ES2329488T3 - Composiciones polimeras en forma de dispersion liquida, su preparacion y su uso. - Google Patents

Composiciones polimeras en forma de dispersion liquida, su preparacion y su uso. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para la preparación de una composición polímera en forma de dispersión acuosa que comprende un polímero hidrófilo soluble o hinchable en agua con un nivel de neutralización de 55 a 100%, una fase portadora no acuosa y un tensioactivo de aceite en agua, caracterizado porque el polímero hidrófilo soluble o hinchable en agua se prepara mediante polimerización en emulsión en fase inversa de monómeros hidrófilos en una fase líquida hidrófoba y convertir el portador hidrófobo en una emulsión de aceite en agua.

Description

Composiciones polímeras en forma de dispersión líquida, su preparación y su uso.
La presente invención se refiere a composiciones polímeras en forma de dispersión líquida que comprenden una fase polímera dispersada, una fase portadora continua y un tensioactivo. U.S. 4,677,152 muestra la preparación de una dispersión acuosa partiendo de una emulsión de polímero en agua y la emulsificación subsiguiente en un líquido no acuoso.
Los espesantes se usan ampliamente en formulaciones de cuidado personal tales como formulaciones cosméticas y farmacéuticas, para afectar a la estética, la aplicación del producto y la suspensión y el aporte de las materias primas activas. Los espesantes polímeros se han usado para este propósito durante muchos años. Los tipos de espesantes polímeros que se han usado varían de gomas naturales tales como guar, a materiales naturales modificados tales como hidroxietilcelulosa, hasta espesantes sintéticos tales como los Carbomers® basados en poli(ácidos acrílicos).
Las gamas Salcare® y Tinovis® de polímeros en forma de dispersión líquida, disponibles a través de Ciba Specialty Chemicals, son gamas de espesantes polímeros microparticulados basados en materiales acrílicos en un medio portador hidrófobo. Salcare® SC91 es un agente espesante aniónico basado en un polímero de acrilato sódico y portador de aceite mineral con PPG-1 tridecet-6 como el tensioactivo activador. Salcare® SC92 es un espesante y acondicionador copolímero catiónico que comprende polyquaternium 32 y aceite mineral. Salcare® SC95 y Salcare® SC96 son espesantes y acondicionadores homopolímeros catiónicos. Salcare® SC95 comprende polyquaternium 37 en aceite mineral con PPG-1 tridecet-6, Salcare® SC96 comprende polyquaternium 37 en dicaprilato-dicaprato de propilenglicol con PPG-1 tridecet-6, Salcare® AST es un agente espesante aniónico basado en un polímero de acrilato sódico en aceite de soja con PPG-1 tridecet-6,
Las minúsculas micropartículas esféricas de los polímeros acrílicos hidrófilos anteriores, tengan carga aniónica o catiónica, tienen un tamaño de partícula típico e el intervalo de 0,1-2 micras, con un tamaño de partícula medio en el intervalo de 0,5-1,0 micras. Las micropartículas de polímero se fabrican preferiblemente mediante métodos en los que monómeros de adición vinílicos solubles en agua se polimerizan utilizando una ruta de polimerización de agua en aceite.
Al agitar cualquiera de los polímeros en forma de dispersión líquida en un sistema acuoso, el tensioactivo activador convierte el portador hidrófobo en una emulsión de aceite en agua. Por el término "tensioactivo activador" se entiende un tensioactivo que activa la conversión del portador hidrófobo en una emulsión de aceite en agua. Al mismo tiempo, el polímero hidrófilo se expande durante la exposición a agua pero no se disuelve, dando como resultado un incremento uniforme y rápido de la viscosidad. Típicamente, las partículas de polímero se hinchan para dar un sistema espesante microparticulado que comprende partículas de polímero que tienen un tamaño de partícula típico en el intervalo de 2,5-5 micras de diámetro. Puesto que las moléculas de agua se mueven hacia las pequeñas partículas de polímero mediante ósmosis, el efecto osmótico experimentado por la partícula de polímero es un equilibrio entre el agua y cualquier electrolito presente en el sistema. De ahí que los altos niveles de electrolito reduzcan el hinchamiento de las partículas de polímero.
Los sistemas espesantes microparticulados tienen un perfil reológico pseudoplástico que da buenas estabilidad y características de suspensión a bajas velocidades de cizallamiento (tales como las experimentadas por el producto al reposar), y bajas viscosidades aparentes a altas velocidades de cizallamiento, lo que se corresponde con excelentes características de frotamiento.
Sorprendentemente, se ha encontrado que el uso de un polímero con un nivel de neutralización de aproximadamente 25 a aproximadamente 50% en el procedimiento conduce a sistemas espesados mejorados.
