SUSPENSION DE PARTICULES PRESENTANT PLUSIEURS PHASES
La présente invention a pour objet une suspension de particules présentant plusieurs phases, notamment utile pour la formulation, la vectorisation, la protection, l'encapsulation et/ou la libération contrôlée de composés dans un milieu d'application ou dans un matériau. Les particules peuvent être également utiles pour la modification de propriétés mécaniques de matériaux. La suspension de particules, ou les particules elles mêmes, trouvent ainsi par exemple des applications dans les domaines des formulations cosmétiques, des formulations détergentes, ou des produits à contact alimentaire, ou dans le renfort des matières plastiques.
Dans nombre d'applications, il est intéressant d'apporter un ou plusieurs composés ayant des fonctions particulières, par exemples des matières actives....
Comme moyen d'apporter des composés dans une formulation, on connaît les émulsions. Les émulsions simples directes permettent par exemple d'apporter des composés hydrophobes dans un milieu aqueux. On connaît également les émulsions multiples, telles que les émulsions phase interne (aqueuse ou organique) dans phase intermédiaire siliconée dans phase aqueuse. Bien que très utiles, ces émulsions multiples trouvent des limites pour certaines applications. Il existe en effet un besoin pour des systèmes présentant un profile différent de libération d'actifs, ou résistant à des conditions de manipulation, d'utilisation ou de stockage plus contraignantes afin d'éviter une destruction desdits systèmes.
C'est ainsi que l'invention propose une suspension de particules susceptibles d'être obtenues par un procédé comprenant les étapes suivantes: - Etape 1 : préparation d'une émulsion multiple comprenant:
-une émulsion interne comprenant une phase interne aqueuse ou organique, dispersée dans une phase intermédiaire polyorganosiloxane, non miscible avec la phase interne, et au moins un composé d'émulsification interne, et - une émulsion externe comprenant Pémulsion interne, dispersée dans une phase externe aqueuse, et au moins un composé d'émulsification externe, caractérisée en ce que:
- la phase intermédiaire est réticulable et comprend un système polyorganosiloxane réticulable, - le composé d'émulsification interne est:
- un tensioactif particulaire, éventuellement associé à un co-tensioactif, ou
- un polymère tensioactif peigne ou à blocs comprenant des unités organosiloxane, dont une fraction est soluble dans la phase interne, l'autre dans la phase intermédiaire, la fraction soluble dans la phase intermédiaire étant supérieure à la fraction soluble dans la phase interne, et - le composé d'émulsification externe est:
- un tensioactif non ionique,
- un polymère amphiphile non ionique, éventuellement associé à un ou plusieurs tensioactifs anioniques et/ou polymères amphiphiles anioniques,
- un tensioactif particulaire éventuellement associé à un co-tensioactif, ou - un colloïde protecteur,
- Etape 2: réticulation de la phase intermédiaire.
Description générale de l'émulsion multiple
Le suspension est susceptible d'être obtenue par un procédé comprenant une étape de préparation d'une émulsion multiple, et une étape de réticulation.
L'émulsion multiple comprend au moins trois phases, et deux systèmes d'émulsions gigognes. Une phase interne est dispersée sous forme d'émulsion (gouttelettes) dans une phase intermédiaire. Cette émulsion est ci-après dénommée émulsion interne. On précise que la phase interne et la phase intermédiaire ne sont pas miscibles. L'émulsion interne comprend un composé d'émulsification interne. La phase intermédiaire, comprenant la phase interne en émulsion, est elle même dispersée sous forme d'émulsion (gouttelettes) dans une phase externe. Cette émulsion est ci-après dénommée émulsion externe. On précise que la phase intermédiaire et la phase externe ne sont pas miscibles. L'émulsion externe comprend un composé d'émulsification externe. On précise également que la phase interne et la phase externe peuvent être miscibles ou ne pas l'être. Ces deux phases sont au moins en majorité séparées par la phase intermédiaire.
Par non miscible, on entend tout liquide qui, à température ambiante, présente une solubilité dans un autre liquide ne dépassant pas 10 % en poids. Par phase, on entend un milieu liquide non miscible à au moins une des autres phases. La phase comprend en général un composé principal, comme vecteur ou comme matière active, éventuellement des matières actives autres, à apporter dans une formulation, et éventuellement un composé d'émulsification. On note que les matières actives peuvent être comprises dans la phase par exemple sous forme de solution ou de dispersion de particules solides. Par composé d'émulsification, on entend un composé, destiné à rendre compatibles au moins en partie deux phases d'un système d'émulsion, à stabiliser les gouttelettes et éviter une coalescence. Sans vouloir être lié à
une quelconque théorie, on mentionne que les composés d'émulsification jouent un rôle à l'interface des phases. Le choix des composés d'émulsification, et le choix des phases dans lesquels ils sont mis en œuvre, dépend généralement des composés principaux à émulsifier. A titre d'exemples de composés d'émulsification, on cite les tensioactifs organiques ou particulaires, certains polymères, comme les polymères amphiphiles. Des détails seront donnés ci-dessous. On mentionne que des composés d'émulsification peuvent être également être désignés par les termes «émulsifiants », « dispersants », ou « tensioactifs ».
Description des phases
On décrit dans cette partie la composition de chaque phase de l'émulsion multiple mise en œuvre.
Phase interne
La phase interne est une phase aqueuse ou organique. A titre de composé principal de phase interne organique, on cite:
- les huiles/graisses/cires organiques d'origine animale ou d'origine végétale ;
- les huiles/cires minérales;
- les produits issus de l'alcoolyse des huiles précitées;
- les huiles essentielles; - les mono-, di- et tri- glycérides;
- les acides gras, saturé ou non, comprenant 10 à 40 atomes de carbone;
- les esters de tels acides et d'alcool comprenant 1 à 6 atomes de carbone;
- les monoalcools, saturés ou non, comprenant 2 à 40 atomes de carbone;
- les polyols comprenant 2 et 10 atomes de carbone; - les huiles polyorganosiloxanes insolubles dans la phase intermédiaire et dépourvues de fonctions polymérisables du type de celles présentes dans le ou les polyorganosiloxanes présents) dans la phase intermédiaire. Ces composés peuvent être utilisés seuls ou en mélanges.
Comme huiles / graisses / cires organiques d'origine animale, on peut citer en autres, l'huile de cachalot, l'huile de baleine, l'huile de phoque, l'huile de squale, l'huile de foie de morue, les graisses de porc, de mouton (suifs), le perhydrosqualene, la cire d'abeille, seules ou en mélange.
A titres d'exemples d'huiles / graisses / cires organiques d'origine végétale, on peut mentionner, entre autres, l'huile de colza, l'huile de tournesol, l'huile d'arachide, l'huile d'olive, l'huile de noix, l'huile de maïs, l'huile de soja, l'huile d'avocat, l'huile de lin, l'huile de chanvre, l'huile de pépins de raisin, l'huile de coprah, l'huile de palme, l'huile de graines de coton, l'huile de babassu, l'huile de jojoba, l'huile de sésame, l'huile de
ricin, l'huile de macadamia, l'huile d'amande douce, la cire de camauba, le beurre de karité, le beurre de cacao, le beurre de cacahuète, seuls ou en mélange.
En ce qui concerne les huiles / cires minérales, on peut citer entre autres les huiles naphténiques, paraffiniques (vaseline), isoparaffiniques, les cires paraffiniques, seules ou en mélange.
Les produits issus de l'alcoolyse des huiles précitées peuvent aussi être utilisés. Parmi les huiles essentielles, on peut citer sans intention de s'y limiter, les huiles et/ou essences de menthe, de menthe verte, de menthe poivrée, de menthol, de vanille, de cannelle, de laurier, d'anis, d'eucalyptus, de thym, de sauge, de feuille de cèdre, de noix de muscade, de citrus (citron, citron vert, pamplemousse, orange), de fruits (pomme, poire, pêche, cerise, prune, fraise, framboise, abricot, ananas, raisin, etc.), seules ou en mélanges.
Concernant les acides gras, ces derniers, saturés ou non, comprennent 10 à 40 atomes de carbone, plus particulièrement 18 à 40 atomes de carbone, et peuvent comprendre une ou plusieurs insaturations éthyléniques, conjuguées ou non. Il est à noter que lesdits acides peuvent comprendre un ou plusieurs groupements hydroxyles.
Comme exemples d'acides gras saturés, on peut citer les acides palmitique, stéarique, béhénique.
Comme exemples d'acides gras insaturés, on peut citer les acides myristoléique, palmitoléique, oléique, érucique, linoléique, linolénique, arachidonique, ricinoleique, ainsi que leurs mélanges.
Pour ce qui a trait aux esters d'acides gras, on peut citer les esters des acides précédemment listés, pour lesquels la partie dérivant de l'alcool comprend 1 à 6 atomes de carbone, comme les esters de méthyle, d'éthyle, de propyle, d'isopropyle, etc. Comme exemple d'alcools, on peut citer l'éthanol et ceux correspondants aux acides précités.
Parmi les polyols convenables, on peut citer de préférence le glycérol. On mentionne que la phase interne peut comprendre une silicone, ou un mélange de silicones, non miscible avec la phase intermédiaire, et non réticulable. Enfin, il est précisé qu'il n'est pas exclu qu'une phase interne comprenant un composés organique tel que mentionné ci-dessus, comprenne une quantité d'eau qui ne dépasse pas la limite de solubilité de l'eau dans la phase intermédiaire (à une température comprise entre 20 et 30°C).
Matière active dans la phase interne La phase interne, peut en outre comprendre au moins une matière active soluble ou dispersable, par exemple une matière active hydrophobe soluble ou dispersable dans un composant principal organique.
Plus particulièrement, la ou les matières actives sont choisies parmi les matières actives utilisables dans le domaine du traitement de la peau et/ou du cheveu. Parmi elles figurent notamment, seules ou en mélanges:
- les vitamines lipophiles, comme la vitamine A et ses dérivés notamment ses esters comme l'acétate, le palmitate, le propionate, la vitamine B2, l'acide pantothénique, la vitamine D et la vitamine E ;
- les agents absorbeurs d'UV, comme les dérivés aminobenzoate de type PABA et PARA, les salicylates, les cinnamates, les anthranilates, les dibenzoylméthanes, les dérivés du camphre ; les agents anti-vieillissement comme notamment les rétinoïdes, les vitamines liposolubles, les dérivés de la vitamine C comme les esters du type de l'acétate, du propionate, du palmitate ; les céramides, les pseudo- céramides, les phospholipides, les acides gras, les alcools gras, le cholestérol, les stérols et leurs mélanges. Comme acides gras et alcools préférés, on peut plus particulièrement citer ceux possédant des chaînes alkyles, linéaires ou ramifiées contenant de 12 à 20 atomes de carbone. Il peut notamment s'agir d'acide linoléique ;
- les agents anti-cellulite, tels que notamment l'isobutylméthylxanthine et la théophyline ;
- les agents anti-acné, comme par exemple le résorcinol, l'acétate de résorcinol, le peroxyde de benzoyle et de nombreux composés naturels ; les bactéricides ;
- les agents anti-microbiens peuvent être choisis parmi le thymol, le menthol, le triclosan, le 4-hexylrésorcinol, le phénol, I'eucalyptol, l'acide benzoïque, le peroxyde benzoïque, le parabène de butyle ;
- les arômes, parfums, huiles essentielles telles que notamment les huiles essentielles/essences citées auparavant dans le cadre de la description de L2, mais aussi l'ambre gris, le benjoin, le clou de girofle, la civette, le jasmin, le bois de santal, le vétivert, le musk, la myrrhe, l'iris, ou encore les aldéhydes et esters comme par exemple l'acétate de cinnamyle, le cinnamaldéhyde, le p-méthylanisole, l'acétaldéhyde, le benzaldéhyde, la vanilline, le décanal, le nérol, le citral, le diméthyl-2,6 octanal, l'éthyl-2 butyraldéhyde.
- les agents fixants et/ou coiffants pour le cheveu comme par exemple les copolymères acétate de vinyle / crotonate / néodécanoate de vinyle, commercialisés sous la dénomination Resyn® 28-2942 et Resyn® 28-2930 de National Starch.
