JP6312870B2 - 樹枝状ポリエーテル−ポリウレタン増粘剤 - Google Patents

樹枝状ポリエーテル−ポリウレタン増粘剤 Download PDF

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Description

本発明は、会合性ポリエーテル-ポリウレタン増粘剤であって、その中に樹枝状ポリエーテルポリオールを重合導入(einpolymerisiert)させた増粘剤、該増粘剤の製剤、ならびに特に化粧品製剤におけるそれらの使用に関する。
ポリウレタン系会合性増粘剤は先行技術に属する。それらは、例えば米国特許第4,079,028号および米国特許第4,155,892号に詳細に記載されている。
米国特許第4,079,028号に記載されている「星型生成物」(グループB)および「錯体ポリマー」(グループC)は、多価アルコールを重合導入させたポリウレタンを含む。これらの多価アルコールは、低分子量化合物、例えばトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、エリスリトール、マンニトールまたはジペンタエリスリトーである。
欧州特許第1566393号(Cognis)には、(a)1種以上の多官能性イソシアネートと(b)1種以上のポリエーテルポリオール、(c)1種以上の1価アルコールおよび(d)所望する場合1種以上の多価アルコールとを反応させることにより製造することができる、非イオン性、水分散性または水溶性ポリウレタンの水性製剤に基づく増粘剤が記載されており、ここで、該化合物(d)はOH基の他にさらなる官能基を含まない。多価アルコール(d)は、少なくとも主として、三価アルコール、例えばグリセロールまたは好ましくはトリメチロールプロパンを含む。
欧州特許第1765900号(Cognis)には、特定の構造を有する非イオン性、水分散性または水溶性ポリウレタンの水性製剤に基づく増粘剤が記載されている。これらのポリマーの特別の構造は、アロファネート結合の存在によって達成され、これは過剰のイソシアネートを使用することにより製造される。成分(a)として、少なくとも2個のOH基を有する親水性ポリオールを使用することができ、それは追加的にエーテル基を含んでいてもよい。
欧州特許第1584331号(資生堂)には、化粧品製剤用のポリウレタン増粘剤が記載されている。このポリウレタンは分枝状であってもよい。元のポリオールおよびそのアルコキシ化誘導体は、段落[38]および[39]に記載されている。
欧州特許第725097号(Bayer)にも、ポリウレタン系増粘剤が記載されている。分枝は成分a4)を用いて、ポリウレタン中に任意に導入してよい。a4)は、92〜600、好ましくは92〜400、特に好ましくは92〜200の分子量範囲にある3価〜6価のアルコール、例えばグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよび/またはソルビトールである。少しでも使用する場合、グリセロールまたはトリメチロールプロパンを使用することが好ましい。
欧州特許第978522号(National Starch)には、次の式:
Figure 0006312870
で示される分枝状ポリウレタン増粘剤が記載されている。
ここで、Aは親水性ポリオールであり、好ましくはトリメチロールプロパン、[2-エチル-2-(ヒドロキシメチル)-1,3-プロパンジオール]、ペンタエリスリトール、グリセロールおよびソルビトールから選択される。
米国特許出願公開第2009/0286940号(DIC Corp.)には、ヒドロキシアルキルオキセタンおよび単官能性エポキシドの開環重合による、ハイパーブランチポリエーテルポリオールの製造、ならびに、かかるハイパーブランチポリエーテルポリオールに基づくポリウレタンが記載されている。
米国特許出願公開第2009/0082483号には、自然に生じるポリオールエステルとのエステル交換を用いてウレタン化の前に疎水的に変性させた、ポリイソシアネーとポリグリセロールとの反応生成物に基づくポリウレタンフォームが記載されている。
国際公開第2009/101141号には、酸性触媒を用いて、少なくとも1つの三価またはより多価のアルコールおよび任意にさらなる二価および/または一価のアルコールおよび/または変性試薬を反応させる、樹枝状ポリエーテルオールの製造方法が記載されている。さらに、重付加または重縮合ポリマーを製造するための可能なビルディングブロックとしての、これらのポリエーテルオールの使用が記載されている。
独国特許出願公開第10211664号には、グリシドールの開環重合によるハイパーブランチポリグリセロールの合成が記載されている。
米国特許第4,079,028号明細書 米国特許第4,155,892号明細書 欧州特許第1566393号明細書 欧州特許第1765900号明細書 欧州特許第1584331号明細書 欧州特許第725097号明細書 欧州特許第978522号明細書 米国特許出願公開第2009/0286940号明細書 米国特許出願公開第2009/0082483号明細書 国際公開第2009/101141号パンフレット 独国特許出願公開第10211664号明細書
本発明の主題は、化粧品用途に適当な、以下の理由:
A)従来の会合性増粘剤と比較してより高粘性を達成することができる;
B)水への溶解性の増大;
C)種々の要求に対して分子構造を適応させる選択性
において既知の増粘剤と区別される、増粘剤を提供することである。
本発明は、
a)少なくとも1種のポリイソシアネート、
b)一般式I:
Figure 0006312870
[式中、
は、C-C40-アルキル、C-C40-アルケニル、C-C10-シクロアルキル、C-C30-アリール、C-C40-アリールアルキルから選択され、
は、C-C10-アルキレン、C-C10-アリーレン、C-C10-アリールアルキレンから選択され、
nは、0〜200である]
で示される少なくとも1種のアルコール、
c)少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオール、
d)任意に、
i.少なくとも2個のOH基、および
ii.エーテル基およびエステル基から選択される少なくとも2個の基
を含み、b)およびc)と異なり、少なくとも300g/molの分子量Mを有する少なくとも1種の化合物、
e)任意に、1分子あたり1〜9個の範囲のイソシアネート基に対する反応性基を有するさらなる化合物
を重合導入形態で含む、ポリマーを提供する。
好ましい態様において、本発明のポリマーは水溶性または水分散性である。
本発明に関して、「水溶性」は、水溶性と称される物質、すなわち例えば本発明のポリマーが、1リットルの脱塩水中に、少なくとも1g、好ましくは少なくとも10g溶解し、人の目で見て透明な溶液を与えることを意味する。
本発明に関して、「水分散性」は、水分散性と称される物質、すなわち例えば本発明のポリマーが、1リットルの脱塩水中に、少なくとも1g、好ましくは少なくとも10g、沈殿することなく、1μmの最大平均粒径で分散することを意味する。
好ましい態様において、本発明のポリマーは未架橋である。本発明に関して、「未架橋」は、架橋度が、ポリマーの不溶性画分によって測定して15重量%未満、好ましくは10重量%未満、特に5重量%未満で存在することを意味する。ポリマーの不溶性画分は、ポリマーの分子量分布測定用のゲル浸透クロマトグラフィーに使用されるのと同じ溶媒、すなわち、いずれの溶媒中でポリマーがより溶解性であるかに応じて、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミドまたはヘキサフルオロイソプロパノール(hexafluorisopropanol)で、ソックスレー抽出器中で4時間抽出し、残留物を一定重量まで乾燥後、残っている残留物を計量することにより測定される。
好ましい態様において、本発明のポリマーは水溶性または水分散性であり、未架橋である。
a)ポリイソシアネート
本発明によれば、ポリイソシアネートは、1分子あたり少なくとも2個、最大で4個のイソシアネート基を有する化合物である。適当なポリイソシアネートは、好ましくは1分子あたり平均して2個(ジイソシアネート)から、最大で4個のNCO基を含み、ジイソシアネートが特に好ましい。
例えば、挙げられうる適当なイソシアネートは以下である:1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、4,4'-ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、ジ-およびテトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、4,4-ジベンジルジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート(TDI)の異性体、任意に混合物、1-メチル-2,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,6-ジイソシアナト-2,2,4-トリメチルヘキサン、1-イソシアナトメチル-S-イソシアナト-1-トリメチル-シクロヘキサン、4,4'-ジイソシアナトフェニルパーフルオロエタン、テトラメトキシブタン1,4ジイソシアネート、ブタン1,4-ジイソシアネート、ヘキサン1,6-ジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサン1,4-ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、ビス-イソシアナトエチルフタレート。
好ましい態様において、本発明のポリマーは、重合導入(縮合導入(condensed-in))させた脂環式または脂肪族ジイソシアネート基、特に好ましくは脂肪族ジイソシアネート基を含む。
例として挙げられうる縮合導入脂肪族ジイソシアネートは、以下である:1,4-ブチレンジイソシアネート、1,12-ドデカメチレンジイソシアネート、1,10-デカメチレンジイソシアネート、2-ブチル-2-エチルペンタメチレンジイソシアネート、2,4,4-または2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、特にヘキサメチレンジイソシアネート(ヘキサン1,6-ジイソシアネート、HDI)。
例として挙げられうる縮合導入脂環式ジイソシアネートは、以下である:イソホロンジイソシアネート(IPDI)、2-イソシアナトプロピルシクロヘキシルイソシアネート、4-メチルシクロヘキサン1,3-ジイソシアネート(H-TDI)および1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン。また、いわゆるH12-MDIまたは「飽和MDI」と称されるジイソシアネート、例えば4,4'-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(あるいはジシクロヘキシルメタン4,4'-ジイソシアネートとも称される)または2,4'-メチレンビス(シクロヘキシル)ジイソシアネートも、本発明のポリウレタン中の基として存在してよい。
好ましい態様において、a)は、ヘキサメチレンジイソシアネートであるか、または、ヘキサメチレンジイソシアネートを含む。
さらに好ましい態様において、a)は、イソホロンジイソシアネートであるか、または、イソホロンジイソシアネートを含む。
a)として、ポリイソシアネートの混合物を使用することも当然に可能である。
b)一般式Iで示されるアルコール
1つの態様において、Rは、C-C40-アルキルである。好ましい態様において、これはC-C30-アルキル基、特に好ましくはC-C30-アルキル基、きわめて好ましくはC12-C30-アルキル基である。
は、例えば直鎖状または分枝状アルカン、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、2-エチルヘキサン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、イソトリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、ヘンイコサン、ドコサン、トリコサン、イソトリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、トリアコンタン、2-オクチルドデカン、2-ドデシルヘキサデカン、2-テトラデシルオクタデカン、2-デシルテトラデカン、またはモノメチル-分枝状イソオクタデカンの基から選択される。
