КОМПОЗИЦИЯ, ЭМУЛЬСИЯ, СПОСОБ И ПРИМЕНЕНИЕ
COMPOSITION, EMULSION, METHOD AND APPLICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции, эмульсии, содержащей композицию, в частности, в виде средства личной гигиены, способу эмульгирования с использованием композиции и применению композиции в качестве эмульгатора.
Уровень техники
В течение многих лет алкоксилированные сложные эфиры используются в качестве поверхностно-активных агентов (или поверхностно-активных веществ), обладающих эмульгирующими, диспергирующими, смачивающими и/или солюбилизирующими свойствами в широком ряду применений, таких как личная гигиена, уход за домом, применение в промышленности, применение в пищевой промышленности и многие другие. В частности, алкоксилированные сложные эфиры использовались в качестве эмульгаторов в применениях личной гигиены, например, для ухода за кожей, солнцезащитных средствах, туалетных принадлежностях, декоративной косметике, духах и отдушках.
Существующие в настоящее время коммерчески доступные алкоксилированные сложные эфиры являются эффективными эмульгаторами во многих применениях, но остается потребность в улучшении свойств эмульгаторов, в частности, в применениях для личной гигиены. Эти свойства могут включать гибкость использования эмульгатора в разных системах и способность эмульгировать в жестких условиях, таких как высокое содержание внутренней фазы. Примером дополнительного желательного свойства эмульгатора является, например, если бы эмульгатор можно было использовать в определенной системе без необходимости в коэмульгаторе.
Кроме того, в некоторых обстоятельствах может быть желательным использовать эмульгатор, который не является алкоксилированным, например, который не содержит остатков этиленоксида или пропиленоксида. Неалкоксилированный эмульгатор может быть желательным, поскольку большинство алкиленоксидов, которые используются в алкоксилировании, получают из нефтехимического сырья.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является решение, по меньшей мере, одного из вышеуказанных или других недостатков, связанных с предшествующим уровнем техники.
Таким образом, согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к композиции, которая представляет продукт взаимодействия реагентов, включающих:
а) димерную жирную кислоту и/или тримерную жирную кислоту;
b) моноспирт, содержащий, по меньшей мере, 3 атома углерода; и
с) полиол, содержащий, по меньшей мере, 2 гидроксильные группы;
где композиция содержит:
i) сложный диэфир димерной жирной кислоты и/или сложный триэфир тримерной жирной кислоты; и
ii) сложный олигоэфир, содержащий более чем один остаток димерной жирной кислоты и/или тримерной жирной кислоты.
Согласно второму аспекту настоящее изобретение относится к эмульсии, содержащей композицию по первому аспекту.
Согласно третьему аспекту настоящее изобретение относится к средству личной гигиены, содержащему композицию по первому аспекту или по второму аспекту.
Согласно четвертому аспекту настоящее изобретение относится к способу стабилизации эмульсии, включающему стадию смешивания композиции по первому аспекту с эмульсией.
Согласно пятому аспекту настоящее изобретение относится к применению композиции по первому аспекту для стабилизации эмульсии.
Все преимущества, описанные здесь, могут быть объединены с любым из вышеуказанных аспектов в любой комбинации.
Настоящее изобретение основано, частично, на установлении заявителями изобретения того, что композиция по первому аспекту изобретения обладает преимущественными свойствами за счет своей определенной комбинации реагентов. Моноспирт и димерная/тримерная жирная кислота будут реагировать с образованием крупных гидрофобных доменов. Не ограничиваясь теорией, эффекты стерического затруднения будут препятствовать полной этерификации полиола данными крупными гидрофобными доменами. Следовательно, полиол будет сохранять некоторую остаточную гидроксильную функциональность, которая обеспечивает гидрофильность. Таким образом, сохраняется больше гидрофильных свойств полиола. Такие гидрофильные свойства могут уменьшить или устранить необходимость в алкоксилировании композиции. Комбинация крупных гидрофобных доменов и остаточной гидроксильной функциональности в полиоле обеспечивает композицию преимущественными свойствами, например, для применения в качестве эмульгатора.
Подробное описание изобретения
Понятно, что любой верхний или нижний предел количества или диапазона, используемый здесь, может быть независимо объединен.
Понятно, что при описании числа атомов углерода в группе заместителя (например, «С1-С6») число относится к общему числу атомов углерода, присутствующих в группе заместителя, включая любые присутствующие в любых разветвленных группах. Кроме того, при описании числа атомов углерода, например, в жирных кислотах, оно относится к общему числу атомов углерода, в том числе, в карбоновой кислоте, и к любым присутствующим в любых разветвленных группах.
Многие химические соединения, которые можно использовать для получения композиции по настоящему изобретению, получены из природных источников. Такие химические соединения обычно включают смесь химических молекул за счет их природного происхождения. В результате присутствия таких смесей различные параметры, определенные здесь, могут представлять среднее значение и могут не быть целыми числами.
Как здесь используется, термин «остаток» представляет часть реагирующей молекулы, которая остается в соединении продукте реакции после взаимодействия.
Димерные и тримерные жирные кислоты
Термины «тримерная жирная кислота» и «димерная жирная кислота» хорошо известны в данной области и относятся к продуктам тримеризации/димеризации моно- или полиненасыщенных жирных кислот и/или их сложным эфирам. Они описаны T.E. Breuer, «Dimer Acids», in J.I. Kroschwitz (ed.), Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed., Wiley, New York, 1993, Vol. 8, pp. 223-237. Их получают полимеризацией жирных кислот под давлением и затем удаляют большую часть непрореагировавших исходных жирных кислот дистилляцией. Конечный продукт обычно содержит некоторое количество жирной монокислоты, но в основном содержит димерные жирные кислоты и тримерные жирные кислоты, и некоторое количество олигомерных жирных кислот более высокого порядка. Полученный продукт можно получить с различными уровнями разных жирных кислот. Отношение димерных жирных кислот к тримерным жирным кислотам можно варьировать изменением условий способа получения и/или исходной ненасыщенной кислоты. Тримерную жирную кислоту можно выделить практически в чистой форме из смеси продуктов с использованием способов очистки, известных в данной области, или, альтернативно, можно использовать смесь тримерных жирных кислот и димерных жирных кислот.
10
30
12
24
14
22
18
Предпочтительными тримерными жирными кислотами являются тримерные C-C, более предпочтительно C-C, в частности, C-C и особенно Cжирные кислоты. Таким образом, предпочтительные тримерные жирные кислоты содержат в диапазоне от 30 до 90, более предпочтительно от 36 до 72, еще более предпочтительно от 42 до 66 и особенно предпочтительно 54 атомов углерода. Молекулярная масса (средняя масса) тримерной жирной кислоты предпочтительно находится в диапазоне от 750 до 950, более предпочтительно от 790 до 910, еще более предпочтительно от 810 до 890 и особенно предпочтительно от 830 до 870.
Подходящими тримерными жирными кислотами являются продукты тримеризации олеиновой кислоты, линолевой кислоты, линоленовой кислоты, пальмитолеиновой кислоты, эруковой кислоты и элаидиновой кислоты и особенно олеиновой кислоты. Тримерные жирные кислоты также могут быть получены из продуктов тримеризации смесей ненасыщенных жирных кислот, полученных при гидролизе природных жиров и масел, например, подсолнечного масла, соевого масла, оливкового масла, рапсового масла, хлопкового масла и таллового масла.
Как здесь используется, тримерные жирные кислоты предпочтительно имеют йодное число, измеренное, как здесь описано, в диапазоне от 30 до 150, более предпочтительно от 40 до 110, еще более предпочтительно от 50 до 90 и особенно предпочтительно от 60 до 75 (измеряется в г йода на 100 г образца).
Можно использовать негидрированные или гидрированные, например, с использованием никелевого катализатора, димерные и/или тримерные жирные кислоты. Гидрированные димерные и/или тримерные жирные кислоты являются предпочтительными, более предпочтительно частично гидрированными, еще более предпочтительно полностью гидрированными.
10
30
12
24
14
22
18
Аналогично, димерные жирные кислоты предпочтительно получают из продуктов димеризации соединений, упомянутых в абзаце выше, и предпочтительно представляют димерные C-C, более предпочтительно C-C, еще более предпочтительно C-C, и особенно предпочтительно C жирные кислоты. Таким образом, димерные жирные кислоты предпочтительно содержат в пределах от 20 до 60, более предпочтительно от 24 до 48, еще более предпочтительно от 28 до 44 и особенно предпочтительно содержат 36 атомов углерода. Молекулярная масса (средняя масса) димерной жирной кислоты предпочтительно находится в диапазоне от 450 до 690, более предпочтительно от 500 до 640, еще более предпочтительно от 530 до 610 и особенно предпочтительно от 550 до 590.
