水性有機硅聚醚微乳液的制作方法
【專利說明】水性有機硅聚醚微乳液
[0001] 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求提交于2012年10月8日的美國臨時專利申請61/712, 549的優(yōu)先權(quán) 和所有優(yōu)點，該臨時專利申請的內(nèi)容以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 有機硅聚醚在本領(lǐng)域中通常已知用作表面活性劑。有機硅聚醚通常還用作水分散 體中的添加劑或助乳化劑。例如，某些有機硅聚醚，諸如聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚 物，已被用作各種水性有機硅乳液的乳化劑。該共聚物中聚二烷基硅氧烷組分和聚氧化烯 組分的相對量可以通過與包含聚氧乙烯作為親水基團的有機非離子表面活性劑的HLB值 一定程度上類似的方式?jīng)Q定該共聚物的乳化性質(zhì)。通常，如果疏水性有機硅聚醚需要作為 乳液中的油相來遞送，那么傾向于形成有機硅聚醚包水乳液。因此，需要辨識具有有機硅聚 醚分散相的水性乳液。還需要辨識其中有機硅聚醚分散相的平均粒度小于100納米的乳 液，這種乳液可被視為微乳液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)形成微乳液的某些有機硅聚醚。具體地講，本發(fā)明的有機硅聚 醚分散在平均粒度小于100納米的微乳液組合物中。因此，該微乳液對于可見光而言是基 本上澄清的和/或透明的。
[0005] 本發(fā)明的有機娃聚醚微乳液包含：
[0006] i)至少20重量％的不能與水混溶的分散相，該分散相包含：
[0007] A)具有以下平均式的聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物：
[0008] R13SiO[R12SiO] JR1 R2SiO]ySiR、或 R 1A2SiO[R12SiOLSi R12R2
[0009] 其中
[0010] X的范圍是從50至1000，
[0011] y的范圍是從1至50，
[0012] R1為含有1至6個碳原子的烷基，
[0013] R2為具有以下平均式的聚氧化亞烷基：
[0014] -R3O(C2H4O)a(C 3H6O)bR4
[0015] 其中
[0016] a 大于 4，
[0017] b的范圍是從0至30，
[0018] R3為含有2至12個碳原子的二價烴基，
[0019] R4為氫、R1或乙?；?br>[0020] 前提條件是聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物包含0. 1重量％至10重量％的環(huán) 氧乙烷（C2H4O)基團，
[0021] B)任選地，不能與水混溶的有機硅或烴類流體，以及
[0022] ii)至少5重量％的
[0023] C)乳化劑，該乳化劑選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性 劑或它們的組合，
[0024] 其中
[0025] 有機硅聚醚微乳液是光學透明的并且具有小于100納米的平均粒度。
[0026] 本發(fā)明的微乳液可用于多種個人護理產(chǎn)品制劑。具體地講，有機硅聚醚微乳液可 用于制備"澄清的"個人護理產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0027] 圖1為澄清的高固含量微乳液組合物的凝膠樣行為的第一圖（代表實例3)。
[0028] 圖2為澄清的高固含量微乳液組合物的凝膠樣行為的第二圖（代表實例3)。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明涉及某些有機硅聚醚的水性微乳液，以及這些有機硅聚醚與不能與水混溶 的有機流體或有機硅流體組合而成的微乳液。
[0030] 如本文所用，微乳液是指基本上光學澄清的或半透明的單相或多相乳液。本發(fā)明 的微乳液中的"油"相或分散相包含如下所述的有機硅聚醚，和/或這些有機硅聚醚與不能 與水混溶的有機流體、有機硅流體或它們的組合的組合。就單相微乳液而言，體系是均一的 并且可視為熱力學穩(wěn)定的。單相微乳液可采用水中的油溶脹膠束（水包油微乳液）或油中 的水溶脹膠束（油包水微乳液）或雙連續(xù)相微乳液的形式。就多相乳液（該乳液是光學澄 清的或半透明的，但此透明度不是由于不同相的折射率的匹配而造成的）而言，該乳液包 含小于可見波長的分散液滴。根據(jù)本發(fā)明的微乳液包含所有三種形式的單相微乳液以及水 包油滴型的多相乳液，在后一種情況中，油滴小于100納米。本微乳液發(fā)明可用水進一步稀 釋至任意比率，并且仍然保持其初始的光學清晰度，不會發(fā)生相分離。
