CN1407883A - 使用络合剂激活剂的头发蓬松剂组合物 - Google Patents

使用络合剂激活剂的头发蓬松剂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，它含有至少一种多价金属氢氧化物和至少一种络合剂，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。在一个实施方式中，由所述络合剂与从所述多价金属氢氧化物得到的金属离子形成的所述络合物在水中是可溶的。本发明还涉及用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理以使其蓬松的方法。

Description

使用络合剂激活剂的头发蓬松剂组合物
                             发明领域
本发明涉及使用至少一种多价金属氢氧化物与至少一种络合剂的组合使角蛋白纤维羊毛硫氨酸化(lanthionize)的组合物和方法，所述至少一种络合剂可有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。在一个实施方式中，对角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理产生蓬松的或伸直的头发。
                             发明背景
如今，市场上对称为头发蓬松剂(hair relaxer)的护发产品的需求越来越多，这类产品可使天生卷曲或扭结的头发蓬松或伸直。头发蓬松剂可以是发廊中专业人员使用或个人消费者在家中使用的产品。使非常卷曲的头发伸直或蓬松的一个优点是增加了头发的易处理性和容易使头发成型。
通常，头发蓬松方法是改变头发中的化学键并形成羊毛硫氨酸的化学方法。头发纤维是种角质物质，它含有许多以二硫键(-S-S-)连接起来的蛋白质和多肽。由两个半胱氨酸残基的硫氢基团(-SH)形成二硫键，从而产生胱氨酸残基。虽然在组成头发的多肽间还存在其它类型的键，如盐键，但是，持久的卷曲或者头发的形状主要还是取决于胱氨酸残基的二硫键。
结果，可使用碱性制剂或还原剂破坏头发纤维的二硫键而使头发蓬松或伸直。通常使使用碱性制剂破坏二硫键的化学破坏法与头发的机械伸直处理(如梳理)组合进行，其中通过相对的多肽链的相对位置的改变而获得伸直效果。接着通过清洗和/或使用中和组合物来终止反应。
通常由氢氧根离子启动碱性反应。不想被任何理论所束缚，可使用两个主要的反应顺序来解释氢氧根离子对头发中的二硫键的破坏，这两个反应都导致羊毛硫氨酸的形成。一个顺序是双分子亲核取代机制，其中，氢氧根离子直接攻击二硫键，结果形成羊毛硫氨酸和HOS。参见Zviak，C.，The Science of Hair Care，185-186(1986)。第二个顺序是由氢氧根离子对相对于该二硫键为β位置上的碳原子上的氢原子的攻击启动的β-消除反应。同前。结果是脱氢丙氨酸的形成，脱氢丙氨酸又与胱氨酸的硫醇或者丙氨酸的氨基反应，形成羊毛硫氨酸和赖-丙氨酸。不论是什么机制，可渗入头发中的氢氧根离子的释放通过胱氨酸向羊毛硫氨酸的转化驱动了头发蓬松过程。因而，当本领域中的熟练技术人员提及使用氢氧根离子使角蛋白纤维蓬松或伸直时，会使用到羊毛硫氨酸化这个术语。
最常见的是，蓬松组合物成凝胶或乳液的形式，它们含有各种比例的水溶性强碱，如氢氧化钠；或者，蓬松组合物成含有微溶的金属氢氧化物〔如氢氧化钙，Ca(OH)2〕的组合物的形式，这些组合物可原位转变成可溶性碱，如氢氧化胍。传统上将护发业中使用的产生用于使角蛋白纤维蓬松的氢氧化物的两种主要技术称为“碱液”或者氢氧化钠蓬松剂或者“非碱液”蓬松剂。“碱液”蓬松剂使用氢氧化钠，根据所使用的基料或者载体、头发的条件和蓬松所需的速度，其浓度范围通常为1.5-2.5％(0.38-0.63M)。氢氧化钠在使头发伸直的处理中非常有效，但是它会使头发的强度减小，并且在一些情况中，部分或全部头发都被破坏。一些制造商以“非碱液”的形式销售氢氧化锂和氢氧化钾蓬松剂，但是，虽然从技术上来说是真实的，但这些蓬松剂仍依赖于无机钾或锂的可溶性氢氧化物。
大多数其它“非碱液”型蓬松剂通过从微溶性来源如Ca(OH)2获得氢氧化物而起作用。例如，使微溶的Ca(OH)2与碳酸胍混合，形成可溶但不稳定的氢氧化物来源——氢氧化胍和不溶的碳酸钙(CaCO3)。CaCO3的沉淀驱动该反应，使其得以完成，并且反应有效地用一种不溶的钙盐取代了另一种。因为氢氧化胍根本就不稳定，所以这些组分在使用前一直都是分开的。
但是，碳酸胍和氢氧化钙产生了一系列不同的问题。由于二价金属(如钙)对角蛋白具有较好的亲和力，不溶的副产物CaCO3在头发中留下白色的残留物或产生令人讨厌的“白化”或“灰化”现象。接着需要脱钙的香波除去这种灰色物质。
因而，仍需要一种使角蛋白纤维蓬松的方法，该方法具有使用不溶性金属氢氧化物〔如Ca(OH)2〕但减少或消除由不溶性副产物CaCO3引起的变灰问题的优点。
                         发明概要
为了实现这些和其它优点，并根据本发明在本文中实施且广泛描述的目的，本发明一方面提供一种对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，它含有至少一种多价金属氢氧化物和至少一种络合剂，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。所述至少一种络合剂可选自但不限于有机酸或其盐，在优选实施方式中，这类络合剂可选自氨基-和羟基-羧酸、氨基-和羟基-磺酸以及氨基-和羟基-膦酸。但是，所述至少一种络合剂可不仅仅是酒石酸胍，或者不仅仅是磷酸胍，或者不仅仅是酒石酸胍与磷酸胍的混合物。所述至少一种多价金属氢氧化物可选自但不限于氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化锶、氢氧化钼、氢氧化锰、氢氧化锌和氢氧化钴。