В одном варианте осуществления, по существу, чистые тримерные жирные кислоты этерифицированы. В другом варианте осуществления композиция, содержащая смесь тримерных жирных кислот и димерных жирных кислот, этерифицирована. Соотношение тримерных жирных кислот к димерным жирным кислотам предпочтительно находится в диапазоне от 1% до 99%:от 1% до 99%, более предпочтительно от 5% до 95%:от 5% до 95%, еще более предпочтительно от 10% до 90%:от 10% до 90% и особенно предпочтительно от 15% до 85%:от 15% до 85% по массе.
Предпочтительно реагент а) содержит, по меньшей мере, 50 мас.% тримерной жирной кислоты, в частности, по меньшей мере, 65 мас.%, желательно, по меньшей мере, 70 мас.%, особенно, по меньшей мере, 75 мас.%, возможно, по меньшей мере, 80 мас.%. Предпочтительно реагент а) содержит менее 50 мас.% димерной жирной кислоты, особенно менее 35 мас.%, желательно менее 30 мас.%, особенно менее 25 мас.%, возможно, менее 20 мас.%. Предпочтительно реагент а) содержит от 70 до 90 мас.% тримерной жирной кислоты и от 10 до 30 мас.% димерной жирной кислоты.
Когда молекула димерной жирной кислоты полностью этерифицирована (т. е. все ее кислотные группы этерифицированы), то продукт будет относиться к «сложному диэфиру димерной жирной кислоты». Когда молекула тримерной жирной кислоты полностью этерифицирована, то продукт будет относиться к «сложному триэфиру тримерной жирной кислоты».
Молекулярная масса (средняя масса) сложного диэфира димерной жирной кислоты, измеренная ГПХ, как здесь описано, может находиться в диапазоне от 500 до 1500, предпочтительно от 600 до 1400, более предпочтительно от 700 до 1300, еще более предпочтительно от 800 до 1200 г/моль.
Молекулярная масса (средняя масса) сложного триэфира тримерной жирной кислоты, измеренная ГПХ, как здесь описано, может находиться в диапазоне от 800 до 1900, предпочтительно от 1200 до 1700, более предпочтительно от 1300 до 1600, еще более предпочтительно от 1350 до 1550 и особенно предпочтительно от 1400 до 1500 г/моль.
1
6
1
4
1
2
Сложный диэфир тримерной жирной кислоты/сложный диэфир димерной жирной кислоты может быть получен трансэтерификацией низшего алкилового сложного эфира, предпочтительно С-С алкилового сложного эфира, более предпочтительно С-С алкилового сложного эфира, и еще более предпочтительно С-С алкилового сложного эфира тримерной/димерной жирной кислоты.
В одном предпочтительном варианте осуществления сложный триэфир тримерной жирной кислоты/сложный диэфир димерной жирной кислоты получают прямой этерификацией тримерной/димерной жирной кислоты.
Моноспирт
Реагент моноспирт, используемый в настоящем изобретении, содержит, по меньшей мере, 3 атома углерода, предпочтительно, по меньшей мере, 6, желательно, по меньшей мере, 8, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 10. Моноспирт может содержать не более 24 атомов углерода, предпочтительно не более 20, более предпочтительно не более 16. Предпочтительно моноспирт содержит от 6 до 18 атомов углерода.
6
18
8
18
10
16
12
14
12
Моноспирт предпочтительно представляет C-C, предпочтительно C-C, более предпочтительно C-C, еще более предпочтительно C-C, и особенно предпочтительно моноспирт C.
Моноспирт предпочтительно представляет первичный моноспирт. Моноспирт может быть линейным или разветвленным, насыщенным или ненасыщенным. Моноспирт предпочтительно представляет линейный, более предпочтительно насыщенный спирт. Моноспирт может быть жирным спиртом.
Подходящие линейные моноспирты могут быть выбраны из группы, состоящей из пропанола, бутанола, пентанола, гексанола, гептанола, октанола, нонанола, деканола, ундеканола, додеканола, тридеканола, тетрадеканола, пентадеканола, гексадеканола, гептадеканола, октадеканола, нонадеканола, эйкозанола, генеикозанола, докозанола, трикозанола и тетракозанола. Предпочтительными моноспиртами являются деканол, ундеканол, додеканол, тридеканол, тетрадеканол, пентадеканол и гексадеканол; более предпочтительно деканол, ундеканол, додеканол, тридеканол и тетрадеканол; и особенно предпочтительно додеканол.
В еще одном варианте осуществления моноспирт может быть разветвленным, предпочтительно насыщенным спиртом. Подходящие разветвленные моноспирты включают изопальмитиловый спирт и/или изостеариловый спирт. Разветвленный моноспирт также может представлять спирт Гербе, т. е. спирт, образованный реакцией Гербета. Реакция Гербе представляет собой органическую реакцию, превращающую первичный алифатический спирт в его β-алкилированный димерный спирт с потерей одного эквивалента воды. Предпочтительные спирты Гербе включают гексилдециловый спирт, октилдециловый спирт и октилдодециловый спирт.
На рынке имеются различные спирты Гербеа, например, Eutanol G/G16 (C16-C20 Guerbets) производства BASF Personal Care and Nutrition GmbH. Sasol имеет на рынке различные марки Isofol (например, Isofol C12-C32). Exxon имеет на рынке различные марки Exxal C16-C26, и Jarchem Industries поставляет, например, марки Jarcol C12-C36. Evonik Goldschmidt GmbH поставляет, например, Tegosoft G 20.
Полиол
Термин «полиол» хорошо известен в данной области и относится к спирту, содержащему более одной гидроксильной группы. Полиоловый реагент, используемый в настоящем изобретении, предпочтительно получен из природных источников.
Полиол может содержать, по меньшей мере, 3 гидроксильные группы, предпочтительно, по меньшей мере, 4. Полиол может содержать не более 12 гидроксильных групп, предпочтительно не более 8, более предпочтительно не более 6.
3
30
3
15
4
12
5
10
6
9
Полиол предпочтительно содержит, по меньшей мере, 3 атома углерода. Полиол соответственно представляет С-С полиол, предпочтительно С-С полиол, более предпочтительно С-С полиол, еще более предпочтительно, С-С и особенно предпочтительно С-С полиол.
Полиол может быть выбран из сахара, сахарного спирта, глицерина, полиглицерина и их смесей, предпочтительно глицерина, полиглицерина и их смесей, более предпочтительно полиглицерина.
Как здесь используется, термин «полиглицерин» означает диглицерин, триглицерин, тетраглицерин, пентаглицерин, гексаглицерин, гептаглицерин, октаглицерин, нонаглицерин и декаглицерин и/или их смеси. Полиглицериновый компонент предпочтительно выбран из группы, состоящей из диглицерина, триглицерина, тетраглицерина, пентаглицерина и их смесей; более предпочтительно выбран из группы, состоящей из диглицерина, триглицерина, тетраглицерина и их смесей; и, в частности, выбран из группы, состоящей из диглицерина, триглицерина и их смесей. Следует понимать, что коммерчески доступный полиглицерин обычно представляет смесь полиглицеринов и термин, например, «диглицерин», как здесь используется, означает, что основным компонентом является диглицерин и/или средним компонентом, по массе смеси представляющий диглицерин. Эквивалентные значения применяются для терминов «триглицерин», «тетраглицерин» и т. д.
Полиглицерин, как здесь используется, предпочтительно в среднем содержит в диапазоне от 2 до 10, предпочтительно от 2,2 до 7, более предпочтительно от 2,4 до 5, еще более предпочтительно от 2,6 до 4 и особенно предпочтительно от 2,8 до 3,2 остатков глицерина.
Глицерин и/или полиглицерин могут быть незамещенными, т. е. глицерин и полиглицерин могут не иметь каких-либо заместителей для или в любой из их гидроксильных групп. В предпочтительном варианте полиоловый реагент содержит, по меньшей мере, 85 мас.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 90 мас.% и, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 95 мас.% глицерина и/или полиглицерина. В одном варианте осуществления реакцию для образования композиции по настоящему изобретению проводят, по существу, в отсутствии каких-либо полиолов, отличных от глицерина и/или полиглицерина.
В еще одном варианте осуществления полиол представляет сахар, соответственно содержащий в диапазоне от 4 до 25, более предпочтительно от 6 до 12 атомов углерода.
Сахар может представлять моносахарид, дисахарид, тетрасахарид и/или олиго- или полисахарид. Подходящие моносахариды включают глюкозу, фруктозу и галактозу. Подходящие дисахариды включают сахарозу, мальтозу, лактозу, целлобиозу, трегалозу и лактулозу. Сахар предпочтительно содержит, по существу состоит из, или состоит из моносахарида и/или дисахарида, более предпочтительно дисахарида и еще более предпочтительно сахарозы.
a
2a
2
a
В дополнительном варианте осуществления полиол представляет сахарный спирт, соответственно молекулярной формулы CH+O, где число «а» предпочтительно находится в диапазоне от 4 до 24, более предпочтительно от 5 до 12 и, в частности, равно 6. Подходящие сахарные спирты включают эритритол (с 4 атомами углерода), треитол (с 4 атомами углерода), арабитол (с 5 атомами углерода), ксилитол (с 5 атомами углерода), рибитол (с 5 атомами углерода), маннитол (с 6 атомами углерода), сорбитол (с 6 атомами углерода), галактитол (с 6 атомами углерода), фуцитол (с 6 атомами углерода) и/или идитол (с 6 атомами углерода).