1つの態様において、Rは、C-C40-アルケニルである。適当なC-C40-アルケニル基は、直鎖状または分枝状であってよい。これらは、好ましくは、天然または合成の脂肪酸および脂肪アルコールならびにオキソアルコールにも生じるような、主に直鎖状のアルケニル基であり、モノ-、ジ-またはポリ不飽和である。これらとしては、例えば以下が挙げられる:n-ヘキセニル、n-ヘプテニル、n-オクテニル、n-ノネニル、n-デセニル、n-ウンデセニル、n-ドデセニル、n-トリデセニル、n-テトラデセニル、n-ペンタデセニル、n-ヘキサデセニル、n-ヘプタデセニル、n-オクタデセニル、n-ノナデセニル。
1つの態様において、Rは、C-C13-シクロアルキルである。シクロアルキルは、好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチルまたはシクロオクチルである。
1つの態様において、Rは、C-C30-アリールである。アリールは、非置換および置換アリール基を含み、好ましくはフェニル、トリル、キシリル、メシチル、ナフチル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ナフタセニルであり、特にフェニル、トリル、キシリルまたはメシチルである。
1つの態様において、Rは、C-C40-アリールアルキルである。アリールアルキルは、アルキル基およびアリール基の両方を含む基を意味し、このアリールアルキル基は、アリール基またはアルキル基のいずれかを介して、それらを有する化合物に連結している。例えば、Rは、欧州特許第761780号、第4頁、53〜55行に記載されているようなアリールアルキル基であってよい。
好ましい態様において、一般式(I)中のRは、-CH-CH-、CH(CH)-CH-およびそれらの混合物から選択され、特に好ましくは-CH-CH-である。
好ましい態様において、一般式(I)中、nは2〜150の範囲から選択される。
1つの態様において、Rは分枝状アルキル基である。好ましくは、このような分枝状アルキル基の側鎖は、同様に、アルキル基またはアルケニル基であり、特に好ましくはアルキル基であり、特に非分枝状アルキル基である。
1つの態様において、分枝状アルキル基Rの側鎖は、最大で6個、好ましくは最大で4個の炭素原子の鎖長を有する。
1つの態様において、分枝は主鎖よりもかなり短い。1つの態様において、Rの分枝はそれぞれ、最大で、Rの主鎖の鎖長の半分に相当する鎖長を有する。1つの態様において、分枝は主鎖よりもかなり短い。1つの好ましい態様において、分枝状Rは、イソ-および/またはネオアルキル基である。1つの好ましい態様において、使用される分枝状アルキル基Rは、イソアルカンの基である。C13-アルキル基、特にイソ-C13-アルキル基は特に好ましい。
別の態様において、Rは分枝状アルキル基を含み、その側鎖は、少なくとも4個、好ましくは少なくとも6個の炭素原子の鎖長を有する。
一般に、b)は異なるアルコールの混合物であってもよい。
本発明の好ましい態様において、少なくとも1種のアルコールb)はアルコキシ化アルコールから選択される。好ましいアルコキシ化アルコールは、エトキシ化アルコール(R=-CH-CH-)、プロポキシ化アルコール(R=-CH(CH)-CH-)およびエトキシ化およびプロポキシ化されたアルコールである。これに関して、エチレンオキシド単位およびプロピレンオキシド単位は、ランダム分布またはブロック状分布であってよい。
適当なアルコールb)は、例えば、アルコキシ化、好ましくはエトキシ化された以下である。
・天然源由来、または、アルミニウムアルキル触媒の存在下でのエチレンのZiegler構築反応由来の、直鎖状アルコール。適当な直鎖状アルコールの例は、直鎖状C-C30-アルコール、特にC12-C30-アルコールである。挙げられうる特に好ましいアルコールは、n-ドデカノール、n-テトラデカノール、n-ヘキサデカノール、n-オクタデカノール、n-エイコサノール、n-ドコサノール、n-テトラコサノール、n-ヘキサコサノール、n-オクタコサノール、および/またはn-トリコンタノール、ならびに上記アルコールの混合物、例えばNAFOL(登録商標)グレード、例えばNAFOL(登録商標)22+(Sasol)である。
・オキソアルコール、例えばイソヘプタノール、イソオクタ、イソノナノール、イソデカノール、イソウンデカノール、イソトリデカノール(例えばExxal(登録商標)グレード7、8、9、10、11、13);
・2位で分枝したアルコール;これらは、第1級アルコールをいわゆるゲルベ反応によって二量体化することにより得られる当業者に既知のゲルベアルコールである。ここで挙げられうる特に好ましいアルコールは、Isofol(登録商標)12(Sasol)、Rilanit(登録商標)G16(BASF SE)である。
・オリゴマー化オレフィンとのフリーデルクラフツアルキル化によって得られ、芳香族環ならびに飽和炭化水素基を含む、アルコール。ここで挙げられうる特に好ましいアルコールは、i-オクチルフェノールおよびi-ノニルフェノールである。
・欧州特許第761780号第4頁に一般式(4):
Figure 0006312870
で示されるアルコール
または、欧州特許第761780号第4頁に一般式(5):
Figure 0006312870
で示されるアルコール、
ここで、
-R、R、RおよびRは、互いに独立して、欧州特許第761780号第4頁45〜58行に記載された意味を有し、好ましくは、R、R、RおよびRは、互いに独立して、少なくとも4個の炭素原子を有するアルキル基であり、アルコール中の炭素原子の総数は最大で30であり、
-Rはアルキレン基、例えば-CH-、-CH-CH-、-CH-CH(CH)-である;
例えば、ここで適当なアルコールとして2-デシル-1-テトラデカノールが挙げられうる。
1つの態様において、少なくとも1種のアルコールb)は、エトキシ化直鎖状C16-C18-脂肪アルコールの混合物である。
1つの態様において、少なくとも1種のアルコールb)は、構造式RO(CHCHO)H[式中、Rは直鎖状C16-C18-アルキル基であり、xは3、5、7、8、11、13、18、25または80から選択され、好ましくはx=11である]で示される直鎖状、非イオン性化合物である。このようなエトキシ化、直鎖状脂肪アルコールは、例えばLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)として市販され入手可能である。
1つの態様において、少なくとも1種のアルコールb)を、構造式RO(CHCHO)H[式中、Rは直鎖状C-C30-アルキル基、好ましくは直鎖状C16-C18-アルキル基であり、xは2〜30である]で示される化合物から選択する。
1つの態様において、特に化合物d)を重合導入させない場合、少なくとも1種のアルコールb)を、構造式RO(CHCHO)H[式中、Rは直鎖状C-C30-アルキル基、好ましくは直鎖状C16-C18-アルキル基であり、xは30〜150である]で示される化合物から選択する。
1つの態様において、b)は、1モルあたり3〜100モルのエチレンオキシドでエトキシ化されたC12-C30-アルコールを含む。
本発明の1つの態様において、b)は、エトキシ化直鎖状およびエトキシ化分枝状長鎖アルコールの混合物から選択され、特に、前記種類の混合物から選択される。
さらなる態様において、b)は、エトキシ化イソ-C13-オキソアルコールおよびその混合物から選択される。
1つの態様において、少なくとも1種のアルコールb)は、構造式RO(CHCHO)H[式中、RはC13-アルキル基、好ましくはイソ-C13-アルキル基であり、ここで、x=3、5、6、6.5、7、8、10、12、15または20であり、好ましくはx=10が用いられる]で示される、分枝状、非イオン性化合物である。このようなエトキシ化、アルキル-分枝状アルコールは、例えばLutensol(登録商標)TO10(BASF SE)として市販され入手可能である。
さらなる態様において、b)は、エトキシ化C16-C18-脂肪アルコールおよびエトキシ化イソ-C13-オキソアルコールを含む混合物から選択される。
さらなる態様において、b)は、欧州特許第761780号、第4頁の一般式(4)または(5)で示される上記アルコールのエトキシ化形態のものから選択される。
c)樹枝状ポリエーテルポリオール
本発明のポリマーは、重合導入形態において、少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオールc)を含む。
本発明の範囲において、用語「樹枝状」ポリエーテルポリオールは、非常に広く、分枝状構造および高官能性によって特徴づけられるポリエーテルポリオールを含む。本発明に関して、「樹枝状ポリマー」は、デンドリマー性ポリエーテルポリオール、ハイパーブランチポリエーテルポリオールおよびそれらから誘導した構造を含む。
「デンドリマー」は、非常に対称性の構造を有する分子的に均一な高分子である。デンドリマーは、星形ポリマーから構造的に誘導され、それぞれの場合において個々の鎖は星形様の方法でさらに分枝する。デンドリマーは、反応順序を連続的に繰り返す方法で小さい分子から出発して形成され、その間に常により高い分枝が生じ、それぞれの場合において、その末端には同様にさらなる分枝の出発点である官能基が位置する。したがって、それぞれの反応ステップと共に、モノマー末端基の数は増大し、最終的に球状のツリー構造を生じる。デンドリマーの特徴的な特性は、デンドリマーの構築を行うための、通常「世代」と称される反応段階の数である。デンドリマーは、均一な構築のために、通常、非常に狭い分子量分布を有する。
本発明に好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、分子的および構造的に不均一なハイパーブランチポリエーテルポリオールのいずれもであり、異なる長さおよび異なる分枝ならびに異なるモル質量分布の側鎖を有する。
ハイパーブランチポリマーの定義について、P. J. Flory著、J. Am. Chem. Soc. 1952、74、2718およびH. Freyら著、Chem. Eur. J. 2000、6、No.14、2499も参照される。
特に、いわゆるABモノマーは、ハイパーブランチポリマーの合成に適当である。これらは、共に反応して結合を形成することができる異なる2つの官能基AおよびBを有する。ここで、1分子あたりに官能基Aは1つのみ存在し、官能基Bは2またはそれ以上で存在する。上記のABモノマーの互いの反応は、分枝点の規則的な配置を有する未架橋ポリマーを原則的に生成する。このポリマーは、鎖末端において、実質的にもっぱらB基を有する。さらなる詳細は、例えば、「Journal of Molecular Science、Rev. Macromol. Chem. Phys.」、C37(3)、第555〜579頁(1997)に見られる。
本発明に関して、樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、ポリマー骨格を形成するエーテル基の他に、末端位または側位において、1分子あたり平均して少なくとも3個、好ましくは少なくとも4個、さらに好ましくは少なくとも5個、特に少なくとも6個のOH基を有するポリエーテルポリオールである。本発明の樹枝状ポリエーテルオールc)は、1分子あたり平均して500以下、好ましくは250以下、さらに好ましくは100以下、特に50以下の、末端位または側位官能性OH基を有する。
好ましくは、樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、平均して少なくとも3個、特に好ましくは少なくとも4個、特に少なくとも5個、最も好ましくは少なくとも6個の、二価、三価またはより多価のアルコールの縮合生成物である。
好ましくは、樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、平均して少なくとも3個、特に好ましくは少なくとも4個、具体的には少なくとも5個、特に少なくとも6個の、三価またはより多価のアルコールの縮合生成物である。
