ВАЗЕЛИНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
PETROLATUM COMPOSITION

Настоящее изобретение относится к вазелиновой композиции.
Вазелин (технический вазелин) является мягкой маслянистой полутвердой смесью углеводородов, полученных из высококипящих углеводородов и углеводородов, которые обычно являются жидкими при комнатной температуре. В зависимости от их чистоты, вазелины имеют изменение цвета от темного вазелина, который имеет примеси, до высокочистого, который обычно имеет белый цвет.
Типичные свойства вазелина представляют собой мягкую маслянистую массу и слегка флуоресцентную при дневном свете при расплавлении. Вазелин должен быть практически нерастворимым в воде, растворимым в метиленхлориде или гексане и практически нерастворимым в спирте и глицерине.
Вазелины имеют широкий диапазон применения, такой как основы фармацевтических мазей, товары детской гигиены, косметика, уход за кожаными изделиями, эластомеры и жиры или смазки. Вазелиновые продукты используют для потребления человеком, поэтому должны быть высокой чистоты. Например, продукт должен содержать менее чем 1 часть на миллион полициклических ароматических углеводородов (которые являются канцерогенными) и вазелин должен пройти тесты на кислотность/щелочность и на сульфатную зольность.
n
2n+2
Вазелин является очищенной и полностью или почти полностью обесцвеченной смесью полутвердых углеводородов (CH), полученных из углеводородного сырья и высококипящих жидких углеводородов. Он должен быть белым или почти белым, прозрачным.
Вазелины получают, как известно, путем смешения масляных компонентов - продуктов нефтепереработки с сырыми парафинами. Сырые парафины получают во время депарафинизации смазочных масел из сырой нефти. Такие вазелины на основе нафталанской нефти описаны в US 2828248 и US 1791926.
Хотя понятие вазелин основано на понятии нефти (углеводородного сырья), что является продуктом ископаемого топлива, вазелин также включает такие виды, которые получены из синтетических источников, молекулы которых, по меньшей мере, одного компонента (или всех их компонентов) получены химическим синтезом. Вазелин также может содержать природные компоненты, такие как растительные воски.
В GB 955348 описана смесь, содержащая 10-30% воска Фишера-Тропша с 35-45% углеводородного сырья и 35-45% жидкого полипропилена, для использования в качестве пропитывающего вещества для кабелей. В JP 2009-234991 описано применение воска Фишера-Тропша и жидкого парафина для получения карандашной косметики. Однако свойства карандашной косметики очень отличаются от свойств вазелина тем, что карандашная косметика не является маслянистой пастой, каковой является вазелин. Наоборот, карандашная косметика является более твердой и жесткой, чем вазелин, так как она должна обладать свойством, облегчающим выемку изделия из формы.
Применение синтетических компонентов в вазелине было предложено в US 7851663, US3764 и JP 2009-234991. В US 7851663 описана прививка длинноцепочечных олефинов и парафинов, полученных по синтезу Фишера-Тропша, с получением изо-парафинов с разветвленными длинными цепями, обладающих свойствами вазелина.
Синтетические парафины, например, те, которые получены по синтезу Фишера-Тропша, не содержат значительного количества ароматических и полициклических ароматических компонентов, которое благоприятно для вазелина. Однако, когда используют синтетические компоненты в композициях вазелина, остается проблема получить нужную стабильность и трехмерную сетчатую структуру вазелина. В частности, когда композиция вазелина содержит линейный парафин, который является жидким при комнатной температуре, линейный парафин имеет тенденцию отделяться от более тяжелых компонентов композиции, что приводит к нестабильности вазелиновой композиции. Для того чтобы получить стабильную композицию требуется эффект «связывания растворителя».
Задачей настоящего изобретения является получение стабильного вазелина, содержащего обычно жидкие линейные парафины.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом изобретения получают вазелиновую композицию, содержащую от 10 до 60% масс. воска, имеющего среднее число атомов углерода на молекулу между 25 и 70 и имеющего между 5 и 50% масс. разветвленных парафинов, в которых разветвления выбраны из метильных и этильных разветвлений; от 10 до 60% масс. линейного парафина, имеющего среднее число атомов углерода на молекулу между 10 и 20; и необязательно, легкоплавкий воск; причем вазелиновая композиция имеет температуру каплепадения от 35°С до 80°С.