Сахарный спирт может быть выбран из группы, состоящей из эритритола, треитола, арабитола, ксилитола, рибитола, маннитола, сорбитола, галактитола, фуцитола и идитола; более предпочтительно сорбитола и маннитола, и особенно сорбитола.
Использование моноспирта и полиола в композиции будет означать, что некоторые кислотные группы в димерной/тримерной кислоте будут этерифицироваться моноспиртом, и некоторые будут этерифицироваться полиолом. Соотношения реагентов и степень завершенности реакции могут регулировать процент гидроксильных групп в полиоле, которые этерифицированы, в композиции. Если полиол сохраняет некоторую остаточную гидроксильную функциональность (т. е. группы ОН, которые не этерифицированы) при взаимодействии в композиции, то это будет обеспечить гидрофильность композиции и может улучшить свойства композиции в качестве эмульгатора.
По меньшей мере, 10% гидроксильных групп, которые присутствуют в полиольном реагенте, могут быть этерифицированы в композиции, предпочтительно, по меньшей мере, 15%, более предпочтительно, по меньшей мере, 20%. Не более 80% гидроксильных групп, которые присутствуют в полиольном реагенте, могут быть этерифицированы в композиции, предпочтительно не более 60%, желательно не более 50%, более предпочтительно не более 40%. Предпочтительно от 10 до 50% гидроксильных групп, которые присутствуют в полиольном реагенте, этерифицированы в композиции.
Может быть преимущественным, чтобы композиция не содержала или по существу не содержала монокарбоновой кислоты (монокислоты) в качестве реагента. Монокислота может взаимодействовать с остаточными гидроксильными группами в полиоле, и нежелательно удалять гидроксильную функциональность из композиции. Предпочтительно композиция включает менее 20 мас.% монокислоты в качестве реагента, желательно менее 10 мас.%, более предпочтительно менее 5 мас.%. Композиция может не содержать линейную монокарбоновую кислоту в качестве реагента. Композиция может не содержать гидроксистеариновую кислоту или полигидроксистеариновую кислоту в качестве реагента.
Соотношения реагентов
Реагенты для композиции включают:
а) димерную жирную кислоту и/или тримерную жирную кислоту;
b) моноалкил, содержащий, по меньшей мере, 3 атома углерода; и
с) полиол, содержащий, по меньшей мере, 2 гидроксильные группы.
Соотношения реагентов и степень завершенности реакции могут преимущественно оказывать влияние на свойства композиции.
Предпочтительно молярное количество реагента b) в композиции равно или больше молярного количества реагента а). Это может регулировать взаимодействие димерной/тримерной кислоты а) с полиолом с) и уменьшает вероятность образования сложного олигоэфира.
Предпочтительно молярное количество реагента b) в композиции равно или больше молярного количества реагента с). Это может регулировать процент гидроксильных групп в полиоле, которые этерифицированы в композиции.
Композиция содержит:
i) сложный диэфир димерной жирной кислоты и/или сложный триэфир тримерной жирной кислоты; и
ii) сложный олигоэфир, содержащий более чем один остаток димерной жирной кислоты и/или тримерной жирной кислоты.
Среднее количество молей остатка моноспирта в сложном триэфире тримерной жирной кислоты предпочтительно находится в диапазоне от 0,2 до 2,9:1, предпочтительно от 1,0 до 2,7:1, более предпочтительно от 1,4 до 2,5:1, еще более предпочтительно от 1,7 до 2,3:1, и особенно предпочтительно от 1,9 до 2,1:1.
Среднее количество молей остатка полиола в сложном триэфире тримерной жирной кислоты предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 2,8:1, предпочтительно от 0,3 до 2:1, более предпочтительно от 0,5 до 1,6:1, еще более предпочтительно от 0,7 до 1,3:1, и особенно предпочтительно 0,9 до 1,1:1.
Среднее количество молей остатка моноспирта в сложном диэфире димерной жирной кислоты соответственно находится в диапазоне от 0,1 до 1,9:1, предпочтительно от 0,4 до 1,6:1, более предпочтительно от 0,6 до 1,4:1, еще более предпочтительно от 0,8 до 1,2:1, и особенно предпочтительно от 0,9 до 1,1:1.
Среднее количество молей остатка полиола в сложном диэфире димерной жирной кислоты соответственно находится в диапазоне от 0,1 до 1,9:1, предпочтительно от 0,4 до 1,6:1, более предпочтительно от 0,6 до 1,4:1, еще более предпочтительно от 0,8 до 1,2:1, и особенно предпочтительно от 0,9 до 1,1:1.
Сложный триэфир тримерной жирной кислоты получают взаимодействием тримерной жирной кислоты с моноспиртом и полиолом соответственно при молярном соотношении 1:0,2 к 2,9:0,1 к 2,8, предпочтительно 1:1,0 к 2,7:0,3 к 2, более предпочтительно 1:1,4 к 2,5:0,5 к 1,6, еще более предпочтительно 1:1,7 к 2,3:0,7 к 1,3 и особенно предпочтительно 1:1,9 к 2,1:0,9 к 1,1.
Сложный диэфир димерной жирной кислоты получают взаимодействием димерной жирной кислоты с моноспиртом и полиолом соответственно при молярном соотношении 1:0,1 к 1,9:0,1 к 1,9, предпочтительно 1:0,3 к 1,7:0,3 к 1,7, более предпочтительно 1:0,5 к 1,5:0,5 к 1,5, еще более предпочтительно 1:0,7 к 1,3:0,7 к 1,3 и особенно препочтительно 1:0,9 к 1,1:0,9 к 1,1.
Способ реакции
Композицию по изобретению можно получить в обычной реакции этерификации, например, взаимодействием димерной и/или тримерной жирной кислоты или ее низшего алкилового сложного эфира с моноспиртом и полиолом. Реакция может протекать в одну стадию, т.е. когда все реагенты смешиваются вместе и подвергаются взаимодействию, или в две стадии, например, когда димерную/тримерную жирную кислоту или ее низший алкиловый сложный эфир смешивают с моноспиртом и подвергают взаимодействию вместе с последующим добавлением и взаимодействием с полиолом. Предпочтительно реакция протекает в одну стадию.
1
6
1
4
1
2
6
24
Сложный диэфир димерной жирной кислоты и/или сложный триэфир тримерной жирной кислоты соответственно получают прямой этерификацией димерной и/или тримерной жирной кислоты, хлорангидрида кислоты или ангидрида кислоты с моноспиртом и полиолом; или трансэтерификацией низшего алкилового сложного эфира димерной и/или тримерной жирной кислоты с моноспиртом и полиолом. Если используется низший алкиловый сложный эфир димерной и/или тримерной жирной кислоты, то он предпочтительно представляет собой С-С алкиловый сложный эфир, более предпочтительно С-С алкиловый сложный эфир и, еще более предпочтительно С-С алкиловый сложный эфир. Предпочтительно сложный диэфир димерной жирной кислоты и/или сложный триэфир тримерной жирной кислоты получают прямой этерификацией димерной и/или тримерной жирной кислоты с моноспиртом, предпочтительно с С-Сжирным спиртом и полиолом.
Сложный олигоэфир в композиции
Синтез композиции по изобретению приводит к получению соединений, содержащих более одного остатка димерной жирной кислоты и/или остатка тримерной жирной кислоты (эти соединения относятся здесь к «сложному олигоэфиру»). Сложный олигоэфир содержит:
(i) 2 или 3 остатка реакции димерной и/или тримерной жирной кислоты, в общем, относится здесь к «низшему олигомерному сложному эфиру»;
(ii) 4 или более остатков реакции димерной и/или тримерной жирной кислоты, в общем, относится здесь к «высшему олигомерному сложному эфиру».
Молекулярная масса (средняя масса) сложного олигоэфира, низшего олигомерного сложного эфира и высшего сложного олигомерного эфира может быть измерена с помощью ГПХ, как здесь описано.
Молекулярная масса сложного олигоэфира составляет соответственно от 1000 до 60000, предпочтительно от 5000 до 40000, более предпочтительно от 6000 до 30000, еще более предпочтительно от 8000 до 20000 и особенно предпочтительно от 10000 до 14000 г/моль.
Молекулярная масса низшего олигомерного сложного эфира составляет соответственно от 1000 до 5000, предпочтительно от 2500 до 4500, более предпочтительно от 3000 до 4200, еще более предпочтительно от 3500 до 4000 и особенно предпочтительно от 3800 до 3900 г/моль.