本発明に関して、好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)はハイパーブランチポリエーテルポリオールである。樹枝状ポリエーテルポリオールは、好ましくはヒドロキシル基およびエーテル基を有する未架橋ポリマー分子であり、これらは構造的および分子的に不均一である(ハイパーブランチポリエーテルポリオール)か、あるいは、構造的および分子的に均一である(デンドリマー性ポリエーテルポリオール)。
ハイパーブランチポリエーテルポリオールは、中心分子から出発して類似の方法でデンドリマーへと構築されうるが、分枝の不均一な鎖長を有する。他方では、それらは官能性側鎖基と共に直鎖状領域を有していてもよい。
本発明に関して、「ハイパーブランチ」は、分枝度(分枝度の定義については、H. Freyら著、Acta Polym. 1997、48、30を参照)、すなわち1分子あたりの樹枝状結合の平均数+末端基の平均数を、1分子あたりの樹枝状、直鎖状および末端結合の平均数の合計で割ったものに100を乗じたものが、10〜99.9%、好ましくは20〜99%、特に好ましくは20〜95%であることを意味するとして理解される。
本発明により使用するハイパーブランチポリエーテルポリオールc)は、好ましくは、10〜99.9%、好ましくは20〜99%、特に好ましくは20〜95%の分枝度を有する。
本発明に関して、「デンドリマー」は、99.9より高く100%までの分枝度を有するポリマー分子を意味する。
グリセロールから出発する樹枝状ポリエーテルポリオールの製造は既知である。
米国特許第3,932,532号および独国特許出願公開第10307172号には、アルカリ触媒によるグリセロールからのハイパーブランチポリエーテルポリオールの製造が記載されている。
独国特許出願公開第10307172号には、酸性触媒、例えばHCl、HSO、スルホン酸またはHPOの存在下での、グリセロールの重縮合が記載されている。
国際公開第2004/074346号には、グリセロールのアルカリ性重縮合、および続いて、得られる縮合生成物の酸性条件下での脂肪アルコールとの反応が記載されている。こうして脂肪アルコールで変性させたポリグリセロールが得られる。
上記開示について本明細書に参照を記載したものとする。
樹枝状ポリエーテルポリオールc)として、本発明によれば、樹枝状ポリグリセロール、すなわちハイパーブランチポリグリセロールおよびポリグリセロールデンドリマーが適当である。
適当なハイパーブランチポリグリセロールは、例えば独国特許出願公開第19947631号および独国特許出願公開第10211664号に記載されているような、グリシドールに基づくポリグリセロールエーテルである。製造は、任意に多官能性の出発物質の存在下で、グリシドールの開環反応によって行われる。この開示について参照を記載したものとする。
ポリグリセロールデンドリマーは、例えば、HaagらによってJ. Am. Chem. Soc. 2000、122、2954-2955に記載されており、これにより参照を本明細書に記載したものとする。
樹枝状ポリエーテルポリオールc)として、本発明によれば、国際公開第00/56802号に記載されているポリエーテルポリオールも適当であり、これにより参照を本明細書に記載したものとする。同文献に記載されている樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、特定の触媒を用いる1-エチル-1-ヒドロキシメチルオキセタンの開環重合によって得られる。得られるポリマー骨格はトリメチロールプロパン単位からなる。
樹枝状ポリエーテルポリオールc)として、本発明によれば、NishikuboらによってPolymer Journal 2004、36(5)413に記載されたものも適当であり、これにより参照を本明細書に記載したものとする。同文献に記載された樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、3,3-ビス(ヒドロキシメチル)オキセタンの開環重合によって得られる。
樹枝状ポリエーテルポリオールc)として、本発明によれば、Chenら著、J. Poly. Sci. Part A:Polym. Chem. 2002、40、1991に記載されるような、1-エチル-1-ヒドロキシメチルオキセタンおよび3,3-ビス(ヒドロキシメチル)オキセタンのジョイント開環重合(joint-opening polymerization)によって得られるポリエーテルポリオールも適当であり、これにより参照を記載したものとする。
適当な樹枝状ハイパーブランチポリエーテルポリオールは、例えば、国際公開第2009/101141号にも記載されている。
樹枝状ポリエーテルオールの製造方法は、同文献に記載されており、ここでは少なくとも1種の三価またはより多価のアルコールおよび任意にさらなる二価および/または一価のアルコールおよび/または変性試薬を、酸性触媒を用いて反応させる。
使用可能な三価およびより多価のアルコールは、例えば、トリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン(TMP)、1,2,4-ブタントリオール、トリスヒドロキシメチルイソシアヌレート、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレート(THEIC)などのトリオールである。テトロール、例えばビス-トリメチロールプロパン(ジ-TMP)またはペンタエリスリトールも同様に使用してよい。さらに、より多価のポリオール、例えばビス-ペンタエリスリトール(ジ-ペンタ)またはイノシトールを用いることもできる。さらに、上記アルコールおよびグリセロールの、好ましくは1分子あたり1-40個のアルキレンオキシド単位を有する、アルコキシ化生成物を使用することも可能である。三価およびより多価のアルコールとして、脂肪族アルコール、特に第1級ヒドロキシル基を有する脂肪族アルコール、例えばトリメチロールメタン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジ-TMP、ペンタエリスリトール、ジ-ペンタおよび1分子あたり1〜30のエチレンオキシド単位を有するそのアルコキシレート、および1分子あたり1〜30のエチレンオキシド単位を有するグリセロールエトキシレートを使用することが特に好ましい。トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールおよび、1分子あたり平均して1〜20のエチレンオキシド単位を有するそれらのエトキシレート、および1分子あたり1〜20のエチレンオキシド単位を有するグリセロールエトキシレートを使用することがきわめて好ましい。明記したアルコールを混合物で使用してもよい。
三価およびより多価のアルコールは、二価のアルコールとの混合物で用いることもできる。2個のOH基を有する適当な化合物の例は、以下を含む:エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-および1,3-プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2-、1,3-および1,4-ブタンジオール、1,2-、1,3-および1,5-ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ドデカンジオール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)メタン、ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)エタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドまたはそれらの混合物に基づく2官能性ポリエーテルポリオール、またはポリテトラヒドロフラン。二価のアルコールを、混合物で使用してももちろんよい。
ジオールは、ポリエーテルポリオールの特性の微調整に役立つ。二価のアルコールを使用する場合、二価のアルコール:三価およびより多価のアルコールの割合は、ポリエーテルの所望の特性に応じて、当業者によって決定される。原則として、二価のアルコールの量は全てのアルコールの総量に対して0〜99mol%であり、好ましくは0〜80、特に好ましくは0〜75mol%、きわめて好ましくは0〜50mol%である。これに関して、反応の過程において三価およびより多価のアルコールおよびジオールを交互に添加し、その結果、ブロックコポリエーテル、例えばジオール末端化ポリエーテルを得ることもできる。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)のためのビルディングブロックに関しては、国際公開第2009/101141号、第4頁27行〜第5頁42行の開示を参照してよく、その参照を全体にわたり記載したものとする。
これらの好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)の酸性触媒による合成に関しては、国際公開第2009/101141号、第6頁1行〜第7頁8行の開示を参照してよく、その参照を全体にわたり記載したものとする。
これらの好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)の合成のさらなる反応条件に関しては、国際公開第2009/101141号、第7頁10行〜第8頁11行の開示を参照してよく、その参照を全体にわたり記載したものとする。
本発明の好ましい1つの態様において、樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、少なくとも1つの三価またはより多価のアルコールおよび任意にさらなる二価および/または一価のアルコールおよび/または変性試薬の、酸性触媒を用いる縮合により得られる。
本発明の好ましい態様において、少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、平均して少なくとも3つの二価、三価またはより多価のアルコールの縮合生成物である。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、トリメチロールプロパン(trimethyolpropane)の酸触媒型重縮合によっても得られる。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、トリメチロールプロパンの酸触媒型重縮合によって得られ、ここで、トリメチロールプロパンの少なくともいくつかのOH基はアルコキシ化される。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、ペンタエリスリトールの酸触媒型重縮合によっても得られる。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、ペンタエリスリトールの酸触媒型重縮合によって得られ、ここで、ペンタエリスリトールの少なくともいくつかのOH基はアルコキシ化されている。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、トリメチロールプロパンおよびトリエチレングリコールの酸触媒型重縮合によっても得られる。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールの酸触媒型重縮合によっても得られる。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、トリエチレングリコールおよびペンタエリスリトールの酸触媒型重縮合によっても得られる。
好ましい樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、少なくとも300g/mol、好ましくは少なくとも400g/mol、さらに好ましくは少なくとも500g/molの数平均分子量Mを有する。
変性樹枝状ポリエーテルポリオールc)
ヒドロキシル基に加えて、好ましくは少なくとも一部のヒドロキシル基を変性することにより得られる、さらなる官能基を含む樹枝状ポリエーテルポリオールc)も、適当な樹枝状ポリエーテルポリオールc)である。
このようなさらなる官能基は、メルカプト基、第1級、第2級または第3級アミノ基、エステル基、カルボン酸基またはその誘導体、スルホン酸基またはその誘導体、ホスホン酸基またはその誘導体、シラン基、シロキサン基、アリール基または短鎖または長鎖アルキル基を含む。