Au cas où la phase interne comprend une ou plusieurs matières actives hydrophobes, et au cas où la ou les matières actives ne sont pas utilisées aussi en tant
que composé principal, leur teneur représente plus particulièrement 10 à 50 % en poids de ladite phase interne.
Il est à noter que la phase interne elle-même peut être considérée comme matière active hydrophobe. Inversement, la ou les matières actives peuvent être considérées comme phase interne.
Phase intermédiaire
La phase intermédiaire est réticulable: elle comprend un système polyorganosiloxane réticulable. On connaît de nombreux systèmes, utilisés dans divers secteurs, comme ceux des mastics, du moulage, du couchage de substance adhesives ou anti-adhésives sur des surfaces. Tous ces systèmes peuvent être utilisés, s'ils peuvent être mis en émulsion dans une phase aqueuse. Si-vinyl / Si-H Un premier système polyorganosiloxane réticulable comprend un premier polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs du type Si-alcényle, associé à au moins un deuxième polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs de type Si-H, éventuellement un inhibiteur de la cinétique de la réaction de réticulation, et un catalyseur de la réaction de réticulation. Le premier polyorganosiloxane, comprenant un ou plusieurs groupes réactifs du type Si-alcényle, comprend par exemple:
- des unités, comprenant un ou plusieurs groupes réactifs du type Si-alcényle, de formule suivante (A.1):
W^SiO^ (A.1)
2 dans laquelle : - W est un groupe alcényle, de préférence vinyle,
- Z, identique ou différent, est un groupe hydrocarboné monovalent, exempt d'action défavorable sur l'activité du catalyseur et choisi, de préférence, parmi les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone inclus, avantageusement, parmi les groupes méthyle, éthyle, propyle et 3,3,3- trifluoropropyle et ainsi que parmi les groupes aryle et, avantageusement, parmi les radicaux xylyle et tolyle et phényle,
- a est 1 ou 2, b est 0, 1 ou 2 et a + b est compris entre 1 et 3,
- et, éventuellement, des unités de formule (A.2) suivante:
^810^ (^2)
2
dans laquelle Z a la même signification que ci-dessus et c a une valeur comprise entre 0 et 3, par exemple entre 1 et 3. Le premier polyorganosiloxane est de préférence choisi parmi les diméthylpolysiloxanes à extrémités diméthylvinylsilyle, les copolymeres méthylvinyldiméthylpolysiloxanes à extrémités trimethylsilyle, les copolymeres méthylvinyldiméthyl-polysiloxanes à extrémités diméthylvinylsilyle, les méthyl- vinylpolysiloxanes cycliques, seuls ou en mélanges.
Le deuxième polyorganosiloxane, comprenant un ou plusieurs groupes réactifs du type Si-H, comprend par exemple: - des unités, comprenant un ou plusieurs groupes réactifs du type Si-H, de formule suivante (B.1):
H^cSiO^ (B.1)
2 dans laquelle :
- L est un groupe hydrocarboné monovalent, exempt d'action défavorable sur l'activité du catalyseur choisi, de préférence, parmi les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone inclus et, avantageusement, parmi les groupes méthyle, éthyle, propyle et 3,3,3-trifluoropropyle et ainsi que parmi les groupes aryles et, avantageusement, parmi les radicaux xylyle et tolyle et phényle, - d est 1 ou 2, c est 0, 1 ou 2, d + c a une valeur comprise entre 1 et 3,
- et éventuellement, des unités de formule suivante (B.2):
LgSiO^ (B.2)
2 dans laquelle L a la même signification que ci-dessus et g a une valeur comprise entre 0 et 3. Le deuxième polyorganosiloxane est de préférence le poly(diméthylsiloxane)
(méthylhydrogénosiloxy) (α,ω-diméthylhydrogéno)siloxane.
Le premier système polyorganosiloxane réticulable comprend en outre un catalyseur. Il s'agit généralement d'un composé métallique à base de platine. On connaît par exemple le catalyseur de Karlstedt. On peut également se référer aux brevets US 3,220,972, US 3,284,406, US 3,436,366, US 3,697,473, US 4,340,709. Le système peut également comprendre un inhibiteur, c'est à dire un composé ralentissant la cinétique de la réaction de réticulation. Il peut s'agir par exemple d'ethynyl cyclohexanol, de tetramethylvinyitetrasiloxane, de pyridine, de phosphines, de phosphites, d'amides insaturés ou d'alcools acetyleniques. De nombreux inhibiteurs ont été décrits.
Les teneurs respectives en inhibiteur, s'il est utilisé, et en catalyseur sont avantageusement telles que la réaction de réticulation ne se fait substantiellement pas avant l'obtention de l'émulsion multiple.
La réaction de réticulation pour ce système est la réaction entre le groupe SiH et le groupe alcényl. Elle est catalysée par le catalyseur. La réticulation est progressive, par action du catalyseur, une fois que le premier polyorganosiloxane, le deuxième polyorganosiloxane et le catalyseur sont mis en présence. En présence d'un inhibiteur la cinétique de la réaction de réticulation est ralentie. Dans ce cas, on peut être amené à déclencher la réticulation par élimination de l'inhibiteur après mise en présence du premier polyorganosiloxane, du deuxième polyorganosiloxane et du catalyseur, par exemple par sublimation.
Si-OH Un deuxième système polyorganosiloxane réticulable comprend un polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs Si-OH, et un catalyseur de la réaction de réticulation. Un tel polyorganosiloxane comprend par exemple des unités de formule suivante:
Z.RySiO^ (II),
2 et éventuellement RnSiO4_n (I)
"~2~ formules dans lesquelles les divers symboles ont la signification suivante : les symboles R, identiques ou différents, représentent chacun un groupement de nature hydrocarbonée non hydrolysable, ce radical pouvant être :
* un radical alkyle, halogénoalkyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone et comportant de 1 à 6 atomes de chlore et/ou de fluor, * des radicaux cycloalkyles et halogénocycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone et contenant de 1 à 4 atomes de chlore et/ou de fluor,
* des radicaux aryles, alkylaryles et halogénoaryles ayant de 6 à 8 atomes de carbone et contenant de 1 à 4 atomes de chlore et/ou de fluor,
* des radicaux cyanoalkyles ayant de 3 à 4 atomes de carbone ; - les symboles Z, identiques ou différents, représentent chacun un atome d'hydrogène, un groupement alkényle en C2-C6, un groupement hydroxyle, un atome hydrolysable, un groupement hydrolysable ;
- n = un nombre entier égal à 0, 1 , 2 ou 3 ;
- x = un nombre entier égal à 0, 1 , 2 ou 3 ; - y = un nombre entier égal à 0, 1 , ou 2 ;
- la somme x + y est comprise entre 1 et 3.
A titre illustratif, on peut citer parmi les radicaux organiques R, directement liés aux atomes de silicium : les groupes méthyle ; éthyle ; propyle ; isopropyle ; butyle ; isobutyle ; n-pentyle ; t-butyle ; chlorométhyle ; dichlorométhyle ; α-chloroéthyle ; ,β-dichloroéthyle ; fluorométhyle ; difluorométhyle ; α,β-difluoroéthyle ; trifluoro-3,3,3 propyle ; trifluoro cyclopropyle ; trifluoro-4,4,4 butyle ; hexafluoro-3,3,4,4,5,5 pentyle ; β-cyanoéthyle ; γ-cyanopropyle ; phényle : p-chlorophényle ; m-chlorophényle ; dichloro- 3,5 phényle ; trichlorophényle ; tétrachlorophényle ; o-, p- ou m-tolyle ; α,α,α- trifluorotolyle ; xylyles comme diméthyl-2,3 phényle, diméthyl-3,4 phényle. Préférentiellement, les radicaux organiques R liés aux atomes de silicium sont des radicaux méthyle, phényle, ces radicaux pouvant être éventuellement halogènes ou bien encore des radicaux cyanoalkyle.
Les symboles Z peuvent être des atomes d'hydrogène, des atomes hydrolysables tels que des atomes d'halogène, en particulier des atomes de chlore, des groupements vinyles, hydroxyles ou des groupements hydrolysables tels que par exemple : amino, amido, aminoxy, oxime, alkoxy, alkényloxy, acyloxy.
La nature du polyorganosiloxane et donc les rapports entre les motifs siloxyles (I) et (II) et la répartition de ceux-ci est comme on le sait choisie en fonction du traitement de réticulation qui sera effectué sur la composition durcissable (ou vulcanisable) en vue de sa transformation en élastomère.
Il est possible d'utiliser une grande variété de compositions monocomposantes ou bicomposantes réticulant par des réactions de polyaddition ou de polycondensation en présence d'un catalyseur métallique et éventuellement d'une aminé et d'un agent de réticulation. Les compositions polyorganosiloxanes bicomposantes ou monocomposantes réticulant à température ambiante ou à la chaleur par des réactions de polyaddition, essentiellement par réaction de groupements hydrogéno-silylés sur des groupements alkényl-silylés, en présence généralement d'un catalyseur métallique, de préférence au platine, sont décrites par exemple dans les brevets US-A-3 220 972, 3284406, 3436366, 3 697473 et 4340709. Les polyorganosiloxanes entrant dans ces compositions sont en général constitués par des couples à base d'une part d'un polysiloxane linéaire, ramifié ou réticulé constitué de motifs (II) dans lesquels le reste Z représente un groupement alkényle en C2 - Cg et où x est au moins égal à 1, éventuellement associés à des motifs (I), et d'autre part d'un hydrogéno-polysiloxane linéaire, ramifié ou réticulé constitué de motifs (II) dans lesquels le reste Z représente alors un atome d'hydrogène et où x est au moins égal à 1 , éventuellement associés à des motifs (I).
Les compositions polyorganosiloxanes bicomposantes ou monocomposantes réticulant à température ambiante par des réactions de polycondensation sous l'action de l'humidité, en présence généralement d'un catalyseur métallique, par exemple un composé de l'étain sont décrites par exemple pour les compositions monocomposantes dans les brevets US-A-3 065 194, 3542901, 3779986, 4417042, et dans le brevet FR-A-2 638 752, et pour les compositions bicomposantes dans les brevets US-A- 3678002, 3888815, 3933 729 et 4064096. Les polyorganosiloxanes entrant dans ces compositions sont en général des polysiloxanes linéaires, ramifiés ou réticulés constitués de motifs (II) dans lesquels le reste Z est un groupement hydroxyle ou un atome ou groupement hydrolysable et où x est au moins égal à 1 , avec la possibilité d'avoir au moins un reste Z qui est égal à un groupement hydroxyle ou à un atome ou à un groupement hydrolysable et au moins un reste Z qui est égal à un groupement alkényle quand x est égal à 2 ou 3, lesdits motifs (II) étant éventuellement associés à des motifs (I). De pareilles compositions peuvent contenir en outre un agent de réticulation qui est notamment un silane portant au moins trois groupements hydrolysables comme par exemple un silicate, un alkyltrialkoxysilane ou un aminoalkyltrialkoxysilane.
Les constituants polyorganosiloxanes de ces compositions réticulant par des réactions de polyaddition ou de polycondensation présentent avantageusement une viscosité à 25°C au plus égale à 100000 mPa.s et, de préférence, comprise entre 10 et 50000 mPa.s.
Il est possible de mettre en oeuvre, dans le cas de compositions réticulant à température ambiante par des réactions de polyaddition ou de polycondensation, des constituants polyorganosiloxanes ayant une viscosité à 25°C supérieure à 100000 mPa.s, comme celle se situant dans l'intervalle allant d'une valeur supérieure à 100000 mPa.s à 300000 mPa.s.
Il est encore possible de mettre en oeuvre, dans le cas de compositions réticulant à la chaleur par des réactions de polyaddition et plus précisément de compositions dites de type EVC de polyaddition (EVC = Elastomère Vulcanisable à Chaud), des constituants polyorganosiloxanes, et en particulier le (ou les) constituants) polyorganosiloxane(s) porteur(s) de groupements alkényl-silylés, ayant une viscosité à
25°C au moins égale à 500 000 mPa.s et, de préférence comprise entre 1 million de mPa.s et 10 millions de mPa.s et même davantage.