Молекулярная масса высшего олигомерного сложного эфира составляет соответственно от 5000 до 60000, предпочтительно от 7500 до 35000, более предпочтительно от 10000 до 30000, еще более предпочтительно от 12500 до 25000 и особенно предпочтительно от 14000 до 18000 г/моль.
Композиция может содержать до 100 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 15 до 75 мас.%, более предпочтительно от 22 до 50 мас.%, еще более предпочтительно от 25 до 40 мас.% и особенно предпочтительно от 26 до 36 мас.% сложного триэфира жирной кислоты и/или сложного диэфира димерной жирной кислоты, в расчете на общую массу композиции.
Композиция может содержать от 80 до 20 мас.%, предпочтительно от 75 до 45 мас.%, более предпочтительно от 70 до 60 мас.% и особенно предпочтительно от 70 до 65 мас.% сложного олигоэфира в расчете на общую массу композиции.
Предпочтительно композиция содержит:
i) от 15 до 75 мас.% сложного диэфира димерной жирной кислоты и/или сложного триэфира тримерной жирной кислоты; и
ii) от 80 до 20 мас.% сложного олигоэфира;
в расчете на общую массу композиции.
В одном варианте осуществления композиция может содержать (i) до 100 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 15 до 75 мас.%, более предпочтительно от 20 до 50 мас.%, еще более предпочтительно от 25 до 35 мас.% и особенно предпочтительно от 26 до 30 мас.% сложного триэфира тримерной жирной кислоты и/или сложного диэфира димерной жирной кислоты; (ii) менее 50 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 5 до 40 мас.%, более предпочтительно от 10 до 35 мас.%, еще более предпочтительно от 15 до 30 мас.% и особенно предпочтительно от 18 до 25 мас.% низшего олигомерного сложного эфира; (iii) менее 75 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 10 до 65 мас.%, более предпочтительно от 20 до 60 мас.%, еще более предпочтительно от 35 до 55 мас.% и особенно предпочтительно от 40 до 50 мас.% высшего олигомерного сложного эфира, все в расчете на общую массу композиции.
Непрореагировавшие реагенты
В одном варианте осуществления композиция также может содержать непрореагировавший исходный моноспирт и/или полиольное исходное соединение. Концентрация непрореагировавшего моноспирта и/или полиола, присутствующих в композиции, составляет соответственно менее 15 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 0 до 10 мас.%, более предпочтительно от 0 до 7 мас.%, еще более предпочтительно от 0 до 6 мас.% и особенно предпочтительно от 0,1 до 5 мас.% в расчете на общую массу композиции.
Композиция может содержать менее 20 мас.%, предпочтительно менее 10 мас.%, более предпочтительно менее 5 мас.%, еще более предпочтительно менее 2 мас.% в расчете на общую массу композиции, и особенно предпочтительно непрореагировавшее исходное соединение димерная и/или тримерная жирная кислота отсутствует.
Композиция
Композицию по изобретению можно использовать для стабилизации эмульсии. Композиция может быть эмульгатором.
Композиция по изобретению может обладать свойствами поверхностно-активного вещества, эмульгатора, диспергатора, стабилизатора, солюбилизатора, смачивателя пигментов и/или модификатора реологии. Изобретение также включает применение композиции в качестве поверхностно-активного вещества, эмульгатора, диспергатора, стабилизатора, солюбилизатора, смачивателя пигментов и/или модификатора реологии, предпочтительно в качестве поверхностно-активного вещества и/или эмульгатора, более предпочтительно в качестве эмульгатора.
Предпочтительно композиция не содержит остаток алкиленоксида, более предпочтительно композиция не содержит остаток пропиленоксида или остаток этиленоксида, наиболее предпочтительно композиция не содержит остаток этиленоксида.
Композиция может иметь кислотное число (измеренное, как здесь описано) в диапазоне от 0 до 15, предпочтительно от 0 до 10, более предпочтительно от 0 до 5, еще более предпочтительно от 0 до 2 и особенно предпочтительно от 0 до 1 мг КОН/г.
Композиция может иметь гидроксильное число (ОН) (измеренное, как здесь описано) в диапазоне от 50 до 300, предпочтительно от 70 до 220, более предпочтительно от 80 до 190, еще более предпочтительно от 90 до 175 и особенно предпочтительно от 90 до 165 мг ОН/г.
Композиция может иметь число омыления (SAP) (измеренное как здесь описано) в диапазоне от 90 до 180, предпочтительно от 100 до 160, более предпочтительно от 110 до 150, еще более предпочтительно от 115 до 140 и особенно предпочтительно от 120 до 130 мг KOH/г.
Применение композиции в эмульсиях
Композиция по изобретению пригодна для применения в образовании эмульсий (и дисперсий), т. е. в качестве или в составе системы эмульгатора. Эмульсия может представлять эмульсию «вода в масле», эмульсию «масло в полиоле» (например, глицерине) или «масло в воде». Эмульсия может представлять множественную эмульсию, например, «вода в масле в водной эмульсии».
Эмульсия предпочтительно используется в средстве личной гигиены, более предпочтительно солнцезащитном средстве, косметическом изделии, антиперспиранте или дерматологическом продукте.
Композиция по изобретению особенно подходит для приготовления эмульсий «вода-в-масле», которые обеспечивают водостойкость и/или лучшее увлажнение (например, окклюзией).
Композиция по изобретению может быть высокоэффективным эмульгатором для получения эмульсии «вода в масле». Ее можно использовать при более низком уровне включения в мас.%, чем эмульгатор сравнения, для обеспечения эквивалентного уровня стабильности эмульсии.
Масляная фаза эмульсии предпочтительно содержит смягчающее масло типа, используемого в составе средства личной гигиены. Смягчающее вещество предпочтительно представляет маслянистое вещество, которое является жидким при температуре окружающей среды (т.е. примерно 23°С). В качестве альтернативы оно может быть твердым при температуре окружающей среды, и в этом случае в основном коичестве обычно будет воскообразным твердым веществом, если оно является жидкостью при повышенной температуре, при которой оно включено и эмульгировано в композиции. Получение состава предпочтительно проводят при температуре до 100°С, более предпочтительно примерно 80°С, и, следовательно, такие твердые смягчающие вещества будут предпочтительно иметь температуру плавления ниже 100°С и более предпочтительно ниже 70°С. Эмульгатор можно использовать холодным способом или, если требуется, полугорячим процессом.
Масляная фаза эмульсии может содержать, по меньшей мере, одно эфирное масло, растительное масло, спирт, парафиновое масло или силикон.
8
18
Подходящие компоненты масляной фазы включают неполярные масла, например, минеральные или парафин, особенно изопарафин, масла, такие как производства Croda в виде Arlamol (торговая марка) HD; или масла со средней полярностью, например, растительные сложноэфирные масла, такие как масло жожоба, растительные глицеридные масла, масла глицеридов животных, такие как производства Croda в виде Crodamol (торговая марка) GTCC (каприловый/каприновый триглицерид), синтетические масла, например, синтетические сложноэфирные масла, такие как изопропилпальмитат, и производства Croda в виде Crodamol IPP и Arlamol DOA, эфирные масла, в частности, на основе двух жирноалкильных остатка, например, C-C алкильных остатка, такие как производства Cognis в виде Cetiol OE (дикаприловый эфир), спирты Гербе производства Cognis в виде Eutanol G (октилдодеканол) или силиконовые масла, такие как диметиконовое масло, такое как масло производства Dow Corning в виде Xiameter PMX-200, циклометиконовое масло, или силиконы, имеющие полиоксиалкиленовые боковые цепи для повышения их гидрофильности; или высокополярные масла, включая алкоксилатные смягчающие вещества, например, пропоксилаты жирных спиртов, такие как производства Croda в виде Arlamol PS15E (пропоксилированный стеариловый спирт). Подходящие смягчающие вещества, которые могут быть твердыми при температуре окружающей среды, но превращаются в жидкости при температурах, обычно используемых для получения составов по настоящему изобретению, включают восковую фракцию масла жожоба, таловый жир и восковую фракцию кокосового масла /кокосовое масло. Когда используются неполярные масла, то может быть желательным использовать относительно высокие концентрации композиции по настоящему изобретению, для достижения подходящего удовлетворительного эмульгирования, особенно для получения небольших масляных капель.
Может потребоваться и часто требуется использовать смеси смягчающих веществ, и в некоторых случаях твердые смягчающие вещества могут полностью или частично растворяться в жидких смягчающих средствах или в комбинации, точка замерзания смеси является соответственно низкой. Когда смягчающая композиция представляет твердое вещество (например, жирные спирты) при температуре окружающей среды, то полученная дисперсия технически может не представлять эмульсию (хотя в большинстве случаев точную масляную дисперсионную фазу трудно определить), но такие дисперсии ведут себя так, как если бы они были настоящими эмульсиями, и термин «эмульсия» здесь используется для включения таких композиций.