El nivel de neutralización se define como
\frac{\Sigma \text{sitios neutralizados del polímero}}{\Sigma \text{sitios neutralizables del polímero}} x 100%
El nivel de neutralización va de 0%, en el que no se neutraliza ningún sitio neutralizable del polímero, hasta 100%, en el que se neutralizan todos los sitios neutralizables del polímero.
El nivel de neutralización se mide mediante valoración ácido-base convencional para determinar el % de sitios neutralizables convertidos.
En un aspecto, la presente invención proporciona una composición polímera en forma de dispersión líquida que comprende un polímero hidrófilo soluble o hinchable en agua con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 100%, preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 50%, más preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 45%, especialmente de aproximadamente 30% a aproximadamente 40%, una fase portadora no acuosa y un tensioactivo de aceite en agua.
\newpage
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Preferiblemente, el polímero hidrófilo soluble o hinchable en agua obtenido mediante el procedimiento se usa en la forma de micropartículas que tienen un tamaño de partícula medio en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2 micras.
Típicamente, la composición polímera en forma de dispersión líquida obtenida mediante el procedimiento comprende
a)
de 35% a 65% en peso del polímero con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 50%, preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 50%, más preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 45%, especialmente de aproximadamente 30% a aproximadamente 40%,
b)
de 20% a 50% en peso de portador no acuoso y
c)
de 5% a 25% en peso de un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos,
cada uno basado en el peso total de la composición.
Ventajosamente, el polímero hidrófilo a) es hinchable en agua, es decir, está suficientemente reticulado para hincharse pero no para disolverse en agua. Preferiblemente, está basado en materiales acrílicos. Además, preferiblemente es aniónico.
Los fluidos portadores no acuosos mencionados en b) son bien conocidos en la industria cosmética y se han usado durante muchos años en formulaciones para el cabello y la piel. Incluyen polímeros silicónicos, aceite mineral, polideceno hidrogenado, isohexadecano, ésteres tales como tricaprilateltricaprilato de trimetiloilpropano, benzoato de alquilo C_{12}-C_{15}, estearato de etilhexilo, triglicéridos caprílicos.cápricos, scualano, cocoato de etilhexilo, decilooleate, cocoato de decilo, oleato de etilo, miristato de isopropilo, erlagonato de etilhexilo, tetracaprilateltetracaprato de pentaeritritilo, miristato de PPG-3-bencil-éter, dicaprilato/dicaprato de propilenglicol, isoestearato de etilhexilo, palmitato de etilhexilo y aceites naturales tales como glycine soja, helianthus annuus, simmondsia chinensis, carthamus tinctorius, oenothera biennis y rapae oleum raffinatum así como mezclas y derivados de todos estos compuestos.
Preferiblemente, la mezcla de tensioactivos c) comprende tanto tensioactivos útiles en la fabricación de las micropartículas de polímero hinchable a) como al menos un tensioactivo que sirve como el activador para las emulsiones espesantes microparticuladas de aceite en agua subsiguientes. Este tensioactivo activador para las emulsiones espesantes de aceite en agua comprende de 1,0% a 10,0% en peso de la composición, preferiblemente de 2,0% a 8,0% en peso de la composición. Preferiblemente, el tensioactivo activador es un emulsionante no iónico de aceite en agua que tiene un HLB generalmente por encima de 7. Emulsionantes adecuados de este tipo son bien conocidos por los expertos en la técnica. Se prefieren los alcoholes etoxilados.
Adicionalmente, la composición puede contener cantidades secundarias de otros componentes que no afectan a sus características esenciales. Típicamente, estos otros componentes pueden incluir hasta aproximadamente 3% en peso de cada uno de agua y disolventes orgánicos volátiles así como pequeñas cantidades de otros componentes que quedan de la preparación de los polímeros solubles o hinchables en agua.
Ventajosamente, la composición (A) obtenida mediante el procedimiento de la invención comprende
a)
de 40% to 60% en peso del polímero con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 50%, preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 50%, más preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 45%, especialmente de aproximadamente 30% a aproximadamente 40%, en donde el polímero es aniónico y es hinchable en agua,
b)
de 25% a 45% en peso de un fluido portador no acuoso, y
c)
de 8% a 20% en peso de un tensioactivo o una mezcla de tensioactivos,
cada uno basado en el peso total de la composición.
Una composición particularmente preferida (B) obtenida mediante el procedimiento de la invención comprende
a)
de 45% a 58% en peso del polímero con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 50%, preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 50%, más preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 45%, especialmente de aproximadamente 30% a aproximadamente 40%, en donde el polímero es aniónico y es hinchable en agua,
b)
de 30% a 40% en peso de un fluido portador no acuoso y
c)
de 10% a 18% en peso de una mezcla de tensioactivos,
cada uno basado en el peso total de la composición.