Il peut aussi s'agir de compositions durcissables à température élevée sous l'action de peroxydes organiques tels que le peroxyde de dichloro-2,4 benzoyle, le peroxyde de benzoyle, le perbenzoate de t-butyle, le peroxyde de cumyle, le peroxyde de di-t-butyle. Le polyorganosiloxane ou gomme entrant dans de telles compositions
(dénommées simplement de type EVC) est alors constitué essentiellement de motifs
siloxyles (I), éventuellement associés à des motifs (II) dans lesquels le reste Z représente un groupement alkényle en C2 - CQ et où x est égal à 1. De tels EVC sont par exemple décrits dans les brevets US-A-3 142 655, 3 821 140, 3836489 et 3839266). La réaction de réticulation pour ce système est une condensation des groupes Si-
OH. Elle est catalysée par le catalyseur. La réticulation est progressive, par action du catalyseur, une fois que celui-ci est mis en présence du polyorganosiloxane.
époxyde Un troisième système polyorganosiloxane réticulable comprend un polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs époxydes de formule :
≡Si-RC-CR2 V O où les groupes R et R2, identiques ou différents, représentent un atome d'hydrogène ou un radical alkyle comprenant 1 à 30 atomes de carbone, et un photo-amorceur. Le photo-amorceur est par exemple un iodonium.
Pour ce troisième système, on parle souvent de POS réticulables par voie cationique ou radicalaire.
A. en présence d'une quantité efficace de systèmes amorceurs cationiques
(amorceurs thermiques et/ou photoamorceurs)- les amorceurs du type borate d'onium ou de complexes organo-métalliques, les solvants organiques donneurs de protons (alcool isopropylique, alcool benzylique... ), B. et/ou selon le cas en présence d'un initiateur radicalaire, par l'intermédiaire d'une activation par rayonnement actinique (UV) ou par faisceaux d'électrons.
Ces POS sont par exemple des époxysilicones et/ou des vinyléthersilicones, linéaires ou cycliques.
De tels POS époxy ou vinyloxyfonctionnels sont décrits notamment dans les brevets DE-4009889, EP-0396 130, EP-0355381 , EP-0 105 341 , FR-2 110 115, FR-
2526800.
Les POS époxy fonctionnels peuvent être préparés par réactions d'hydrosylylation entre des huiles à motifs SiH et des composés époxy-fonctionnels tels que le vinyl-4-cyclohexenone ou allyl-glycidyléther. Les POS vinyloxyfonctionnels peuvent être préparés par réaction d'hydrosilylation entre des huiles à motifs SiH et des composés vinyloxyfonctionnels tels que l'allylvinyléther ou l'allyl-vinyloxyéthoxybenzène.
La réaction de réticulation pour ce système est déclenché par exposition à un rayonnement, par exemple un rayonnement ultra-violet.
Composé d'émulsification interne On décrit dans cette partie des composés d'émulsification interne pouvant être utilisés. Comme mentionné ci-dessus, celui ci peut être un tensioactif particulaire, éventuellement associé à un co-tensioactif, ou un polymère tensioactif peigne ou à blocs comprenant des unités organosiloxane, dont une fraction est soluble dans la phase interne, l'autre dans la phase intermédiaire, la fraction soluble dans la phase intermédiaire étant supérieure à la fraction soluble dans la phase interne.
tensioactif particulaire éventuellement associé à un co-tensioactif Selon un mode particulier de l'invention, on utilise comme composé d'émulsification interne un tensioactif particulaire, éventuellement associé à un co- tensioactif. Ce mode est plus particulièrement adapté aux phases internes aqueuses. Le tensioactif particulaire est de préférence choisi parmi les composés particulaires solides, dont l'angle de contact est proche de 0°, associés à au moins un co- stabilisants choisi parmi les tensioactifs non-ioniques, anioniques, cationiques ou zwitterioniques. Le tensioactif particulaire est par exemple une silice de précipitation, une silice colloïdale, un silicoaluminate, de l'oxyde de zinc, de l'oxyde de titane, ou un mélange de ces composés, ces composés comprenant le cas échéant un traitement de surface.
La teneur en tensioactif particulaire est avantageusement de 5 à 20% en poids par rapport à la l'émulsion interne, et la teneur en co-tensioactif est de 0 à 2 % en poids par rapport à l'émulsion interne.
Selon un mode pratique de préparation de l'émulsion interne, le tensioactif particulaire est introduit en mélange dans la phase interne, si elle est aqueuse, et le co- tensioactif, s'il est utilisé, est introduit en mélange dans la phase intermédiaire.
Copolymère tensioactif peigne ou à blocs
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on utilise comme composé d'émulsification interne un polymère peigne ou à blocs comprenant des unités organosiloxane, dont une fraction est soluble dans la phase interne, l'autre dans la phase intermédiaire, la fraction soluble dans la phase intermédiaire étant supérieure à la fraction soluble dans la phase interne.
Par soluble, on entend désigner des copolymeres qui, lorsqu'ils sont mélangés avec un liquide, à une concentration comprise entre 0,1 et 10 % en poids dudit liquide et
à 20°C, se trouvent sous la forme d'une solution dans tout ou partie de la gamme de concentration indiquée. Par solubilité d'une fraction de polymère (d'un bloc ou d'une partie de peigne), on entend la solubilité qu'aurait une fraction de même composition et de même masse moléculaire sans l'autre fraction. En outre, ledit copolymère est choisi parmi ceux qui, lorsqu'ils sont mélangés la phase interne, à une concentration comprise entre 0,1 et 10 % en poids de ladite phase interne et à 20°C, se trouvent sous la forme d'une dispersion dans tout ou partie de la gamme de concentration indiquée. Enfin, ledit copolymère mis en œuvre est celui qui, à une concentration donnée dans la gamme indiquée ci-dessus et à 20°C, se présente simultanément sous la forme d'une solution dans la phase intermédiaire, et sous la forme d'une dispersion dans la phase interne.
Il est précisé à titre simplement indicatif, que le copolymère présente une masse molaire en nombre inférieure ou égale à 100000 g/mol, plus particulièrement comprise entre 1000 et 50000 g/mol. La masse molaire en nombre est ici donnée avec une valeur absolue, et peut être avantageusement déterminée en combinant les analyses MALLS (multi-angle light scattering) et une chromatographie par permeation de gel. Précisons que cette méthode est particulièrement appropriée pour des copolymeres de toute masse. Pour des copolymeres de masses faibles, notamment inférieures ou égales à environ 20000 g/mol, on peut également utiliser la RMN, qui donne, elle aussi, une valeur absolue pour les masses de copolymère. La teneur en ce copolymère peigne ou à blocs est de préférence de 3 à 5 % en poids par rapport à la phase interne.
La nature du polymère tensioactif utilisé peut varier selon la nature de la phase interne. Ainsi, si la phase interne est une phase aqueuse, on peut préférer par exemple des polymères de type silicones polyéthers. Il s'agit typiquement d'un polydiméthylsiloxane de formule (I) ou (II), éventuellement dispersé dans un polydiméthylsiloxane volatil,
CH3-Si(CH3)2-SiO-[-Si(CH3)2-O-]a-[-Si(CH3)R-O-]b-Si(CH3)2- CH3 (l) CH3-Si(CH3)2-SiO-[-Si(CH3)2-O-]a-Si(CH3)2- CH3 (II) dans lesquelles:
- 1 ≤ a ≤ 500,
- 1 ≤ b ≤ 100, et
- R représente un groupe de formule suivante :
-CnH2n-(-OC2H4)x-(-OC3H6)y-O-R' dans laquelle R' représente H ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié en CrC12 et :
- 0 ≤ x ≤ 50,
- 0 ≤ y ≤ 50,
- x+y ≥ 1 , et
- 2 ≤ n ≤ 12 (n étant un nombre entier)
De préférence, les caractéristiques mentionnée si dessus sont les suivantes : - 1 ≤ a ≤ 450,
- 1 ≤ b ≤ 40, - 1 ≤ x ≤ 30,
- 0 ≤ y ≤ 30, et - y ≤ x. A titre d'exemples de groupes R' alkyles linéaires ou ramifiés en Cι,-Cι2 on peut notamment citer les radicaux méthyle, éthyle, n-propyle, isopropyle, n-butyle. isobutyle, pentyle et hexyle. De préférence, selon l'invention, R' représente l'hydrogène.
Dans une forme préférée, le silicone polyéther a la formule suivante :
Me3SiO-(Me2SiO)396-(MeSiO)4-SiMe3 I
(CH2)3-EO18-PO18-OH dans laquelle EO représente un motif oxyde d'ethylène, et PO représente un motif oxyde de propylène.
Si la phase interne est une phase organique hydrophobe, on peut préférer par exemple des copolymeres à blocs comprenant au moins un bloc silicone et au moins un bloc comprenant des unités dérivant de monomères ethyleniquement insaturés. De manière avantageuse, si chacun des blocs du copolymère représentait un polymère (même taille et composition que les blocs), alors les monomères constituant chacun des blocs seraient choisis de telle sorte que chaque polymère soit soluble, dans les conditions de température et de concentrations mentionnées ci-dessus, soit dans la phase interne (pour le polymère dérivant des blocs solubles dans la phase interne) soit dans la phase intermédiaire (pour le polymère dérivant des blocs solubles dans la phase intermédiaire). Plus particulièrement, la fraction du copolymère qui est soluble dans la phase intermédiaire dérive d'un polysiloxane. De préférence, le polysiloxane est porteur de fonctions réactives, comme les fonctions -OH, -NH2, entre autres.
En ce qui concerne la fraction soluble la phase interne, celle-ci dérive, de préférence, de la polymérisation d'au moins un monomère choisi parmi les monomères suivants:
- les esters des acides mono- ou poly- carboxyliques, linéaires, ramifiés, cycliques ou aromatiques, comprenant au moins une insaturation éthylénique;
- les nitriles αβ-éthyléniquement insaturés, les éthers vinyliques, les esters vinyliques, les monomères vinylaromatiques, les halogénures de vinyle ou de vinylidène;
- les monomères hydrocarbonés, linéaires ou ramifiés, aromatiques ou non, comprenant au moins une insaturation éthylénique; seuls ou en mélanges, ainsi que les macromonomères dérivant de tels monomères. Plus précisément, lesdits monomères peuvent être choisis parmi:
- les esters d'acide (méth)acrylique avec un alcool comprenant 1 à 12 atomes de carbone comme le (méth)acrylate de méthyle, le (méth)acrylate d'éthyle, le (méth)acrylate de propyle, le (méth)acrylate de n-butyle, le (méth)acrylate de t- butyle, le (méth)acrylate d'isobutyle, l'acrylate de 2-éthylhexyl, le (méth)acrylate d'hydroxyéthyl;
- l'acétate de vinyle (permettant d'obtenir l'alcool polyvinylique partiellement ou totalement désacétylé), le Versatate® de vinyle, le propionate de vinyle, le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, le méthyl vinyléther, l'éthyl vinyléther, le
(méth)acrylonitrile, la N-vinylpyrrolidone, le vinylformamide, le vinylacétamide, la vinylamine ;
- le (méth)acrylamide, les N-alkyl (méth)acrylamide comme l'isopropyl acrylamide, le N-méthyloI (méth)acrylamide ; - le styrène, l'α-méthylstyrène, le vinyltoluène, le butadiène, le chloroprène, l'isoprène ; seuls ou en mélanges, ainsi que les macromonomères dérivant de tels monomères.
Rappelons que le terme macromonomère désigne une macromolécule portant une ou plusieurs fonctions polymérisables. II est à noter que la fraction soluble dans la phase interne du copolymère mis en œuvre en tant que stabilisant de l'émulsion selon l'invention peut être obtenue à partir des monomères précités, combinés à des monomères de nature chimique différente, comme par exemple des monomères hydrophiles, non ionique ou ioniques.
A titre d'exemples de monomères hydrophiles ioniques, plus particulièrement anioniques ou potentiellement anioniques selon les conditions de pH, on peut citer notamment:
- les acides mono- ou poly- carboxyliques linéaires, ramifiés, cycliques ou aromatiques, les dérivés N-substitués de tels acides, les monoesters d'acides polycarboxyliques, comprenant au moins une insaturation éthylénique ; - les acides vinyl carboxyliques linéaires, ramifiés, cycliques ou aromatiques ;
- les aminoacides comprenant une ou plusieurs insaturations éthyléniques ;
seuls ou en mélanges, leurs dérivés sulfoniques ou phosphoniques, les macromonomères dérivant de tels monomères, ainsi que les sels correspondants.