Концентрация масляной фазы может варьироваться в широких пределах. Количество масла в эмульсии соответственно находится в пределах от 1 до 90 мас.%, предпочтительно от 3 до 60 мас.%, более предпочтительно от 5 до 40 мас.%, еще более предпочтительно от 8 до 20 мас.% и особенно предпочтительно от 10 до 15 мас.% в расчете на общую массу композиции.
Количество воды (или полиола, например, глицерина), присутствующего в эмульсии, предпочтительно превышает 5 мас.%, предпочтительно находится в диапазоне от 30 до 90 мас.%, более предпочтительно от 50 до 90 мас.%, еще более предпочтительно от 70 до 85 мас.%, и особенно предпочтительно от 75 до 80 мас.% в расчете на общую массу композиции.
Количество композиции по изобретению в эмульсии или средстве личной гигиены по настоящему изобретению может составлять, по меньшей мере, 0,1 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 0,5 мас.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 1 мас.%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, 1,5 мас.%, и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 2 мас.%, в расчете на общую массу композиции.
Количество композиции по изобретению в эмульсии или средстве личной гигиены по настоящему изобретению может составлять не более 10 мас.%, предпочтительно не более 8 мас.%, более предпочтительно не более 7 мас.%, еще более предпочтительно не более 6 мас.%, и особенно предпочтительно не более 5,5 мас.%, в расчете на общую массу композиции.
Количество композиции по изобретению в эмульсии или средстве личной гигиены по настоящему изобретению находится в пределах от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 8 мас.%, более предпочтительно от 1 до 7 мас.%, еще более предпочтительно от 1,5 до 6 мас.%, и особенно предпочтительно от 2 до 5,5 мас.% в расчете на общую массу композиции.
Эмульсии по настоящему изобретению могут также содержать другие дополнительные поверхностно-активные вещества, которые являются частью системы эмульгатора. Другие подходящие поверхностно-активные вещества включают относительно гидрофильные поверхностно-активные вещества, например, имеющие значение ГЛБ более 10, предпочтительно больше 12, и относительно гидрофобные поверхностно-активные вещества, например, имеющие значение ГЛБ менее 10, предпочтительно менее 8. Относительно гидрофильные поверхностно-активные вещества включают алкоксилатные поверхностно-активные вещества со средним значением в интервале от примерно 10 до примерно 100 остатков алкиленоксида, в частности, остатков этиленоксида; и относительно гидрофобные поверхностно-активные вещества включают алкоксилатные поверхностно-активные вещества, предпочтительно со средним значением в диапазоне примерно от 3 до примерно 10 алкиленоксида, в частности, остатков этиленоксида.
-1
Средства личной гигиены по изобретению можно разделить по вязкости на молочко и лосьоны, которые предпочтительно имеют вязкость при низкой скорости сдвига (измеренную при скоростях сдвига примерно от 0,1 до 10 с, как это обычно используется в вискозиметрах Брукфильда) до 10000 мПа⋅с, и кремы, которые предпочтительно имеют вязкость при низкой скорости сдвига более 10000 мПа. Молочко и лосьоны предпочтительно имеют вязкость при низкой скорости сдвига в диапазоне от 100 до 10000, более предпочтительно от 200 до 5000 и, еще более предпочтительно от 300 до 1000 мПа. Количество композиции по настоящему изобретению, присутствующее в молочке или лосьоне, предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 3 мас.% в расчете на общую массу композиции.
Кремы предпочтительно имеют вязкость при низкой скорости сдвига, составляющую, по меньшей мере, 20000, более предпочтительно в пределах от 30000 до 80000 и, в частности, от 40000 до 70000 мПа·с, хотя можно использовать даже более высокие вязкости, например, до примерно 106 мПа·с. Количество композиции по настоящему изобретению в креме предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 3 мас.% в расчете на общую массу композиции.
Эмульсии по изобретению могут быть получены общепринятыми способами эмульгирования и смешивания. Например, композицию по изобретению можно добавить к (i) масляной фазе, после чего к масляной фазе добавляют водную фазу или (ii) комбинированную масляную и водную фазы, или (iii) водную фазу, которая затем добавляется к масляной фазе. Способ (i) является предпочтительным. Во всех этих способах полученную смесь затем можно эмульгировать с использованием стандартных методов. Предпочтительно нагреть водную и масляную фазы обычно выше температуры примерно 60°С, например, примерно до 80-85°C или подвергнуть водную фазу перемешиванию с высокой интенсивностью при более низкой температуре, например, примерно при температуре окружающей среды (холодный способ). При желании можно сочетать энергичное перемешивание и использование умеренно повышенных температур. Нагревание и/или смешивание с высокой интенсивностью можно проводить до, во время или после добавления воды в масляную фазу.
Эмульсии также можно получить с помощью способов эмульгирования с инверсией фаз, посредством чего композиция по изобретению добавляется либо в масляную фазу, либо в водную фазу, и водную фазу смешивают с масляной фазой, чтобы первоначально образовалась эмульсия «вода в масле». Добавление водной фазы продолжают до тех пор, пока система не превратится в масляную эмульсию. Понятно, что для осуществления инверсии обычно требуется значительное количество водной фазы, поэтому данный способ вряд ли будет использоваться для эмульсий с высоким содержанием масляной фазы. При желании можно сочетать энергичное перемешивание и применение умеренно повышенных температур. Нагревание можно проводить во время или после добавления водной фазы и до, во время или после инверсии. Смешивание с высокой интенсивностью можно проводить во время или после добавления водной фазы и до или во время инверсии.
Эмульсии могут представлять, например, микроэмульсии или наноэмульсии, имеющие средний размер капель в широком диапазоне, предпочтительно в диапазоне от 10 до 10000 нм. В одном варианте осуществления размер капель в эмульсии можно уменьшить, например, гомогенизацией высокого давления, предпочтительно до значения в диапазоне от 100 до 1000 нм, более предпочтительно от 300 до 600 нм.
Эмульсии по настоящему изобретению являются стабильными, что измерено как здесь описано, предпочтительно в течение более одного месяца, более предпочтительно в течение более двух месяцев, еще более предпочтительно в течение более трех месяцев и особенно предпочтительно в течение более четырех месяцев при температуре окружающей среды, и также предпочтительно при 40°С. Стабильность при еще более высоких температурах может быть особенно важна, и, следовательно, эмульсия является стабильной, что измерено как здесь описано, соответственно в течение более одной недели, предпочтительно в течение более двух недель, более предпочтительно в течение более 3 недель, еще более предпочтительно в течение более одного месяца, и особенно предпочтительно в течение более двух месяцев при 50°C.
Средства личной гигиены
Композиция по изобретению предпочтительно используется в средстве личной гигиены, более предпочтительно солнцезащитном средстве, косметическом изделии, декоративной косметике, дезодоранте, антиперспиранте или дерматологическом продукте.
Многие другие компоненты могут быть включены в средство личной гигиены или косметическое изделие или продукт. Эти компоненты могут быть растворимыми в масле, водорастворимыми или нерастворимыми. Примеры таких веществ включают:
(i) консерванты, такие как консерванты на основе сорбата калия, бензоата натрия, парабенов (алкиловых эфиры 4-гидроксибензойной кислоты), феноксиэтанола, замещенных мочевин и производных гидантоина, например, которые являются коммерчески доступными под торговыми названиями Germaben II Nipaguard BPX и Nipaguard DMDMH. Такие консерванты предпочтительно используются в концентрации от 0,5 до 2 мас.% в расчете на общую массу композиции. Также можно использовать усилитель для консерванта, такой как каприлилгликоль;
(ii) отдушки, когда они используются, предпочтительно в концентрации в диапазоне от 0,1 до 10 мас.%, более предпочтительно примерно до 5 мас.% и еще более предпочтительно примерно до 2 мас.% в расчете на общую массу композиции;
(iii) увлажнители или растворители, такие как спирты, полиолы, такие как глицерин и полиэтиленгликоли, когда они используются, предпочтительно в концентрации от 1 до 10 мас.% в расчете на общую массу композиции;
(iv) фотозащитное или солнцезащитное средство, включая органические солнцезащитные средства и/или неорганические солнцезащитные средства, в том числе на основе диоксида титана или оксида цинка; когда они используются, то предпочтительно в концентрации в диапазоне от 0,1 до 20 мас.%, более предпочтительно от 1 до 15 мас.% и еще более предпочтительно от 2 до 10 мас.% в расчете на общую массу композиции;
(v) альфа-гидроксикислоты, такие как гликолевая, лимонная, молочная, яблочная, винная кислоты и их сложные эфиры; средства для загара, такие как дигидроксиацетон;
(vi) противомикробные средства, такие как противоугревые компоненты, такие как салициловая кислота;
(vii) витамины и их предшественники, включая: (а) витамин А, например, в виде ретинилпальмитата и других предшественников третиноина, (b) витамин В, например, в виде пантенола и его производных, (с) витамин С, например, в виде аскорбиновой кислоты и ее производных, (d) витамин Е, например, в виде токоферилацетата, (e) витамин F, например, в виде сложных эфиров полиненасыщенных жирных кислот, таких как сложные эфиры гамма-линоленовой кислоты;
(viii) средства для ухода за кожей, такие как церамиды, как природные вещества или функциональные миметики природных церамидов;
(ix) фосфолипиды, такие как синтетические фосфолипиды или природные фосфолипиды, например лецитин;
(x) составы, содержащие везикулы;
(xi) германий-содержащие соединения;
(xii) растительные экстракты с полезными свойствами для ухода за кожей;
(xiii) отбеливающие средства для кожи, такие как Arlatone Dioic DCA (торговая марка), производства Croda, койевая кислота, арбутин и аналогичные вещества;
(xiv) соединения для восстановления кожи, такие как аллантоин и аналогичные соединения;
(xv) кофеин и подобные соединения;
(xvi) охлаждающие добавки, такие как ментол или камфара;
(xvii) репелленты от насекомых, такие как N,N-диэтил-3-метилбензамид (DEET) и цитрусовое или эвкалиптовое масла;
(xviii) эфирные масла;
(xix) этанол;
(xx) пигменты, включая мелкодисперсные пигменты, в частности, оксиды и силикаты, например, оксид железа, в частности, оксиды железа и/или диоксид титана с покрытием, и керамические материалы, такие как нитрид бора;
(xxi) другие твердые компоненты, которые используются в средстве макияжа и косметике, для получения суспоэмульсий, предпочтительно используемые в количестве от 1 до 15 мас.%, более предпочтительно от 5 до 15 мас.% в расчете на общую массу композиции; и
(xxii) дезодоранты или антиперспиранты.