本发明还涉及对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理，以使角蛋白纤维蓬松的方法，它包括：将激活用组合物加到至少一种多价金属氢氧化物中，使得在离子化溶剂中产生氢氧根离子，其中，所述激活用组合物含有各种络合剂或它们的混合物，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理；形成含有所产生的氢氧根离子的组合物；给角蛋白纤维施用该组合物一段时间，以使其羊毛硫氨酸化。当所述角蛋白纤维达到所需的蓬松水平时可终止羊毛硫氨酸化处理。也可进行相反的过程，即，将多价金属氢氧化物加到含有有效使所述至少一种多价金属氢氧化物离解成足以实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理的量的络合剂的组合物中。
用于本发明方法中的络合剂可选自但不限于有机酸及其盐，在优选实施方式中，这类络合剂选自氨基-和羟基-羧酸、氨基-和羟基-磺酸以及氨基-和羟基-膦酸。但是，所述络合剂可不仅仅是酒石酸胍，或者不仅仅是或磷酸胍，或者不仅仅是酒石酸胍与磷酸胍的混合物。
用于本发明方法的多价金属氢氧化物可选自但不限于氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化铜、氢氧化锶、氢氧化钼、氢氧化锰、氢氧化锌和氢氧化钴。
本发明还提供用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的多组分试剂盒，其中，该试剂盒包括至少两种分开的组分。该试剂盒的一种组分含有用于产生氢氧根离子的组合物，该组合物包括至少一种多价金属氢氧化物，而该试剂盒的另一组分含有激活用组合物，该组合物含有各种络合剂或它们的混合物，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。
下文将部分给出本发明的其它目标和优点，根据这些描述将可理解这些部分，或者可从本发明的实践中理解。通过使用附带的权利要求中所具体指出的元素和组合可实现和获得本发明的目的和优点。
应理解，前面所述的内容和下文的详细描述都仅仅是示范性和说明性的，它们不是对所主张的本发明范围的限制。
                         发明的详细描述
现在将对本发明目前优选的实施方式进行详细的描述。本发明一方面提供一种对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，它含有至少一种多价金属氢氧化物和至少一种络合剂，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理，其中，所述至少一种络合剂可不仅仅是酒石酸胍，或者不仅仅是磷酸胍，或者不仅仅是酒石酸胍与磷酸胍的混合物。
不想受到任何理论的束缚，角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理是由破坏胱氨酸的二硫键的氢氧根离子的释放所驱动。通过提供一种新颖的由金属氢氧化物产生可溶性氢氧根离子但仍有效使头发蓬松或伸直的方法，本发明的组合物提供了优于传统的“碱液”型或“非碱液”型头发蓬松剂的优点。
如上所述，现有的头发蓬松用组合物使用了可溶性金属氢氧化物或微溶型金属氢氧化物。微溶性金属氢氧化物(包括大多数二价金属氢氧化物)在水中的溶解不足以产生足够的可溶性氢氧根离子，以实现对角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。这可用下式表示，式中平衡偏向反应的左侧：
因此，在含有微溶性金属氢氧化物的传统蓬松剂中，通过由M++作为不溶的化合物如CaCO3的沉淀作用使平衡推向反应式的右侧，来使反应完成。
但是，本发明的组合物利用络合剂来将多价金属氢氧化物离解，并将M++螯合。所述络合剂和多价金属形成在大多数情况下在该络合剂和金属间具有较强相互作用的络合物。结果，络合剂除去了从上述反应介质中产生的金属，使得反应平衡转移向反应式的右侧。
所述络合剂可以是引起多价金属氢氧化物部分或全部离解的螯合剂。无论如何，所述络合剂螯合或者以其它方式束缚氢氧化物的反离子，使得更多的氢氧根离子被释放到溶液中。换言之，所述络合作用的净效应是产生足够的可溶性氢氧根离子，以使角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理在不依赖M++的沉淀(如CaCO3)的情况下得以实现。
本发明的络合剂包括但不限于任何螯合剂或掩蔽剂(多价螯合剂)。螯合剂是通常通过一个以上配位原子与金属离子结合、形成螯合物的化合物或配体。参见Lewis，R.J.，Hawley′s Condensed Chemical Dictionary，第240页，1997。螯合物通常是一种配位化合物，在该化合物中，在相同的分子内中心金属离子(如Co2+、Ni2+、Cu2+、Ca2+或Zn2+)通过配位键与两种或多种非金属原子(即配体)相连。常用的螯合剂包括乙二胺四乙酸(EDTA)、次氮基三乙酸和乙二醇-二(β-氨基-乙醚)-N，N-四乙酸。
掩蔽剂可以是通过与其紧密结合而使离子丧失它常有的特性的任何物质。同前，第991页。例如，某些磷酸盐与溶液中的金属离子形成配位复合物，这样可阻止通常发生的沉淀反应，钙皂沉淀物不会再从经某些磷酸盐和偏磷酸盐处理的硬水中产生。同前。掩蔽剂的其它例子包括羟基羧酸，如葡糖酸、柠檬酸和酒石酸。 同前。
可使用于本发明的实践的络合剂的例子包括但不限于有机酸及其盐。本发明的有机酸的盐可含有有机阳离子或无机阳离子。在优选的实施方式中，所述络合剂选自：单-、二-或多-、氨基-和羟基-羧酸；单-、二-或多-、氨基-和羟基-磺酸；单-、二-或多-、氨基-和羟基-膦酸。
在另一优选实施方式中，所述络合剂选自乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐；N-(羟乙基)乙二胺三乙酸及其盐；氨基三亚甲基膦酸及其盐；二乙三胺-五乙酸及其盐；月桂酰基乙二胺三乙酸及其盐；次氮基三乙酸及其盐；亚氨基二琥珀酸及其盐；酒石酸及其盐；柠檬酸及其盐；N-2-羟乙基亚氨基二乙酸及其盐。这些盐可选自具有有机阳离子或无机阳离子的盐。在一个实施方式中，所述无机阳离子选自钾、钠或锂。
所述络合剂还可选自具有螯合特性的磷酸盐或硅酸盐，如磷酸三钾或磷酸三钠或者硅酸二钠或硅酸二钾；氨基酸；或者冠醚。在一个实施方式中，将氨基酸(如已知的钙螯合剂谷氨酸钠)用作络合剂。