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Una composición muy particularmente preferida (C) obtenida mediante el procedimiento de la invención comprende
a)
de 45% a 58% en peso del polímero hinchable en agua con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 50%, preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 50%, más preferiblemente de aproximadamente 30% a aproximadamente 45%, especialmente de aproximadamente 30% a aproximadamente 40%, en donde el polímero es aniónico,
b)
de 32% a 38% en peso de un fluido portador no acuoso
c)
de 12% a 18% en peso de una mezcla de tensioactivos,
cada uno basado en el peso total de la composición.
Composiciones espesadas acuosas o que contienen agua (D), en particular formulaciones para el cuidado personal, comprenden
a)
de 0,1% a 8% en peso, preferiblemente de 1% a 6% en peso de una composición polímera en forma de dispersión líquida (A), (B) o (C) según se describe anteriormente,
b)
de 0,1% a 70%, preferiblemente de 2% a 35% en peso de ingredientes adicionales, por ejemplo ingredientes para el cuidado personal tales como excipientes cosméticos o farmacéuticos y/o ingredientes activos y
c)
de 45% a 99% de agua o una mezcla de agua y un disolvente orgánico miscible con agua tal como un alcohol inferior,
cada uno basado en el peso total de la composición.
\vskip1.000000\baselineskip
Tales alcoholes inferiores incluyen etanol, alcohol isopropílico, propilenglicol, alcohol diisopropílico y otros alcoholes inferiores conocidos.
Las composiciones son útiles para el procesamiento adicional hasta composiciones líquidas no acuosas o sólidas, tales como cosméticos de color o jabones, en las que el polímero de la presente invención proporciona algunas ventajas adicionales, tales como propiedades de desgaste mejoradas.
Estas composiciones pueden estar en forma de lociones, cremas, ungüentos, geles, leches, aerosoles, espumas o pomadas.
Los componentes adicionales pueden ser cualquier ingrediente que pueda formar parte de una emulsión acuosa espesada del tipo de aceite en agua. Ejemplos no limitativos de ingredientes cosméticos incluyen: antimicrobianos (tales como triclosán o famesol); agentes acondicionadores de la piel y emolientes tales como lanolina y sus derivados; ésteres tales como propanoato de isopropilo, oleato de decilo, isoestearato de isopropilo, triactanoina, triisoestearina, propionato de miristilo; alcoholes grasos; scualeno; siliconas tales como ciclometicona, dimeticona, copoliol de dimeticona; acetamidamonoetanolamina; dimetilopolisiloxano; hidratantes tales como aloe vera, cremas de barrera, emolientes, alfa- y beta-hidroxiácidos tales como ácido láctico y ácido glicólico; principios activos antiinflamatorios como alantoína y bisabolol; agentes de protección solar UV tales como ácido para-aminobenzoico, salicilato de octilo y metoxicinamato de octilo, agentes bronceadores "sin sol", agentes blanqueadores, repelentes de insectos, aceites esenciales tales como aceite de pachuli, aceite de hierbabuena, aceite de romero, aceite de citronela oil, aceite de árbol del té, aceites de naranja y limón, aceite de madera de cedro y aceite de madera de sándalo, vitaminas, colores y pigmentos; acondicionadores del cabello tales como amidometicona, ciclometicona, pantenol, lauramidodietanolamina, óxido de lauramina y proteína de la seda; componentes perfumantes; tintes capilares y blanqueadores y conservantes tales como metil-, etil-, propil-parabén e imidazolidinilurea. Los ingredientes farmacéuticamente activos pueden variar ampliamente e incluyen todos los agentes terapéuticos destinados a la aplicación tópica a la piel o en cabello, en particular sustancias para tratar la picazón, el hormigueo, la descamación, la inflamación o la infección de la piel, quemaduras y pérdida capilar del cuero cabelludo de seres humanos u otros mamíferos.
Una loción, una crema, un ungüento, un gel o una pomada terapéutica se prepara mezclando de 0-1% a 8% en peso, preferiblemente de 1% a 6% en peso de un polímero en forma de dispersión líquida como el descrito anteriormente en una composición acuosa o acuosa/orgánica que contiene de 0,1% a 70% en peso de al menos un agente terapéutico y/o excipiente.
Estas composiciones pueden aplicarse en un método para el tratamiento tópico de la piel o el cabello, que comprende aplicar una composición como la definida anteriormente a la piel, la cara, el cabello o el cuero cabelludo de un ser humano u otro mamífero que necesite tal tratamiento. El tipo de tratamiento dependerá del ingrediente o los ingredientes activos disueltos o suspendidos en la composición. Por ejemplo, la composición puede comprender cremas faciales tales como una crema de barrera, una crema hidratante, una loción o leche, un limpiador o tonificante, una leche o loción de manos o corporal, un aerosol corporal, cremas, lociones o leches que contienen filtros solares contra radiación UV-A y UV-B, una crema, una loción o un aerosol bronceador "sin sol", una crema, una loción o un aerosol blanqueador, una crema depiladora, una crema, una loción o un champú acondicionador del cabello, una crema o loción para teñir el cabello, una crema, una loción, un gel o un bálsamo para antes o después del afeitado, una crema, una loción, una pomada o un gel desinfectante, una crema, una loción o un aerosol calmante como una aplicación para después de tomar el sol para quemaduras solares, etc..