Композиция и эмульсии по настоящему изобретению являются пригодными для использования в широком ряду составов и применений для конечного пользования, таких как увлажнители, солнцезащитные средства, средства после загара, масла для тела, гелевые кремы, продукты с высоким содержанием отдушки, духи- кремы, продукты для ухода за ребенком, средства для ухода за волосами, средства для тонирования кожи и отбеливания кожи, безводные продукты, антиперспиранты и дезодоранты, продукты для загара, косметические очишающие средства, пенообразующие эмульсии 2-в-1, множественные эмульсии, не содержащие консервантов, мягкие составы, составы-скрабы, например, содержащие твердые гранулы, силикон в водных составах, продукты, содержащие пигменты, распыляемые эмульсии, косметика, декоративная косметика, кондиционеры, продукты для душа, пенообразующие эмульсии, средства для снятия макияжа, средства для снятия макияжа с век и влажные салфетки.
Состав может представлять спрей, лосьон, крем или мазь. Когда композиция является декоративной косметикой, это может быть основа, тушь для ресниц, тени для век или помада. Состав может представлять антиперспирант или дезодорант.
Составы, содержащие композицию или эмульсию по настоящему изобретению, могут иметь значение рН в широком диапазоне, предпочтительно в диапазоне от 3 до 13, более предпочтительно от 5 до 10 и особенно предпочтительно от 6 до 8.
Солнцезащитное средство
Один предпочтительный состав для личной гигиены представляет собой солнцезащитное средство, которое содержит одно или более органических солнцезащитных средств и/или неорганических солнцезащитных средств, таких как оксиды металлов, но предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно из диоксида титана и/или оксида цинка в виде частиц, особенно включенное в композицию в форме водной и/или органической, предпочтительно водной дисперсии. Такие дисперсии диоксида титана и/или оксида цинка являются коммерчески доступными от Croda под торговыми марками Tioveil, Solaveil и Spectraveil. Кроме того, органические солнцезащитные средства могут использоваться вместе с предпочтительными солнцезащитными средствами на основе оксида металла и включают сложные эфиры п-метоксикоричной кислоты, сложные эфиры салициловой кислоты, сложные эфиры п-аминобензойной кислоты, несульфонированные производные бензофенона, производные дибензоилметана и сложные эфиры 2-цианоакриловой кислоты. Конкретные примеры пригодных органических солнцезащитных средств включают бензофенон-1, бензофенон-2, бензофенон-3, бензофенон-6, бензофенон-8, бензофенон-12, изопропилдибензоилметан, бутилметоксидибензоилметан, этилдигидроксипропил-ПАБК, глицерил- ПАБК, октилдиметил-ПАБК, октилметоксициннамат, гомосалат, октилсалицилат, октилтриазон, октокрилен, этокрилен, ментилантранилат, 4-метилбензилиденкамфору, бензофенон 4, метилен-бис-бензотриазолил-тетраметилбутилфенол, бис-этилгексилоксифенол метоксифенил триазин и фенилбензимидазолсульфоновую кислоту.
Конечные составы солнцезащитных средств, содержащие композицию поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению, могут проявлять удивительно повышенную водостойкость и/или защиту от солнца (фактор защиты от солнца (SPF)).
Применение композиции помимо средств личной гигиены
Композиция или эмульсия по изобретению также может использоваться в продуктах, которые не являются средствами личной гигиены.
Топливо может содержать композицию или эмульсию по изобретению. Например, композицию можно использовать в топливной и водной эмульсии, такой как белое дизельное топливо.
Смазочный материал может содержать композицию или эмульсию по изобретению. Смазочный материал может быть промышленным, морским или автомобильным смазочным материалом. Смазочный материал может быть эмульгируемым смазочным материалом. Смазочный материал может представлять жидкость для обработки металлов.
Краска или покрытие могут содержать композицию или эмульсию по изобретению. Композицию можно использовать для эмульгирования воды в масляной краске или масляном покрытии.
Агрохимическая композиция может содержать композицию или эмульсию по изобретению.
Композицию по изобретению можно использовать для эмульгирования или диспергирования углеводорода. Композицию можно использовать в качестве диспергирующего агента асфальтенов. Композицию можно использовать в качестве эмульгатора или стабилизатора для взрывчатого вещества. Взрывчатое вещество может представлять собой эмульсионное взрывчатое вещество, например, взрывчатая смесь нитрата аммония и дизельного топлива (ANFO).
Композицию можно использовать в качестве диспергатора пигментов.
Примеры
Изобретение иллюстрируется следующими неограничивающими примерами. Все части и проценты приведены по массе, если не указано иное.
Понятно, что все перечисленные тесты и физические свойства были определены при атмосферном давлении и температуре окружающей среды (т. е. примерно 23°C), если не указано иное, или если в ссылочных методах испытаний и процедурах не указано иное.
Методы испытаний
В данном описании использовались следующие методы испытаний:
(i) стабильность эмульсии оценивали наблюдением за эмульсией после хранения в течение 3 месяцев при температуре окружающей среды (23°C), при температуре 5°C или при хранении при повышенной температуре при 40°C, 45°C и 50°C. Измерение стабильности при хранении при 50°C является жестким испытанием. Эмульсии также оценивали по их стабильности при замораживании-оттаивании, используя термостат в режиме циклирования (от -10°C до 40°C в течение 24 ч). Композиция была стабильной, если не было видимого разделения эмульсии. Стабильность эмульсий также оценивали, контролируя размер частиц дисперсной фазы в течение трех месяцев. Размер частиц измеряли с использованием анализатора Malvern Mastersizer 2000, с помощью которого измеряется размер частиц дисперсной фазы с использованием лазерной дифракции.
(ii) Вязкость эмульсии измеряли при 23°C с помощью вискозиметра Brookfield LVT с использованием соответствующего шпинделя (LV1, LV2, LV3 или LV4) в зависимости от вязкости эмульсии. Эмульсию тестировали при 6 об/мин (0,1 Гц), через 1 сутки после приготовления эмульсии и результаты выражали в мПа⋅с.
(iii) Гидроксильное число определяется как количество мг гидроксида калия, эквивалентное содержанию гидроксила в 1 г образца, и измеряли ацетилированием с последующим гидролизом избыточного уксусного ангидрида. Образовавшуюся уксусную кислоту затем титровали этанольным раствором гидроксида калия.
(iv) Кислотное число определяется как количество мг гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных кислот в 1 г образца и измеряется прямым титрованием стандартным раствором гидроксида калия.
(v) Число омыления (или SAP) определяется как количество мг гидроксида калия, необходимое для полного омыления 1 г образца, и его измеряли омылением стандартным раствором гидроксида калия с последующим титрованием стандартным раствором серной кислоты.
2
(vi) Йодное число определяется как масса йода, I, в г, потребляемая ненасыщенностью в 100 г образца, оно измеряется взаимодействием образца с избытком раствора Wij (йодмонохлорида). Оставшийся раствор Wij превращается в йод из иодида калия, затем йод титруют стандартным раствором тиосульфата натрия.
(vii) Среднюю молекулярную массу определяли с помощью гель-проникающей хроматографии (ГПХ). Аппарат и режимы, используемые для ГПХ, приведены в таблице 1 ниже.