Воск (также называемый здесь как «восковой компонент») может быть алифатическим воском. В частности, это может быть углеводородный воск и предпочтительно это парафиновый воск. Воск может быть синтетическим воском. Предпочтительно воск является макрокристаллическим синтетическим воском. Воск может составлять от 20 до 40% масс. или даже от 25 до 35% от восковой композиции. Воск может иметь среднее число атомов углерода на молекулу, равное между 28 и 60.
Воск может иметь между 10 и 50% масс., предпочтительно, между 20 и 40% масс. разветвленных парафинов. В одном варианте воплощения изобретения воск имеет менее 25% масс. разветвленных парафинов. Предпочтительно воск имеет температуру каплепадения от 60°С до 110°С. Воск может иметь между 25 и 70, предпочтительно между 28 и 60 атомов углерода на молекулу.
Воск может быть выбран из группы, состоящей из гидроизомеризованного воска, гидроизомеризованного воска Фишера-Тропша, альфа-олефинового воска и воска Фишера-Тропша.
Линейный парафин (здесь также называется как «компонент линейного парафина») может быть синтетическим парафином, и он может быть парафином, полученным синтезом Фишера-Тропша. Линейный парафин может составлять от 20 до 40% масс. или даже от 25% до 35% от вазелиновой композиции. Предпочтительно линейный парафин имеет точку плавления ниже 25°С. Линейный парафин может иметь между 10 и 20 атомов углерода на молекулу.
Как используется в настоящем описании, термин «линейный парафин» означает молекулы, имеющие основную прямолинейную углеродную цепь без каких-либо разветвлений (н-парафин) и содержащую только атомы углерода и водорода. Хотя источник линейного парафина, используемый для получения вазелиновой композиции, может включать некоторое количество разветвленных молекул, как показано ниже в таблице 1 под названием «линейный парафин», эти разветвленные молекулы не являются предметом настоящего изобретения.
Композиция может также включать легкоплавкий воск (далее также называется как «легкоплавкий восковой компонент»). Когда присутствует легкоплавкий воск, это может быть воск, имеющий температуру каплепадения от 20°С до 30°С. Предпочтительно легкоплавкий воск имеет среднее число атомов углерода на молекулу между 20 и 30. Легкоплавкий воск может иметь между 20 и 30 атомов углерода на молекулу. Вазелиновая композиция может содержать от 10 до 60% масс. легкоплавкого воска.
Легкоплавкий воск может иметь между 15 и 30% масс. разветвленных парафинов, предпочтительно между 20 и 28% масс. Легкоплавкий воск может быть углеводородным воском и предпочтительно это парафиновый воск. Легкоплавкий воск может быть синтетическим воском и предпочтительно это воск Фишера-Тропша. Легкоплавкий воск может составлять от 20 до 40% масс. или даже от 25 до 35% от вазелиновой композиции.
Вазелиновая композиция может иметь температуру каплепадения от 35°С до 70°С. Предпочтительно вазелин имеет конусную пенетрацию (как измерено по ASTM D937-07 с использованием конуса, определенного в ASTM D217-10) между 60 и 300 мм/10.
Вазелин может быть белой маслянистой пастой, слегка флуоресцентной при дневном свете при плавлении.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения получают вазелиновую композицию, как здесь описано, где каждый из компонентов воска и линейный парафиновый компонент являются синтетическими. В еще одном предпочтительном варианте осуществления каждый из вазелиновых компонентов, линейный парафиновый компонент и легкоплавкий восковой компонент являются синтетическими компонентами.
Заявитель неожиданно обнаружил, что стабильный вазелин может быть получен из композиции, описанной в данной заявке.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается применение вазелиновой композиции в соответствии с первым аспектом изобретения в косметической промышленности, в фармацевтической промышленности или при наполнении кабеля. Благодаря отсутствию ароматических компонентов, серы и других раздражителей кожи, вазелин особенно подходит для использования в уходе за кожей.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предлагается применение вазелиновой композиции в соответствии с первым аспектом изобретения при производстве косметического продукта, фармацевтического продукта, продукта наполнении кабеля или наполненного кабеля.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения предлагается способ получения косметического продукта, фармацевтического продукта, продукта наполнении кабеля или наполненного кабеля, который включает добавление вазелиновой композиции в соответствии с первым аспектом изобретения к косметической композиции или веществу, к фармацевтической композиции или веществу, к композиции, наполняющей кабель, или веществу или к кабелю или компоненту кабеля, с получением косметического продукта, фармацевтического продукта, продукта наполнения кабеля или наполненного кабеля.