A titre d'exemple de monomères de ce type, sous forme acide ou sous la forme de sel de métal alcalin (sodium, potassium), ou d'ammonium, on cite: - l'acide (méth)acrylique, l'acide 2-propène 1-sulfonique, l'acide méthallyl sulfonique, l'acide styrène sulfonique, l'acide α-acrylamido méthylpropane sulfonique, le 2-sulfoéthylène méthacylate, l'acide sulfopropyl (méth)acrylique, l'acide bis-sulfopropyl (méth)acrylique, le monoester phosphate d'acide hydroxyéthyl méthacrylique ; - l'acide vinyl sulfonique, l'acide vinylbenzène sulfonique, l'acide vinyl phosphonique, l'acide vinyl benzoïque ; - le N-méthacryloyl alanine, le N-acryloyl-hydroxy-glycine ; seuls ou en mélanges, ainsi que les macromonomères dérivant de tels monomères.
Parmi les monomères hydrophiles non ioniques, figurent entre autres les amides des acides mono- ou poly- carboxyliques, linéaires, ramifiés, cycliques ou aromatiques, comprenant au moins une insaturation éthylénique ou dérivés, comme le (méth)acrylamide, le N-méthyloI (méth)acrylamide ; certains esters dérivant de l'acide (méth)acrylique comme par exemple le (méth)acrylate de 2-hydroxyéthyle ; les esters vinyliques permettant d'obtenir des blocs alcool polyvinylique après hydrolyse, comme l'acétate de vinyle, le Versatate® de vinyle, le propionate de vinyle.
Si le copolymère entrant dans la composition de l'émulsion est obtenu en partie à partir de monomères hydrophiles, il est précisé que leur teneur est telle que le copolymère réponde aux critères énoncés auparavant, à savoir le fait qu'une fraction dudit copolymère est soluble dans la phase interne, l'autre dans la phase intermédiaire. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le copolymère entrant dans la composition de l'émulsion est un polymère linéaire à blocs. De préférence, ledit copolymère comprend au moins trois blocs.
Les copolymeres utilisables dans le cadre de la présente invention peuvent être obtenus, de manière avantageuse, par voie radicalaire, de préférence contrôlée. De préférence, on peut obtenir de tels polymères en mettant en œuvre un procédé de préparation par activation thermique de copolymeres hybrides silicones et organiques comprenant des motifs (I) :
RχUySiO[4_(χ+y)]/2 0) dans lesquels: - x est égal à 0, 1 , 2 ou 3, y est égal à 0, 1 , 2 ou 3 avec 2 ≤ (x+y) ≤ 3 et y est différent de 0 pour au moins un des motifs du copolymère hybride,
• les symboles R, identiques ou différents, représentent :
• un radical alkyle linéaire ou ramifié contenant 1 à 8 atomes de carbone, éventuellement substitué par au moins un halogène, de préférence le fluor, les radicaux alkyle étant de préférence méthyle, éthyle, propyle, octyle et 3,3,3-trifluoropropyle,
• un radical cycloalkyle contenant entre 5 et 8 atomes de carbone cycliques, éventuellement substitué,
• un radical aryle contenant entre 6 et 12 atomes de carbone pouvant être substitué, de préférence phényle ou dichlorophényle,
• une partie aralkyle ayant une partie alkyle contenant entre 5 et 14 atomes de carbone et une partie aryle contenant entre 6 et 12 atomes de carbone, substituée éventuellement sur la partie aryle par des halogènes, des alkyles et/ou des alkoxyles contenant 1 à 3 atomes de carbone,
• les symboles U, identiques ou différents, représentent (II) :
- x' = 1 , 2,3 ou 4 en fonction de la valence de Z,
- Z, identiques ou différents, représentent un atome de carbone, soufre, oxygène, phosphore, azote et/ou une valence libre,
- R1 , identiques ou différents, représentent :
- un groupe (i) alkyle, acyle, aryle, alcène ou alcyne éventuellement substitué,
- un cycle (ii) carboné, saturé ou non, éventuellement substitué et/ou aromatique, et/ou
- un hétérocycle (iii), saturé ou non, éventuellement substitué,
- ces radicaux (i), (ii) et (iii) pouvant être substitués avantageusement par: des groupes phenyles substitués, des groupes aromatiques substitués, ou
5 des groupes : alkoxycarbonyie, aryloxycarbonyle (-COOR ), carboxy (-
COOH), acyloxy (-O2CR ), carbamoyle (-CONR 2), cyano (-CN), alkylcarbonyle, alkylarylcarbonyle, arylcarbonyle, arylalkylcarbonyle, phtalimido, maleïmido, succinimido, amidino, guanidimo, hydroxy (-OH),
5 5 amino (-NR 2). halogène, allyle, époxy, alkoxy (-OR ), S-alkyle, S-aryle, des groupes présentant un caractère hydrophile ou ionique tels que les sels alcalins d'acides carboxyliques, les sels alcalins d'acide sulfonique, les chaînes polyoxyde d'alkylene (POE, POP), les substituants cationiques (sels
5 d'ammonium quaternaires), R , identiques ou différents, représentant un groupe alkyle ou aryle, et/ou une chaîne polymère,
- un groupement (iv) de formule -CnF(2n+1) avec n compris entre 1 et 20,
- un groupement (v) de formule suivante :
R6 OR8 / /
- C - P(=O)
\ \
R7 OR9 dans laquelle : - R6, R7, identiques ou non, sont choisis parmi un groupe halogène,
-NO2, -SO3R10, -NCO, -CN, -OR10, -SR10, -N(R10)2) -COOR10, -O2CR10, -CON(R10)2, -NCO(R10)2 et -CnF(2π+i) avec n compris entre 1 et 20, de préférence égal à 1 ; - avec R10 représentant : * un atome d'hydrogène,
* ou un radical alkyle, alcényle, alcynyle, cycloacényle, cycloalcynyle, alkaryle, aralkyle, hétéroaryle ou aryle éventuellement condensé à un hétérocycle aromatique ou non; ces radicaux pouvant éventuellement être substitués par : . un ou plusieurs groupes identiques ou différents, choisis parmi les atomes d'halogènes, =O, =S, -OH, alcoxy, SH, thioalcoxy, NH2, mono ou di-alkylamino, CN, COOH, ester, amide, CnF(2n+i) et/ou éventuellement interrompu par un ou plusieurs atomes choisis parmi O, S, N, P ; . ou un groupe hétérocyclique éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes tels que définis précédemment ; . ou R6 et R7 forment ensemble avec l'atome de carbone auquel ils sont attachés, un groupe =O, =S, un cycle hydrocarboné ou un hétérocycle ; - et R8 et R^, identiques ou différents, représentent un groupe tel que défini ci-dessus pour R10; ou forment ensemble une chaîne
hydrocarbonée en C2-C4, éventuellement interrompue par un hétéroatome choisi parmi O, S et N ;
- V et V, identiques ou différents, représentent : H, un groupe alkyle ou un halogène, - X et X', identiques ou différents, représentent H, un halogène ou un groupe
R4, OR4, O2COR4, NHCOH, OH, NH2, NHR4, N(R4)2, (R4)2N+O-, NHCOR4, CO2H, CO2R4 CN, CONH2, CONHR4 ou CONR4 2, dans lesquels R4 est choisi parmi les groupes alkyle, aryle, aralkyle, alkaryle, alcène ou organosilyle, éventuellement perfluorés et éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes carboxyle, époxy, hydroxyle, alkoxy, amino, halogène ou sulfonique,
2 3
- R et R , identiques ou différents, représentent :
- un groupe (i) alkyle, acyle, aryle, alcène ou alcyne éventuellement substitué, - un cycle (ii) carboné, saturé ou non, éventuellement substitué et/ou aromatique,
- un hétérocycle (iii), saturé ou non, éventuellement substitué,
- un atome d'hydrogène, des groupes : alkoxycarbonyle, aryloxycarbonyle (-COOR ), carboxy (-COOH), acyloxy (-O CR ), carbamoyle (-CONR 2), cyano (-CN), alkylcarbonyle, alkylarylcarbonyle, arylcarbonyle, arylalkylcarbonyle, phtalimido, maleïmido, succinimido, amidino, guanidimo,
5 5 hydroxy (-OH), amino (-NR 2). halogène, allyle, époxy, alkoxy (-OR ),
S-alkyle, S-aryle, des groupes présentant un caractère hydrophile ou ionique tels que les sels alcalins d'acides carboxyliques, les sels alcalins d'acide sulfonique, les chaînes polyoxyde d'alkylene (POE, POP), les substituants
5 cationiques (sels d'ammonium quaternaires), R , identiques ou différents, représentant un groupe alkyle ou aryle, et/ou une chaîne polymère,
- les radicaux (i), (ii) et (iii) pouvant être substitués avantageusement par: des groupes phenyles substitués, des groupes aromatiques substitués, ou
5 des groupes : alkoxycarbonyle, aryloxycarbonyle (-COOR ), carboxy (-
COOH), acyloxy (-O2CR ), carbamoyle (-CONR 2), cyano (-CN), alkylcarbonyle, alkylarylcarbonyle, arylcarbonyle, arylalkylcarbonyle, phtalimido, maleïmido, succinimido, amidino, guanidimo, hydroxy (-OH),
5 5 amino (-NR 2), halogène, allyle, époxy, alkoxy (-OR ), S-alkyle, S-aryle, des groupes présentant un caractère hydrophile ou ionique tels que les sels alcalins d'acides carboxyliques, les sels alcalins d'acide sulfonique, les chaînes polyoxyde d'alkylene (POE, POP), les substituants cationiques (sels
5 d'ammonium quaternaires), R , identiques ou différents, représentant un groupe alkyle ou aryle, et/ou une chaîne polymère,
- W, identiques ou différents, représentent un radical divalent choisi parmi -O-,
-NR4-, -NH-, -S-, - Sp, identiques ou différents, représentent une rotule constituée d'un radical divalent organique de formule -(CH2)X«- dans lequel x'" est compris entre 1 et 20, ce radical pouvant être substitué et/ou contenir au moins un hétéroatome,
- a = 0 ou 1 , - m ≥ 1 , et lorsque m > 1 les motifs unitaires répétitifs d'indice m sont identiques ou différents, procédé dans lequel on met en contact :
- au moins un monomère ethyleniquement insaturé de formule (III):
CXX' (= CV - CV')a = CH2, - un composé silicone précurseur comprenant des motifs, identiques ou différents de formule (IV):
RχU'ySiO[4.(χ+y)]/2 dans lequel :
- R, x et y correspondent aux valeurs données précédemment, et le radical monovalent U' est selon la formule suivante (V) :
\
C - s CffR C≈C -W-Sp
R1 - Z
- et un initiateur de polymérisation radicalaire. L'initiateur de polymérisation radicalaire peut être choisi parmi les initiateurs classiquement utilisés en polymérisation radicalaire. Il peut s'agir par exemple d'un des initiateurs suivants :
- les peroxydes d'hydrogène, tels que Phydroperoxyde de butyle tertiaire, l'hydroperoxyde de cumène, le t-butyl-peroxyacétate, le t-butylperoxybenzoate, le t- butylperoxyoctoate, le t-butylperoxynéodécanoate, le t-butylperoxyisobutarate, le peroxyde de lauroyle, le t-amylperoxypivalte, le t-butylperoxypivalate, le peroxyde de dicumyl, le peroxyde de benzoyle, le persulfate de potassium, le persulfate d'ammonium,
- les composés azoïques tels que : le 2-2'-azobis(isobutyronitrile), le 2,2'-azobis(2- butanenitrile), le 4,4'-azobis(4-acide pentanoïque), le 1,1'-azobis(cyclohexane-
carbonitrile), le 2-(t-butylazo)-2-cyanopropane, le 2,2'-azobis[2-méthyl-N-(1,1)- bis(hydroxyméthyl)-2-hydroxyéthyl] propionamide, le 2,2'-azobis(2-méthyl-N- hydroxyéthylj-propionamide, le dichlorure de 2,2'-azobis(N,N'-diméthylène isobutyramidine), le dichlorure de 2,2'-azobis (2-amidinopropane), le 2,2'-azobis (N,N'- diméthylèneisobutyramide), le 2,2'-azobis(2-méthyl-N-[1,1-bis (hydroxyméthyl)-2- hydroxyéthyl] propionamide), le 2,2'-azobis(2-méthyl-N-[1,1-bis (hydroxyméthyl)éthyl] propionamide), le 2,2'-azobis[2-méthyl-N-(2-hydroxyéthyl) propionamide], le 2,2'- azobis(isobutyramide) dihydrate,
- les systèmes redox comportant des combinaisons telles que : les mélanges de peroxyde d'hydrogène, d'alkyle, peresters, percarbonates et similaires et de n'importe lequel des sels de fer, de sels titaneux, formaldéhyde sulfoxylate de zinc ou formaldéhyde sulfoxylate de sodium, et des sucres réducteurs ; les persulfates, perborate ou perchlorate de métaux alcalins ou d'ammonium en association avec un bisulfite de métal alcalin, tel que le métabisulfite de sodium, et des sucres réducteurs ; les persulfates de métal alcalin en association avec un acide arylphosphinique, tel que l'acide benzène phosphonique et autres similaires, et des sucres réducteurs.