Таблица 1Аппарат и режимы ГПХ
Спектрофотометр
Polymer labs GPC-50
Детектор
Показатель преломления
Колонки
PL gel 3 мкм 100A & PL gel 5 мкм mixed D
Растворитель
Тетрагидрофуран (класс для ГПХ)
Концентрация испытуемого соединения
1%
Температура колонки
40°C
Скорость потока
1 мл в мин
Объем инжектирования
100 мкл
Время анализа
25 мин
Тип метода
Нормализация площади
Калибровка
Относительная, узкая стандартная калибровка с использованием стандартов ПЭГ и линейного подбора. Стандарты ПЭГ имели максимальную молекулярную массу (Мп) от 106 до 3870 и были взяты из набора для калибровки Aglient GPC/SEC, номер PL2070-0100
Пример 1
2
1,54 г тримерной жирной кислоты (от 75 до 85 мас.% тримерной жирной кислоты и от 15 до 25 мас.% димерной жирной кислоты, полученной из олеиновой кислоты) и 2,2 г палладиевого катализатора загружали в искробезопасный сосуд для работы под давлением емкостью 4 л (автоклав) с перемешиванием, отверстием для ввода образца, предохранительным клапаном, вентиляционной линией и подачей азота и водорода. Систему продували азотом. Автоклав подвергали испытанию под давлением для проверки отсутствия утечек. Содержимое нагревали до 200°С, при этом мешалку отключали, автоклав продували водородом и вентировали перед тем как нагнетать водород в сосуд под давлением 2068 кПа (300 фунт-сила/квадратный дюйм). Расходомер водорода сбрасывали до 0 мл, и запускали мешалку. Давление водорода поддерживали в диапазоне между 1999- 2068 кПа (290-300 фунт-сила/квадратный дюйм) и реакцию продолжали в течение 2,5 ч. Мешалку останавливали и водород удаляли перед продувкой азотом. Продукт гидрированную тримерную кислоту охлаждали, выгружали и затем фильтровали для удаления катализатора. Продукт имел йодное число=64,8 г I/100 г и цвет=7,7 по шкале Гарднера.
3
Во фланцевую колбу емкостью 0,5 л добавляли 207,54 г гидрированной тримерной кислоты, 81,91 г додеканола (чистота > 98 мас.%) и 60,55 г полиглицерина-3. Колбу помещали в стандартную дистилляционную установку с верхним перемешиванием (центрифужная мешалка из PTFE 40 мм, 400 об/мин) и введением азота (примерно 20-30 см/мин). Смесь нагревали до 175°С в течение 4 ч, затем при 240°С в течение 2,5 ч. Продукт охлаждали и выгружали. Продукт имел кислотное число=0,3 мг КОН/г, число омыления=122,7 мг КОН/г, ОН число=157,1 мг КОН/г.
Пример 1А
2
1,575 г тримерной жирной кислоты (от 75 до 85 мас.% тримерной жирной кислоты и от 15 до 25 мас.% димерной жирной кислоты, полученной из олеиновой кислоты) и 2,26 г палладиевого катализатора загружали в искробезопасный сосуд для работы под давлением емкостью 4 л (автоклав) с перемешиванием, отверстием для ввода образца, предохранительным клапаном, вентиляционной линией и подачей азота и водорода. Систему продували азотом. Автоклав подвергали испытанию под давлением для проверки отсутствия утечек. Содержимое нагревали до 230°С, при этом мешалку отключали, автоклав продували водородом и вентировали перед тем как нагнетать водород в сосуд под давлением 2068 кПа (300 фунт-сила/квадратный дюйм). Расходомер водорода сбрасывали до 0 мл, и запускали мешалку. Давление водорода поддерживали в диапазоне между 2413- 2482 кПа (350-360 фунт-сила/квадратный дюйм) и реакцию продолжали в течение 1,5 ч. Мешалку останавливали и водород удаляли перед продувкой азотом. Продукт гидрированную тримерную кислоту охлаждали, выгружали и затем фильтровали для удаления катализатора. Продукт имел йодное число=67,3 г I/100 г и цвет=7,4 по шкале Гарднера.
3
Во фланцевую колбу емкостью 0,5 л добавляли 200,70 г гидрированной тримерной кислоты, 100,30 г додеканола (чистота > 98 мас.%) и 40,41 г полиглицерина-3. Колбу помещали в стандартную дистилляционную установку с верхним перемешиванием (центрифужная мешалка из PTFE 40 мм, 400 об/мин) и введением азота (примерно 20-30 см/мин). Смесь нагревали до 175°С в течение 4 ч, затем при 240°С в течение 9 ч. Продукт охлаждали и выгружали. Продукт имел кислотное число=0,9 мг КОН/г, число омыления=120,9 мг КОН/г, ОН число=107,3 мг КОН/г.
Пример 2
2
1,527 г тримерной жирной кислоты (от 75 до 85 мас.% тримерной жирной кислоты и от 15 до 25 мас.% димерной жирной кислоты, полученной из олеиновой кислоты) и 2,2 г палладиевого катализатора загружали в искробезопасный сосуд для работы под давлением емкостью 4 л (автоклав) с перемешиванием, отверстием для ввода образца, предохранительным клапаном, вентиляционной линией и подачей азота и водорода. Систему продували азотом. Автоклав подвергали испытанию под давлением для проверки отсутствия утечек. Содержимое нагревали до 200°С, при этом мешалку отключали, автоклав продували водородом и вентировали перед тем как нагнетать водород в сосуд под давлением 2068 кПа (300 фунт-сила/квадратный дюйм). Расходомер водорода сбрасывали до 0 мл, и запускали мешалку. Давление водорода поддерживали в диапазоне между 1999- 2068 кПа (290-300 фунт-сила/квадратный дюйм) и реакцию продолжали в течение 4,5 ч. Мешалку останавливали и водород удаляли перед продувкой азотом. Продукт гидрированную тримерную кислоту охлаждали, выгружали и затем фильтровали для удаления катализатора. Продукт имел йодное число=64,4 г I/100 г и цвет=6,8 по шкале Гарднера.
3
Во фланцевую колбу емкостью 0,5 л добавляли 203,97 г гидрированной тримерной кислоты, 80,51 г додеканола (чистота > 98 мас.%) и 45,52 г полиглицерина-3. Колбу помещали в стандартную дистилляционную установку с верхним перемешиванием (центрифужная мешалка из PTFE 40 мм, 400 об/мин) и введением азота (примерно 20-30 см/мин). Смесь нагревали до 175°С в течение 4 ч, затем при 240°С в течение 2,5 ч. Продукт охлаждали и выгружали. Продукт имел кислотное число=0,5 мг КОН/г, число омыления=128,5 мг КОН/г, ОН число=145,2 мг КОН/г.
Пример 3
Увлажняющий крем «вода-в-масле» готовили с использованием состава, указанного в таблице 2.
Таблица 2Увлажняющий крем
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
10,0
Crodamol™ DOA (диэтилгексиладипат) (ex Croda)
4,0
Xiameter 245 (циклопентасилоксан)
3,5
Осветленный пчелиный воск
3,0
Эмульгатор, полученный в примере 1 или 2
2,0
Arlamol™ PS15E (ППГ-15 стеариловый эфир) (ex Croda)
1,5
Aerosol R972 (диметилсилилат кремния)
0,5
Фаза B
Вода
25,1
Натрия хлорид
4,0
Натрия лактат (50% раствор)
7,4
Renex™ S30 (сорбет-30) (ex Croda)
3,0
Фаза C
Мочевина
12,0
Вода
24,0
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин (на 100 г), затем перемешивали при 40°С. При 40°С добавляли фазу С (мочевину, диспергированную в воде) и состав гомогенизировали в течение 1 мин. Состав перемешивали при температуре окружающей среды. Получали два состава, первый с использованием эмульгатора из примера 1 и второй с использованием эмульгатора из примера 2.
Увлажняющий крем «вода-в-масле» подвергали испытаниям на стабильность эмульсии, как описано выше, и он был стабильным в течение, по меньшей мере, 3 месяцев при всех температурах и выдерживал 6 циклов замораживания-оттаивания. Размер частиц дисперсной фазы в воде изменялся незначительно в течение 3-месячного периода, демонстрируя стабильность эмульсии.
Пример 4
Солнцезащитное средство «вода-в-масле» готовили с использованием состава, указанного в таблице 3.
Таблица 3Солнцезащитное средство
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1 или 2
3,0
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
12
Crodamol™ DOA (диэтилгексиладипат) (ex Croda)
4,0
Crodamol™ AB (C12-15 алкилбензоат) (ex Croda)
5,5
Solaveil™ CT-100 (C12-15 алкилбензоат (и) диоксид титана (и стеарат алюминия (и) полигидроксистеаровая кислота (и) оксид алюминия) (ex Croda)
12,0
Фаза B
Вода
58,8
Prisorine™ 3515 (изостеариловый спирт) (ex Croda)
4,0
Магния сульфат гептагидрат
0,7
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин (на 100 г), затем перемешивали при температуре окружающей среды. Получали два состава, первый с использованием эмульгатора из примера 1 и второй с использованием эмульгатора из примера 2.
