CN116437893A - 增白口腔护理组合物 - Google Patents

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Abstract

一种沉淀二氧化硅，其特征在于低密度的硅羟基基团/表面积，并且其特征在于良好的耐磨特性。该沉淀二氧化硅允许制备基于过氧化物的增白口腔护理组合物，该组合物随时间推移具有改善的稳定性。

Description

增白口腔护理组合物
技术领域
本发明涉及适用于在增白口腔护理组合物中使用的沉淀二氧化硅，该组合物随时间推移具有改善的稳定性。
背景技术
日常活动，包括进食或饮水，导致牙齿表面出现不希望的着色。本领域描述了多种用于预防或治疗牙齿变色的组合物。现今最常用于牙齿增白的材料是过氧化物。从生理角度来看，过氧化物通常被认为是安全的，并且可以有效美白牙齿。
包含过氧化物或释放过氧化物的化合物的口腔护理组合物是已知的。使用过氧化物的一个缺点是它们的高反应性，这导致过氧化物在储存期间分解，从而降低了组合物的增白活性。除此之外，已经观察到配制品中沉淀二氧化硅的存在可能导致过氧化物或释放过氧化物的化合物的分解。沉淀二氧化硅在口腔护理配制品中广泛用作磨料和/或增稠剂。
例如，沉淀二氧化硅磨料提供了受控的机械清洁、牙菌斑去除和牙齿抛光。已知此类二氧化硅磨料不仅与过氧化物或释放过氧化物的化合物相互作用，而且还与组合物的其他活性成分，如某些抗微生物剂、氟化物和锌化合物相互作用。此类相互作用的结果是，这些活性成分不再可用于展现其有益效果。
因此，获得包含过氧化物或释放过氧化物的化合物和沉淀二氧化硅的口腔护理组合物将是有利的，该口腔护理组合物的特征在于过氧化物或释放过氧化物的化合物的分解减少，因此特征在于保质期更长。
发明内容
本发明的目的是一种沉淀二氧化硅，其特征在于：
-从5至45m2/g的CTAB表面积SCTAB；以及
-等于或小于2.00OH/nm2的OH基团数/表面积。
表述“二氧化硅”在本文中用来指二氧化硅，SiO2。术语“二氧化硅”遍及全文用来指沉淀二氧化硅。表述“沉淀二氧化硅”用来指通过其中使硅酸盐与酸反应产生SiO2沉淀的方法获得的合成无定形二氧化硅。
本发明的二氧化硅的特征在于等于或小于2.00OH/nm2、甚至小于1.50OH/nm2、优选小于1.00OH/nm2的表示为OH数/nm2的OH基团数/表面积。OH基团数/表面积典型地等于或大于0.05OH/nm2、甚至等于或大于0.10OH/nm2、优选等于或大于0.20OH/nm2。有利地，本发明的二氧化硅的特征在于0.10至2.00OH/nm2、优选0.15至1.00OH/nm2、更优选0.15至1.00OH/nm2的OH基团数/表面积。
硅羟基密度，即OH基团数/表面积的确定使用下文详述的ATD-ATG技术确定。
CTAB表面积SCTAB为至少5m2/g、典型地至少10m2/g。CTAB表面积SCTAB可大于15m2/g。
CTAB表面积不超过45m2/g，CTAB表面积优选为小于42m2/g、甚至小于40m2/g。
为了在牙膏配制品中用作磨料，CTAB表面积SCTAB的有利范围是从15至42m2/g、优选从15至40m2/g。
CTAB表面积是如通过测量在给定pH下吸附在二氧化硅表面上的N-十六烷基-N,N,N-三甲基溴化铵的量所确定的外部比表面积的量度。根据标准NF ISO 5794-1，附录G(2010年6月)可以确定CTAB表面积。
本发明的二氧化硅的BET表面积SBET没有特别限制，但是它是至少5m2/g、典型地至少10m2/g。BET表面积SBET在某些情况下可以大于15m2/g、甚至大于20m2/g。BET表面积SBET通常是至多60m2/g。BET表面积可以有利地是从5至50m2/g、甚至从10至45m2/g、优选从15至45m2/g。
BET表面积是根据The Journal of the American Chemical Society[美国化学会志],第60卷,第309页,1938年2月中描述的布鲁诺尔-埃米特-泰勒法(Brunauer-Emmett-Teller method)，以及对应于标准NF ISO 5794-1，附录D(2010年6月)确定的。