根据络合剂的性质，由所述络合剂与所述金属离子间形成的复合物在反应介质中的溶解度可改变。在优选的实施方式中，本领域熟练的技术人员可认为该络合剂-金属离子复合物在反应介质中是可溶的。在另一实施方式中，本发明的组合物提供在25℃和pH为7.0的水中的溶解度大于0.03％、较佳大于1％的络合剂-金属离子复合物。
在另一优选的实施方式中，EDTA的盐(如EDTA钠、锂、钾或胍)是络合剂。EDTA在大的pH范围内具有强的钙结合常数。例如，EDTA四钠可溶解水性介质中的氢氧化钙，得到澄清的溶液。络合剂(如溶解多价金属氢氧化物的金属离子的EDTA四钠)的使用提供了无“灰化”的优点。但是，没有完全使金属离子增溶化，而仅仅形成微溶性或少量溶解的络合剂-金属离子复合物的络合剂的使用也应在本发明的实践范围之内。
在另一实施方式中，络合剂可以是“软的”碱或阳离子，如有机阳离子(如胍、单-、二-或三-乙醇胺以及其它胺)，和螯合的或多价螯合的阴离子。如果所述“软的”阳离子在足够高的pH下存在，则该“软的”碱或阳离子与螯合的或多价螯合的阴离子的组合可有效地获得伸直的效果。例如，可使用氨基酸(如精氨酸)来中和EDTA，以制得“软碱”/强螯合剂对。但是，虽然许多胍-“软的”碱络合剂(如EDTA胍)在本发明的实践范围之内，但仅仅使用酒石酸胍或磷酸胍或者仅仅使用酒石酸胍或磷酸胍的混合物(这些物质已在至少一种文献中列出，用于取代碳酸胍以通过沉淀作用产生OH的盐，例如，可参见Cowsar和Adair的美国专利第5,565,216号)这一做法并未在本发明的实践范围内。但是，酒石酸胍或磷酸胍在本发明的实践中可以用作含有本文所定义的一种或多种络合剂的混合物的一部分。
本发明还提供测定用于本发明羊毛硫氨酸化组合物中的络合剂的可应用性的简单的筛选测试。通过使用感兴趣的络合剂滴定多价金属氢氧化物的悬浮液〔如Ca(OH)2〕，可以观察到螯合剂或掩蔽剂的特征。如果该溶液的pH达到足以使角蛋白纤维羊毛硫氨酸化的水平，则该络合剂是用于本发明的组合物的良好选择。
在另一优选的实施方式中，本发明的络合剂提供一个或多个下述益处：与角蛋白调理组分(polyquat、聚合物、蛋白质、烷基季铵化合物、硅氧烷等)相适配；络合剂与多价金属氢氧化物的适当混合物可保存备用，这是个产生不稳定的氢氧化胍的组合物不可能具备的优点；不存在沉淀副产物，和/或不需要在蓬松处理后使用脱钙的香波。
包括至少一种螯合剂和至少一种掩蔽剂的混合物的络合剂的混合物也在本发明的实施范围内。在一个实施方式中，可将较不活跃的螯合剂(如氨基三亚甲基膦酸五钠)与较活跃的螯合剂(如EDTA)混合，以较慢的速度获得角蛋白纤维的所需羊毛硫氨酸化处理。
用于本发明的多价金属氢氧化物可以是与络合剂混合时有效为角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理提供氢氧根离子的任何多价金属氢氧化物。在较佳实施方式中，所述多价金属氢氧化物选自任何不溶或微溶的氢氧化物，包括但不限于氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化锶、氢氧化钼、氢氧化锰、氢氧化锌和氢氧化钴。
本发明的组合物可作为含有所述多价金属氢氧化物和络合剂的单组分组合物提供，或者多组分试剂盒形式的组合物的形式提供。所述用于使角蛋白纤维羊毛硫氨酸化的多组分试剂盒包括至少两个分开的组分。该试剂盒的第一个组分含有用于产生氢氧根离子的组合物，该组合物含有至少一种多价金属氢氧化物。这种第一组分可以成乳液、溶液、悬浮液、凝胶或糊状物的形式。所述试剂盒的第二组分含有激活用组合物，该组合物含有各种络合剂或它们的混合物，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现对角蛋白纤维进行的羊毛硫氨酸化处理。这种第二组分也可成乳液、悬浮液、溶液、凝胶或糊状物的形式。在组合物稳定性和所期望的应用的基础上，熟练的技术人员将能确定如何保存和混合所述组合物和/或多组分组合物。
在优选的实施方式中，多组分试剂盒的一种组分将含有足够的水或其它离子化溶剂，以确保在混合后在溶液中所产生的氢氧根离子的量足以实现对角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。
本发明的组合物还可包括离子交换树脂，如硅酸盐。在一个实施方式中，所述硅酸盐是沸石，更佳是沸石粘土。所述离子交换树脂可增加蓬松效率或者使熟练的技术人员可控制可溶性氢氧化物的产生速率。在多组分试剂盒中，可将所述离子交换树脂与不溶性金属氢氧化物组分一起配制或者与络合剂组分一起配制，或者它可以是加到金属氢氧化物与络合剂组分的一种或两者中的第三种组分。
不想受到任何理论的束缚，可认为离子交换树脂通过离子交换机制参与了羊毛硫氨酸化过程。离子交换可逆反应，即多价金属氢氧化物与该离子交换树脂间的多价金属离子的相互交换，以比络合剂慢得多的速率释放氢氧化物。因而，该离子交换树脂可与络合剂一起使用，以调节或控制可溶性氢氧化物的释放速度，产生用于更温和或部分的蓬松的混合组合物。
有效参与羊毛硫氨酸化过程的任何离子交换树脂都在本发明的实践范围内，包括但不限于铝和碱金属如钠、锂、钾的硅酸盐或者它们的组合，包括方沸石、菱沸石、钠菱沸石、交沸石、插晶菱沸石、丝光沸石、柱沸石、片沸石、钠沸石、挥沸石、钡沸石、中沸石、钙沸石、杆沸石(thomosonite)、锶沸石、八面沸石、水钙沸石、浊沸石、钙十字沸石和铝硅酸盐。
本发明还涉及对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理，以使其蓬松的方法。本发明的方法包括通过将激活用组合物加到至少一种多价金属氢氧化物中，从而在离子化溶剂中产生氢氧根离子。所述激活用组合物含有各种络合剂或它们的混合物，所述络合剂有效使足量的所述多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理。形成含有所产生的氢氧根离子的组合物，并将此组合物施用于角蛋白纤维一段时间，以对所述角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理。当所述角蛋白纤维达到所需的蓬松水平时终止所述羊毛硫氨酸化处理。
离子化溶剂较佳是将溶质分子中的离子键力降低到足以使它们的组成原子相互分离的溶剂。在另一优选的实施方式中，所述离子化溶剂选自水和二甲基亚砜(DMSO)。