La quantité d'initiateur à utiliser est déterminée de manière à ce que la quantité de radicaux générés soit d'au plus 20 % en mole par rapport à la quantité de composé précurseur silicone (IV), de préférence d'au plus 5 % en mole. Comme monomère ethyleniquement insaturé, on utilise ceux qui ont été cité précédemment pour définir la fraction du copolymère soluble dans la phase interne.
Précisons en outre que le butadiène et le chloroprène correspondent au cas c a = 1 dans la formule (I) et (III),
Pour la préparation des copolymeres hybrides de formule (I) pour lesquels X = et X' = NH2, on utilise de préférence à titre de monomères ethyleniquement insaturés le amides de la vinylamine, par exemple le vinylformamide ou le vinylacétamide. Puis copolymère obtenu est hydrolyse à pH acide ou basique.
Pour la préparation des copolymeres hybrides de formule (I) pour lesquels X = et X' = OH, on utilise de préférence à titre de monomères ethyleniquement insaturés le esters vinyliques d'acide carboxylique, comme par exemple l'acétate de vinyle. Puis copolymère obtenu est hydrolyse à pH acide ou basique.
Les types et quantités de monomères copolymérisables mis en œuvre selon présente invention varient en fonction de l'application finale particulière à laquelle est destir le copolymère hybride. Selon une première variante préférée, le copolymère hybride silicone et organiqi est constitué d'un squelette silicone linéaire comprenant de 1 à 300 motifs de formule (I), c préférence 1 à 200, et portant de 1 à 50 radicaux U, de préférence 1 à 10.
Selon une deuxième variante, au moins un des radicaux monovalents U' est d préférence de formule (VI) :
2 3 dans laquelle R et R , identiques ou différents, représentent un atom d'hydrogène, un groupe cyano, allkoxycarbonyle, alkyle, acyle, aryle, alcène ou alcyn éventuellement substitué; et W est de définition identique à celle donnée précédemment, < de préférence est égal à un atome d'oxygène. A titre d'exemples, on citera les précurseui silicones dans lesquelles U1 correspond à :
Z(Rl S^ \Z<Rl)x' Selon une troisième variante de l'invention, au moins une partie des radical monovalents U' de(s) précurseurs) silicone(s) (IV) et donc au moins une partie de groupements U du copolymère hybride obtenu sont tels que Z soit un atome d'oxygène et/o un atome de soufre.
Selon une quatrième variante, outre des motifs de formule (I), le copolymèr hybride silicone et organique selon l'invention peut comprendre des motifs RxUyFzSiOr/. (x+y+z)]/2 (X'V) dans lesquels :
- x est égal à 0, 1 , 2 ou 3, y est égal à 0, 1 , 2 ou 3 et z est égal à 1 , 2 ou 3 avec avec 2 ≤ (x+y+z) ≤ 3,
- et F est un groupement porteur d'au moins une fonction tels que hydroxy alkoxy, thiol, aminé, époxy et ou polyether. Ces groupements F peuvent éventuellement apporter des propriétés complémentaires et/ou supplémentaires aux copolymeres hybrides préparés selon le procédé de l'invention. Ils peuvent être notamment contenus initialement au sein du précurseui silicone de formule (IV).
Outre des copolymeres hybrides avec des segments organiques homopolymères le procédé qui vient d'être décrit permet de préparer des polymères hybrides porteurs de groupements organiques à blocs (c'est-à-dire multiblocs). Pour cela, le procédé consiste è répéter la mise en œuvre du procédé de préparation précédemment décrit en utilisant :
- des monomères différents de la mise en œuvre précédente, et
- à la place du composé silicone précurseur (II), le copolymère hybride comprenant des motifs (I) à blocs issu de la mise en œuvre précédente.
Selon ce procédé de préparation de copolymeres à blocs, lorsque l'on souhaite obtenir des copolymeres à blocs homogènes et non à gradient de composition, et si toutes les polymérisations successives sont réalisées dans le même réacteur, il est essentiel que tous les monomères utilisés lors d'une étape aient été consommés avant que \ε polymérisation de l'étape suivante ne commence, donc avant que les nouveaux monomères ne soient introduits.
Comme pour le procédé de polymérisation de copolymère monobloc, ce procédé de polymérisation de copolymeres à blocs présente l'avantage de conduire à des copolymeres à blocs présentant un indice de polydispersite faible. Il permet également de contrôler la masse moléculaire des polymères à blocs.
Le composé silicone précurseur de formule générale (IV) utilisé au sein du procédé de préparation de copolymeres hybrides selon l'invention peut être obtenu par réaction :
(i) d'une silicone comprenant des motifs de formule (VII) : RχU"ySiO[4-(X+y)]/2 où le radical monovalent U" est selon la formule suivante (VIII):
dans laquelle :
- W et Sp sont de définitions identiques à celles données précédemment,
- L est un groupement électrofuge, par exemples : Br", CI", I", OTs", OMs", (C6H6) (C=O)-O-, (CH3)-(C=O)-O-, (CF3)-(C=O)-O\
(ii) avec un composé choisi parmi ceux de formules générales suivantes (IX), (X ou (XI) :
- M'+ représente K+, Na+, NR4 +, ou PR4 +' R étant de définition similaire à celle donnée pour R de la formule (I),
- M"2+ représente un métal alcalino-terreux tels que Ca2+, Ba2+et Sr21"1",
- M"1 représente Zn, Cd, m est égal à 1 ou 2, n est égal à 1 , 2, 3 ou 4 et de préférence m est égal à 1 et n est égal à 2.
Cette silicone de formule (VII) peut être notamment obtenue à partir (i) d'une silicone comprenant des motifs de formule (XII) :RχU'"ySiO[4.(x+y)]/2 où le radica monovalent U"1 est de formule (XIII) : -Sp-WH et (ii) d'un composé de formule :
La polymérisation peut être réalisée en masse, en solution ou en émulsion. De préférence, elle est mise en œuvre en émulsion.
De préférence, le procédé est mis en œuvre de manière semi-continue.
La température peut varier entre la température ambiante et 150°C selon le nature des monomères utilisés.
En général, au cours de la polymérisation, la teneur instantanée en copolymère par rapport à la quantité instantanée en monomère et copolymère est comprise entre 50 et 9E % en poids, de préférence entre 75 et 99 %, encore plus preferentiellement entre 90 et 99 %.
Cette teneur est maintenue, de manière connue, par contrôle de la température, de la vitess d'addition des réactifs et de l'initiateur de polymérisation.
Enfin, le procédé est généralement mis en œuvre en l'absence de source UV. Il est à noter qu'il peut être avantageux de modifier chimiquement les extrémit xanthates du copolymère obtenu, en mettant en œuvre toute méthode connue de l'homme c l'art, comme par exemple une étape d'hydrolyse.
Le procédé et les polymères obtenus par ce procédé sont décrits dans demande française n° 0009722 déposée le 25/07/00.
D'autres méthodes de synthèses de ce type de copolymère peuvent être mises e œuvre, notamment celle décrite dans les demandes internationales WO 00/71606 et W 00/71607.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la quantité de copolymè représente de 0,5 à 10 % en poids de la phase dispersée, de préférence entre 1 et 4 % e poids par rapport à la même référence.
On mentionne que l'émulsion interne, si elle comprend un polymère tensioactif peigne ou à blocs, peut comprendre un co-solvant dudit polymère tensioactif. Le co- solvant est par exemple un polyorganosiloxane volatile. Il peut s'agir par exemple d'un polyorganosiloxane de viscosité de préférence inférieure à 10 centistokes, linéaire ou cyclique, ou d'un ester aliphatique d'alkyle en C10 à C2o, de préférence un néopentanoate d'alkyle en C5 à C12.
Le teneur en co-solvant est de préférence 0 exclu à 95 % en poids du polymère tensioactif.
La teneur en polymère tensioactif est avantageusement de 1 à 10%, de préférence de 3 à 5 %, en poids par rapport à la phase interne.
Phase externe
La phase externe est une phase aqueuse.
Composé d'émulsification externe
Le composé d'émulsification externe peut être:
- un tensioactif non ionique,
- un polymère amphiphile non ionique, éventuellement associé à un ou plusieurs tensioactifs anioniques et/ou polymères amphiphiles anioniques, - un tensioactif particulaire éventuellement associé à un co-tensioactif, ou
- un colloïde protecteur.
On mentionne que selon un mode pratique le composé d'émulsification externe est introduit en mélange dans la phase externe. Plus de détails sont donnés ci-dessous en ce qui concerne ces composés.
tensioactif particulaire
Selon un mode particulier de l'invention, le composé d'émulsification externe est un tensioactif particulaire éventuellement associé à un co-tensioactif. De tel composés ont été décrits précédemment comme composés d'émulsification interne.
colloïde protecteur externe
Selon un autre mode particulier de l'invention, le composé d'émulsification externe est un colloïde protecteur. Il peut par exemple s'agir d'un alcool polyvinylique, le cas échéant partiellement hydrolyse.
La teneur en colloïde protecteur est avantageusement de 3 à 30 % en poids sec par rapport à l'émulsion interne, de préférence de 5 à 25%.
Tensioactif non ionique Selon un autre mode particulier de l'invention, le composé d'émulsification externe comprend un tensioactif non ionique. Il s'agit de préférence d'un tensioactif non ionique polyalcoxylé, par exemple choisi parmi:
- les alcools gras alcoxylés
- les triglycérides alcoxylés
- les acides gras alcoxylés
- les esters de sorbitan alcoxylés - les aminés grasses alcoxylées
- les di(phényl-1 éthyl) phénols alcoxylés
- les tri(phényl-1 éthyl) phénols alcoxylés, et
- les alkyls phénols alcoxylés où le nombre de motifs alcoxy, plus particulièrement oxyéthyléne et/ou oxypropyléne, est tel que la valeur de HLB est supérieure ou égale à 10.
un polymère amphiphile non ionique Selon un autre mode particulier de l'invention, le composé d'émulsification externe comprend un polymère amphiphile non ionique. Ce polymère peut être associé à un ou plusieurs tensioactifs anioniques et/ou polymères amphiphiles anioniques.
A titre de polymères amphiphiles non ionique on cite les copolymeres triblocs (polyéthylène glycol) - (polypropylène glycol) - (polyéthylène glycol).
Pour ce qui a trait aux polymères amphiphiles non ioniques ou anioniques, on met en œuvre un polymère comprenant au moins deux blocs, l'un d'eux étant hydrophile, l'autre hydrophobe. Ce qui a été indiqué auparavant dans le cadre de la description des monomères hydrophiles non ioniques, ioniques et ceux hydrophobes utilisables pour la préparation des copolymeres peignes ou à blocs.
Lesdits polymères amphiphiles peuvent de manière avantageuse, être obtenus par polymérisation radicalaire dite vivante ou contrôlée. A titre d'exemples non limitatifs de procédés de polymérisation dite vivante ou contrôlée, on peut notamment se référer aux demandes WO 98/58974, WO 00/75207 et WO 01/42312 (xanthate), WO 98/01478 (dithioesters), WO 99/03894 (nitroxydes) ; WO 99/31144 (dithiocarbamates), WO 02/26836 (dithiocarbazates) ; WO 02/10223 (dithiophosphoroesters), WO 96/30421 (polymérisation radicalaire par transfert d'atome - ATRP).