変性試薬は、変性のために使用される。変性試薬は、少なくとも1つのこのようなさらなる官能基および少なくとも1つのアルコールに対する反応性基を有する化合物である。
アルコールに対する反応性基は、例えばイソシアネート基、酸基、酸誘導体またはエポキシ基である。
化合物c)は、そのOH基の少なくとも一部を反応させることにより、重合前に変性させてよい。これはc)を変性試薬の存在下で製造するか、または、化合物c)をその製造後に続いて変性させるかのいずれかにより可能である。両方の選択肢が、国際公開第2009/101141号、第8頁13行〜第9頁42行に記載されており、これにより参照を本明細書に記載したものとする。
変性試薬は、例えば三価またはより多価のアルコールから出発するポリエーテルポリオールc)の製造前または製造中に添加してよい。
変性試薬の存在下で、一段階で、三価またはより多価のアルコールまたはアルコール混合物を反応させる場合、ランダムに分布したヒドロキシ基とは異なる官能基を有するポリエーテルポリオールが得られる。
このような官能化は、例えばメルカプト基、第1級、第2級または第3級アミノ基、エステル基、カルボン酸基またはその誘導体、スルホン酸基またはその誘導体、ホスホン酸基またはその誘導体、シラン基、シロキサン基、アリール基または短鎖もしくは長鎖アルキル基を有する変性試薬を添加することにより達成することができる。
メルカプト基で変性するために、例えばメルカプトエタノールを変性試薬として使用することができる。
第3級アミノ基は、例えば、アミノ基を含有するアルコール、例えばトリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-メチルジプロパノールアミンまたはN,N-ジメチルエタノールアミンを導入することにより、製造することができる。
ジカルボン酸、トリカルボン酸、ジカルボン酸エステル、例えばアジピン酸、ジメチルテレフタルまたはトリカルボン酸エステルを添加することにより、エステル基を生成することができる。さらに、エステル基は、OH基とラクトン(特にカプロラクトン)とを反応させることにより得ることができる。長鎖アルカノールまたはアルカンジオールとの反応の結果、長鎖アルキル基を導入することが可能である。
アルキルまたはアリールイソシアネート、アルキルまたはアリールジイソシアネートまたはアルキルまたはアリールオリゴイソシアネートとの反応は、ウレタン基を有する対応するポリエーテルを生じる。
続いて官能化された樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、例えば、追加の処理ステップにおいて、樹枝状ポリエーテルポリオールと樹枝状ポリエーテルポリオールのOH基に対して反応性の変性試薬とを反応させることによって得られる。
樹枝状ポリエーテルポリオールc)を、例えば、酸、酸ハロゲン化物またはイソシアネート基を含む変性試薬を添加することにより変性させてよい。
酸基を含む樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、例えば、少なくとも一部のOH基と無水物基を含む化合物とを反応させることにより得られる。
エステル基を含む樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、例えば、少なくとも一部のOH基とカプロラクトンとを反応させることにより得られる。エステル鎖長は、カプロラクトンの使用量によって制御することができる。
ポリアルキレンオキシド鎖を有する樹枝状ポリエーテルオールc)は、樹枝状ポリエーテルオールc)と、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドまたはそれらの混合物とを反応させることにより得られる。本発明は、樹枝状ポリエーテルポリオールc)がポリアルキレンオキシド鎖を含む本発明のポリマーを提供する。
樹枝状ポリエーテルポリオールに基づく新規ポリウレタン増粘剤は、好ましくは多数の疎水性末端基、例えばエトキシ化脂肪性基を有し、したがって、既知のポリウレタン増粘剤と比較して顕著により高い増粘力を有する。
b)およびc)とは異なるd)ポリオール
本発明のポリマーは、任意に、b)およびc)と異なり、少なくとも200g/mol、好ましくは少なくとも1500g/molの分子量を有する少なくとも1種の化合物d)を、重合導入形態で含む。
化合物d)は、1分子あたり少なくとも2個のOH基、および、エーテル基およびエステル基から選択される少なくとも2個の基を含む。
化合物d)は、好ましくはポリエーテルオール、ポリエステルオールおよびポリエーテルエステルオールから選択される。
本発明の1つの態様において、化合物d)は、1500〜20000g/mol、好ましくは4000〜12000g/molの数平均分子量Mを有する。
適当な化合物d)は、例えば、エチレンオキシドの重合生成物、その混合またはグラフト重合生成物、および、多価アルコールまたはそれらの混合物の縮合によって得られるポリエーテル、ならびに多価アルコール、アミド、ポリアミドおよびアミノアルコールのエトキシ化によって得られるポリエーテルである。それらの例は、例えばポリエチレングリコール、トリメチロールプロパンへのエチレンオキシド付加生成物、EO-POブロックコポリマー、OH-末端化ポリエステル、例えば多官能性のポリカプロラクトン型のものである。
好ましい化合物d)は、ポリエーテルポリオールである。これは、1分子あたり少なくとも2個のOH基および少なくとも2個の官能基-O-(エーテル基)を含むポリオールである。これらのポリエーテルポリオールは、通常、親水性であるため室温(20℃)で水溶性である。
特に好ましい化合物d)は、1分子あたり平均して30〜450個のCHCH-O-単位(EO単位)を含む。したがって、好ましい化合物d)は、一般式HO-(CH-CH-O)-H[式中、nは30〜450の値をとりうる]で示されるポリオールである。これらは、通常、エチレンオキシドとエチレングリコールとの、または、水との、縮合生成物である。
好ましいポリエチレングリコールd)は、1500〜20000g/mol、特に好ましくは1500〜12000g/mol、特に4000〜12000g/molの範囲の分子量Mを有する。
適当な化合物d)は、エチレンオキシド-プロピレンオキシドブロックコポリマー、例えば一般式HO-(EO)-(PO)-(EO)−H[式中、mおよびoは、互いに独立して、10〜100、好ましくは20〜80の範囲の整数であり、nは5〜50、好ましくは20〜40の範囲の整数であり、ここで、m、nおよびoは、HO-(EO)-(PO)-(EO)−Hが水溶性になるように選択される]で示されるEO-POブロックコポリマーでもある。
1つの態様において、ポリエーテルオールd)は、1500g/mol〜15000g/molの範囲の分子量Mを有する。
さらなる態様において、ポリエーテルオールd)は、4000g/mol〜12000g/molの範囲の分子量Mを有する。
さらなる態様において、ポリエーテルオールd)は、200g/mol〜1500g/molの範囲の分子量Mを有する。
好ましい態様において、ポリエーテルオールd)は、6000g/mol〜12000g/molの範囲の分子量Mを有する。
さらに好ましい態様において、ポリエーテルオールd)は、6000g/mol〜10000g/molの範囲の分子量Mを有する。
1つの態様において、ポリエーテルオールd)は、約10000g/molの分子量Mを有する。
さらに特に好ましい態様において、ポリエーテルオールd)は、約6000g/molの分子量Mを有する。
さらに特に好ましい態様において、ポリエーテルオールd)は、約9000g/molの分子量Mを有する。
本発明の1つの態様において、本発明のポリマーの製造に化合物d)を使用しない。このようにして、低溶融粘度を有する本発明のポリマーが得られ、これは、純粋な形態で容易に取り扱うことができる。粘度増加は水を添加後にのみ生じる。したがって、まず取り扱い易い増粘剤半製品が得られ、それは水の添加に際してのみ、すなわち、例えば化粧品製剤中で使用する際にのみ、増粘作用を有する。
e)イソシアネートに対する反応性基を有するさらなる化合物
本発明のポリマーは、任意に、重合導入された、a)〜d)とは異なる、1分子あたり1〜9個の範囲のイソシアネート基に対する反応性基を有するさらなる化合物e)を含む。
イソシアネート基に対する反応性基を有する化合物は、好ましくは、ヒドロキシル基を有する化合物(例えばアルコール)、アミノ基を有する化合物(例えばアミン)およびヒドロキシル基およびアミノ基を有する化合物(例えばアミノアルコール)から選択される。
1分子あたり8個以下のヒドロキシル基を有する化合物e)の例は、例えば、欧州特許第1584331号、段落[0039]に記載されており、これにより参照を本明細書に記載したものとする。
アミノ基を有する適当な化合物e)は、例えばエチレンジアミン、ジエチレントリアミンおよびプロピレンジアミンである。
ヒドロキシル基およびアミノ基を有する適当な化合物e)は、例えばエタノールアミンおよびジエタノールアミンである。
本発明の好ましい態様は、重合導入形態で以下を含む本発明のポリマーである:
a)少なくとも1種のポリイソシアネート、好ましくは少なくとも1種のジイソシアネート、
b)一般式I:
Figure 0006312870
[式中、
は、C-C40-アルキル、好ましくはC12-C30-アルキルから選択され、
は、-CH-CH-、CH(CH)-CH-およびそれらの混合物から選択され、好ましくは-CH-CH-であり、
nは、3〜100、好ましくは10〜20である]
で示される少なくとも1種のアルコール、
c)少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオール、
d)b)およびc)と異なり、1500g/mol〜20000g/molの範囲の分子量Mを有し、以下の基:
i)少なくとも2個のOH基、および
ii)少なくとも2個のエーテル基
を含む少なくとも1種の化合物、好ましくは1500g/mol〜12000g/molの範囲のMを有する少なくとも1種のポリエチレングリコール。
本発明の好ましい態様は、重合導入形態で以下を含む本発明のポリマーである:
a)少なくとも1種のジイソシアネート、
b)一般式I:
Figure 0006312870
[式中、
は、直鎖状および/または分枝状C12-C30-アルキルから選択され、
は、-CH-CH-であり、
nは、3〜100である]
で示される少なくとも1種のアルコール、
c)Mは少なくとも300g/molであり、1分子あたり少なくとも5個のOH基を含む、少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオール、
d)1500g/mol〜12000g/molの範囲のMを有する少なくとも1種のポリエチレングリコール。
本発明のポリマーは、成分a)、b)およびc)を、好ましくは以下の割合(mol:mol)で含む。
本発明のポリマーが、重合導入された化合物d)を含む場合:
a:bは、10:1〜1:1.9、好ましくは5:1〜1:1、
b:cは、25:1〜1:1、好ましくは10:1〜1.5:1、
a:dは、10:1〜1:1.9、好ましくは5:1〜1:1である。
本発明のポリマーが、重合導入されたd)を含まない場合:
a:bは、1.5:1〜1:1.9、好ましくは1.2:1〜1:1.5、
b:cは、25:1〜1:1、好ましくは10:1〜1.5:1である。
化合物e)は、好ましくは成分b)〜e)におけるイソシアネート基に対して反応性である全ての基の0〜50mol%、特に好ましくは0〜25mol%、きわめて好ましくは0〜10mol%がe)に由来するような量で重合導入される。
1つの態様において、e)は、成分b)〜e)のイソシアネート基に対して反応性の全ての基の0〜1mol%がe)に由来するような量で重合導入される。
さらなる態様において、化合物e)は重合導入されない。
製造方法
本発明は、さらに、本発明のポリマーの製造方法を提供する。本発明のこれらの方法を以下に記載する。個々の反応工程はローマ数字を備える。より大きいローマ数字を有する工程は、時間的に、より小さい数字を有する工程の後で行われる。
