CN113518773B - 制备固体剂型的1,2-烷二醇的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种生产固体剂型1,2‑链烷二醇的方法，包括或由以下步骤组成：(a)提供至少一种1,2‑烷二醇的熔体；(b)将步骤(a)的熔体冷却至低于1,2‑烷二醇或1,2‑烷二醇混合物的熔点的温度，从而获得由过冷1,2‑烷二醇或含有一定量1,2‑烷二醇晶种的过冷1,2‑烷二醇混合物的预划痕熔体；(c)将步骤(b)的混合物与冷却表面接触以获得结晶形式的1,2‑链烷二醇或1,2‑链烷二醇混合物。
Description
发明领域
本发明属于造粒技术领域，涉及一种生产固体剂型1,2-链烷二醇的改进方法。
技术背景
近年来，1,2-烷二醇在各种应用中越来越多地作为乳液形成成分，这些应用范围从个人护理产品到打印机油墨领域的工业应用。
低级1,2-烷二醇(1,2-丙二醇至1,2-己二醇)在室温下具有液态聚集状态，而中级至高级1,2-烷二醇(由C8＝1,2-辛二醇向上)在室温下是固体。随着链长的增加，固体的熔点变得更高：
1,2-辛二醇:27至31℃
1,2-癸二醇:45至48℃
1,2-十二烷二醇:56至60℃
1,2-十四烷二醇:64至70℃
纯C8至C14链烷二醇(>95％链烷二醇含量)的熔体在冷却后仅显示出轻微的凝固倾向。这些材料似乎会保持亚稳液态数小时或数天，直到形成用于凝固/结晶的种子细胞。一旦形成这样的种子细胞，就会发生结晶，根据温度梯度，结晶会被熔体的无序凝固所覆盖。产物固化后，由此获得部分结晶产物。
材料的固化过程通常伴随体积效应发生，即材料经历体积膨胀，固体材料具有粗糙的、不均匀的表面。从生产角度来看，这种材料特性是有问题的，因为为了避免包装变形，填充的容器在固化之前不能封闭。为了减少或避免材料流动的延迟，需要快速凝固的熔体。
用于制备应用混合物的固体的使用/配量通常代表主要的技术和后勤工作。固体必须在交付的容器(通常在钢桶中最多180公斤)中熔化，以便将它们以液体形式加入混合物中。熔化过程需要在惰性气体气氛下进行，因为在高温下暴露于大气氧气的情况下不能排除对产品的损害。这种熔化过程可能需要长达数小时甚至数天，具体取决于用户可用的技术选项。因此，短期生产计划仅在有限程度上可能。此外，冷却过程同样必须确保惰性气体气氛，以排除对产品的损坏。当混合物中仅使用少量链烷二醇并且储存容器需要以相应的频率加热/冷却时，这一点尤其重要。
相关现有技术
WO 2016/016154 A1(SYMRISE)公开了一种生产固体冷却剂的方法，其中薄荷醇化合物的预划痕(prescratched)熔体通过均匀液滴化施加到预冷表面上。
发明内容
在使用少量链烷二醇生产混合物中，上述问题导致需要一种用于1,2-链烷二醇的固体配料形式，其允许在不预先熔化的情况下进行配料。
上述材料特性意味着中链1,2-链烷二醇的熔体通过液滴化或造粒直接固化、薄片生产(使用压片辊)或结晶是不可能的。当液滴化时，例如1,2-癸二醇，无法获得颗粒，只能获得薄的产品膜。在以液滴形式将熔体施加到冷却表面上后，2分钟后出现固体1,2-癸二醇。从冷却表面分离证明是困难的——固化/剥落的材料只能在形成细粉(碎片)的同时获得。此外，所得固体的蜡状部分经历了延迟结晶，固体粗糙、脆性表面在几天后变得明显。在储存如此获得的薄片时，机械摩擦会导致包装材料中出现不可忽视的细粉部分，或者-如果延迟结晶尚未完全完成-导致材料形成团块。刚刚描述的方法促进了细粒和粗粒部分的形成，这对于以后固体的定量给料是不希望和不利的。块状聚集体有时必须在使用前以相当大的机械力分开，而细粒只能在提高保护水平的情况下处理。
如前所述，通过直接固化/液滴化获得的1,2-烷二醇固体仅具有有限的实际用途。因此，这引起了对固体剂型的替代生产工艺的需要。
因此，本发明的目的是提供一种生产固体剂型1,2-链烷二醇的改进方法，该方法没有介绍中概述的缺点。特别地，该方法的特点应该是颗粒的细粉尘含量非常低，即使在长期储存后仍具有尽可能光滑的表面，并且不存在任何结块倾向。