[0031] 本發(fā)明的微乳液包含至少20重量％的不能與水混溶的分散相，或者該微乳液包 含至少30重量％的不能與水混溶的分散相，或者該微乳液包含至少40重量％的不能與水 混溶的分散相，或者該微乳液包含至少50重量％的不能與水混溶的分散相，或者該微乳液 包含至少60重量％的不能與水混溶的分散相。
[0032] 不能與水混溶的分散相包含組分A)聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物，以及任選 地組分B)不能與水混溶的有機硅或烴類流體。組分A)和B)如下所述。在一個實施例中， 不能與水混溶的分散相基本上由以下組分組成：組分A)聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚 物，以及任選地組分B)不能與水混溶的有機硅或烴類流體。作為另一種選擇，不能與水混 溶的分散相由以下組分組成：組分A)聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物，以及任選地組分 B)不能與水混溶的有機硅或烴類流體。
[0033] A)聚二烷某硅氣烷-聚氣化烯共聚物
[0034] 本發(fā)明的微乳液中的組分A)為具有以下平均式的聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共 聚物：
[0035] R13SiO[R12SiO] JR1 R2SiO]ySiR、或 R 1A2SiO[R12SiOLSi R12R2
[0036] 其中
[0037] x的范圍是從50至1000，
[0038] y的范圍是從1至50，
[0039] R1為含有1至6個碳原子的烷基，
[0040] R2為具有以下平均式的聚氧化亞烷基：
[0041] -R3O(C2H4O)a(C 3H6O)bR4
[0042] 其中
[0043] a 大于 4，
[0044] b 可為 0 至 30，
[0045] R3為含有2至12個碳原子的二價烴基，
[0046] R4為氫、
[0047] R1或乙?；?，
[0048] 前提條件是聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物包含0. 1重量％至10重量％的環(huán) 氧乙烷（C2H4O)基團。
[0049] 聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯是一種有機硅聚醚并且可選自兩種常見類型。在一個 實施例中，有機硅聚醚為具有以下平均式的聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯=R13SiO [R12SiO] x [R1 R2SiC^ySiR13。這些有機硅聚醚通常被描述為"耙型"有機硅聚醚，因為它們的幾何形狀為帶 有聚醚側(cè)基的主要為直鏈的硅氧烷鏈。在第二實施例中，有機硅聚醚為具有以下平均式的 聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯A^fSiOtl^SiOLSil^R 2。這些有機硅聚醚通常被描述為"ΑΒΑ" 有機硅聚醚，因為它們的幾何形狀為用聚醚基封端的主要為直鏈的硅氧烷鏈。
[0050] 上述有機硅聚醚式中的下標"X"表示聚二烷基硅氧烷中二烷基甲硅烷氧基單元的 數(shù)量，并且可為50至1000、或者90至500、或者205至500、或者300至500、或者350至 450。
[0051] 上述有機硅聚醚式中的下標"y"表示聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯中包含R2取代 的二甲硅烷氧基單元的數(shù)量，并且可為1至50、或者1至20、或者1至10。
[0052] 上述式中的R2為具有以下平均式的聚氧化亞烷基：
[0053] -R3O (C2H4O)a(C3H6O) bR4
[0054] 其中