本発明のポリマーを製造するために、a)〜e)とは異なる溶媒の存在下で成分a)〜e)を重合させてよい。ここで、溶媒は、a)〜e)に対して不活性であり、出発化合物a)〜e)、得られる中間体および本発明のポリマーが溶解性である化合物を意味するとして理解される。溶解性とは、1g、好ましくは少なくとも10gの少なくとも1つの当該化合物が、標準条件下で、1リットルの溶媒中に溶解し、人の目で見て透明な溶液を与えることを意味する。
適当な溶媒は、例えばキシレン、トルエン、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸ブチル、N−メチルピロリドンおよびN−エチルピロリドンである。
本発明の1つの態様において、本発明のポリマーは、化合物a)〜e)から、本質的に溶媒の不存在下で製造される。本質的に溶媒の不存在下とは、化合物a)〜e)の総量に対して10%未満、好ましくは5重量%未満の、a)〜e)とは異なる溶媒の存在下で、重合が行われることを意味する。
本発明のポリマーを製造するために、ポリウレタン化学において使用される通常のあらゆる触媒が原則として適当である。
このような適当な触媒ならびにそれらの量、溶媒、および添加の種類は、例えば国際公開第2009/135856号、第11頁35行〜第12頁42行に記載されており、これにより参照を本明細書に記載したものとする。
好ましい触媒はカルボン酸亜鉛であり、特に2-エチル-ヘキサン酸亜鉛、n-オクタン酸亜鉛、n-デカン酸亜鉛、ネオデカン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛およびステアリン酸亜鉛から選択される。ネオデカン酸亜鉛は特に好ましく使用される。
無機酸のアルカリ金属塩(アルカリ土類金属塩)またはカルボン酸のアルカリ金属塩(アルカリ土類金属塩)、例えば酢酸、クエン酸、乳酸、シュウ酸のカリウム塩も、適当な触媒である。
本発明によれば、本発明の方法で使用する全ての化合物が本質的に無水であることが好ましい。「本質的に無水」とは、本発明の方法で使用する全ての化合物の水分含量が、個々の化合物の総量に基づいて、5重量%未満、好ましくは1重量%未満、特に好ましくは0.1重量%未満であることを意味する。
NCO基を含む化合物と接触させる前に化合物から水を除去する方法は、常套であり当業者に知られている。
本発明の1つの態様において、本発明のポリマーを製造するために、
I)d)を初期充填として導入し、
II)a)の添加を開始し、
III)初期値の99.9〜0.1%、好ましくは初期値の80〜5%の範囲のNCO値に達する際に、b)およびc)の添加をほぼ同時に開始する。
本発明の好ましい態様において、本発明のポリマーを製造するために、
I)d)を初期充填として導入し、
II)a)の添加を開始し、
III)初期値の99.9〜0.1%、好ましくは初期値の80〜5%の範囲のNCO値に達する際に、b)の添加を開始し、
IV)初期値の95〜5%、好ましくは初期値の50〜5%の範囲のNCO値に達する際に、c)の添加を開始する。
ステップIV)は、ステップIII)の後で行われる。
本発明のさらなる態様において、本発明のポリマーを製造するために、
I)成分b)を初期充填として導入し、
II)成分a)の添加を開始し、
III)初期値の99.9〜0.1%、好ましくは初期値の80〜5%、きわめて好ましくは初期値の50〜5%の範囲のNCO値に達する際に、成分c)の添加を開始する。
本発明は、以下のステップを含む本発明のポリマーの製造方法を提供する:
I)初期充填としてb)を導入するステップ、
II)a)を添加するステップ、
III)NCO値が初期値の99.9〜0.1%、好ましくは80〜5%、さらに好ましくは50〜5%の範囲である場合に、c)の添加を開始するステップ。
好ましくは、この特定の態様により得られる本発明のポリマーは、その総重量に基づいて、5重量%未満、さらに好ましくは1重量%未満、特に0重量%の重合導入された化合物d)を有する。
NCO値(イソシアネート含量)は、DIN 53185に従い滴定的に測定した。
本発明のポリマーのポリマー類似変性
好ましい態様において、樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、重合後に遊離のOH基を含む。このため、本発明のポリマーは、従来の会合性増粘剤と比較して、極性溶媒(特にアルコールおよび水)中における増大した溶解性を有する。重合導入させた化合物c)の遊離のOH基も、本発明のポリマーを含有する製剤の構造および視覚的外観に良い影響を有する。
本発明の1つの態様において、c)中に本来存在するOH基の5〜95mol%、好ましくは25〜75mol%の範囲は、重合後の本発明のポリマーにおいて、なお存在する、すなわち未反応である。
したがって、本発明はまた、重合前にc)中に存在するOH基の5〜95%の範囲は、重合後にもOH基として存在する、本発明のポリマーを提供する。
特定の用途に十分な増粘効果は、わずか5mol%のc)に本来存在するOH基の上記変換で(すなわち95mol%OH基がなお存在する)達成することができる。
本発明はまた、重合前にc)に存在するOH基の75〜95%の範囲は、重合後にもOH基として存在する、本発明のポリマーを提供する。
本発明の別の態様において、c)に本来存在するOH基の0〜50mol%の範囲は、本発明のポリマー中になお存在する。
本発明は、さらに、本発明のポリマーに重合導入させた化合物c)の少なくともいくつかの遊離のOH基と、OH基に対して反応性の化合物との反応によって得られるポリマーにも関する。
重合導入された化合物c)は、追加の処理ステップにおいて、本発明のポリマーと、c)のOH基と反応することができる適当な変性試薬とを反応させることにより変性させることができる。
重合導入された化合物c)中に残っているOH基を、例えば酸、酸ハロゲン化物またはイソシアネート基を含む変性試薬を添加することによって変性させることができる。重合導入された化合物c)の酸基での官能化は、例えば、そのOH基と無水物基を含む化合物との反応により行うことができる。エステル基は、続いて例えばカプロラクトンとの反応を行うことにより導入することができる。ここで、エステル鎖長は、使用するカプロラクトンの量で制御することができる。
さらに、重合導入された化合物c)を、アルキレンオキシド、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドまたはそれらの混合物との反応によって官能化させることもできる。
本発明はまた、重合導入された化合物c)を、OH基に対して反応性の少なくとも1個の基の他にカルボキシレート、スルホネート、ジオールまたはポリオールなどのさらなる基を含む、OH基に対して反応性の物質で官能化することにより得られるポリマーを提供する。
本発明はまた、重合導入された化合物c)を、OH基に対して反応性の少なくとも1個の基の他に糖分子を含む、OH基に対して反応性の物質で官能化することにより得られるポリマーを提供する。
本発明はまた、重合導入された化合物c)を、OH基に対して反応性の少なくとも1個の基の他に、例えばポリアクリル酸鎖またはポリアルキレングリコール鎖などの極性ポリマー鎖を含む、OH基に対して反応性の物質で官能化することにより得られるポリマーを提供する。
本発明はまた、重合導入された化合物c)を、OH基に対して反応性の少なくとも1個の基の他に例えばポリイソブテン鎖などの非極性ポリマー鎖を含む、OH基に対して反応性の物質で官能化することにより得られるポリマーを提供する。
本発明はまた、重合導入された化合物c)を、OH基に対して反応性の少なくとも1個の基の他にシリコーン鎖を含む、OH基に対して反応性の物質で官能化することにより得られるポリマーを提供する。
本発明はまた、重合導入された化合物c)を、OH基に対して反応性の少なくとも1個の基の他に両親媒性の界面活性剤鎖を含む、OH基に対して反応性の物質で官能化することにより得られるポリマーを提供する。
上記のポリマーは、重合導入された化合物c)の官能化を次の2つのステップで行うことによっても得られる:
I)重合導入された化合物c)の少なくともいくつかの遊離OH基と、ポリイソシアネート、好ましくはジイソシアネート、特に好ましくは2つの異なる反応性NCO基を有する非対称ジイソシアネート、例えばイソホロンジイソシアネートまたはトルエン2,4-ジイソシアネートとを反応させるステップ、
II)残りのNCO基と、NCO基に対して反応性の物質、例えばヒドロキシル基または好ましくはアミノ基を含む物質とを反応させるステップ。
したがって、カルボキシレート、スルホネート、ジオール、糖、極性ポリマー鎖、非極性ポリマー鎖、界面活性剤鎖などの官能基を、重合導入されたNCO官能化化合物c)に、ヒドロキシル基またはアミノ基を介して結合させることができる。
本発明はまた、本発明のポリマーの水性製剤を製造するための使用を提供する。ここで、少なくとも5重量%、特に少なくとも20重量%、きわめて好ましくは少なくとも30重量%、最も好ましくは少なくとも70重量%の水を含む製剤が好ましい。
最大で95重量%、特に好ましくは最大で90重量%、特に最大で85重量%の水を含む製剤が好ましい。水を含む製剤は、例えば溶液、エマルジョン、懸濁液または分散体であってよい。
製剤を製造するために、本発明のポリマーに加えてさらなる物質、例えば通常の補助物質(例えば分散剤および/または安定剤)、界面活性剤、防腐剤、消泡剤、香料、湿潤剤、UVフィルター、顔料、エモリエント、活性成分、さらなる増粘剤、染料、柔軟剤、保湿剤および/または他のポリマーを使用してよい。
化粧品製剤
本発明はさらに、少なくとも1種の本発明のポリマーを含む化粧品製剤を提供する。
化粧品製剤で使用するために、錫を含む触媒を用いることなく製造された本発明のポリマーが好ましい。
本発明のポリマーの1つの利点は、化粧品製剤において使用する際、ポリマーの増粘性が、以下の場合であってさえ、それぞれの場合に実質的に変化しないことである:
1)製剤に基づいて少なくとも1重量%、好ましくは少なくとも2重量%の量の塩または顔料の添加後、
2)約50℃までの温度、および
3)2〜13の範囲においてpHが変化する場合。
本発明のポリマーを含む化粧品製剤は、粒径における縮小の結果として、既知の増粘剤を含む製剤と比較してより微細に分かれた構造を有する。
重合導入された樹枝状ポリエーテルポリオールに起因しうる遊離のOH基のために、水中での溶解性がより高くなる。
本発明のポリマー類似極性変性されたポリマーを使用すると、優先的により高安定性のエマルジョンがもたらされる。
本発明は、極性溶媒、例えば低分子量一価アルコール(例えばエタノール)または低分子量多価アルコール(例えばプロピレングリコールまたはグリセロール)との相溶性を高めるための、ポリマー類似極性変性させた本発明のポリマーの使用を提供する。
本発明は同様に、水中での限られた溶解性を有する原料(例えば親水性UVフィルター)の溶解性を高めるための、ポリマー類似極性変性させた本発明のポリマーの使用を提供する。
本発明はさらに、製剤中ならびに続く皮膚への塗布において水分結合力を高めるための、ポリマー類似極性変性させた本発明のポリマーの使用(本発明のポリマーの保湿剤としての使用)を提供する。
本発明はさらに、非極性液相、例えば化粧用油およびシリコーン油との相溶性を高めるための、ポリマー類似非極性変性させた本発明のポリマーの使用を提供する。
本発明は同様に、油中での限られた溶解性を有する原料(例えば疎水性UVフィルター)の溶解性を高めるための、ポリマー類似非極性変性させた本発明のポリマーの使用を提供する。
本発明はさらに、製剤中での粒子の分散性を改善するための、ポリマー類似変性させた本発明のポリマーの使用を提供する。
本発明はさらに、皮膚とポリマー類似非極性変性させた本発明のポリマーを含む製剤とを接触させることを特徴とする、皮膚感覚を改善するための方法を提供する。
続いて両親媒的に変性させた本発明のポリマーを使用することにより、場合に応じてレオロジー挙動を調製することができる。
本発明のポリマーは、通常、化粧品製剤について先行技術から既知の会合性増粘剤の代わりに使用することができる。
ポリウレタン系の会合性増粘剤を含む化粧品製剤は、国際公開第2009/135857、第22〜73頁に詳細に記載されている。本発明の製剤は、国際公開第2009/135857、第87〜114頁に記載されたポリウレタン増粘剤に代えて本発明のポリマーを含むという条件において、同文献に記載された製剤である。
出版物IPCOM000181520Dに記載された全ての製剤も、上記の文献における「ポリマー1」を本発明のポリマーで置き換えるという条件で、本発明に従う。