该方法还包括原位形成氢氧根离子，即直接在角蛋白纤维上混合至少一种多价金属氢氧化物和至少一种激活用组合物。
本发明将由下述实施例进行阐述，但本发明并不受到这些实施例的限制。实施例1.固体Ca(OH)2与Na4EDTA的络合作用
进行测定络合剂在本发明的羊毛硫氨酸化用组合物中的适用性的筛选测试。用多价金属氢氧化物固体Ca(OH)2滴定由3克Versene 220(EDTA四钠，Na4EDTA)和97克水形成的络合剂溶液。反应结束后，已有0.60克Ca(OH)2溶解在该溶液中。由于已知Ca(OH)2的溶解度是0.15克/100毫升水，所以由于Na4EDTA的螯合作用，使Ca(OH)2将在该溶液中进一步溶解的量是0.45克或0.0061摩尔。结果列在表1中。
EDTA四钠在高碱性范围内具有强的钙结合常数。结果证明，该络合过程可在络合剂与金属氢氧化物的摩尔比高达1∶1的条件下发生。其结果是Ca(OH)2被Na4EDTA以1∶1的摩尔比完全螯合，氢氧根离子被释放到溶液中。由于该溶液的pH达到足以对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的水平，所以EDTA四钠是用于本发明的络合剂的良好候选物。此外，EDTA四钠可以是较佳的络合剂，因为EDTA-Ca螯合物在该反应介质中仍是可溶的。
                表1：由EDTA增添的Ca(OH)2
  加入的Ca(OH)2，克     pH    外观
         0    11.62    清晰
       0.20    13.23    清晰
       0.40    13.52    清晰
       0.60    13.59    清晰
       0.65    13.63    混浊
实施例2：蓬松剂的蓬松效率测量蓬松效率的步骤
将EDTA四钠溶液加到氢氧化钙膏状物中。搅拌3分钟后，将所得混合物施加到被以拉直的构型拉伸和捆扎的天然卷曲的头发样品上。使该蓬松剂混合物在该头发样品上作用5分钟，然后使该经处理的头发样品在环境温度下放置15分钟。清洗该头发样品，并用香波进行清洗，然后将其在相对湿度为90％的湿度室中放置24小时。蓬松效率％(RE％)的定义如下：
                      ％RE＝(Lf/Lt)×100
式中Lf＝在90％RH中放置24小时后蓬松的头发的长度
Lt＝在拉直的构型下该头发的长度。含有EDTA络合剂的头发蓬松剂的蓬松效率
研究了Na4EDTA/Ca(OH)2混合物对蓬松头发的效果。制备具有下述配方的Ca(OH)2膏状物：
          材料                                     ％w/w
         鲸蜡醇                                    1.0
         Stearcth-2                                0.5
         Steareth-10                                2.5
         矿物油                                     15.0
         矿脂                                       5.5
         十六十八碳醇的混合物和十六十八烷基磷酸酯   7.5
         丙二醇                                     3.0
         氢氧化钙                                   5.0
         水                                         60.0
将6.3克该Ca(OH)2膏状物(0.315克或0.00425摩尔的氢氧化钙)与具有表2所示浓度的一种Na4EDTA溶液的混合物搅拌2分钟。将所得组合物施加在热处理过卷曲的头发上并梳理5分钟，然后使其在室温下再放置15分钟。用水清洗该经处理的头发，然后用月桂基(聚氧乙烯)醚硫酸钠(SLES)清洗。给出了表2中各激活用组合物的蓬松效率。
虽然单独使用EDTA四钠或者不含有激活剂的膏状物并没有使头发在20分钟内蓬松，但是传统的激活剂——1.8克25％的碳酸胍的加入产生了93％的蓬松效率(A、B、C)。当用EDTA四钠取代胍盐时，蓬松效率随着所加入的EDTA的量而成比例地增加(D、E、F)。不想被任何理论所束缚，产生这种结果似乎是一个EDTA螯合每个Ca++导致释放两个可溶性氢氧根离子的缘故。因此，当用“拉直度”恒量时，不需要那么多的EDTA。即使将Ca(OH)2和Na4EDTA的摩尔量减半(J)，同时仍维持EDTA/Ca(OH)2＝0.5/1.0的摩尔比，仍获得有效的头发蓬松效果。较高量的EDTA提供不同效率的蓬松效果(G、H、I)。
                    表2：蓬松效率
     Ca(OH)2，克或摩尔         激活剂 Na4EDTA，摩尔  蓬松效率(％RE)
  A     0.315克，0.00425摩尔         1.8克水       0       33％
  B             无    1克Na4EDTA/1.8克水     0.00221       35％
  C     0.315克，0.00425摩尔     1.8克25％碳酸胍        -       93％
  D     0.315克，0.00425摩尔   0.2克Na4EDTA/1.8克水     0.00044       60％
  E     0.315克，0.00425摩尔   0.4克Na4EDTA/1.8克水     0.00088       77％
  F     0.315克，0.00425摩尔   0.7克Na4EDTA/1.8克水     0.00155       93％
  G     0.315克，0.00425摩尔   1克Na4EDTA/1.8克水     0.00221       87％
  H     0.315克，0.00425摩尔   1.5克Na4EDTA/2克水     0.00331       86％