Les polymères amphiphiles peuvent aussi être obtenus par polymérisation anionique. Ils peuvent de même être préparés en mettant en jeu des polymérisations par ouverture de cycle (notamment anionique), ou par modification chimique du polymère.
Plus particulièrement, en ce qui concerne le polymère amphiphile non ionique, de préférence polyoxyalkyléné, présent de la phase aqueuse externe, il peut être choisi parmi les polymères miscibles au moins en partie dans la phase aqueuse externe et de préférence parmi les copolymeres triblocs polyéthylène glycol-polypropylène glycol- polyéthylène glycol.
Il est précisé que des polymères de type alcool polyvinylique ou triblocs polyacide acrylique/polyacrylate de butyle/polyacide acrylique peuvent être utilisés à cette fin.
La teneur en tensioactif non ionique et/ou en polymère amphiphile non ionique est avantageusement de 0,5 à 10 % en poids par rapport au poids de l'émulsion de la phase interne dans la phase intermédiaire, de préférence de 1 à 5 % en poids par rapport à la même référence.
A titre de tensioactifs anioniques pouvant être associés au polymère amphiphile non ionique, on cite les tensioactifs suivants:
- les alkylesters sulfonates, les alkylbenzènesulfonates, les alkylsulfonates primaires ou secondaires, les alkylglycérol sulfonates, les acides polycarboxyliques sulfonés, les sulfonates de paraffine ; - les alkylsulfates ;
- les alkyléthersulfates ;
- les alkylamides sulfates ;
- les sels d'acides gras saturés ou insaturés, les N-acyl N-alkyltaurates, les alkyliséthionates, les alkylsuccinamates et alkylsulfosuccinates, les monoesters ou diesters de sulfosuccinates, les N-acyl sarcosinates, les polyéthoxycarboxylates ; et
- les phosphates esters d'alkyle et/ou d'alkyléther et/ou d'alkylaryléther, seuls ou en mélange.
Plus précisément, il peut s'agir de composés choisis parmi les suivants :
- - les alkylesters sulfonates, par exemple de formule R-CH(SO3M)-COOR', où R représente un radical alkyle en C8-C2o, de préférence en C10-C16, R' un radical alkyle en Cι-C6, de préférence en C C3 et M un cation alcalin (sodium, potassium, lithium), ammonium substitué ou non substitué (méthyl-, diméthyl-, triméthyl-, tetramethylammonium, dimethylpiperidinium ...) ou dérivé d'une alcanolamine (monoéthanolamine, diéthanolamine, triéthanolamine ...). On peut citer tout particulièrement les méthyl ester sulfonates dont le radical R est en Cι4-C16; les alkylbenzènesulfonates, plus partiuclièrement en C9-C2o, les alkylsulfonates primaires ou secondaires, notamment en C8-C22, les alkylglycérol sulfonates, les acides polycarboxyliques sulfones, comme par exemple ceux décrits dans GB 1082179, les sulfonates de paraffine ;
- les alkylsulfates par exemple de formule ROSO3M, où R représente un radical alkyle ou hydroxyalkyle en C10-C24, de préférence en C12-C20 ; M représentant un atome d'hydrogène ou un cation de même définition que ci-dessus, ainsi que leurs dérivés polyalcoxylés (éthoxylés (OE), propoxylés (OP), ou leurs combinaisons), comme par exemple le dodécylsulfate de sodium ;
- les alkyléthersulfates par exemple de formule RO(CH2CH2θ)πSO3M où R représente un radical alkyle ou hydroxyalkyle en C10-C2 , de préférence en C12-C20; M représentant un atome d'hydrogène ou un cation de même définition que ci-dessus, n variant généralement de 1 à 4, ainsi que leurs dérivés polyalcoxylés (éthoxylés (OE), propoxylés (OP), ou leurs combinaisons), comme par exemple le laurylethersulfate avec n = 2.
- les alkylamides sulfates, par exemple de formule RCONHR'OSO3M où R représente un radical alkyle en C2-C22, de préférence en C6-C20, R' un radical alkyle en C2-C3, M représentant un atome d'hydrogène ou un cation de même définition que ci-dessus, ainsi que leurs dérivés polyalcoxylés (éthoxylés (OE), propoxylés (OP), ou leurs combinaisons) ;
- les sels d'acides gras saturés ou insaturés, par exemple comme ceux en C8-C2 , de préférence en C14-C20, les N-acyl N-alkyltaurates, les alkyliséthionates, les alkylsuccinamates et alkylsulfosuccinates, les monoesters ou diesters de sulfosuccinates, les N-acyl sarcosinates, les polyéthoxycarboxylates ; et
- les phosphates esters d'alkyle et/ou d'alkyléther et/ou d'alkylaryléther.
La teneur en tensioactif anionique est avantageusement de 0,5 à 5% en en poids par rapport au poids de l'émulsion de la phase interne dans la phase intermédiaire, de préférence de 0,5 à 2 % en poids par rapport à la même référence.
Agent épaississant
La phase externe peut également comprendre un agent épaississant. Il peut s'agir par exemple de polymères extraits de végétaux et éventuellement modifiés, de polysaccharides d'origine animale, végétale, bactérienne, ou leurs mélanges. On cite en particulier les gommes Xanthane et les guars.
La teneur en agent épaississant, s'il est présent, est de préférence telle que ledit agent est soluble dans la phase externe, et est plus particulièrement de 0,1 à 2 % en poids par rapport à la phase externe, de préférence de 0,1 à 0,5 % en poids par rapport à la phase externe.
Autres
Outre les composés principaux, les agents d'émulsification et éventuellement les agent épaississant, les différentes phases peuvent comprendre d'autres ingrédients. Pression osmotique
Ainsi, si la phase interne est une phase aqueuse, il peut être avantageux que ladite phase interne et la phase externe comprennent au moins un additif de régulation de la pression osmotique, identique ou non, choisi parmi les sels tels que les halogénures de métaux alcalins ou alcalino-terreux, ou les sulfates de métaux alcalin ou alcalino-terreux, ou parmi les sucres, ou les polysaccharides, ou leurs mélanges. La concentration en sel dans la phase interne est de préférence comprise entre 0,05 et 1 mol/l, de préférence 0,1 à 0,4 mol/l , et/ou la concentration en sucre et/ou polysaccharide est de préférence elle que la pression osmotique de la phase interne comprenant le sucre et/ou polysaccharide correspond à la pression osmotique d'une phase aqueuse interne comprenant 0,05 à 1 mol/l de sel ; la teneur en additif dans la phase externe étant telle que les pressions osmotiques des phases interne et externe sont équilibrées.
Actifs Comme on l'a mentionné pour la phase interne, chacune des phases peut comprendre au moins une matière active soluble ou dispersable dans ladite phase. Le composés principal de la phase peut d'ailleurs être-lui même une matière active. Par
matière active, on entend un composé ayant un effet sur un milieu d'application des particules de la suspension de particules, une fois ce composé libéré dans ledit milieu.
Structure de l'émulsion Emulsion interne
Le rapport pondéral entre la phase interne et la phase intermédiaire est avantageusement de 5/95 à 95/5, plus particulièrement de 20/80 à 90/10, et de préférence de 40/60 à 80/20.
L'émulsion interne (émulsion de la phase interne dans la phase intermédiaire) présente avantageusement une taille moyenne de gouttelettes de 0,01 à 50 μm, plus particulièrement de 0,1 à 20 μm, et de préférence de 0,1 à 10 μm.
Emulsion Externe
Le rapport pondéral entre l'émulsion interne (émulsion de la phase interne dans la phase intermédiaire) et phase externe est avantageusement de 5/95 à 60/40, de préférence de 20/80 à 60/40.
La taille moyenne des gouttelettes de l'émulsion externe dans la phase externe (taille de gouttelettes de phase intermédiaire comprenant la phase interne) est avantageusement de 0,1 à 500 μm, plus particulièrement de 1 à 200μm, et de préférence de 1 à 100 μm.
Procédés
On décrit dans cette partie des processus de préparation de l'émulsion multiple (étape 1) et de réticulation (étape 2). Les processus de préparation de l'émulsion multiple peuvent varier selon le système polyorganosiloxane réticulable utilisé. On précise en outre que les étapes de préparation de l'émulsion multiple et de réticulation ne sont pas forcément séquentielle: une réticulation peut subvenir, partiellement, pendant la préparation de l'émulsion multiple. Ainsi, l'étape de réticulation peut soit être contrôlée par le déclenchement d'une action (irradiation, ajout ou retrait de composés chimiques, chauffage...), soit être contrôlée par la cinétique sans déclenchement d'une action particulière. Dans ce dernier cas, il est préférable que la cinétique de réticulation soit suffisamment lente, pour que la réticulation ne survienne pas, ou en tout cas pas en totalité, avant que le processus de préparation de l'émulsion multiple soit achevé.
Préparation de l'émulsion multiple
L'étape de préparation de l'émulsion multiple comprend en général les phases suivantes:
1) On prépare en premier lieu l'émulsion interne, en mélangeant, avec agitation, la phase interne (comprenant de préférence tous les ingrédients qui ont été mentionnés ci- dessus), et tout ou partie de la phase intermédiaire, et tout ou partie du composé d'émulsification interne. Selon le système polyorganosiloxane réticulable utilisé, on peut préférer introduire certains ingrédients de la phase intermédiaire après un premier mélange. Dans le cas où la phase continue est peu visqueuse (viscosité inférieure à 1 Pa.s) l'agitation est de préférence forte et peut être, de manière avantageuse, apportée par l'utilisation d'un appareil du type Ultra-Turrax®, Microfluidizer, ou tout homogénéisateur haute pression. Dans le cas où la intermédiaire est visqueuse (viscosité supérieure ou égale à 1 Pa.s, de préférence supérieure ou égale à 5 Pa.s), l'agitation peut être avantageusement effectuée au moyen d'une pale-cadre. La préparation de l'émulsion interne est en général réalisée à une température comprise entre 20 et 80°C. La durée de l'agitation peut être déterminée sans difficulté par l'homme de l'art et dépend du type d'appareillage mis en œuvre, de manière par exemple à obtenir une taille de gouttelettes souhaitée.
2) On prépare en second lieu l'émulsion externe en mélangeant, sous agitation, l'émulsion interne précédemment obtenue, tout ou partie la phase externe, et tout ou partie du composé d'émulsification externe, puis en ajoutant éventuellement une partie restante (par exemple des épaississants, ou des agents de contrôle de la pression osmotique tels que décrits précédemment, le cas échéant sous forme de solution aqueuse) de la phase externe. L'agitation peut être faite au moyen d'une pale cadre. Typiquement, la vitesse d'agitation est relativement lente, de l'ordre de 40 tr/minute.
On mentionne que les composés d'émulsification peuvent être introduit dans les mélanges, sous forme pré-mélangée aux différentes phases.
Réticulation
Les processus de réticulation des systèmes polyorganosiloxanes réticulables utilisés ont été décrit ci-dessus, pour différents systèmes. On détaille ci-dessous différents mode particuliers de préparation des émulsions multiples, pour différents systèmes réticulables, et différents processus de réticulation adaptés.
Selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, le système polyorganosiloxane réticulable comprend un premier polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs du type Si-alcényle, associé à au moins un deuxième polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs de type Si-H, éventuellement un inhibiteur de la cinétique de la réaction de
réticulation, et un catalyseur de la réaction de réticulation, et l'émulsion multiple est obtenue par un procédé comprenant les étapes suivantes: a) on mélange sous agitation, la phase interne la phase intermédiaire, la phase intermédiaire et le composé d'émulsification interne, ledit composé étant éventuellement pré-mélangé dans l'une des phases, la phase intermédiaire comprenant le premier polyorganosiloxane, éventuellement tout ou partie du deuxième polyorganosiloxane, et éventuellement tout ou partie de l'inhibiteur, s'il est présent, pour obtenir l'émulsion interne, b) on ajoute, une fois l'émulsion interne obtenue, le deuxième polyorganosiloxane ou la partie restante, éventuellement l'inhibiteur ou la partie restante, et le catalyseur, c) on mélange l'émulsion obtenue à l'étape précédente, la phase aqueuse externe, et le composé d'émulsification externe, sous agitation.
