氨基官能有機硅乳液的制備方法
【專利說明】氨基官能有機硅乳液的制備方法 相關(guān)專利申請的交叉引用
[0001] 本申請要求2013年5月31日提交的美國臨時專利申請No. 61/829366的權(quán)益。
【背景技術(shù)】
[0002] 氨基官能有機硅和高分子量有機硅的乳液廣泛用于護發(fā)組合物中，以提供各種美 感效果。已商業(yè)開發(fā)出各種類型的乳液，以提供這種氨基官能有機硅聚合物的水基產(chǎn)品，用 作頭發(fā)調(diào)理劑。
[0003] 減少有機硅乳液中溶劑、未反應(yīng)的硅氧烷、催化劑殘余物、環(huán)狀聚合副產(chǎn)物以及其 他雜質(zhì)的存在，是本領(lǐng)域當(dāng)前的一個挑戰(zhàn)。當(dāng)這類雜質(zhì)與下游應(yīng)用（例如醫(yī)療、美容和個人 護理應(yīng)用）不相容時，在這類雜質(zhì)的存在會降低乳液的穩(wěn)定性的情況下，或者在法規(guī)規(guī)定 要求去除或減少這類雜質(zhì)的存在的情況下，或者出于其他原因，減少這類雜質(zhì)的需求就會 產(chǎn)生。具體地講，減少有機硅乳液中環(huán)硅氧烷（諸如八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧 烷）的存在是值得關(guān)注的。
[0004] W02012/012524公開了生產(chǎn)環(huán)硅氧烷含量減低的氨基官能硅氧烷的機械乳液的方 法。更具體地講，W02012/012524公開了使用無鹵化物的季銨表面活性劑制備氨基官能硅 氧烷的機械乳液的方法。與通過常規(guī)方法制備的乳液相比，通過W02012/012524方法產(chǎn)生 的乳液中八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷的量減少。
[0005] 本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)W02012/012524中公開的方法的進一步改善。這些改善提供了氨 基官能硅氧烷的乳液的貯存穩(wěn)定性的增強。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] W02012012524公開了無鹵化物的季銨表面活性劑的使用會降低該類型乳液中出 現(xiàn)的再平衡（環(huán)狀硅氧烷生成）的程度。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)對用于制備氨基官能有機硅乳液 的TO2012012524方法的改善。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，中和劑的類型對于氨基官能有機硅乳液的完 全化學(xué)穩(wěn)定性至關(guān)重要。具體地講，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)使用具有與季銨表面活性劑上所含的 反荷離子相同的反荷離子的中和劑會通過進一步使貯存時環(huán)狀硅氧烷的生成最小化而改 善氨基官能有機硅乳液的化學(xué)穩(wěn)定性。
[0007] 本公開提供制備氨基官能有機硅乳液的方法，該方法包括： I)形成如下組分的混合物： A) 100份的聚二烷基硅氧烷，其具有在23°C下至少50, OOOmmVs的粘度，以及 B) 0. 1至100份的氨基官能有機聚硅氧烷 其具有平均式：
[R3SiOl72] [R2SiO272] a[RRNSi02/2] b [R3Si01/2] 其中：a 為 1-1000, b 為 1-100， R獨立地為單價有機基團，及 #為氨基官能團。 π)向步驟I的混合物中混入： C)0. 1至50份的下式的無鹵化物的季銨表面活性劑： R5aR6w a)N+X，其中 a可為1至4， R5為含有至少10個碳原子的有機基團， R6獨立地為含有1至20個碳原子的烴基，X為無鹵化物反荷離子，以及 足量的水，以形成乳液， III) 任選地，進一步剪切混合所述乳液， IV) 加入足量的式H+X的酸，以提供具有中性pH的乳液， 其中X為季銨表面活性劑中所用的相同反荷離子。
【具體實施方式】
[0008] 本發(fā)明方法的第一個步驟涉及形成如下組分的混合物： A) 100份的聚二烷基硅氧烷， 其具有在23°C下至少50, 000mm2/s的粘度，以及 B) 0. 1至100份的氨基官能有機聚硅氧烷 其具有平均式：