  I    0.315克，0.00425摩尔     3克Na4EDTA/3克水    0.0062     76％
  J    0.15克，0.00202摩尔   0.5克Na4EDTA/0.9克水    0.0011     90％
实施例3：各种螯合剂的络合反应
在搅拌的同时，将总共2克表3所示的螯合剂缓慢加到5％Ca(OH)2的浆液中。加入螯合剂后，观察到所得溶液的pH稳定地增加。表3显示该氢氧化钙浆液的原始pH和加入螯合剂后所得溶液的最终pH。溶液pH的增加证明螯合剂螯合了钙离子，使得不溶的氢氧化钙离解，并将氢氧根离子释放到溶液中。
                    表3：Ca(OH)2的螯合作用
 激活剂 Ca(OH)2浆液的原始pH  Ca(OH)2溶液的最终pH
 EDTA四钠1 13.01  13.66
 HEDTA三钠2 12.96  13.68
 氨基三亚甲基膦酸五钠3 13.05  13.49
 酒石酸钾 13.05  13.52
 柠檬酸钠 13.02  13.49
 磷酸三钾 13.02  13.30
 偏硅酸钠4 13.00  13.52
1乙二胺四乙酸四钠
2n-[羟乙基]-乙二胺三乙酸三钠
3[次氮基三(亚甲基)]-三-膦酸五钠
4 硅酸二钠实施例4：氢氧化钙与络合剂作为头发蓬松剂的效果
使用上述5％氢氧化钙膏状物与表4所示的各种络合剂对天然卷曲的头发进行蓬松处理。所有的混合物的Ca(OH)2与络合剂的摩尔比都是1∶1。结果证明了常用的螯合剂如羧酸盐、磷酸盐和膦酸盐是有效的络合剂。
        表4：各种络合剂的蓬松效率
    络合剂     蓬松效率，％
    HEDTA三钠1         95
    DTPA五钠2         96
    氨基三亚甲基膦酸五钠         90
    酒石酸二钾         91
    柠檬酸钠         89
    磷酸三钾         90
    LED3A3         92
1n-[羟乙基]-乙二胺三乙酸三钠
2二乙三胺-五乙酸五钠
3月挂酰基乙二胺三乙酸三钠实施例5：络合二价金属氢氧化物以产生氢氧根离子
将等摩尔的量的不溶性二价金属氢氧化物加到络合剂的溶液中。观察所得混合物的pH和可见的外观的变化。表5中给出的结果显示，该溶液的pH在加入二价金属氢氧化物后增加。除一个例子外，其余所有的例子中的溶液都维持着清晰或者在延长时间后变为清晰。pH的增加和溶液的澄清证实了该二价金属离子被络合以及氢氧根离子被释放到溶液中。
                表5：不同二价金属氢氧化物的螯合作用
   络合剂     pH 二价金属氢氧化物     pH* 1∶1摩尔比的混合物的pH     外观
 HEDTA三钠   12.58     Ca(OH)2     12.4           13.17     清晰
 DTPA五钠   11.52     Mg(OH)2     10.80           13.02     混浊
 EDTA四钠   11.52     Cu(OH)2     8.38           13.72     清晰
 EDTA四钠   11.52     Sr(OH)2     13.01           13.38     清晰
 HEDTA三钠   12.60     Co(OH)2     10.63           13.38     清晰
*二价金属氢氧化物浆液的pH实施例6：氢氧化锶/螯合剂头发蓬松剂
按下述配方制备氢氧化锶蓬松剂凝胶：
         材料                                    w/w
        矿物油                                  15.0
        矿脂                                    5.5
        氢氧化锶八水合物                        18.6
        丙二醇                                  3.0
        丙烯酸酯/Ceteth-20衣康酸酯共聚物        7.0
        水                                      50.9
将6克蓬松剂凝胶与1.83克EDTA四钠在2克水中的溶液混合，将所得混合物施加到卷曲的头发上。发现氢氧化锶/EDTA头发蓬松剂的蓬松效率超过95％。实施例7：氢氧化钙浓度的影响
制备氢氧化钙浓度范围为2-10％的一系列蓬松剂膏状物。例如，如下配制典型的5％Ca(OH)2膏状物：
     材料                                     ％w/w
    鲸蜡醇                                    1.0
    Steareth-2                                0.5
    Steareth-10                               2.5
    矿物油                                    15.0
    矿脂                                      5.5
    十六十八碳醇的混合物和十六十八烷基磷酸酯  7.5
    丙二醇                                    3.0
    氢氧化钙                                  5.0
    水                                        60.0
将1.83克EDTA四钠溶液加到6克各蓬松剂膏状物中，将所得组合物施加给如上述成股的天然卷曲的头发。作为比较实验，使用市售非碱液型蓬松剂(从SoftSheen_获得的Optimum Care_)和市售碱液型蓬松剂(从Soft Sheen_获得的Hair Werk)对头发进行蓬松处理。各组合物的蓬松效率列在表6中。
                表6：蓬松剂膏状物的比较
  蓬松剂膏状物   络合剂：金属氢氧化物(摩尔比)     蓬松效率％
 Optimum Care_               -        99