本发明的二氧化硅的特征在于良好的磨料特性的平衡，即在不损害牙釉质的情况下去除牙齿表膜沉积物的能力。
二氧化硅的特征在于如使用下文描述的PMMA磨损测试确定的在3.5与25.0μm之间、甚至在3.5与20.0μm之间、优选在4.0与18.0μm之间、更优选在4.0与15.0μm之间的磨损深度值Hm。
二氧化硅进一步的特征在于根据下文详述的方法所确定的在100与200之间、典型地在120与190之间的相对牙本质磨损(RDA)。
本发明的第二目的是一种口腔护理组合物，其包含释放过氧化物的化合物和本发明第一目的的沉淀二氧化硅，即具有以下特征的沉淀二氧化硅：
-从5至45m2/g的CTAB表面积SCTAB；以及
-等于或小于2.00OH/nm2的OH基团数/表面积。
表述“释放过氧化物的化合物”在本文中用来指过氧化氢、过氧化物以及在口腔护理应用的使用条件下能够释放过氧化氢的任何化合物。释放过氧化物的化合物的值得注意的非限制性实例包括氢过氧化物、过氧化氢、碱金属和碱土金属的过氧化物、有机过氧化合物、过氧酸、其药学上可接受的盐、及其混合物。碱金属和碱土金属的过氧化物包括过氧化锂、过氧化钾、过氧化钠、过氧化镁、过氧化钙、过氧化钡、及其混合物。有机过氧化合物包括过氧化脲、甘油基过氧化氢、烷基过氧化氢、二烷基过氧化物、烷基过氧酸、过氧酯、二酰基过氧化物、过氧化苯甲酰和单过氧邻苯二甲酸盐(monoperoxyphthalate)、及其混合物。过氧酸及其盐包括有机过氧酸，如烷基过氧酸、和单过氧邻苯二甲酸盐及其混合物，和无机过氧酸盐，如碱金属和碱土金属(如锂、钾、钠、镁、钙和钡)的过硼酸盐，及其混合物。优选的固体过氧化物是过硼酸钠、过氧化脲、及其混合物。
释放过氧化物的化合物可以与聚合物，如聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯的聚合物结合。
口腔护理组合物典型地含有按重量计从1％至50％、典型地从3％至40％、优选从3％至20％的释放过氧化物的化合物。
口腔护理组合物含有按重量计从3％至60％、典型地从5％至50％、优选从5％至30％的本发明的二氧化硅。
本发明的组合物可以包含通常用于口腔护理应用的其他成分，特别是其他水不可溶的无机研磨剂、增稠剂、保湿剂、表面活性剂等等。可以特别提及的其他研磨剂是碳酸钙、水合氧化铝、膨润土、硅酸铝、硅酸锆以及钠、钾、钙和镁的偏磷酸盐和磷酸盐。
在增稠剂之中，可以特别提及黄原胶、瓜尔胶、角叉菜胶、纤维素的衍生物和藻酸盐，其量可以在组合物的按重量计高达5％范围内。
在保湿剂之中，可以提及例如甘油、山梨糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇和木糖醇，其量为组合物重量的大约2％至85％、优选大约10％至70％(以干基表示)。
本发明的组合物可额外地包含表面活性剂、洗涤剂、着色剂、杀细菌剂、氟衍生物、遮光剂、甜味剂、抗牙垢剂和抗牙斑剂、碳酸氢钠、防腐剂、酶等。
在本发明的优选实施例中，组合物进一步包含抗细菌剂。适合的抗细菌剂的值得注意的非限制性实例是氯己定和氯己定盐，如葡糖酸二盐(bigluconate)或二乙酸盐、三氯生(triclosan)、氯化十六烷基吡啶、苯扎氯铵和十六烷基三甲基溴化铵。
已经观察到使用本发明的二氧化硅不仅增加了本发明组合物对过氧化物活性损失的稳定性，而且它还增加了抗细菌剂、以及特别是含有氯己定的抗细菌剂的稳定性。
因此，在本发明的这个实施例中，该口腔护理组合物包含释放过氧化物化合物、含有氯己定的抗细菌剂以及本发明的沉淀二氧化硅。
本发明的二氧化硅可以进一步展现出对于通常存在于口腔护理组合物中的阳离子的良好相容性。所述阳离子的值得注意的非限制性实例是例如钙、锶、钡、锰、铟、镍、锌(zinc)、钛、锆、银、钯、铵或氨基阳离子。这些阳离子可以呈无机盐的形式，例如氯化物、氟化物、硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐，或者呈有机盐的形式，如乙酸盐、柠檬酸盐。
在本发明的另一个实施例中，该口腔护理组合物包含释放过氧化物的化合物、含有氯己定的抗细菌剂、含Zn盐以及本发明的二氧化硅。