Otros aspectos de la presente invención se harán evidentes a partir del siguiente análisis y los ejemplos. Los ejemplos ilustran meramente ciertos aspectos de la invención y no debe considerarse que sean limitativos de la misma.
Las composiciones polímeras en forma de dispersión líquida, basadas en materiales acrílicos, hinchables en agua, hidrófilas empleadas en la presente invención son en conjunto de carácter aniónico. Dichos polímeros con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 50% pueden ser homopolímeros o copolímeros. Se forman a partir de uno o más monómeros monoetilénicamente insaturados que son cualesquiera monómeros aniónicos solubles en agua o a partir de una combinación predominantemente aniónica de monómeros que puede consistir en una mezcla de monómeros aniónicos y una cantidad secundaria de monómeros no iónicos. Los polímeros con un nivel de neutralización de aproximadamente 25% a aproximadamente 50% pueden obtenerse convenientemente en forma de micropartículas que tienen un tamaño de partícula medio en el intervalo de 0,1-2 micras mediante polimerización por emulsión en fase inversa de monómeros adecuados en un líquido hidrófobo, es decir un líquido que tiene una miscibilidad con agua suficientemente baja que puede usarse como la fase no acuosa en una polimerización en fase inversa. El líquido no debe tener sustancialmente efecto solvatante para el polímero, o para los monómeros de los que está formado, a lo largo del intervalo de temperaturas a las que es probable que se sintetice el polímero (por ejemplo, de 15 a 100ºC), ya que un medio solvatante sería insatisfactorio para la polimerización en emulsión en fase inversa. Asimismo, el monómero o la combinación de monómeros debe ser soluble en agua para permitir que se lleve a cabo la polimerización en fase inversa.
Monómeros aniónicos adecuados incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico y sus sales de metal alcalino y amonio, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico y sus sales, estirenosulfonato sódico y similares. El ácido acrílico es el monómero aniónico más preferido. Preferiblemente, los grupos ácido carboxílico están entre 20 y 80%, ventajosamente 30-45% en la forma de una sal de metal alcalino o una sal amónica, especialmente la sal sódica
Monómeros no iónicos adecuados incluyen acrilamida, metacrilamida, N,N-dialquilacrilamidas, N-vinilpirrolidona y ésteres acrílicos o metacrílicos sustituidos con hidroxi solubles en agua.
Si se usa una combinación aniónica, la cantidad de monómero aniónico es preferiblemente mayor de 60% en peso de la combinación, y habitualmente es al menos 80% en peso de la combinación. Los polímeros aniónico preferidos están formados totalmente por monómeros aniónicos.
Las composiciones polímeras en forma de dispersión líquida se reticulan ventajosamente incorporando una pequeña cantidad de un agente de reticulación adecuado tal como un monómero de adición de vinilo polifuncional en la mezcla de polimerización. Preferiblemente, se usa un agente de reticulación soluble en agua.
Puede usarse cualquiera de los agentes de reticulación etilénicamente insaturados o agentes de reticulación polietilénicamente insaturados convencionales que son solubles en el monómero o la combinación de monómeros, incluyendo materiales que están di-, tri- o tetra-etilénicamente insaturados. Se prefieren compuestos dietilénicamente insaturados tales como metilenbisacrilamida, di(met)acrilamida, sales de trialilamonio, acrilato o metacrilato de viniloxietilo, divinilbenceno; cloruro de tetraalilamonio; acrilatos y metacrilatos de alilo; diacrilatos y dimetacrilatos de glicoles y poliglicoles; butadieno; 1,7-octadieno; alilacrilamidas y alilmetacrilamidas; ácido bisacrilamidoacético; N,N'-metilenbisacrilamida y éteres polialílicos de poliol, tales como polialilsacarosa y éter trialílico de pentaeritritol.
Más preferiblemente, los agentes de reticulación son cloruro de tetraalilamonio; alilacrilamidas y alilmetacrilamidas; ácido bisacrilamidoacético y N,N'-metilenbisacrilamida.
Los agentes de reticulación más preferidos son cloruro de tetraalilamonio y N,N'-metilenbisacrilamida.
También es adecuado usar mezclas de agentes de reticulación.
La cantidad de agente de reticulación está generalmente en el intervalo de 100 a 10,000 partes en peso de agente de reticulación por millón de partes (en peso seco) de monómero. Lo más preferiblemente, es alrededor de 500 a 2000 ppm, especialmente de 500 a 900 ppm para monómeros bien catiónico o bien aniónicos. Las cantidades óptimas pueden determinarse mediante experimentación habitual.