   Hair Werk               -        98
  10％Ca(OH)2             2∶1        98
  7％Ca(OH)2            1.4∶1        98
  5％Ca(OH)2             1∶1        79
  4％Ca(OH)2            0.8∶1        80
  2％Ca(OH)2            0.4∶1        53
结果表明，天然卷曲的头发经EDTA四钠与含有各浓度的氢氧化钙的膏状物的混合物作用而变得蓬松。应注意的是，低的蓬松效率并不一定就说明是阴性结果。熟练的技术人员可根据所需的伸直的量和所期望的应用而考虑较低的蓬松效率。实施例8：络合剂浓度的影响
将含有表7所示百分比的EDTA四钠的人员溶液加到6克实施例7的7％Ca(OH)2中，然后如上述将所得混合物施加给天然卷曲的头发。结果表明，天然卷曲的头发经Ca(OH)2与含有EDTA四钠的溶液的混合物的作用而变得蓬松，并且在超过一定的EDTA四钠：Ca(OH)2比例时获得较低的蓬松效率。
                表7：不同络合剂浓度的影响
4克水中的Na4EDTA的量(克)   EDTA溶液的浓度(％w/)  络合剂∶金属氢氧化物(摩尔比) 蓬松效率％
          0.77          19             0.3∶1     40
          1.28          32             0.5∶1     70
          1.79          44             0.7∶1     85
          2.56          64             1∶1     66
          3.07          76             1.2∶1     62
          3.84          96             1.5∶1     56
实施例9：络合剂在膏状物组合物中的使用
制备两组分头发蓬松剂组合物。如下制备第一组分——含有络合剂EDTA四钠的膏状物组合物：
      材料                                           ％w/w
     鲸蜡醇                                          1.0
     Steareth-2                                      0.5
     Steareth-10                                     2.5
     矿物油                                          15.0
     矿脂                                            5.5
     十六十八碳醇的混合物和十六十八烷基磷酸酯        7.5
     丙二醇                                          3.0
     氢氧化钙                                        30.5
     水                                              34.5
第二中组分是含有Ca(OH)2的溶液。所测试的各第二组分中的Ca(OH)2的量列在表8中。将6克第一组分加到第二组分中，搅拌所得的组合物，然后将其施加于天然卷曲的头发。各组合物的蓬松效率列在表8中。
            表8：将络合剂膏状物加到Ca(OH)2溶液中
组分1：络合剂膏状物与金属氢氧化物的摩尔比 组分2：2克水中氢氧化钙的量(克) 蓬松效率％
    1.5∶1        0.2         72
    1∶1        0.3         88
    0.75∶1        0.4         93
    0.6∶1        0.5         80
结果表明，天然卷曲的头发经将含有络合剂的膏状物加到含有不同量氢氧化钙的溶液中形成的混合物的作用而变得蓬松。
进行类似的试验，其中Ca(OH)2溶液组分被加到络合剂膏状物组分中。将表9所示的含有不同量氢氧化钙的溶液加到6克上述络合剂膏状物中。当将所得的组合物施加给天然卷曲的头发时，所产生的结果如下。
            表9：两种头发蓬松剂组分的蓬松效率
组分1：2克水中的氢氧化钙量(克) 组分2：络合剂膏状物与金属氢氧化钙的摩尔比 蓬松效率％
      0.3        1∶1        93
      0.2        1.5∶1        86
      0.1        3∶1        44
结果表明，天然卷曲的头发经将Ca(OH)2加到含有络合剂的膏状物中形成的多组分系统的作用而变得蓬松。这些结果确立了“逆向”添加顺序的应用(金属氢氧化物到络合剂)以及恰当的摩尔比。
表10给出改变上述络合剂膏状物中络合剂的量所产生的结果。将组分1——0.3克Ca(OH)2在2克水中的溶液加到表10所示的各不同的第二组分中。所获得的各两组分组合物的头发蓬松效率如下。
            表10：两组分头发蓬松剂的蓬松效率
组分1：2克水中氢氧化钙的量(克) 组分2：络合剂膏状物与金属氢氧化物的摩尔比 蓬松效率％
       1.8         0.3∶1         69
        3         0.5∶1         86
       4.2         0.7∶1         92
        6         1∶1         90
       7.8         1.3∶1         87
实施例10：将沸石粘土加到头发蓬松组合物中
将0.3克含有不同量的沸石粘土(从PQ Corporation，P.O.Box 840，Valley ForgePA 19482)的Ca(OH)2在2克水中的溶液加到1.8克实施例9的络合剂中。蓬松效率列在表11中。