有利地，本发明的组合物具有如使用下文描述的Zn相容性方法确定的至少50％的与锌的相容性。
在本发明的优选实施例中，口腔组合物是洁牙剂。此类洁牙剂可以包括牙膏(牙科用乳膏)、牙粉、或凝胶、或本领域技术人员已知的任何其他形式。
在本发明的优选实施例中，洁牙剂的特征在于如下文详述的对配制品的测量的90至200、典型地为100至160的相对牙本质磨损(RDA)。
洁牙剂的特征在于如下文详述的对配制品的测量的在75与110之间、典型地在80与100之间的表膜清洁率(Pellicle Cleaning Ratio，PCR)。
本发明的口腔护理组合物可用于清洁牙齿。
因此，本发明的另一个目的是一种用于制备本发明的沉淀二氧化硅的方法，所述方法包括如下步骤：
-提供沉淀二氧化硅，以下定义为“起始二氧化硅”；并且
-将所述沉淀二氧化硅在400℃至650℃的温度下进行1至180分钟的热处理。
起始二氧化硅可以呈任何形式，如粉末、颗粒、或基本上球形珠粒。
起始二氧化硅的特征在于高于2.00OH/nm2的OH基团数/表面积。起始二氧化硅的特征在于高于10.00OH/nm2、典型地高于20OH/nm2、甚至高于40OH/nm2、在一些实例中高于50OH/nm2的OH基团数/表面积。
该热处理可以使用任何适合的设备进行。用于该热处理的适合的设备的值得注意的非限制性实例是例如旋转烘箱。
在另外的实施例中，用于制备改性的二氧化硅的方法包括以下步骤：
-提供起始二氧化硅；
-将所述起始二氧化硅加热到400℃至650℃的温度；
-将所述起始二氧化硅在400℃至650℃的温度下保持1至150分钟；并且
-冷却沉淀二氧化硅的产物。
热处理优选在500℃至650℃的温度下、更优选在550℃至650℃的温度下进行。
沉淀二氧化硅优选在该热处理温度下保持30至150分钟、优选30至120分钟。调节热处理的持续时间，使得OH基团数/表面积从起始二氧化硅的起始值减少至2.0OH/nm2以下值。
起始二氧化硅可以是适合在口腔护理组合物中用作磨料二氧化硅的任何沉淀二氧化硅。
起始二氧化硅典型地具有小于50m2/g、典型地在5与50m2/g之间的CTAB表面积。
可用作起始二氧化硅的适合的可商购沉淀二氧化硅的值得注意的非限制性实例例如：
Figure BDA0004211975960000061
73、/>
Figure BDA0004211975960000062
63、/>
Figure BDA0004211975960000063
SoftClean，所有均可从索尔维公司(SolvaySA)获得。
本发明的另外的目的是一种用于减少包含释放过氧化物的化合物和沉淀二氧化硅的口腔护理组合物中释放过氧化物的化合物分解的方法，所述方法的特征在于该沉淀二氧化硅是特征在于以下项的沉淀二氧化硅：
-从5至45m2/g的CTAB表面积SCTAB；以及
-等于或小于2.0OH/nm2的OH基团数/表面积。
如上详述的本发明的沉淀二氧化硅的使用允许获得在长时间段内保持其过氧化物活性的含有过氧化物的组合物。
此外，本发明的沉淀二氧化硅的使用同时允许随时间推移维持基于氯己定的抗细菌剂以及基于锌的化合物二者的高可用性。
如果通过援引方式并入本申请的任何专利、专利申请以及公开物的披露内容与本申请的描述相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应该优先。
现在将参考以下实例更详细地描述本发明，这些实例的目的仅仅是说明性的并且不限制本发明的范围。
分析方法
使用下文描述的方法确定本发明的沉淀二氧化硅的物理化学特性。
CTAB表面积的确定
根据来源于标准NF ISO 5794-1，附录G的内部方法(internal method)确定CTAB表面积(SCTAB)值。
BET表面积的确定
根据如标准NF ISO 5794-1，附录E(2010年6月)中详述的希朗诺尔-埃米特-泰勒(Brunauer-Emmett-Teller)方法确定BET表面积SBET，具有以下调整：样品在200℃±10℃下预干燥；用于测量的分压P/P0在0.05与0.3之间。
硅羟基密度确定