本发明首先提供了一种生产固体剂型1,2-链烷二醇的方法，包括或由以下步骤组成：
(a)提供至少一种1,2-烷二醇的熔体；
(b)将步骤(a)的熔体冷却至低于1,2-烷二醇或1,2-烷二醇混合物的熔点的温度，从而获得由过冷1,2-烷二醇或含有一定量1,2-烷二醇晶种的过冷1,2-烷二醇混合物的预划痕熔体；
(c)将步骤(b)的混合物与冷却表面接触以获得结晶形式的1,2-链烷二醇或1,2-链烷二醇混合物。
在寻找问题解决方案的过程中，研究了1,2-链烷二醇的预划痕熔体的液滴化/造粒。为此，在具有壁扫桨式搅拌器的夹套容器中在搅拌下冷却熔体。在这个过程中，产生晶种，同时被壁扫搅拌器粉碎。低于1,2-链烷二醇熔点的恒温冷却可以产生晶种和过冷二醇的混合物/浆液/糊状物。令人惊讶地发现，这种混合物可以简单地液滴化成颗粒。
为此，通过移液管将晶体糊滴到冷却的表面上；如此获得的颗粒在室温下进一步冷却一段时间，然后可以很容易地用刮刀从冷却表面去除。
由此获得的颗粒具有光滑至略微粗糙的表面，即使在长期储存之后也是如此。加工浆料中晶体的比例越高，外观表面就越光滑。即使在长期储存新鲜生产的颗粒之后，在颗粒中也没有观察到结块的形成。
1,2-链烷二醇
根据本发明使用具有8至14个碳原子的1,2-烷二醇。使用至少一种1,2-烷二醇，优选至少两种选自1,2-辛二醇、1,2-癸二醇、1,2-十二烷二醇、1,2-十四烷二醇的1,2-烷二醇。通常，使用具有至少92重量％，优选至少95重量％，特别是至少98重量％的1,2-烷二醇含量的工业级1,2-烷二醇。
原则上，所提及的中链1,2-链烷二醇还可以添加较短链的同系物，特别是1,2-戊二醇和/或1,2-己二醇；其量可为约5重量％至约15重量％，上限仅受具有足够强度的最终产品的限制。
造粒方法
本发明的方法具有特定特征，即生产具有光滑或接近光滑表面的1,2-链烷二醇。
在第一步，将1,2-链烷二醇熔化，即——取决于链长——加热至约60至约80℃。然后在搅拌的同时冷却由此获得的熔体。这可以例如在带有夹套冷却的搅拌容器中使用桨式搅拌器进行。在大约40至65℃温度下获得过冷(“预划痕”)熔体，在其中形成晶种——同样取决于链长。继续冷却过程直到晶种的含量为至少1重量％，优选至少5重量％。或者，也可以外部添加晶种。
另一个限制因素是粘度，其由搅拌器的扭矩决定并且应该优选在约5至约15Ncm的范围内，尤其是约8至约12Ncm。
一旦预划痕熔体达到所需的粘度，将其例如液滴化到冷却的表面上，导致形成均匀且规则的颗粒。在可以在环境温度下进行并且可以是从约1到约5分钟的休息期之后，可以例如用刮刀从冷却的表面移除颗粒。
或者，预划痕的熔体也可以在两个冷却表面之间固化，这两个冷却表面可以优选地相隔几厘米到几毫米的距离。这提供了固体块，但不是颗粒。
冷却表面的温度在每种情况下可在约15至约22℃的范围内，优选在18至20℃之间。
颗粒状1,2-链烷二醇：
本发明还提供：
颗粒状1,2-癸二醇，由此得到:
(a)在约60℃下熔化1,2-癸二醇，
(b)在搅拌下将步骤(a)的熔体逐渐冷却至约40至43℃，直到晶种从熔体中分离出来并且熔体达到约8至约12Ncm的扭矩/粘度，
(c)将步骤(b)的预划痕熔体液滴化到预冷表面上，表面温度在约18至约20℃的范围内，和
(d)在约1至约5分钟的固化时间后从预冷表面去除由此获得的颗粒。
颗粒状1,2-十二烷二醇，由此得到:
(a)在约60℃下熔化1,2-十二烷二醇，
(b)在搅拌下将步骤(a)的熔体逐渐冷却至约50至52℃，直到晶种从熔体中分离出来并且熔体达到约8至约12Ncm的扭矩/粘度，
(c)将步骤(b)的预划痕熔体液滴化到预冷表面上，表面温度在约18至约20℃的范围内，和
(d)在约1至约5分钟的固化时间后从预冷表面去除由此获得的颗粒。
颗粒状1,2-十四烷二醇，由此得到:
(a)在约80℃下熔化1,2-十四烷二醇，
(b)在搅拌下将步骤(a)的熔体逐渐冷却至约61至63℃，直到晶种从熔体中分离出来并且熔体达到约8至约12Ncm的扭矩/粘度，