Los polímeros hidrófilos se preparan mediante polimerización en emulsión en fase inversa de monómeros hidrófilos, preferiblemente uno o más monómeros de acrilato y/o metacrilato, en una fase líquida hidrófoba. La polimerización en emulsión en fase inversa es una técnica bien conocida que se describe, por ejemplo, en la Patente de EE. UU. 4,628,078, cuya descripción se incorpora mediante referencia en su totalidad.
La fase continua para la preparación de las presentes composiciones polímeras en forma de dispersión líquida es proporcionada al menos en parte por un fluido portador no acuoso. Puesto que las composiciones polímeras en forma de dispersión líquida están destinadas principalmente a propósitos cosméticos o farmacéuticos, fluidos portadores no acuosos que son cosméticamente y/o famacéuticamente aceptables y que son suficientemente hidrófobos para ser útiles como la fase continua en una polimerización en fase inversa se usan preferiblemente como la fase continua. Muchos de estos materiales son conocidos y están disponibles comercialmente. Tales fluidos portadores no acuosos incluyen un aceite mineral, polideceno hidrogenado, aceites naturales incluyendo aceite de soja, escualeno, ésteres emolientes incluyendo dicaprato-caprilato de propilenglicol. El fluido portador no acuoso preferido es un aceite mineral.
La cantidad de la fase líquida hidrófoba usada en la polimerización está dictada principalmente por la necesidad de proporcionar un medio de emulsión en fase inversa satisfactorio. Esta sería generalmente al menos aproximadamente 0,5 partes en peso del fluido portador no acuoso por parte en peso del polímero hidrófilo (peso seco). Para obtener composiciones polímeras en forma de dispersión líquida que tengan cantidades superiores de las micropartículas en el fluido portador no acuoso, por ejemplo de 1,2 a aproximadamente 1,7 partes en peso del polímero hidrófilo (peso seco) en el fluido portador no acuoso, así como para facilitar el procesamiento, es conveniente emplear un disolvente hidrófobo inerte volátil. Disolventes hidrófobos inertes adecuados incluyen hidrocarburos e hidrocarburos halogenados. Una mezcla de hidrocarburos particularmente preferida es Isopar G® (Marca comercial de Exxon Mobil Corporation). Convenientemente, se emplean de 1 a 2 partes, preferiblemente de 1,3 a 1,9 partes del disolvente hidrófobo inerte volátil por parte del polímero hidrófilo sobre una base en peso seco.
El polímero se prepara mediante procedimientos de emulsión en fase inversa convencionales, a saber, añadiendo 1 parte en peso (peso seco) de al menos un monómero acuoso etilénicamente insaturado, que incluye opcionalmente un secuestrador y un monómero de reticulación etilénicamente insaturado, a de aproximadamente 1 a 3 partes en peso de un líquido hidrófobo que comprende al menos en parte un fluido portador no acuoso y que contiene de aproximadamente 0,1 a 0,2 partes de al menos un emulsionante de agua en aceite convencional que tiene un valor del HLB por debajo de 9,0 y opcionalmente de 0,5 a 10,0 partes de un tensioactivo estabilizante polímero, con agitación intensiva a fin de formar una emulsión sustancialmente estable del tamaño de partícula fino requerido. Los emulsionantes de agua en aceite adecuado son bien conocidos para los expertos en la especialidad. Se prefieren los ésteres de sorbitán. La sal sódica de ácido dietilentriaminopentaacético es un secuestrador adecuado. El monómero etilénicamente insaturado puede estar dietilénicamente o polietilénicamente insaturado.
La mezcla de reacción se purga con nitrógeno y la polimerización se inicia mediante la adición de una fuente de radicales libres convencional. Iniciadores de la polimerización adecuados son bien conocidos por los expertos en la especialidad. Catalizadores formadores de radicales libres típicos incluyen compuestos peroxigenados tales como persulfatos sódico, potásico y amónico peróxido de caprililo, peróxido de benzoílo, peróxido de hidrógeno, peróxido de pelargonilo, hidroperóxido de cumeno, diperftalato de butilo terciario, perbenzoato de butilo terciario, peracetato sódico peroxidicarbonato de di(2-etilhexilo) y similares, así como catalizadores azoicos tales como azodiisobutironitrilo. Otros catalizadores útiles son los sistemas catalíticos activados por metales pesados. Un tipo preferido de iniciador de la polimerización es un par de iniciación redox. Después de la iniciación, se mantienen condiciones de temperatura y agitación apropiadas hasta que la conversión del monómero en polímero sea sustancialmente completa. Condiciones apropiadas son bien conocidas por los expertos normales en la especialidad.
El agua y cualquier disolvente volátil se retiran a continuación de la emulsión en fase inversa, por ejemplo mediante destilación bajo presión reducida, a fin de producir una dispersión estable sustancialmente anhidra de partículas polímeras de menos de 2 micras de tamaño dispersadas en la fase continua no acuosa.