使用ATD-ATG技术在梅特勒公司(Mettler)的LF1100热天平和配备有气体池的Tensor 27Bruker光谱仪上使用以下程序对样品进行分析：在150μL的Al2O3坩埚中，空气下(60mL/min)，温度以10℃/min从25℃升至1100℃。硅羟基密度与在200℃与800℃之间的质量损失直接相关。在200℃与800℃之间的质量损失(％)被标识为ΔW％该值。
硅羟基比率(mmol/g)定义为：
TSiOH＝ΔW*2*1000/(18.015*100)＝1.11*ΔW
硅羟基密度(OH/nm2)通过以下计算：
D＝TSiOH*Na/1021*SBET＝TSiOH*602.2/SBET
其中Na：阿伏伽德罗数
过氧化物稳定性的确定
二氧化硅与过氧化氢溶液的相容性通过以下描述的方法确定。
通过将溶液分散到水中来制备2wt％的URECO HC L17(分子量＝277.18g/mol；在过氧化氢中17wt％；)，即有机的释放过氧化物的化合物的溶液。所使用的过氧化氢溶液是(溶液A)。
从溶液A开始，制备含有10wt％二氧化硅、2wt％过氧化氢的悬浮液。将由此获得的悬浮液在25℃下搅拌7天(悬浮液B)。
将维持在搅拌下的3g与4g之间的悬浮液置于可被封闭的瓶子中。取样后，将2g KI和5mL乙酸(99wt％)添加到悬浮液中。将瓶子封闭并避光，并且使过氧化氢和碘化物之间的反应进行25分钟。
然后对悬浮液B进行碘量滴定法计量。未反应的碘使用0.1mol/L硫代硫酸钠溶液用Pt titrode进行计量。
过氧化氢相容性根据以下公式以悬浮液B中存在的过氧化氢相对于初始值的比率计算：
Figure BDA0004211975960000081
磨损深度Hm的确定
根据内部方法使用聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)板作为基板来确定二氧化硅的磨损性。方法与现有技术磨损性测试相对牙本质磨损(RDA)相关(F.Peditto等人“WhichAlternatives to ISO11609 RDA？PMMA Abrasion Test with Silicas”[“ISO11609 RDA的替换方案？二氧化硅的PMMA磨损测试”],IADR GASeattle[IADR佐治亚州西雅图市],2013)。
使用铸造的PMMA板(Altuglas CN，Atoglas公司，肖氏D硬度60-70)89×20×7.5mm作为基板。在每块板上使用胶带限定出3mm宽的刷涂区域(测试区域)，并且然后使用Brosserie
Figure BDA0004211975960000092
牙刷(保持呈15°角并在240g载荷下)在根据ISO11609:2010方案制备的磨料二氧化硅浆料的存在下经受刷涂持续10000个循环。刷涂循环结束时的磨损深度(Hm，以μm表示)是在漂洗的板上通过光学轮廓测量仪(Altimet Altisurf 500)在包括测试区域的20×10mm区域上测量的。使用测试区域周围的区域来定义用于光学轮廓测量仪确定的基线。
牙膏配制品或粉末相对牙本质磨损(RDA)的确定
根据由Hefferen,Journal of Dental Res.[牙科研究杂志],1976年7月-8月,55(4),pp.563-573所载明、以及由ISO标准11609所推荐的方法确定如以上描述的获得的牙膏组合物或本发明的沉淀二氧化硅(呈粉末形式)的相对牙本质磨损(RDA)。RDA值没有单位。
根据下表1详述的方案，在GUEDU反应器(4.5L)中制备表1中描述的牙膏配制品。来自本发明的二氧化硅以11wt.％的量用于配制品中。在GUEDU反应器中混合的前一天，在RAYNERI混合器中制备预凝胶，以1000-1500rpm添加成分。
当混合停止，并且在真空(压力p＝100毫巴)下混合之前，加入无机填料和其他添加剂。在添加表面活性剂之后，在至少4分钟期间在真空(p<50毫巴)下进行最终混合。
表1
Figure BDA0004211975960000091
Figure BDA0004211975960000101
牙膏配制品表膜清洁率(PCR)的确定