出版物IPCOM000181842Dに記載された全ての製剤も、上記の文献における「ポリマー1」を本発明のポリマーで置き換えるという条件で、本発明に従う。
出版物IPCOM000183957Dに記載された全ての製剤も、上記の文献における「ポリマー1」を本発明のポリマーで置き換えるという条件で、本発明に従う。
本発明のポリマーA.1〜A.7ならびに比較例A.8およびA.9のポリマーの分子量を、GPCを用いて、溶媒としてのテトラヒドロフラン中で、標準:PMMAで測定した。
ポリエーテルポリオールPE.1の分子量は、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノール+0.05%トリフルオロ酢酸カリウム塩中、標準:PMMAで、GPCによって測定した。
OH価は、DIN 53240、パート2に従い測定した。
全ての反応を、保護ガス雰囲気下(乾燥窒素下)で行った。
官能化度(%)は、化合物c)に本来存在するOH基の何モル%が重合中に反応したかを示す。
%で示される他の値は全て、特記しない限り重量%である。
ペンタエリスリトールおよびトリエチレングリコールからのハイパーブランチポリエーテルポリオールの製造(PE.1)
撹拌装置、還流冷却器および真空接続部を有する蒸留橋(distilation bridge)を備えた4リットルの4つ口ガラスフラスコ中で重合を行った。ペンタエリスリトール1250.4g(9.00モル)、トリエチレングリコール1393.3g(9.00モル)およびトリフルオロメタンスルホン酸6.8gの混合物を真空にし、200mbarの圧力で、油浴を用いて200℃までゆっくり加熱した。反応温度に達した後で、反応混合物を4時間撹拌した。次いで、反応混合部物を、真空中、冷却するまで放置した。中和のために、エタノール性KOH8.0g(5モル)を反応溶液に添加し、混合物を2時間撹拌した。
次いで、生成物を130℃および100mbar以下の大気中の圧より高い圧力下で、4時間でストリップした。ポリエーテルポリオールPE.1(M=510g/mol;M=3670g/mol;OH価675mgKOH/(ポリマーのg))が、最終的に、高粘性の薄茶色着色液体として得られた。
合成実施例1:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度25%)を含む本発明のポリマーの製造(A.1)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約100ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB(登録商標)Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたヘキサメチレンジイソシアネート6.72gを添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.17%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた5.85gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1を添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。続いて、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を602.4gの水に溶解させた。次いで、7.52gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および80mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.1(M=14500g/mol;M=33200g/mol)が、20.4%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.1の10%濃度水溶液の粘度は、15000mPa*s(剪断速度100 1/s)または7000mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
合成実施例2:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度50%)を含む本発明のポリマーの製造(A.2)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。反応混合物の水分含量は未だ約110ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸107mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたヘキサメチレンジイソシアネート6.72gを添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.17%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた2.93gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1を添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。続いて、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を587.8gの水に溶解させた。次いで、7.35gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および70mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.2(M=15000g/mol;M=39500g/mol)が、20.3%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.2の10%濃度水溶液の粘度は、25000mPa*s(剪断速度100 1/s)および12000mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
合成実施例3:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度100%)を含む本発明のポリマーの製造(A.3)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約100ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させた360mgのネオデカン酸亜鉛(TIB(登録商標)Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)およびキシレン10ml中に溶解させたヘキサメチレンジイソシアネート6.72gを添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.16%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた1.46gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1を添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。続いて、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を580.5gの水に溶解させた。次いで、7.26gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および70mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.3(M=17 100g/mol;M=42 300g/mol)が、21.2%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.1の5%濃度水溶液の粘度は、9200mPa*s(剪断速度100 1/s)および4600mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
合成実施例4:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度50%)を含む本発明のポリマーの製造(A.4)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約100ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたイソホロンジイソシアネート8.89gを添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.17%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた2.93gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1を添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。続いて、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を596.5gの水に溶解させた。次いで、7.45gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および80mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.4(M=15100g/mol;M=41300g/mol)が、19.8%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.4の5%濃度水溶液の粘度は、8200mPa*s(剪断速度100 1/s)および3500mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
合成実施例5:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度50%)を含む本発明のポリマーの製造(A.5)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約100ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたイソホロンジイソシアネート8.89を添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)8.29gおよびLutensol(登録商標)TO10(BASF SE)7.17gの混合物を添加し、イソシアネート含量が0.17%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた2.93gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1を添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を589.1gの水に溶解させた。次いで、7.37gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および70mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.5(M=14 900g/mol;M=38 200g/mol)が、20.4%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.5の10%濃度水溶液の粘度は、6700mPa*s(剪断速度100 1/s)および4600mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
合成実施例6:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度50%)を含む本発明のポリマーの製造(A.6)