De aproximadamente 1,0% a 10,0% en peso, basado en el peso de la composición, preferiblemente de 2% a 8% en peso de un emulsionante no iónico de aceite en agua que tiene un HLB generalmente por encima de 7 se añade después de que la destilación sea completa. Emulsionantes adecuados de este tipo son bien conocidos por los expertos en la técnica. Se prefieren los alcoholes etoxilados.
El nivel de neutralización se ajusta manteniendo la temperatura de la fase monómera por debajo de 30ºC y añadiendo un metal alcalino, incluyendo, pero no limitado a, hidróxido sódico, hidróxido de litio, hidróxido potásico, o bases que contienen nitrógeno, incluyendo, y no limitadas a, hidróxido amónico o aminas simples, a la fase monómera para neutralizar la relación molar requerida de sitios carboxílicos medidos mediante valoración ácido-base convencional o mediante sistemas de medida de pH conocidos.
Una característica adicional de la invención es que se emplea un tensioactivo estabilizante polímero adecuado como un adyuvante del procesamiento para mantener la integridad de la emulsión a lo largo del procedimiento de destilación y para disponer que la dispersión polímera líquida final sea un líquido que fluye libremente, aun cuando contenga altos niveles de micropartículas del polímero dispersado soluble o hinchable en agua.
Ventajosamente, se emplean de 0,5 a 10,0 partes, preferiblemente de 1,0 a 6,0 partes, de este tensioactivo polímero por parte en peso (peso seco) del monómero etilénicamente insaturado.
Un tensioactivo polímero preferido es un copolímero de un monómero de (met)acrilato de alquilo y un monómero aminofuncional, que puede prepararse como sigue:
(Met)acrilato de alquilo, monómero aminofuncional y un iniciador térmico soluble en aceite adecuado, por ejemplo 2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo), se disuelven en un disolvente inerte, por ejemplo un disolvente hidrocarbonado alifático o aromático tal como Isopar G. Esta mezcla se alimenta a un recipiente que contiene disolvente e iniciador térmico adicionales durante un período de 2 a 6 horas a temperaturas de reacción de 80 a 90ºC. La reacción se mantiene a esta temperatura durante dos horas más antes de enfriarse y vaciarse.
El grupo alquilo del (met)acrilato de alquilo puede ser cualquier grupo alquilo adecuado, sin embargo, se prefieren grupos C_{8} a C_{22}.
El monómero aminofuncional es de la fórmula general (1):
(1)CH_{2}=CRC(=O)-X-B-NR^{1}R^{2},
en la que
R es hidrógeno o alquilo C_{1}-C_{4},
X es -O- o -NH-,
B es alquileno C_{1}-C_{4},
R^{1} es hidrógeno o alquilo C_{1}-C_{10}, y
R^{2} es alquilo C_{1}-C_{10}.
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La relación de (met)acrilato de alquilo:monómero aminofuncional puede estar entre 0,5 y 8,0:1 sobre una base molar. Preferiblemente, entre 0,75 y 6,0:1, y lo más preferiblemente entre 1,0 y 4,0:1 sobre una base molar.
El peso molecular puede determinarse mediante técnicas cromatográficas convencionales bien conocidas por los expertos en la especialidad. Pesos moleculares típicos pueden estar en el intervalo de 10.000 a 60.000, lo más típicamente en el intervalo de 15.000 a 40.000,
Al remover la dispersión líquida en un sistema acuoso, el tensioactivo no iónico convierte el portador hidrófobo en una emulsión de aceite en agua. Al mismo tiempo, el polímero hidrófilo se expande durante la exposición a agua dando como resultado un incremento uniforme y rápido de la viscosidad. Típicamente, las partículas de polímero se hinchan para dar un sistema espesante microparticulado que comprende partículas de polímero que tienen un tamaño de partícula típico en el intervalo de 2,5 a 5,0 micras.
Las composiciones en forma de dispersión líquida de la invención proporcionan sistemas espesantes microparticulados que dan un espesamiento eficaz a formulaciones acuosas o acuosas/orgánicas a concentraciones de 0,1 a 8,0%. Preferiblemente 1% a 6% en peso. Sin embargo, además, combinan el efecto espesante del polímero en forma de dispersión líquida con la emoliencia y los efectos sensoriales aportados por la selección experta de un fluido portador no acuoso adecuado.