如上描述的获得的牙膏配制品中的二氧化硅材料的清洁性能典型地以术语表膜清洁率(“PCR”)值来量化。PCR测试测量牙膏组合物在固定刷牙条件下从牙齿上去除表膜的能力。描述于“In Vitro Removal of Stain With Dentifrice”[“用洁牙剂体外去除污渍”]G K Stookey等人,J.Dental Res.[牙科研究杂志],61,1236-9,1982的PCR测试通过援引将其对于PCR的教授并入本文。PCR值没有单位。
实例
材料：
CS1：可从索尔维公司商购的沉淀二氧化硅
Figure BDA0004211975960000114
73
增稠二氧化硅：可从索尔维公司商购的沉淀二氧化硅
Figure BDA0004211975960000115
43
实例1
Figure BDA0004211975960000111
73(可从索尔维公司商购，在表1中标识为CS1)作为起始材料用于改性的二氧化硅的制备。将100g的/>
Figure BDA0004211975960000112
73放置在烘箱中，并且以2℃/min的上升速度从25℃加热至最终温度600℃。该二氧化硅在600℃保持60分钟。最后，将温度以10℃/min的速度从600℃降至30℃。在冷却周期结束时，将沉淀二氧化硅S1回收并且放置在样品瓶中。
二氧化硅S1和CS1以及含有两种二氧化硅的性能见表2。
表2
Figure BDA0004211975960000113
Figure BDA0004211975960000121
*在热天平确定在160℃的质量损失。
表1中的过氧化氢相容性数据显示，与具有高得多的硅羟基(OH)基团数/表面积的二氧化硅CS1相比，本发明的二氧化硅S1随时间推移降低过氧化物的活性要小得多。
在牙膏配制品中二氧化硅S1比CS1展现出更高的清洁性能(PCR)，这与如RDA与PMMA二者方法中显示的更高的磨损性相关。

Claims (14)

1.一种沉淀二氧化硅，其特征在于：
-从5至45m2/g的CTAB表面积SCTAB；以及
-等于或小于2.00OH/nm2的OH基团数/表面积。
2.如权利要求1所述的沉淀二氧化硅，其中，该OH基团数/表面积在0.15与1.00OH/nm2之间。
3.如权利要求1或2所述的沉淀二氧化硅，其特征在于如使用PMMA磨损测试确定在3.5与25.0μm之间的磨损深度值Hm。
4.如前述权利要求中任一项所述的沉淀二氧化硅，其特征在于在100与200之间的相对牙本质磨损(RDA)。
5.一种口腔护理组合物，其包含释放过氧化物的化合物和如权利要求1至4中任一项所述的沉淀二氧化硅化合物。
6.如权利要求5所述的口腔护理组合物，其进一步包含含有氯己定的抗细菌剂和/或含Zn盐。
7.如权利要求5或6所述的口腔护理组合物，其含有按重量计从3％至60％的沉淀二氧化硅。
8.如权利要求5至7中任一项所述的口腔护理组合物，其特征在于在90与200之间的相对牙本质磨损(RDA)。
9.如权利要求5至8中任一项所述的口腔护理组合物，其特征在于在75与110之间的表膜清洁率(PCR)。
10.一种用于制造如权利要求1至4中任一项所述的沉淀二氧化硅的方法，所述方法包括以下步骤：提供沉淀二氧化硅[起始二氧化硅]；将所述起始二氧化硅在400℃至650℃的温度下热处理1至180分钟。
11.如权利要求10所述的方法，其包括以下步骤：
-提供起始二氧化硅；
-将所述起始二氧化硅加热到400℃至650℃的温度；
-将所述起始二氧化硅在400℃至650℃的温度下保持1至150分钟；并且
-冷却该二氧化硅。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，该起始二氧化硅是具有大于2.00OH/nm2的OH基团数/表面积的沉淀二氧化硅。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，该起始二氧化硅具有小于50m2/g的CTAB表面积SCTAB。
14.如权利要求5至9中任一项所述的口腔护理组合物用于清洁牙齿的用途。
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