(c)将步骤(b)的预划痕熔体液滴化到预冷表面上，表面温度在约18至约20℃的范围内，和
(d)在约1至约5分钟的固化时间后从预冷表面去除由此获得的颗粒。
商业应用性
通过本发明的方法获得的固体1,2-链烷二醇可以例如包装在袋中并且实际上储存任何时间长度而不会形成团块并且不会磨损和形成细尘。
颗粒可用于多种目的，例如作为化妆品或药物制剂的成分。
实施例
实施例1
1,2-癸二醇
生产划痕熔体：
在具有壁扫桨式搅拌器的恒温250mL夹套容器中以恒定搅拌速度(50rpm)逐渐冷却1,2-癸二醇(98％)的熔体(60℃)。(搅拌器施加的扭矩作为熔体粘度的量度被记录。)达到熔点后，可以在熔体中观察到第一个晶体。此时，可以任选地添加晶种作为起始剂以加速晶床的形成。划痕体的温度进一步以0.2℃/h冷却，其中观察到晶体量增加。一旦达到所需的熔体粘度，通过移液管将液滴转移到冷却至18-20℃的钢表面上。确定颗粒固化所需的时间。
b)造粒结果:
1分钟后，将由此获得的颗粒借助刮刀从金属表面移除并检查颗粒的一致性。此时颗粒完全固化。
对于储存测试，从金属表面移除后，将颗粒在室温下储存在20cm的床高中4周。此后，检查存储容器是否有团块形成和细粉。根据实施例1.1生产的颗粒是自由流动的并且表现出非常低的结块形成程度。在储存容器中没有观察到细粉。图1示出了根据实施例1的颗粒。
实施例2
双面冷却
将通过上述方法生产的温度为42.2℃(9.5Ncm)的浆液引入两个相距均匀的冷却的金属表面之间(18℃，距离2-5mm)。接触1分钟后，移开上表面并用抹刀将所得固体破碎成薄片。去除细粉后，该材料直接用于存储测试。储存4周后，检查储存容器的结块形成和细粉。储存的薄片很容易裂开并且含有少量细粉(由填充过程中的机械应力引起)。
对比实施例C1
具有确定温度的1,2-癸二醇(98.5％)的熔体通过移液管液滴化到温度受控的钢表面(19-21℃)上。确定由此产生的液滴/薄片固化所需的时间。
b)造粒结果:
施加到冷却表面的液滴表现出更大程度的扩散，导致更宽、更平坦和更少凸起的固体。(较低的高度，较大的基面面积)。在所有情况下，获得的固体都具有粗糙、不平整的表面，并带有气泡状夹杂物。
对于储存测试，从金属表面移除后，将颗粒在室温下储存在20cm的床高中4周。此后，检查存储容器是否有结块形成和细粉。根据实施例2生产的颗粒不是自由流动的并且表现出非常高的结块形成程度。存储容器中出现由精致、粗糙的表面造成的细粉。除了颗粒的粗糙表面之外，这些细粉还会导致在颗粒中形成附聚物/团块。图2示出根据比较实施例C1的颗粒。
实施例3
1,2-十二烷二醇
a)生产划痕熔体：
在具有壁扫桨式搅拌器的恒温250mL夹套容器中以恒定搅拌速度(50rpm)逐渐冷却1,2-十二烷二醇(99％)的熔体(60℃)。(搅拌器施加的扭矩作为熔体粘度的量度被记录。)达到熔点后，可以在熔体中观察到第一个晶体。此时，可以任选地添加晶种作为起始剂以加速晶床的形成。划痕体的温度进一步以0.2℃/h冷却，其中观察到晶体量增加。一旦达到所需的熔体粘度，通过移液管将液滴转移到冷却至18-20℃的钢表面上。确定颗粒固化所需的时间。
b)造粒结果:
1分钟后，将由此获得的颗粒借助刮刀从金属表面移除并检查颗粒的一致性。此时颗粒完全固化(即它们不含软/未固化的部分)。图3示出了根据实施例3的颗粒。
对比实施例C2
将1,2-十二烷二醇(99％)的熔体在60℃下通过移液管液滴化到温度受控的钢表面(18-20℃)上。1分钟后，检查颗粒的一致性。如此生产的颗粒没有完全硬化并且具有软夹杂物。如此生产的颗粒表面粗糙且不平整。所得颗粒的熔点：59.0℃。图4示出了根据对比实施例C2的颗粒。
实施例4
生产1,2-十四烷二醇
a)生产划痕熔体：
在具有壁扫桨式搅拌器的恒温250mL夹套容器中以恒定搅拌速度(50rpm)逐渐冷却1,2-十四烷二醇(97％)的熔体(80℃)。(搅拌器施加的扭矩作为熔体粘度的量度被记录。)达到熔点后，可以在熔体中观察到第一个晶体。此时，可以任选地添加晶种作为起始剂以加速晶床的形成。划痕体的温度进一步以0.2℃/h冷却，其中观察到晶体量增加。一旦达到所需的熔体粘度，通过移液管将液滴转移到冷却至18-20℃的钢表面上。确定颗粒固化所需的时间。