Se ha demostrado que disminuir el nivel de neutralización de un polímero de ácido acrílico de este tipo incrementa la eficacia espesante del sistema espesante microparticulado en soluciones acuosas. El incremento en la viscosidad aparente es más o menos lineal ya que el nivel de neutralización se reduce de 100% a 30% de neutralización. Por debajo de alrededor de 25% de neutralización, según se determina mediante valoración ácido-base convencional, la solubilidad del poli(ácido acrílico) reduce significativamente la eficacia como un espesante y modificador de la reología. Se sabe que la adición de sales iónicas tales como cloruro sódico reduce la capacidad de hinchamiento de las micropartículas reticuladas debido a efectos osmóticos, pero se ha demostrado que el efecto de especies osmóticas se incrementa a niveles de neutralización por debajo de 30%, según se mide mediante valoración ácido-base convencional. Por lo tanto, existe una ventaja en seleccionar un nivel de neutralización entre 30% y 40% para proporcionar un espesamiento más eficaz en sistemas acuosos, emulsión de aceite/agua y en sistemas que contienen niveles bajos de especies iónicas, incluyendo, y no limitadas a, sales inorgánicas, extractos botánicos, proteínas y especies
similares.
Las composiciones polímeras en forma de dispersión líquida son compatibles con una amplia variedad de ingredientes y agentes auxiliares para el cuidado personal. Ejemplos de formulación típicos en los que pueden usarse los polímeros incluyen:
Formulaciones para el cuidado de la piel incluyendo todo tipo de emulsiones faciales y corporales como cremas, lociones, leches y aerosoles para cuidado, limpieza, desodorización y depilación, cosméticos colorante tales como: bases líquidas, sombras de ojos líquidas, coloretes líquidos, lápices de labios y rímeles acuosos; mascarillas faciales, bálsamos labiales, formulaciones para el cuidado de la piel como lavados corporales, todo tipo de productos para el afeitado; jabones de manos, pastillas de jabón y líquidos jabonosos.
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Formulaciones para el cuidado del cabello que incluyen: acondicionadores capilares, coloraciones capilares (permanentes, semipermanentes y temporales), geles, lociones y cremas moldeadoras, champúes, relajantes capilares, permanentes capilares y mascarillas capilares.
Formulaciones para el bronceado solar tales como; cremas, lociones y aerosoles para el bronceado solar, bloqueadores solares, aceleradores del bronceado, cremas, lociones y aerosoles para después de tomar el sol y lociones o cremas para el bronceado sin sol.
Los ejemplos de formulación posteriores ilustran meramente unos pocos aspectos representativos de las posibilidades de formulación y no pretenden ser de ningún modo limitativos. Todos los porcentajes son en peso de la formulación. Las viscosidades se determinan con un viscosímetro Brookfield RVT.
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Ejemplo 1 Ejemplo de síntesis
Una fase "acuosa" de componentes solubles en agua se prepara mezclando entre sí los siguientes componentes:
33,65 partes de monómero de ácido acrílico (100% de concentración)
0,15 partes de solución al 40% de ácido pentasodiodietilentriaminopentaacético
49,79 partes de agua
1,50 partes de metilenbisacrilamida (0,5% en agua)
14,91 partes de hidróxido sódico (47% de concentración)
(Durante la adición de hidróxido sódico, manténgase la temperatura a menos de 30ºC)
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Una "fase oleosa" se prepara mezclando entre sí los siguientes componentes:
3,99 partes de trioleato de sorbitán
4,66 partes de estabilizante polímero (100% de concentración)
31,16 partes de aceite mineral blanco
80,19 partes de disolvente hidrocarbonado desaromatizado de alta pureza (tal como Isopar G)
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Las dos fases se mezclan entre sí en una relación de 0,751 partes de fase oleosa a 1,0 partes de fase acuosa bajo alto cizallamiento para formar una emulsión de agua en aceite
La emulsión de agua en aceite resultante se transfiere a un reactor equipado con tubo de aspersión de nitrógeno, agitador y termómetro. La emulsión se purga con nitrógeno para retirar oxígeno. La polimerización se efectúa mediante la adición de un par redox de metabisulfito sódico e hidroperóxido de butilo terciario.
Después de que la exoterma sea completa y el monómero libre se haya reducido mediante el uso de un iniciador térmico, se lleva a cabo destilación a vacío para retirar agua y disolvente volátil para dar alrededor de 53,5% de sólidos de polímero totales.
A esto se le hace una adición de 0,125 partes de un etoxilato de alcohol graso.
El nivel de neutralización se ajusta hasta un valor entre 30 y 40%.
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Ejemplo 2 Comparación de la eficacia espesante a diferentes niveles de neutralización
En la tabla posterior, la eficacia espesante de los polímeros de la presente invención preparados en un intervalo de niveles de neutralización se ha comparado en soluciones acuosas y en una solución iónica diluida.
1 
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Ejemplo 3 Crema Depiladora
Esta formulación permite la formulación de cremas depiladoras basadas en tioglicolato sódico. Ajustar la cantidad de espesante usado puede cambiar el producto desde una loción para bola móvil hasta una crema viscosa.
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2
Adicionalmente, se añade hidróxido sódico para ajustar el valor del pH en el intervalo de 12-13.