结果表明，在头发蓬松组合物中加入沸石粘土的做法增加了该组合物的蓬松效率。
      表11：将沸石粘土加到头发蓬松组合物中的效果
    沸石粘土的量(克)    蓬松效率％
          0        64
         0.2        71
         0.5        79
          1        79
实施例11：将次氮基三乙酸三钠作为络合剂
采用上述方法，使用6克6％Ca(OH)2硅烷和含有次氮基三乙酸三钠(从BASF公司获得的Trilon_A92，Mt.Olive，NJ)的各种激活用组合物对天然卷曲的头发样品进行蓬松处理。结果列在表12中。
在大的络合剂：金属氢氧化物的摩尔比范围内获得高的蓬松效率。所得数据表明，次氮基三乙酸三钠是头发蓬松过程中有效的络合剂。
            表12：次氮基三乙酸三钠作为激活剂的效果
  次氮基三乙酸三钠的量(克)   次氮基三乙酸与Ca(OH)2的摩尔比   蓬松效率％
           1.5              1.2∶1       90
           1.25              1∶1       90
           0.87              0.7∶1       94
           0.75              0.6∶1       96
           0.63              0.5∶1       98
           0.5              0.4∶1       98
           0.375              0.3∶1       60
           0.25              0.2∶1       55
实施例12：氮基基三乙酸三钠在不同浓度氢氧化钙中的效果
使用0.5克次氮基三乙酸三钠和含有3-6％Ca(OH)2的各种膏状物对天然卷曲的头发样品进行蓬松处理。所得的蓬松效率列在表13中。所得数据证明，即使在低浓度的Ca(OH)2的条件下，次氮基三乙酸三钠还是用于头发蓬松组合物的有效络合剂。
    表13：不同浓度的Ca(OH)2中的次氮基三乙酸三钠
  膏状物中的Ca(OH)2％ 次氮基三乙酸三钠与Ca(OH)2的摩尔比 蓬松效率％
          6              0.40∶1     98
          5              0.48∶1     98
          4              0.60∶1     97
          3              0.80∶1     95
本领域熟练的技术人员将明白，在不偏离本发明的实质和范围的条件下，可对本发明的组合物和方法作出各种修改和变动。因此，本说明书包含了本发明提供的在附带的权利要求及它们的等价物的范围之内的修改和变动。

Claims (33)

1.一种对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理以使所述角蛋白纤维蓬松的方法，其特征在于，所述方法包括：
将激活用组合物加到至少一种多价金属氢氧化物中，使得在离子化溶剂中产生氢氧根离子，其中，所述激活用组合物含有至少一种络合剂，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现所述角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理；
形成含有所产生的氢氧根离子的组合物；
给角蛋白纤维施用该组合物一段时间，以使其羊毛硫氨酸化；
当所述角蛋白纤维达到所需的蓬松水平时终止所述羊毛硫氨酸化处理；
其中，所述至少一种络合剂不仅仅是酒石酸胍，或不仅仅是磷酸胍，或者不仅仅是酒石酸胍与磷酸胍的混合物。
2.如权利要求1所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述络合剂选自有机酸及其盐。
3.如权利要求2所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述有机酸及其盐选自氨基-和羟基-羧酸、氨基-和羟基-磺酸、氨基-和羟基-膦酸及它们的盐。
4.如权利要求3所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述盐选自具有有机或无机阳离子的盐。
5.如权利要求4所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述无机阳离子选自钾、钠或锂。
6.如权利要求2所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述有机酸及其盐选自乙二胺四乙酸、N-(羟乙基)乙二胺三乙酸、氨基三亚甲基膦酸、二乙三胺-五乙酸、月桂酰基乙二胺三乙酸、次氮基三乙酸、亚氨基二琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、N-2-羟乙基亚氨基二乙酸以及它们的盐。
7.如权利要求6所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述盐选自具有有机或无机阳离子的盐。
8.如权利要求7所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述无机阳离子选自钾、钠或锂。
9.如权利要求1所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述络合剂选自氨基酸、冠醚、磷酸三钾、磷酸三钠、硅酸二钾和硅酸二钠。
10.如权利要求1所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述至少一种多价金属氢氧化物选自氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化锶、氢氧化钼、氢氧化锰、氢氧化锌和氢氧化钴。
11.如权利要求10所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述至少一种多价金属氢氧化物是氢氧化钙。