Солнцезащиное средство «вода-в-масле» подвергали испытаниям на стабильность эмульсии, как описано выше, и оно было стабильным в течение, по меньшей мере, 3 месяцев при всех температурах и выдерживало 6 циклов замораживания-оттаивания. Размер частиц дисперсной фазы в воде изменялся незначительно в течение 3-месячного периода, демонстрируя стабильность эмульсии.
Пример 5
Легкий крем для тела с высоким содержанием внутренней фазы готовили с использованием состава, указанного в таблице 4.
Таблица 4Крем для тела
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1 или 2
1,0
Arlamol™ PS15E (ППГ-15 стеариловый эфир) (ex Croda)
0,9
Xiameter 245 (циклопентасилоксан)
2,1
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
6,0
Фаза B
Renex™ S30 (сорбет-30) (ex Croda)
4,5
Магния сульфат гептагидрат
0,8
Вода
84,7
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин (на 100 г), затем перемешивали при температуре окружающей среды. Получали два состава, первый с использованием эмульгатора из примера 1 и второй с использованием эмульгатора из примера 2.
Легкий крем для тела подвергали испытаниям на стабильность эмульсии, как описано выше, и он был стабильным в течение, по меньшей мере, 3 месяцев при всех температурах и выдерживал 6 циклов замораживания-оттаивания. Размер частиц дисперсной фазы в воде изменялся незначительно в течение 3-месячного периода, демонстрируя стабильность эмульсии.
Пример 6
Более низкие уровни использования эмульгатора, полученного в примере 1, исследовали в трех составах, описанных в примерах 3-5. Составы с использованием 75% от указанного количества эмульгатора испытывали на стабильность эмульсии, как описано выше. При этих более низких уровнях использования составы, приготовленные с использованием эмульгатора, полученного в примере 1, оставались стабильными в течение 1 месяца.
Пример 7
Крем-антиперспирант «вода-в-масле» готовили с использованием состава, указанного в таблице 5.
Таблица 5Антиперспирант
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1
2,0
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
8,0
Циклометикон
4,0
Arlamol™ PS15E (ППГ-15 стеариловый эфир) (ex Croda)
3,0
Фаза B
Renex™ S30 (сорбет-30) (ex Croda)
10,0
Консервант
сколько требуется
Вода
62,0
Фаза С
Раствор алюминия хлоргидрата
12,0
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин (на 100 г), затем перемешивали при 50°С. Медленно добавляли фазу С и полученный состав перемешивали при температуре окружающей среды.
Пример 8
Безводный крем готовили с использованием состава, указанного в таблице 6.
Таблица 6Безводный крем
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1
3,5
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
4,0
Crodamol™ DOA (диэтилгексиладипат) (ex Croda)
1,5
Парафиновое масло
4,5
Crodamol™ GTCC (каприловый/каприновый триглицерид) (ex Croda)
2,0
Aerosil R972 (диметилсиликат кремния)
0,5
Фаза B
Глицерин
85,0
Консервант
сколько требуется
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 75°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин и затем перемешивали при температуре окружающей среды.
Пример 9
Крем-основу под макияж готовили с использованием состава, указанного в таблице 7.
Таблица 7Основа
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1
1,0
Crodamol™ ISIS (изостеарилизостеарат) (ex Croda)
5,0
DC246 Fluid (циклогексасилоксан, циклопентасилоксан)
8,0
Cropure liquid vegelan
1,0
Butyrospermum parkii (масло ши) жирные румяна
10,0
Токоферол
0,2
Пропилпарабен
0,1
Фаза B
Глицерин
2,0
Метилпарабен
0,2
Магния сульфат гептагидрат
0,8
ЭДТА динатрий
0,02
Вода
до 100
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 85°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин, затем перемешивали при температуре окружающей среды.
Пример 10
Множественную эмульсию «вода-в-масле» готовили с использованием состава, указанного в таблице 8.
Таблица 8Множественная эмульсия
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
9,0
Crodamol™ GTEH (триэтилгексаноин) (ex Croda)
4,5
Arlamol™ PS15E (ППГ-15 стериаловый эфир) (ex Croda)
4,5
Эмульгатор, полученный в примере 1
2,4
Фаза B
Вода
33,2
Гликолевая кислота (57% водный раствор)
4,2
Аммония гидроксид (25% водный раствор)
1,2
Магния сульфат гептагидрат
0,4
Консервант
0,6
Фаза C
Первичная эмульсия в/м из фаз A+B
60
Фаза D
Вода
34,2
Глицерин
3,0
Synperonic™ PE/F127 полоксамер 127) (ex Croda)
2,0
Keltrol (ксантановая камедь)
0,7
Магния сульфат гептагидрат
0,4
Консервант
сколько требуется
Процедура
Фазу В доводили до рН 3,5 гидроксидом аммония. Фазы А и В нагревали отдельно до 70°С. Фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин и охлаждали до температуры окружающей среды при умеренном перемешивании. Келтрол предварительно диспергировали в воде и добавляли оставшиеся ингредиенты фазы D. Фазу С медленно добавляли к фазе D при умеренном перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин и охлаждали до температуры окружающей среды при перемешивании.
Пример 11
Несмываемый кондиционер для волос готовили с использованием состава, указанного в таблице 11.
Таблица 9Кондиционер для волос
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1
1,0
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
1,0
Crodamol™ STS (PPG-3 бензиловый эфир миристат)
1,0
Xiameter 245 (циклопентасилоксан)
2,0
Dow Corning 556 Cosmetic Grade Fluid (фенилтриметикон)
3,0
Масло ши
1,0
Фаза B
Incroquat™ CTC-30 (цетримония хлорид) (ex Croda)
2,0
Croquat™ WKP (вода (и) кокодимония гидроксипропил гидролизированный кератин) (ex Croda)
0,5
Молочная кислота
до pH 4,5
Натрия безоат (и) калия сорбат
0,5
Вода
88,0
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин, затем перемешивали при температуре окружающей среды.
Пример 12
Несмываемое увлажняющее средство для волос готовили с использованием состава, указанного в таблице 12.
Таблица 10Увлажняющее средство для волос
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1
1,0
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
5,0
Масло бурачника
3,0
Магния стеарат
0,5
Осветленный пчелиный воск (Cera alba)
3,0
Масло виноградных косточек (Vitis vinifera)
6,0
Масло семян граната (Punica granatum)
10,0
Фаза B
Вода
62
Renex™ 30 (сорбет-30) (ex Croda)
5,0
Мочевина
4,0
Магния сульфат гептагидрат
0,5
Консервант
сколько требуется
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин (на 100 г), затем перемешивали при температуре окружающей среды.
Пример 13
Солнцезащитное средство «вода-в-масле» готовили с использованием состава, указанного в таблице 11.
Таблица 11Солнцезащитное средство
Компоненты
Ингредиенты
% мас./мас.
Фаза A
Эмульгатор, полученный в примере 1
3,5
Arlamol™ HD (изогексадекан) (ex Croda)
4,0
Arlamol™ PS15E (ППГ-15 стеариловый эфир) (ex Croda)
9,0
Crodamol™ AB (C12-15 алкилбензоат) (ex Croda)
5,0
Span™ 83 (сорбитансесквиолеат) (ex Croda)
1,0
Solaveil™ CT-200 (диоксид титана (и) изогексадекан (и) триэтилгексаноин (и) стеарат алюминия (и) полигидроксистеаровая кислота (ex Croda)
30,0
DC245 Fluid (циклопентасилоксан)
2,0
Eusolex OCR (октокрилен)
4,0
Aerosil R972 (диметилсиликат кремния)
0,5
Bentone Gel TN (C12-15 алкилбензоат (и) стерилалкония гекторит (и) пропиленкарбонат)
3,0
Tinosorb S (бис-этилгексилоксифенол метоксифенил триазин)
2,0
Optisol™ TD-50 (диоксид титана (и) каприловый/каприновый триглицерид (и) три-ППГ-3 миристиловый эфир цитрат (и) сорбитана изостеарат (и) полиглицерил-3 полирицинолеат (и) оксид марганца)
4,0
Phase B
Pricerine 9091 (глицерин)
3,0
Tinosorb M (метилен бис-бензотризоилтетраметилбутилфенол (и) вода (и) децилглюкозид (и) пропиленгликоль (и ксантановая камедь)
Натрия хлорид
1,0
Консервант
сколько требуется
Вода
до 100
Процедура
Компоненты фаз А и В объединяли отдельно и нагревали до 70°С. Затем фазу В медленно добавляли к фазе А при интенсивным перемешивании, гомогенизировали в течение 1 мин (на 100 г), затем перемешивали при температуре окружающей среды.
Следует понимать, что изобретение не должно ограничиваться деталями вышеприведенных вариантов осуществления, которые описаны только в качестве примера. Возможны многие варианты.