Pour ce mode de réalisation, la réticulation de la phase intermédiaire ,est effectuée par action du catalyseur, le cas échéant en se plaçant dans les conditions de température permettant une élimination de l'inhibiteur. On note que selon ce mode de réalisation, une réticulation peut avoir été initiée lors de la préparation de l'émulsion multiple.
Selon un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention, le système polyorganosiloxane réticulable comprend un polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs Si-OH, et un catalyseur de la réaction de réticulation, et l'émulsion multiple est obtenue par un procédé comprenant les étapes suivantes : a) on mélange sous agitation, la phase interne la phase intermédiaire, la phase intermédiaire et le composé d'émulsification interne, ledit composé étant éventuellement pré-mélangé dans l'une des phases, la phase intermédiaire comprenant le polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs Si-OH, pour obtenir une émulsion interne, b) on ajoute, une fois l'émulsion interne obtenue, le catalyseur, c) on mélange l'émulsion obtenue à l'étape précédente, la phase aqueuse externe, et le composé d'émulsification externe, sous agitation.
Pour ce mode de réalisation, la réticulation de la phase intermédiaire est effectuée par action du catalyseur.
Selon un troisième mode de réalisation particulier de l'invention, le système polyorganosiloxane réticulable comprend un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs
époxydes et un photo-amorceur, et l'émulsion multiple est obtenue par un procédé comprenant les étapes suivantes : a) on mélange sous agitation, la phase interne la phase intermédiaire, la phase intermédiaire et le composé d'émulsification interne, ledit composé étant éventuellement pré-mélangé dans l'une des phases, la phase intermédiaire comprenant, un polyorganosiloxane comprenant un ou plusieurs groupes de réticulation réactifs époxydes, et éventuellement tout ou partie du photo-amorceur, pour obtenir une émulsion interne, b) on ajoute, éventuellement, une fois l'émulsion interne obtenue, le photo-amorceur ou la partie restante, c) on mélange l'émulsion obtenue à l'étape précédente, la phase aqueuse externe, et le composé d'émulsification externe, sous agitation.
Pour ce mode de réalisation, la réticulation de la phase intermédiaire est effectuée par action d'un rayonnement ultraviolet. Séchage
La suspension selon la revendication peut être traitée de manière à éliminer la phase externe, pour obtenir des particules de polyorganosiloxane réticulé comprenant une dispersion de la phase interne. L'élimination de la phase externe peut par exemple être effectuée par séchage. La phase externe éliminée peut avantageusement comprendre un polymère hydrosoluble ou hydrodispersable se présentant sous une forme solide en présence d'une teneur en eau d'au plus 10 % en poids par rapport au poids dudit polymère et dont la température de transition vitreuse est supérieure à 25°C, de préférence supérieure à 50°C. Les particules ainsi obtenue peuvent par exemple être introduites dans divers milieux ou diverses composition afin d'y apporter une matière active. Il peut s'agir par exemple d'une introduction dans un matériau plastique. On mentionne que les particules peuvent également être introduite par la suite dans un milieu liquide, aqueux ou non, pour obtenir de nouveau une suspension.
La suspension de particules et les particules obtenues à partir de cette suspension peuvent être utilisées notamment dans des compositions cosmétiques, détergentes, alimentaires, ou dans des compositions de matériaux plastiques. Elles peuvent notamment être utilisée pour encapsuler des parfums, par exemple pour des compositions à usage personnel ou pour introduction dans des matières plastiques.
Plus particulièrement, la suspension selon l'invention, peut être utilisée dans une formulation cosmétique par exemple dans le domaine du traitement de la peau et/ou des cheveux. La teneur en particules, est de préférence telle que la teneur en
matière(s) active(s) dans la formulation cosmétique ou dermatologique est comprise entre 0,01 et 50 % en poids de ladite formulation.
Les compositions cosmétiques faisant l'objet de l'invention peuvent être formulées en un grand nombre de types de produits pour la peau, le cheveu, les cils et/ou les ongles, les shampoings pour cheveux ou pour le corps, les gels de nettoyage du visage ou du corps, les savons liquides, les compositions moussantes pour le bain, les conditionneurs, les formulations pour le coiffage ou pour faciliter le peignage des cheveux, les lotions pour les mains et le corps, les produits régulant l'hydratation de la peau, les laits de toilette, les compositions démaquillantes, les produits dépilatoires, les crèmes ou lotions de protection contre le soleil et les rayonnements ultraviolets, les crèmes de soin, les préparations anti-acné, les formulations maquillage de type mascaras, fonds de teint, vernis à ongles, les produits destinés à être appliqués sur les lèvres, etc.
Les formulations cosmétiques, en plus de l'émulsion ou de la dispersion selon l'invention, comprend des additifs classiques dans le domaine.
Ainsi, les formulations peuvent comprendre des tensioactifs dont la teneur peut varier entre environ 3-40% en poids par rapport à la formulation.
Parmi les agents tensioactifs convenables, on peut citer à titre de tensioactif anioniques: les alkylesters sulfonates, les alkylbenzènesulfonates, les alkylsulfonates primaires ou secondaires, les alkylglycerol sulfonates, les acides polycarboxyliques sulfones, les sulfonates de paraffine ; les alkylsulfates ; les alkyléthersulfates ; les alkylamides sulfates ; les sels d'acides gras saturés ou insaturés, les N-acyl N- alkyltaurates, les alkyliséthionates, les alkylsuccinamates et alkylsulfosuccinates, les monoesters ou diesters de sulfosuccinates, les N-acyl sarcosinates, les polyéthoxycarboxylates ; et les phosphates esters d'alkyle et/ou d'alkyléther et/ou d'alkylaryléther ; seuls ou en mélange.
Parmi les tensioactifs non ioniques pouvant être utilisés dans les formulations, conviennent : les alcools gras alcoxylés ; les triglycérides alcoxylés ; les acides gras alcoxylés ; les esters de sorbitan alcoxylés ; les aminés grasses alcoxylées ; les di(phényl-1 éthyl) phénols alcoxylés ; les tri(phényl-1 éthyl) phénols alcoxylés ; les alkyls phénols alcoxylés ; les produits résultant de la condensation de l'oxyde d'éthylène avec un composé hydrophobe résultant de la condensation de l'oxyde de propylène avec le propylène glycol, tels les Pluronic commercialisés par BASF ; les produits résultant de la condensation de l'oxyde d'éthylène le composé résultant de la condensation de l'oxyde de propylène avec l'éthylènediamine, tels les Tetronic commercialisés par BASF ; les alkylpolyglycosides comme ceux décrits dans US 4565647 ; les amides d'acides gras par exemple en C8-C20 »" seuls ou en mélange.
Les formulations peuvent de même comprendre des tensioactifs cationiques comme les halogénures d'alkyldiméthylammonium, ou encore des tensioactifs amphotères ou zwitterioniques, comme par exemple les bétaïnes, par exemple la lauryl bétaïne (Mirataine BB de la société Rhodia Chimie) ; les sulfo-bétaïnes ; les amidoalkylbétaïnes, comme la cocamidopropyl bétaïne (Mirataine BDJ de la société Rhodia Chimie) ; les sultaines comme la cocamidopropyl hydroxy sultaïne (Mirataine CBS de la société Rhodia Chimie) ; les alkylamphoacétates et alkylamphodiacétates, comme par exemple comprenant une chaîne coco, lauryle (Miranol C2M, C32 notamment, de la société Rhodia Chimie) ; les alkylamphopropionates ou les alkylamphodipropionates, (Miranol C2M SF) ; les alkyl amphohydroxypropyl sultaïnes (Miranol CS).
On peut ainsi incorporer dans la composition cosmétique, sous forme de dispersions ou de solutions, des agents bactéricides ou fongicides afin d'améliorer la désinfection de la peau, comme par exemple le triclosan ; des agents anti-pelliculaires, comme notamment le zinc pyrithione ou l'octopyrox ; des agents insecticides comme les pyréthroïdes naturels ou de synthèse.
Les compositions cosmétiques peuvent également contenir des agents pour la protection de la peau et/ou des cheveux contre les agressions du soleil et des rayons UV. Ainsi, les compositions peuvent comprendre des filtres solaires qui sont des composés chimiques absorbant fortement le rayonnement UV, comme les composés autorisés dans la directive européenne N° 76/768/CEE, ses annexes et les modifications ultérieures de cette directive.
Les compositions cosmétiques peuvent également contenir des résines fixatives. Ces résines fixatives, lorsqu'elles sont présentes, le sont généralement à des concentrations comprises entre 0,01 et 10%, preferentiellement entre 0,5 et 5%. Les résines fixatives entrant dans les compositions cosmétiques sont plus particulièrement choisies parmi les résines suivantes :
• les copolymeres acrylate de méthyle / acrylamide, copolymeres polyvinylméthyléther / anhydride maléique, copolymeres acétate de vinyle / acide crotonique, copolymeres octylacrylamide / acrylate de méthyle / butylaminoéthylméthacrylate, polyvinylpyrrolidones, copolymeres polyvinylpyrrolidone / méthacrylate de méthyle, copolymeres polyvinylpyrrolidone / acétate de vinyle, alcools polyvinyliques, copolymeres alcool polyvinylique / acide crotonique, copolymeres alcool polyvinylique / anhydride maléique, hydroxypropyl celluloses, hydroxypropyl guars, polystyrène sulfonates de sodium, terpolymères polyvinylpyrrolidone / éthyl méthacrylate/ acide méthacrylique, monométhyl éthers de poly(méthylvinyl éther/ acide maléique), polyvinylacétates greffés sur des troncs polyoxyéthylènes (EP 219048),
• les copolyesters dérivés d'acide, anhydride ou d'un diester téréphtalique et/ou isophtalique et/ou sulfoisophtalique et d'un diol, tels que :
- les copolymeres polyesters à base de motifs ethylène terephtalate et/ou propylène terephtalate et polyoxyethylene terephtalate, (US 3959230, US 3893929, US 4116896, US 4702857, US 4770666) ;
- les oligomères polyesters sulfones obtenus par sulfonation d'un oligomère dérivé de l'alcool allylique éthoxylé, du diméthyltéréphtalate et du 1 ,2 propylène diol
(US 4968451) ;
- les copolymeres polyesters dérivés de diméthyltéréphtalate, d'acide isophtalique, de sulfoisophtalate de diméthyl et d'éthylène glycol (EP 540374)
- les copolymeres comprenant des unités polyesters dérivés de diméthyltéréphtalate, d'acide isophtalique, de sulfoisophtalate de diméthyl et d'éthylène glycol et d'unités polyorganosiloxanes (FR 2728915).
- les oligomères polyesters sulfones obtenus par condensation de l'acide isophtalique, du sulfosuccinate de diméthyle et de diéthylène glycol (FR 2236926)
- les copolymeres polyesters à base de motifs propylène terephtalate et polyoxyethylene terephtalate et terminés par des motifs éthyles, methyles (US 4711730) ou des oligomères polyesters terminés par des groupes alkylpolyéthoxy (US 4702857) ou des groupes anioniques sulfopolyéthoxy (US 4721580), sulfoaroyles (US 4877896) ; - les polyesters-polyuréthanes plus particulièrement obtenus par réaction d'un polyester obtenu à partir d'acide adipique et/ou d'acide téréphtalique et/ou d'acide sulfoisophtalique et d'un diol, sur un prépolymère à groupements isocyanates terminaux obtenus à partir d'un polyoxyethylene glycol et d'un diisocyanate (FR 2334698) ;
• les monoamines ou polyamines éthoxylées, les polymères d'aminés éthoxylées (US 4597898, EP 11984).
De manière préférentielle, les résines fixatives sont choisies parmi les polyvinylpyrrolidone (PVP), copolymeres de polyvinylpyrrolidone et de méthyl méthacrylate, copolymère de polyvinylpyrrolidone et d'acétate de vinyle (VA), copolymeres polytéréphtale d'éthylène glycol / polyéthylène glycol, copolymeres polyterephtalate d'éthylène glycol / polyéthylène glycol / polyisophtalate sulfonate de sodium, et leurs mélanges.
Ces résines fixatives sont preferentiellement dispersées ou solubilisées dans le véhicule choisi.
Les compositions cosmétiques peuvent également contenir des dérivés polymériques exerçant une fonction protectrice.