b)造粒结果:
1分钟后，借助刮刀将由此获得的颗粒从金属表面移除并检查颗粒的一致性。此时颗粒完全固化。图5示出了根据实施例4的颗粒。
对比实施例C3
1,2-十四烷二醇(97％)的熔体在80℃下通过移液管液滴化到温度受控的钢表面(18-21℃)上。1分钟后，检查颗粒的一致性。如此生产的球团没有完全硬化并且有一些软夹杂物。由此生产的颗粒表面粗糙且不平整。所得颗粒的熔点：64.3℃。
Claims (14)
1.一种生产具有8至14个碳原子的固体剂型1,2-链烷二醇的方法，包括以下步骤：
(a)提供至少一种1,2-烷二醇的熔体；
(b)将步骤(a)的熔体冷却至低于1,2-烷二醇或1,2-烷二醇混合物的熔点的温度，从而获得由过冷1,2-烷二醇或含有一定量1,2-烷二醇晶种的过冷1,2-烷二醇混合物的预划痕熔体；
(c)将步骤(b)的混合物与冷却表面接触以获得结晶形式的1,2-链烷二醇或1,2-链烷二醇混合物。
2.一种生产具有8至14个碳原子的固体剂型1,2-链烷二醇的方法，由以下步骤组成：
(a)提供至少一种1,2-烷二醇的熔体；
(b)将步骤(a)的熔体冷却至低于1,2-烷二醇或1,2-烷二醇混合物的熔点的温度，从而获得由过冷1,2-烷二醇或含有一定量1,2-烷二醇晶种的过冷1,2-烷二醇混合物的预划痕熔体；
(c)将步骤(b)的混合物与冷却表面接触以获得结晶形式的1,2-链烷二醇或1,2-链烷二醇混合物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用至少一种1,2-烷二醇，其选自组包括1,2-辛二醇、1,2-癸二醇、1,2-十二烷二醇和1,2十四烷二醇的烷二醇。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于使用至少两种1,2-烷二醇，其选自组包括1,2-辛二醇、1,2-癸二醇、1,2-十二烷二醇和1,2十四烷二醇的烷二醇。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用具有至少92重量％的1,2-烷二醇含量的工业级1,2-烷二醇。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于使用具有至少95重量％的1,2-烷二醇含量的工业级1,2-烷二醇。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于生产具有光滑或接近光滑表面的1,2-链烷二醇。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在搅拌的同时冷却熔体。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于冷却熔体直到晶种在预划痕熔体中的比例为至少1重量％。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于向预划痕熔体加入额外晶种。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于冷却预划痕熔体直到其在搅拌下具备5至15Ncm的扭矩/粘度。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将预划痕熔体液滴化到冷却表面上。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将预划痕熔体在两个冷却表面之间固化。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于冷却表面的温度在15至22℃的范围内。
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