12.如权利要求1所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述络合物由所述至少一种络合剂与从所述至少一种多价金属氢氧化物得到的至少一种金属离子形成，它在25℃、pH7.0时在水中的溶解度大于0.03％。
13.如权利要求1所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述络合物由所述至少一种络合剂与从所述至少一种多价金属氢氧化物得到的至少一种金属离子形成，它在25℃、pH7.0时在水中的溶解度大于1％。
14.如权利要求1所述的对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的方法，其特征在于，所述多价金属氢氧化物的离解是部分离解。
15.一种用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述组合物含有：
至少一种多价金属氢氧化物；
至少一种络合剂，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现对所述角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理；其中，所述至少一种络合剂不仅仅是酒石酸胍，或不仅仅是磷酸胍，或者不仅仅是酒石酸胍与磷酸胍的混合物。
16.如权利要求15所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述络合剂选自有机酸及其盐。
17.如权利要求16所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述有机酸及其盐选自氨基-和羟基-羧酸、氨基-和羟基-磺酸、氨基-和羟基-膦酸及它们的盐。
18.如权利要求17所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述盐选自具有有机或无机阳离子的盐。
19.如权利要求18所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述阳离子选自钾、钠或锂。
20.如权利要求16所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述有机酸及其盐选自乙二胺四乙酸、N-(羟乙基)乙二胺三乙酸、氨基三亚甲基膦酸、二乙三胺-五乙酸、月桂酰基乙二胺三乙酸、次氮基三乙酸、亚氨基二琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、N-2-羟乙基亚氨基二乙酸以及它们的盐。
21.如权利要求20所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述盐选自具有有机或无机阳离子的盐。
22.如权利要求21所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述无机阳离子选自钾、钠或锂。
23.如权利要求15所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述络合剂选自氨基酸、冠醚、磷酸三钾、磷酸三钠、硅酸二钾和硅酸二钠。
24.如权利要求15所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述至少一种多价金属氢氧化物选自氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化锶、氢氧化钼、氢氧化锰、氢氧化锌和氢氧化钴。
25.如权利要求24所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述至少一种多价金属氢氧化物是氢氧化钙。
26.如权利要求15所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述络合物由所述至少一种络合剂与从所述至少一种多价金属氢氧化物得到的至少一种金属离子形成，它在25℃、pH7.0时在水中的溶解度大于0.03％。
27.如权利要求15所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述络合物由所述至少一种络合剂与从所述至少一种多价金属氢氧化物得到的至少一种金属离子形成，它在25℃、pH7.0时在水中的溶解度大于1％。
28.如权利要求15所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述组合物还含有离子交换树脂。
29.如权利要求28所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述离子交换树脂选自硅酸盐。
30.如权利要求29所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述硅酸盐选自沸石。
31.如权利要求30所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的组合物，其特征在于，所述沸石选自方沸石、菱沸石、钠菱沸石、交沸石、插晶菱沸石、丝光沸石、柱沸石、片沸石、钠沸石、挥沸石、钡沸石、中沸石、钙沸石、杆沸石、锶沸石、八面沸石、水钙沸石、浊沸石、钙十字沸石和铝硅酸盐。
32.一利用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的多组分试剂盒，它含有至少两个相互分开的组分：
含有用于产生氢氧根离子的组合物的第一组分，所述组合物含有至少一种多价金属氢氧化物；
含有激活用组合物的第二组分，所述组合物含有至少一种络合剂，所述络合剂有效使足量的所述至少一种多价金属氢氧化物离解，从而实现对角蛋白纤维的羊毛硫氨酸化处理；
其中，所述至少一种络合剂不仅仅是酒石酸胍，或不仅仅是磷酸胍，或者不仅仅是酒石酸胍与磷酸胍的混合物。
33.如权利要求32所述的用于对角蛋白纤维进行羊毛硫氨酸化处理的多组分试剂盒，其特征在于，所述第一组分和第二组分中至少有一种为膏状物。
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