[0055] 下標"a"大于4,或者a可為4至30、或者4至15、或者4至10，
[0056] 下標"b"可為0至30、或者0至20、或者0至10。
[0057] R3為含有2至12個碳原子的二價烴基，或者R 3含有2至6個碳原子，或者
[0058] R3為丙烯或異丁烯，或者R 3為丙烯。
[0059] R4為氫、
[0060] R1 或乙酰基（CH 3C (0) _)。
[0061] 本發(fā)明的有機硅聚醚包含聚氧化烯部分，該部分主要為如上述式中的（C2H4O)J^ 表示的聚氧乙烯鏈（在實例中表示為E0)。聚氧化烯基團主要包含氧乙烯單元（C2H4O),但 也可包含如上述式中的（C 3H6O)所表示的氧化丙烯單元（在實例中表示為PO)、氧化丁烯單 元（C4H 8O)或它們的混合物。當聚氧化烯基團包含（C2H4O)、（C3H 6O)和/或（C4H8O)單元的 混合物時，氧化烯基團通常在該基團內(nèi)為無規(guī)的，但也可為嵌段的。聚氧化烯基團包含足量 的聚氧乙烯單元以向聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯共聚物提供0. 1重量％至10重量％的環(huán) 氧乙燒（C2H4O)基團、或者0. 1重量％至8重量％的環(huán)氧乙燒、或者0. 2重量％至6重量％ 的環(huán)氧乙燒、或者0. 4重量％至5重量％的環(huán)氧乙燒。
[0062] 在一個實施例中，聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯（組分A)不溶于水并且無表面活 性，即，它不是表面活性劑。它不會與水形成任何自組裝結(jié)構(gòu)，諸如像較小的親水性對應物 中的一些所形成的膠束或液晶或囊泡。
[0063] 本領(lǐng)域中已知的用于制備有機硅聚醚的任何方法可用于制備可用作本發(fā)明的微 乳液中的組分A)的聚二烷基硅氧烷-聚氧化烯。作為另一種選擇，可用作組分A)的聚二 烷基硅氧烷-聚氧化烯可以通過使以下物質(zhì)反應來制備：
[0064] a)有機氫硅氧烷共聚物，具有以下平均式：
[0065] R13SiO [R12SiO] x [R1HSiO] ySiR、或 R WSiO [R12SiO] XSiHR12
[0066] 其中
[0067] X的范圍是從50至1000，
[0068] y的范圍是從1至50，
[0069] R1為含有1至6個碳原子的烷基，
[0070] b)聚氧化烯，具有以下平均式：
[0071] -R5O(C2H4O)a(C 3H6O)bR4
[0072] 其中
[0073] a 大于 4，
[0074] b的范圍是從0至30，
[0075] R3為含有2至12個碳原子的二價烴基，
[0076] R4 為氫、
[0077] R1或乙酰基，
[0078] R5為含有2至12個碳原子的不飽和脂族烴基，以及
[0079] c)硅氫加成催化劑。
[0080] 可用作組分b)的聚氧化烯可為任何聚氧化烯，該聚氧化烯在一個分子鏈端用含 有2至12個碳原子的不飽和脂族烴基進行封端。聚氧化烯可得自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán) 氧丁烷、1，2-環(huán)氧己烷、1，2-環(huán)氧辛烷、環(huán)狀環(huán)氧化物（諸如環(huán)氧環(huán)己烷或外-2, 3-環(huán)氧降 莰烷）的聚合反應。聚氧化烯基團主要包含氧乙烯單元（C2H4O),但也可包含少量的氧丙烯 單元（C 3H6O)、氧丁烯單元（C4H8O)或它們的混合物。通常，如以摩爾濃度來定義并且在上述 式中由"a"下標表示，聚氧化烯基團主要包含氧乙烯單元。當存在時，氧丙烯單元在上述式 中由"b"下標表示。不飽和的脂族烴基可以是烯基或炔基。烯基的代表性非限制性例子 可由以下結(jié)構(gòu)示出：H 2C = CH-、H2C = CHCH2-、H2C = CHC (CH3) 2_、H2C = C (CH3) CH2-、H2C = CHCH2CH2-、H2C = CHCH2CH2CH2^p H2C = CHCH2CH2CH2CH2-。炔基的代表性非限制性例子可由以 下結(jié)構(gòu)示出：HC E c-、HC E CCH2-、HC E CCH(CH3)-、HC E CC(CH3)2-和 HC E CC(CH3)2CH2-。
[0081] 在一個分子末端具有不飽和脂族烴基的聚氧化烯是本領(lǐng)域已知的，并且許多可商 購