包括Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Al³⁺中的一种或多种。

12.根据权利要求1所述的可通过离子浓度控制释放的组合物，其特征在于，所述分散系中的还包括洗涤剂成分，包括表面活性剂、酶、酶稳定剂、污垢悬浮剂、光学增白剂、染料、香料、流变改性剂、pH调节剂、染料捕获剂、防腐剂中的一种或多种。

13.一种权利要求1～12任一项所述可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按照质量百分比50～100% 多羟基聚合物和0～50% 流变改性剂取基质原料，并溶于水中，形成基质原料的总质量百分比为0.5～5%的溶液A，并控制溶液A的温度≥35℃；

（2）配制金属盐水溶液B，并控制溶液B的温度≤30℃；

（3）将作为颗粒物内核的成分分散于步骤（1）所得的溶液A中，在搅拌状态下将分散有颗粒物内核的溶液A分散至步骤（2）所得的溶液B中，并使得分散后形成的AB混合溶液中金属离子的质量浓度为0.5～5%，从而得到可通过离子浓度控制释放的组合物。

14.根据权利要求13所述的可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法还包含步骤（4）：过滤浓缩，以除去大部分作为分散溶剂的金属盐水溶液，剩余分散溶剂的量至少保证所有凝胶粒子浸润其中。

15.根据权利要求14所述的可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法还包含步骤（5）：将洗涤剂成分加入所述的组合物中。

16.根据权利要求13所述的可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中通过加热和搅拌的方法使所述的多羟基聚合物和流变改性剂更快、更充分地溶解于水中。

17.根据权利要求13所述的可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）通过搅拌、均质剪切、超声震荡的方式，将作为颗粒物内核的成分分散于步骤（1）所得的溶液A中。

18.根据权利要求13所述的可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（3）通过滴加或喷雾的方式将分散有颗粒物内核的溶液A分散至步骤（2）所得的溶液B中。

19.根据权利要求13所述的可通过离子浓度控制释放的组合物的制备方法，其特征在于，步骤（4）过滤的过程中，使用孔径为1～1000μm的滤布。

20.一种权利要求1～7任一项所述可通过离子浓度控制释放的组合物的使用方法，其特征在于，包括将所述的可通过离子浓度控制释放的组合物用水稀释至其浓度小于原来的1%。