Lutensol(登録商標)AT25(BASF SE)374.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、アセトン374.00gに溶解させた。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)で加熱し、事前に定量的に測定したLutensol(登録商標)中の酢酸カリウムの量を中和するために、酢酸259mgと混合した。アセトン55.58g中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)4mgおよびイソホロンジイソシアネート55.58gを添加することにより反応を開始させ、1.13%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、アセトン20.78gに溶解させた20.78gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1、およびさらにアセトン10.00gに溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)1.35gを添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。溶媒アセトンを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を1000.0gの水に溶解させた。次いで、22.52gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および230mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.6(M=3700g/mol;M=6500g/mol)が、31.2%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.6の10%濃度水溶液の粘度は、1160mPa*s(剪断速度100 1/s)および930mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
合成実施例7:ハイパーブランチポリエーテルポリオール(OH基の官能化度50%)を含む本発明のポリマーの製造;続くジエタノールアミンを用いる官能化(A.7)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約100ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB(登録商標)Kat 616 TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたヘキサメチレンジイソシアネート6.72gを添加することにより重合を開始させ、0.41%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.17%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた2.93gのハイパーブランチポリエーテルポリオールPE.1を添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、このようにして得られたポリマー溶液に、さらにキシレン10ml中に溶解させたイソホロンジイソシアネート3.91gを添加し、既に生じた増粘剤分子のOH基をイソシアネート基に変換するために、イソシアネート含量が0.15%になるまでバッチを進行させた。次いで、THF10mlに溶解させたジエタノールアミン1.85gを添加し、反応を停止させた。次いで、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を610.9gの水に溶解させた。次いで、7.58gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および80mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ジオール基で後官能化されたポリマーA.7(M=13800g/mol;M=37500g/mol)が、20.2%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。後官能化分枝状ポリエーテルポリウレタンA.7の10%濃度水溶液の粘度は、36000mPa*s(剪断速度100 1/s)であった(剪断速度350 1/sでの粘度は測定できなかった)。
比較例:トリメチロールプロパン(既知の構造)を含むPUR会合性増粘剤(OH基の官能化度、100%)の製造(A.8)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約120ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB(登録商標)Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたヘキサメチレンジイソシアネート6.72gを添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.18%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させた1,1,1-トリス(ヒドロキシメチル)プロパン(TMP)0.79gを添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を577.1gの水に溶解させた。次いで、7.22gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および70mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.8(M=16500g/mol;M=39500g/mol)が、20.5%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.8の5%濃度水溶液の粘度は、12500mPa*s(剪断速度100 1/s)および7500mPa*s(剪断速度350 1/s)であった。
比較例:エチレングリコール(直鎖状構造)を含むPUR会合性増粘剤の製造(OH基の官能化度100%)(A.9)
ポリエチレングリコール Pluriol(登録商標)E6000(BASF SE、分子量6000g/mol)120.00gを、窒素下、2リットルの重合反応器(錨型撹拌装置を備えたフラットフランジガラス容器)中で、キシレン467.00gに溶解させた。溶液を約140℃(内部温度)まで加熱後、キシレン200gを留去した。その際、反応混合物の水分含量は未だ約100ppmのみであった。次いで、ポリマー溶液を50℃(内部温度)まで冷却し、事前に定量的に測定したポリエチレングリコール中の酢酸カリウムの量を中和するために、キシレン5ml中に溶解させた酢酸89mgと混合した。キシレン5ml中に溶解させたネオデカン酸亜鉛(TIB(登録商標)Kat 616、TIB Chemicals、Mannheim)360mgおよびキシレン10ml中に溶解させたヘキサメチレンジイソシアネート6.72gを添加することにより重合を開始させ、0.40%のイソシアネート含量になるまで、内部温度50℃でバッチを進行させた。次いで、キシレン20ml中に溶解させたLutensol(登録商標)AT11(BASF SE)16.58gを添加し、イソシアネート含量が0.18%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、20mlのTHFに溶解させたモノエチレングリコール0.55gを添加し、最終的にイソシアネート含量が0%になるまで50℃で反応混合物をさらに加熱した。次いで、溶媒キシレンおよびTHFを真空蒸留によって高温(約60℃)で大部分を除去し(残留含量<100ppm)、残留物を575.9gの水に溶解させた。次いで、7.20gの防腐剤Euxyl(登録商標)K701および70mgの安定剤4-ヒドロキシ-TEMPOを水溶液に加えた。室温(25℃)まで冷却後、ポリマーA.9(M=14300g/mol;M=33500g/mol)が、19.9%の固形分を有する水性分散体の形態で得られた。分枝状ポリエーテルポリウレタンA.9の10%濃度水溶液の粘度は、27000mPa*s(剪断速度100 1/s)であった(剪断速度350 1/sでの粘度は測定できなかった)。
Cremophor(登録商標)A6/Cremophor(登録商標)A25に基づくか、または、本発明の実施例によるポリマーA.1〜A.9を含むステアレートに基づく化粧品製剤(製剤FA.1.1-FA.1.9およびFA.2.1-FA.2.9)
化粧品製剤は、油相Aに水相Bを添加し、続いて、得られるO/Wエマルジョンと防腐剤(相C)とを混合することにより製造した。こうして、Cremophor(登録商標)A6/A25ベースに基づく製剤FA.1.1-FA.1.9(表1)ならびにステアレートベースに基づくおよび製剤FA.2.1-FA.2.9(表4)を得た。
製剤FA.1.1-FA.1.9(表1)およびFA.2.1-FA.2.9(表4)中の実施例A.1-A.9の本発明のポリマーについての量的値はポリマーの量を表す。
Figure 0006312870
Figure 0006312870
Figure 0006312870
比較例FA.1.8の場合において、その構造は、高粘度であるにもかかわらず非常に悪い(滑らかでない)。
完全に反応したOH基を有する本発明のポリマーA.3は、最も高粘度(30.0Pa*s)、すなわちポリマーA.8と同じ値を達成する。しかしながら、対応する製剤FA.1.8は非常に悪い構造を有し、製剤FA.1.3の構造は、重合導入させたハイパーブランチポリエーテルポリオールのために、著しくより良好である。
対応する直鎖状比較構造A.9は、20.0Pa*sの粘度を生じ(FA.1.9)、したがって、19.2Pa*sを有するポリマーA.2(FA.1.2)の粘度と同程度である。本発明のポリマーA.2のA.9に対する明らかな利点は、相当する粘度に対して、重合導入された化合物c)の本来存在するOH基の50%がなおOH基として存在するため、ポリマー構造の官能基化および調整(tailoring)の可能性があることからなる。
Figure 0006312870
Figure 0006312870
比較例FA.2.8の場合において、その構造は、高粘度であるにもかかわらず非常に悪い(滑らかでない)。
ここで、構造A.2、A.3(本発明による)およびA.8(本発明によらない)の構造によって、約9Pa*sの同程度の化粧品製剤の粘度がもたらされる。本発明のポリマーA.2は、A.8とは対照的に、続いて変性することができる。ポリマーA.3を用いて得られる製剤の構造は、A.8を用いて得られる製剤の構造よりも顕著に良好である。
応用実施例:
さらに、本発明による通常の製剤を以下に記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本明細書に記載する化粧品製剤の製造の他に、ポリマーA.1、A.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7およびそれらの組合せを、水と油相とを60-80℃で組み合わせた後の個々のエマルジョンに、または、約40℃で冷却したエマルジョンに添加してもよい。
本発明は、所望の粘度を確立するための、本発明により得られるポリウレタンの化粧品製剤への続く添加も提供する。
パーセントデータは、特記しない限り重量%である。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Bを別々に約80℃まで加熱する。相Cを相B中に撹拌して入れ、次いで、相Aを相B/C中に撹拌して入れ、簡単に均質化する。
相D(必要であれば)を添加し、撹拌しながら約40℃まで冷却し、続いて相Eの成分をエマルジョンに添加し、室温まで撹拌しながら冷却する。簡単に均質化する。
ポリマーA.1を含有するO/Wエマルジョンに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有するO/Wエマルジョンも製造される。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Cを別々に約80℃まで加熱する。