[R3SiOl72] [R2SiO272] a[RRNSi02/2] b [R3Si01/2] 其中：a 為 1-1000, b 為 1-100， R獨立地為單價有機基團，及 #為氨基官能團。 A) 所述聚^_火元基石豐氣,fef,
[0009] 本發(fā)明方法中的組分A)為聚二烷基硅氧烷。組分A)可選自具有以下通式的聚二 烷基硅氧烷：
[R12R2SiOl72] [R12SiO272] x [R12R2SiOl72] 其中R1為含有1至30個碳原子的烷基基團，R2可為R1烷基基團或羥基基團，下標"X" 表示聚合度且大于1000。通常，聚二烷基硅氧烷為三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧 烷流體，其具有足以提供在23 °C下至少50, 000mm2/s (或50, 000厘沲，縮寫為cS)的聚二甲 基硅氧烷流體粘度的聚合度（X)，或者（X)足以提供在23°C下至少100, OOOmmVs的聚二甲 基硅氧烷流體粘度，或者（X)足以提供在23 C下至少500, OOOmmVs的聚二甲基硅氧烷流體 粘度。適合作為組分A)的三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷流體的代表性商業(yè)產(chǎn) 品包括具有至少50, 000厘沲的粘度的Dow Corning 200"流體（密歇根州米德蘭的道康 寧公司（Dow Corning Corporation，Midland MI)) 〇
[0010] 所述聚^烷基硅氧烷也可以是各種聚^烷基硅氧烷的混合物。此外，所述聚^燒 基硅氧烷也可以溶于合適的溶劑諸如較低分子量（即X小于1000)聚二烷基硅氧烷中。 B) 所沭氨基官能有機聚硅氣烷
[0011] 有機聚硅氧烷是含有獨立選自（R3SiOv2)、（R 2SiOv2)、（RSi03/2)或（Si04/2)甲硅 烷氧基單元的硅氧烷單元的聚合物，其中R可為任何單價有機基團。當(dāng)在有機聚硅氧烷的 (R3Si01/2)、（R2SiOv2)、（RSi0 3/2)或（SiOv2)甲硅烷氧基單元中R為甲基基團時，這些甲硅 烷氧基單元通常分別稱為M、D、T和Q單元。這些甲硅烷氧基單元可以多種方式組合而形 成環(huán)狀、直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)。所得的聚合物結(jié)構(gòu)的化學(xué)和物理性質(zhì)可不同。例如，取決于平均 聚合物分子式中的甲硅烷氧基單元的數(shù)目和類型，有機聚硅氧烷可以是揮發(fā)性或低粘度流 體、高粘度流體/膠、彈性體或橡膠以及樹脂。R可以是任何單價有機基團，或者R為含有1 至30個碳的烴基，或者R為含有1至30個碳原子的烷基，或者R為甲基。
[0012] 本發(fā)明的氨基官能有機聚硅氧烷的特征在于式RnSiOw n)/2中的至少一個R基團為 氨基基團。氨基官能團可存在于任何具有R取代基的甲硅烷氧基單元上，也即，它們可存在 于任何（R3Si01/2)、（R2SiOv2)或（RSi0 3/2)單元上，并在本文的式中標示為Rn。氨基官能有 機基團Rn由具有下式的基團所示例：-R3NHR4、-R3NR 24或-R 3NHR3NHR4,其中每個R3獨立地為 具有至少2個碳原子的二價烴基，并且R4為氫或烷基基團。每個R3通常為具有2至20個 碳原子的亞烷基基團。R3由諸如如下的基團所示例：-CH2CH2-、-CH 2CH2CH2-、-CH2CHCH3-、-CH 2CH2CH2CH2-^ -CH2CH (CH3) CH2-^ -CH2CH2CH2CH2CH2-^ -CH2CH2CH2CH2CH2Ch 2-^ -CH2CH2CH (CH2CH3) CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH 2CH2CH2CH2CH2CH 2-、以及-CH2CH2CH2CH 上文針對R所示例。當(dāng)R4為烷基基團時，它通常為甲基。
[0013] 合適的氨基官能烴基的一些例子為：-CH2CH2NH2、-CH 2CH2CH2NH2、-CH2CH(CH 3)NH2^ -CH2CH2CH2CH2NH^ -CH2CH2CH2CH2CH2Nh^ -Ch2CH2CH2CH2CH2CH 2NH^ -CH2CH2NHCH3^ -CH2CH2CH2NH CH3、-CH2CH (CH3) CH2NHCH3、-Ch2CH2CH2CH 2NHCH3、-Ch2CH2NHCH2CH 2NH2、-CH2CH2CH2NHCH 2CH2NH2、-C H2CH2CH2NHCH2CH2