Ces dérivés polymériques peuvent être présents en quantités de l'ordre de 0,01 - 10%, de préférence environ 0,1-5%, et tout particulièrement de l'ordre de 0,2-3% en poids.
Ces agents peuvent notamment être choisis parmi : . les dérivés cellulosiques non ioniques tels que les hydroxyéthers de cellulose, la méthylcellulose, l'éthylcellulose, l'hydroxypropyl méthylcellulose, l'hydroxybutyl méthylcellulose ;
. les polyvinylesters greffés sur des troncs polyalkylénés tels que les polyvinylacétates greffés sur des troncs polyoxyéthylènes (EP 219048) ; . les alcools polyvinyliques.
Les compositions cosmétiques peuvent aussi comprendre des agents plastifiants. Lesdits agents, s'ils sont présents, peuvent représenter entre 0,1 à 20% de la formulation de préférence de 1 à 15%.
Parmi les agents plastifiants particulièrement utiles, on peut citer les adipates, les phtalates, les isophtalates, les azélates, les stéarates, les silicones copolyols, les glycols, l'huile de ricin, ou leurs mélanges.
On peut aussi avantageusement ajouter à ces compositions des agents séquestrants des métaux, plus particulièrement ceux séquestrant le calcium comme les ions citrates. On peut également incorporer aux compositions cosmétiques des agents humectants, parmi lesquels figurent, entre autres, le glycérol, le sorbitol, l'urée, le collagène, la gélatine, l'aloe vera, l'acide hyaluronique ou des solvants volatils hydrosolubles comme l'éthanol ou le propylène glycol dont les teneurs peuvent atteindre jusqu'à 60% en poids de la composition. Pour diminuer encore l'irritation ou l'agression du cuir chevelu, on peut aussi ajouter des polymères hydrosolubles ou hydrodispersables comme le collagène ou certains dérivés non allergisants de protéines animales ou végétales (hydrolysats de protéines de blé par exemple), des hydrocolloïdes naturels (gomme de guar, de caroube, de tara, ...) ou issus de procédés de fermentation et les dérivés de ces polycarbohydrates comme les celluloses modifiées non ioniques comme par exemple l'hydroxyéthylcellulose, ou anionique comme la carboxyméthylcellulose ; les dérivés du guar ou de la caroube comme leurs dérivés non-ioniques (par exemple hydroxypropylguar) ou les dérivés anioniques (carboxyméthylguar et carboxyméthylhydroxypropylguar) . A ces composés, on peut ajouter en association, des poudres ou des particules minérales comme du carbonate de calcium, du bicarbonate de sodium, du dihydrogenophosphate de calcium, des oxydes minéraux sous forme de poudre ou sous
forme colloïdale (particules de taille inférieure ou de l'ordre de un micromètre, parfois de quelque dizaines de nanomètres) comme du dioxyde de titane, de la silice, des sels d'aluminium utilisés généralement comme anti-transpirants, du kaolin, du talc, des argiles et leurs dérivés, etc.. Des agents conservateurs comme les méthyl, éthyl, propyl et butyl esters de l'acide p-hydroxybenzoïque, le benzoate de sodium, le GERMABEN® ou tout agent chimique évitant la prolifération des bactéries ou des moisissures et utilisé traditionnellement des les compositions cosmétiques, peuvent aussi être introduits dans les compositions aqueuses cosmétiques selon l'invention, généralement à hauteur de 0,01 à 3 % en poids.
La quantité de ces produits est habituellement ajustée pour éviter toute prolifération de bactéries, moisissures ou levures dans les compositions cosmétiques.
Alternativement à ces agents chimiques, on peut parfois utiliser des agents modifiant l'activité de l'eau et augmentant fortement la pression osmotique comme les carbohydrates ou des sels.
Pour protéger la peau et/ou les cheveux des agressions du soleil et des rayons UV, on peut ajouter à ces formulations des particules minérales comme l'oxyde de zinc, le dioxyde de titane ou les oxydes de cérium sous forme de poudre ou de particules colloïdales, seuls ou en mélange. Ces poudres peuvent éventuellement être traitées en surface pour augmenter l'efficacité de leur action anti-UV ou pour faciliter leur incorporation dans les formulations cosmétiques ou pour inhiber la photoréactivité de surface.
A ces ingrédients on peut ajouter, si nécessaire, et dans le but d'augmenter le confort lors de l'utilisation de la composition par le consommateur, un ou des parfums, des agents colorants parmi lesquels on peut citer les produits décrits dans l'annexe IV ("List of colouring agents allowed for use in cosmetic products") de la directive européenne n° 76/768/CEE du 27 juillet 1976 dite directive cosmétique, et/ou des agents opacifiants comme des pigments.
Bien que cela ne soit pas obligatoire, la composition peut aussi contenir des polymères viscosants ou gélifiants de façon à ajuster la texture de la composition, comme les polyacrylates réticulés (Carbopol commercialisés par Goodrich), les dérivés non cationiques de la cellulose comme l'hydroxypropylcellulose, la carboxyméthylcellulose, les guars et leurs dérivés non ioniques, la gomme xanthane et ses dérivés, utilisés seuls ou en association, ou les mêmes composés, généralement sous la forme de polymères hydrosolubles modifiés par des groupements hydrophobes liés de manière covalente au squelette polymère comme décrit dans la demande
internationale WO 92/16187 et/ou de l'eau pour amener le total des constituants de la formulation à 100 %.
Les compositions cosmétiques peuvent également contenir des agents dispersants polymériques en quantité de l'ordre de 0,1-7% en poids, pour contrôler la dureté en calcium et magnésium, agents tels que :
. les sels hydrosolubles d'acides polycarboxyliques de masse moléculaire en poids de l'ordre de 2000 à 100000 g/mol, obtenus par polymérisation ou copolymérisation d'acides carboxyliques ethyleniquement insaturés tels que l'acide acrylique, l'acide ou l'anhydride maléique, l'acide fumarique, l'acide itaconique, l'acide aconitique, l'acide mesaconique, l'acide citraconique, l'acide methylenemalonique, et tout particulièrement les polyacrylates de masse moléculaire en poids de l'ordre de 2000 à 10000 g/mol (US 3308067), les copolymeres d'acide acrylique et d'anhydride maléique de masse moléculaire en poids de l'ordre de 5000 à 75 000 g/mol (EP 66915) ; . les polyéthylèneglycols par exemple de masse moléculaire en poids de l'ordre de 1000 à 50000 g/mol.
D'autres détails ou avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au vu des exemples donnés ci-dessous à titre indicatif.
EXEMPLES
Exemple 1.1. : préparation d'une émulsion eau dans silicone
Ingrédients :
Huile silicone 621 V100* + 100 ppm ethynyl cyclo hexanol 8.325 g Tensioactif DC5225** 15.75 g
NaCL 0.3 g
Eau 52.5 g
* polyorganosiloxane comprenant 1% de groupements Si-Vinyl, de viscosité 100 mPa.s, commercialisée par Rhodia. ** Tension actif commercialisé par Dow Corning.
L'huile silicone et le tensioactif sont introduits dans un bêcher. L'eau additionnée de sel est ajoutée progressivement sous Ultra Turrax (10000 tr/mn) et l'agitation est maintenue 1 minute après la fin de l'ajout. Une émulsion eau dans silicone est obtenue (émulsion interne).
Exemple 1.2. préparation d'une émulsion multiple eau dans silicone réticulée dans eau Ingrédients :
Emulsion de l'Exemple 1.1 15 g
Huile réticulante* 0.05 g
Catalyseur R de Karlstedt 0.08 g
Solution aqueuse d'APV 10%** 35 g Glucose 0.2 g
* polyorganosiloxane comprenant 1 ,3% de groupements Si-H.
** Rhodoviol 25/140 commercialisé par Rhodia
L'huile réticulante et le catalyseur sont ajoutés dans l'émulsion de l'exemple 1.1. Ce mélange, après homogénéisation, est introduit en plusieurs fois, dans la solution aqueuse à 10% d'APV additivee de glucose. Le système est homogénéisé à la pâle cadre (40 trs/mn) pendant environ 40 mn, pour former une émulsion externe, puis chauffé à 60°C pendant environ 40 mn pour obtenir une réticulation dans les gouttelettes de l'émulsion externe.
Une émulsion multiple est observée au microscope optique.
Exemple 2:
A une partie de l'émulsion eau dans silicone de l'exemple 1.1 est ajouté l'huile réticulante e l'exemple 1.2 et le catalyseur de l'exemple 1.2. Sur ce mélange, après homogénéisation et arrêt de l'agitation, est ajouté une solution à 10% d'APV (ex Rhodoviol 25/140) additivee de glucose, de l'exemple 1.2. Le système est homogénéisé à la pâle cadre (40 trs/mn) pendant environ 40 mn puis chauffé à 60°C pendant environ 40 mn pour réaliser la polymérisation dans les gouttelettes.
La composition est la suivante :
Exemple 1 15 g
Huile réticulante 0.05 g
Catalyseur 0.08 g
APV 10% 35 g Glucose 0.2 g
Une émulsion multiple est observé au microscope optique.
Exemple 3.1 : Préparation d'une émulsion huile de ricin dans silicone Ingrédients :
Huile silicone 621 V100 + 100 ppm ethynyl cyclo hexanol 24.25 g
Copolymère* 0.75 g
Huile de ricin 25 g
* copolymère décrit dans l'exemple 5.
L'huile silicone est additivee du copolymère. Après homogénéisation, l'huile de ricin est introduite sous Ultra Turrax (10000 tr/mn) et l'agitation est maintenue 1 minute après la fin de l'ajout.
Une émulsion huile de ricin dans silicone est obtenue (émulsion interne).
Exemple 3.2 : Préparation d'une émulsion multiple huile de ricin dans silicone réticulée dans eau Ingrédients
Emulsion de l'exemple 2.1 15 g
Huile réticulante* 0.24 g
Catalyseur R de Karlstedt 0.36 g
Solution aqueuse d'APV 10%** 35 g Glucose 0.08 g
* polyorganosiloxane comprenant 1.3% de groupements Si-H. ** Rhodoviol 25/140 commercialisé par Rhodia
L'huile réticulante et le catalyseur sont ajoutés dans l'émulsion de l'exemple 2.1. Ce mélange, après homogénéisation, est introduit en plusieurs fois, dans la solution aqueuse à 10% d'APV additivee de glucose. Le système est homogénéisé à la pâle cadre (40 trs/mn) pendant environ 40 mn, pour former une émulsion externe, puis chauffé à 60°C pendant environ 40 mn pour obtenir une réticulation dans les gouttelettes de l'émulsion externe. Une émulsion multiple est observée au microscope optique.
Exemple 4.1 : préparation d'une émulsion eau dans silicone Ingrédients :
Huile silicone 621 V100 + 100 ppm ethynyl cyclo hexanol 8.325 g Tensioactif Tegopren 7008 dans D5* (solution 10%) 15.75 g
NaCL 0.3 g
Eau 52.5 g
* commercialisé par Goldschmidt
L'huile silicone et le tensioactif sont introduits dans un bêcher. L'eau additionnée de sel est introduite sous Ultra Turrax (10000 tr/mn) et l'agitation est maintenue 1 minute après la fin de l'ajout. Une émulsion eau dans silicone est obtenue (émulsion interne)
Exemple 4.2 préparation d'une émulsion multiple eau dans silicone réticulée dans eau Ingrédients
Emulsion de l'exemple 4.1 15 g Huile réticulante* 0.05 g
Catalyseur R de Karlstedt 0.08 g
Solution d'APV 10%** 35 g
Glucose 0.2 g
* polyorganosiloxane comprenant 1.3% de groupements Si-H. ** Rhodoviol 25/140 commercialisé par Rhodia
L'huile réticulante et le catalyseur sont ajoutés dans l'émulsion de l'exemple 3.1. Ce mélange, après homogénéisation, est introduit en plusieurs fois, dans la solution aqueuse à 10% d'APV additivee de glucose. Le système est homogénéisé à la pâle cadre (40 trs/mn) pendant environ 40 mn, pour former une émulsion externe, puis chauffé à 60°C pendant environ 40 mn pour obtenir une réticulation dans les gouttelettes de l'émulsion externe. Une émulsion multiple est observé au microscope optique.