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Método
1
Pésese (6) en un vaso de precipitados y caliéntese hasta 40ºC
2
Pésense todos los ingredientes excepto (1) en un vaso de precipitados separado y mézclense bien
3
Añádase (6) con remoción
4
Ajústese el pH de la mezcla hasta entre 12 y 13 con hidróxido sódico, removiendo continuamente
5
Añádase la cantidad requerida de (1) con remoción suave, continuando la remoción hasta uniformidad
6
Ajústese el pH hasta entre 12 y 13 con adición gota a gota de hidróxido sódico si se requiere.
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Propiedades Típicas
Apariencia:
crema uniforme de baja a alta viscosidad
Viscosidad:
9000-45000 cPs
pH:
12-13
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Ejemplo 4 Hidratante Facial
Esta formulación contiene una combinación de emolientes ligeros, escualeno y siliconas para proporcionar buenas características de frotamiento y una excelente sensación posterior. La presencia del filtro solar proporciona un bajo nivel de protección solar para uso diario.
E polímero se incluye como un espesante y emulsionante para la fase oleosa y permite el emulsionamiento con procesamiento en frío. Además, la fase portadora de aceite mineral proporcionará propiedades de hidratación adicionales.
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3
Método
Pésense todos los ingredientes excepto (2) en un vaso de precipitados limpio y seco
Iníciese la remoción y añádase (2)
Continúese la remoción hasta que sea viscosa y homogénea
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Propiedades Típicas
Apariencia:
crema viscosa uniforme
Viscosidad:
25000-35000 cPs
pH:
5-6
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Ejemplo 5 Hidratante Corporal (Crema)
Esta formulación se basa en una crema tradicional que contiene alcoholes y ésteres grasos. El polímero proporciona emulsificación a bajos niveles de incorporación y mejora la estabilidad de la fase externa.
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5 
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Pésense los ingredientes (1), (7) y (8) en un vaso de precipitados limpio y seco y caliéntense hasta 80ºC
Pésense los ingredientes (3)-(6) en un vaso de precipitados limpio y seco separado y caliéntense hasta 80ºC
Añádase la fase oleosa a la fase acuosa con buena remoción e iníciese el enfriamiento
Añádanse el ingrediente (2) a < 50ºC, los ingredientes (9) y (10) a < 30ºC
Continúese la remoción hasta que sea viscosa y homogénea
Propiedades Típicas
Apariencia:
crema viscosa uniforme
Viscosidad:
35000-45000 cPs
pH:
5-6
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Ejemplo 6 Loción/Crema para después de Tomar el Sol 
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7 
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Método
Añádase 1 a un vaso de precipitados, iníciese la agitación y a continuación añádanse 2, 3 , 4, 6 y 7 mezclando bien durante de aproximadamente 5 a 10 minutos.
Después de incrementar la velocidad del agitador, añádase 5 lentamente, continuando la remoción lentamente durante de aproximadamente 5 a 10 minutos hasta que sea viscosa y homogénea.
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Propiedades Típicas
Apariencia:
loción fluida
Viscosidad:
5.000-8.000 cPs
pH:
5,0-6,5
Ejemplo 7 Acondicionador de Silicona en Aerosol
Este es un acondicionador suave adecuado para uso diario y contiene siliconas y humectantes suaves. El polímero ayuda a la incorporación de la fragancia en una formulación principalmente acuosa, así como proporciona viscosidad y buenas características de aplicación.
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9 
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Método
Pésense todos los ingredientes excepto (2) en un vaso de precipitados limpio y seco
Iníciese la remoción y añádase (2)
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Propiedades Típicas
Apariencia:
loción pulverizable
Viscosidad:
2500-6000 cPs
pH:
5,0-6,5

Claims (2)

1. Un procedimiento para la preparación de una composición polímera en forma de dispersión acuosa que comprende un polímero hidrófilo soluble o hinchable en agua con un nivel de neutralización de 55 a 100%, una fase portadora no acuosa y un tensioactivo de aceite en agua, caracterizado porque el polímero hidrófilo soluble o hinchable en agua se prepara mediante polimerización en emulsión en fase inversa de monómeros hidrófilos en una fase líquida hidrófoba y convertir el portador hidrófobo en una emulsión de aceite en agua.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero se prepara mediante polimerización en emulsión en fase inversa añadiendo 1 parte en peso (peso seco) de al menos un monómero etilénicamente insaturado acuoso, que incluye opcionalmente un secuestrador y un monómero de reticulación etilénicamente insaturado, a de 1 a 3 partes en peso de un líquido hidrófobo que comprende al menos en parte un fluido portador no acuoso y que contiene de 0,1 a 0,2 partes de al menos un emulsionante de agua en aceite convencional que tiene un valor del HLB por debajo de 9,0 y opcionalmente de 0,5 a 10,0 partes de un tensioactivo estabilizante polímero.
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