相Bを相A中に撹拌して入れ、次いで相Cを相A/B中に入れる。簡単に均質化する。相Dを添加し、撹拌しながら約40℃まで冷却する。相Eを添加し、撹拌しながら約30℃まで冷却する。エマルジョンに相Fおよび相Gを添加し、撹拌しながら室温まで冷却する。簡単に均質化する。
ポリマーA.1を含有する水性分散体に代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有する水性分散体も製造される。
Figure 0006312870
製造:
相Aを80℃まで加熱する。相Bを相Aに添加し、3分間均質化し、撹拌して相Cに入れる。
(必要であれば)セルロースを水中にあらかじめ膨潤させ、次いで、相Dの残りの原料を添加し、80℃まで加熱する。
相Dを相A+B+C中に撹拌して入れ、均質化する。エマルジョンを約40℃まで撹拌しながら冷却し、相Eおよび相Fを添加する。撹拌しながら室温まで冷却し均質化する。
ポリマーA.1を含有する固体安定化エマルジョンに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有する固体安定化エマルジョンも製造される。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Bを別々に約80℃まで加熱する。
相Aを相B中に撹拌して入れ、簡単に均質化する。
撹拌しながら約40℃まで冷却する。続いて相Cの成分をエマルジョンに添加し、撹拌しながら室温まで冷却する。簡単に均質化する。
ポリマーA.1を含有するサンスクリーンクリームに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有するサンスクリーンクリームも製造される。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Bを別々に約80℃まで加熱する。
相Aを相B中に撹拌して入れ、均質化する。
相Cを相A+B中に撹拌して入れ、均質化する。
撹拌しながら約40℃まで冷却する。
相Cを添加し、撹拌しながら約30℃まで冷却する。相Dを添加する。室温まで撹拌しながら冷却し、簡単に均質化する。
ポリマーA.1を含有するシリコンエマルジョンに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有するシリコーンエマルジョンも製造される。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Bを別々に約80℃まで加熱する。場合により、NaOHを用いて相BのpHを3超まで調整する。相Bを相A中に撹拌して入れ、簡単に均質化する。
撹拌しながら約40℃まで冷却し、相Dの成分を加え続いて、再び均質化する。
ポリマーA.1を含有するヒドロキシカルボン酸クリームに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有するヒドロキシカルボン酸クリームも製造される。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Bを約80℃まで加熱する。
相Bを相A中に撹拌して均質化すると共に入れる。
場合により相Cを用いてpH4〜5に調整する。約40℃まで冷却し、相Dを添加し、撹拌しながら放置して室温まで冷却する。簡単に均質化する。
注:エマルジョンのpHを4〜5に調整する。
ポリマーA.1を含有する防臭活性成分を含むエマルジョンに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有する防臭活性成分を含むエマルジョンも製造した。
Figure 0006312870
製造:
相Aおよび相Bを別々に約80℃まで加熱する。
相Bを相A中に撹拌して均質化しながら入れ、簡単に均質化する。
約40℃まで冷却し、相Cを添加し、撹拌しながらRTまで冷却し再び均質化する。
注:エマルジョンのpHを>10まで調整する。
ポリマーA.1を含有する脱毛クリームに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有する脱毛クリームも製造される。
Figure 0006312870
コンディショニングポリマーは、ポリクオタニウム-7、PQ-10、PQ-16、PQ-39、PQ-44、PQ-46、PQ-67、グアーヒドロキシプロピルトリモニウムクロリド、PQ-87およびこれらの組合せを意味するとして理解される。
ポリマーA.1を含有するコンディショナーシャンプーに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有するコンディショナーシャンプーも製造される。
Figure 0006312870
コンディショニングポリマーは、ポリクオタニウム-7、PQ-10、PQ-16、PQ-39、PQ-44、PQ-46、PQ-67、グアーヒドロキシプロピルトリモニウムクロリド、PQ-87およびこれらの組合せを意味するとして理解される。
製造:
相Aおよび相Bを別々に約80℃まで加熱する。
相Cを相B中に撹拌して入れ、次いで相Aを相B/C中に撹拌して入れ、簡単に均質化する。
撹拌しながら約50℃まで冷却し、続いて相Dの成分を加え、撹拌しながら約30℃まで冷却する。続いて相Eの成分を加え、撹拌しながらRTまで冷却する。簡単に均質化する。
ポリマーA.1を含有する毛髪コンディショナーに代えて、1種以上のポリマーA.2、A.3、A.4、A.5、A.6またはA.7を含有する毛髪コンディショナーも製造される。
(付記)
(付記1)
a)少なくとも1種のポリイソシアネート、
b)一般式I:
Figure 0006312870
[式中、
は、C -C 40 -アルキル、C -C 40 -アルケニル、C -C 10 -シクロアルキル、C -C 30 -アリール、C -C 40 -アリールアルキルから選択され、
は、C -C 10 -アルキレン、C -C 10 -アリーレン、C -C 10 -アリールアルキレンから選択され、
nは0〜200である]
で示される少なくとも1種のアルコール、
c)少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオール、
d)任意に、
i.少なくとも2個のOH基、および
ii.エーテル基およびエステル基から選択される少なくとも2個の基
を含み、b)およびc)と異なり、少なくとも300g/molの分子量を有する少なくとも1種の化合物、
e)任意に、1分子あたり1〜9個の範囲のイソシアネート基に対する反応性基を有するさらなる化合物
を重合導入形態で含む、ポリマー。
(付記2)
c)は、少なくとも1つの三価またはより多価のアルコールおよび任意にさらなる二価および/または一価のアルコールおよび/または変性試薬の酸触媒を用いる縮合により得られる、請求項1に記載のポリマー。
(付記3)
c)は、平均して少なくとも3つの二価、三価またはより多価のアルコールの縮合生成物である、請求項1または2に記載のポリマー。
(付記4)
c)は少なくとも300g/molの数平均分子量M を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のポリマー。
(付記5)
c)はポリグリセロールであるか、または、ポリグリセロールを含む、請求項1〜4のいずれかに記載のポリマー。
(付記6)
ポリマーは水溶性または水分散性である、請求項1〜5のいずれかに記載のポリマー。
(付記7)
重合前にc)中に存在するOH基の5〜95%の範囲は、重合後にもOH基として存在する、請求項1〜6のいずれかに記載のポリマー。
(付記8)
b)は1モルあたり3〜100モルのエチレンオキシドでエトキシ化されたC 12 -C 30 -アルコールを含む、請求項1〜7のいずれかに記載のポリマー。
(付記9)
d)は、1500〜12000g/molの範囲の分子量M を有するポリエチレングリコールであるか、または、1500〜12000g/molの範囲の分子量M を有するポリエチレングリコールを含む、請求項1〜8のいずれかに記載のポリマー。
(付記10)
請求項1〜9のいずれかに記載のポリマーの遊離のOH基の少なくとも一部と、OH基に対して反応性の化合物とを反応させて得られる、ポリマー。
(付記11)
I)初期充填としてd)を導入するステップ、
II)a)を添加するステップ、
III)NCO値が初期値の80%〜5%の範囲にある場合に、b)の添加を開始するステップ、および
IV)NCO値が初期値の50〜5%の範囲にある場合に、c)の添加を開始するステップ
を含む、請求項1〜10のいずれかに記載のポリマーの製造方法。
(付記12)
I)初期充填としてb)を導入するステップ、
II)a)を添加するステップ、
III)NCO値が初期値の80〜5%の範囲にある場合に、c)の添加を開始するステップ
を含む、請求項1〜10のいずれかに記載のポリマーの製造方法。
(付記13)
水性製剤用の増粘剤としての、請求項1〜10のいずれかに記載のポリマーの使用。
(付記14)
請求項1〜10のいずれかに記載の少なくとも1種のポリマーを含有する化粧品製剤。

Claims (12)

  1. a)少なくとも1種のポリイソシアネート、
    b)一般式I:
    Figure 0006312870
    [式中、
    は、C-C40-アルキル、C-C40-アルケニル、C-C10-シクロアルキル、C-C30-アリール、C-C40-アリールアルキルから選択され、
    は、C-C10-アルキレン、C-C10-アリーレン、C-C10-アリールアルキレンから選択され、
    nは0〜200である]
    で示される少なくとも1種のアルコール、
    c)少なくとも1種の樹枝状ポリエーテルポリオール、
    d)任意に、
    i.少なくとも2個のOH基、および
    ii.エーテル基およびエステル基から選択される少なくとも2個の基
    を含み、b)およびc)と異なり、少なくとも300g/molの分子量を有する少なくとも1種の化合物、
    e)任意に、1分子あたり1〜9個の範囲のイソシアネート基に対する反応性基を有するさらなる化合物
    を重合導入形態で含み、
    樹枝状ポリエーテルポリオールc)は、少なくとも1種の三価またはより多価のアルコールおよび任意にさらなる二価のアルコールおよび/または一価のアルコールおよび/または変性試薬の、酸性触媒を用いる縮合により得られ、重合前にc)に存在するOH基の75〜95%は、重合後にもOH基として存在する、ポリマー。
  2. c)は、平均して少なくとも3つの三価またはより多価のアルコールの縮合生成物である、請求項1に記載のポリマー。
  3. c)は少なくとも300g/molの数平均分子量Mを有する、請求項1又は2に記載のポリマー。
  4. c)はポリグリセロールである請求項1〜のいずれかに記載のポリマー。
  5. ポリマーは水溶性または水分散性である、請求項1〜のいずれかに記載のポリマー。
  6. b)は1モルあたり3〜100モルのエチレンオキシドでエトキシ化されたC12-C30-アルコールを含む、請求項1〜のいずれかに記載のポリマー。
  7. d)は、1500〜12000g/molの範囲の分子量Mを有するポリエチレングリコールであるか、または、1500〜12000g/molの範囲の分子量Mを有するポリエチレングリコールを含む、請求項1〜のいずれかに記載のポリマー。
  8. 請求項1〜のいずれかに記載のポリマーの遊離のOH基の少なくとも一部と、OH基に対して反応性の化合物とを反応させて得られる、ポリマー。
  9. I)初期充填としてd)を導入するステップ、
    II)a)を添加するステップ、
    III)NCO値が初期値の80%〜5%の範囲にある場合に、b)の添加を開始するステップ、および
    IV)NCO値が初期値の50〜5%の範囲にある場合に、c)の添加を開始するステップ
    を含む、請求項1〜のいずれかに記載のポリマーの製造方法。
  10. I)初期充填としてb)を導入するステップ、
    II)a)を添加するステップ、
    III)NCO値が初期値の80〜5%の範囲にある場合に、c)の添加を開始するステップ
    を含む、請求項1〜のいずれかに記載のポリマーの製造方法。
  11. 水性製剤用の増粘剤としての、請求項1〜のいずれかに記載のポリマーの使用。
  12. 請求項1〜のいずれかに記載の少なくとも1種のポリマーを含有する化粧品製剤。
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