В соответствии с пятым аспектом изобретения предлагается способ получения вазелиновой композиции в соответствии с первым аспектом изобретения, который включает:
смешение воска, имеющего среднее число атомов углерода на молекулу между 25 и 70, имеющего между 5 и 50% масс. разветвленных парафинов, в которых разветвления выбраны из метильных и этильных разветвлений, с линейным парафином, имеющим среднее число атомов углерода на молекулу между 10 и 20 и необязательно с низкоплавким воском с получением вазелиновой композиции,
причем значительное количество воска и линейного парафина используют так, что вазелиновая композиция имеет от 10 до 60% масс. воска и от 10 до 60% масс. линейного парафина и
вазелиновая композиция имеет температуру каплепадения от 35°С до 80°С.
Способ может включать добавление от 10 до 60% масс. низкоплавкого воска, имеющего среднее количество атомов углерода на молекулу между 20 и 30.
В соответствии с шестым аспектом изобретения предлагается способ получения косметической композиции, содержащей между 10 и 40% масс. вазелиновой композиции в соответствии с первым аспектом изобретения.
Изобретение теперь будет описано более подробно со ссылкой на следующие не ограничивающие объем притязаний примеры и сопровождающие чертежи.
На фиг. 1 показаны, для примера 2, кривые вязкости эмульсий типа масло в воде (М/В), которые были оценены как хорошие (крем D) и менее хорошие (кремы А, В и С); и
На фиг. 2 показаны, для примера 2, границы начала потока и максимум вязкости в регионе хорошего изначального ощущения на коже для кремов и лосьонов.
ПРИМЕР 1
Вазелиновые композиции/образцы получают при помощи следующих методов: в каждом случае восковой компонент и компонент низкоплавкого воска расплавляют в печи при 100°С. Парафин, который является жидким при комнатной температуре, также предварительно нагревают в печи при 100°С. Расплавленные воски переносят в чистый стакан из нержавеющей стали и помещают на весы для взвешивания количеств воска, которые точно требуются в соответствии с рецептурой вазелина. Было определено, что температура воска составляла 80°С перед тем, как жидкий парафин (также при 80°С) смешивают с расплавленным воском. Растворы перемешивают до тех пор, пока полученная смесь не станет чистой, и после этого оставляют застывать в течение 5 часов.
Используемые компоненты имеют свойства, описанные в таблице 1. Вязкость измеряют с использованием метода D445 ASTM. Температуру каплепадения измеряют в соответствии с методом D127 ASTM.
Таблица 1Описание компонентов вазелина
Компонент
Описание
Степень разветвления***
Тип разветвления
Температура каплепадения
Среднее число атомов углерода****
Вязкость
Единица измерения
Масс%
°С
сП
Восковой компонент
Sasolwax H1
Твердый*FT воск
6
Метильное
110
С41
8,0 @135°С
Sasolwax HX35
Гидроизомеризованныйтвердый*FTвоск
20
Метильное
108
С40
9,0 @135°С
Sasolwax C80M
Твердый*FT воск
10
Метильное
89
С38
6,0 @100°С
C30+
А-олефин
19
Метильное
70
С30
6,4 @100°С
C24-C28 α-олефин
А-олефин
10
Метильное
52
С26
2,3 @100°С
Легкоплавкий воск
Sasolwax F5
Средний*FT воск
12
Метильное
50
С27
3,6 @100°С
Sasol Waksol A
Полужидкий*FT воск
13
Метильное
28
С21
5,6 @40°С
Линейный парафин
Sasolwax C14-C20 парафин
Жидкий парафин
8
Метильное
-
С17
2,9 @40°С
Sasolwax C9-C11 парафин
Жидкий Парафин
8
Метильное
С10
2,6 @40°С
Исходное сырье на основе сырой нефти
Sasolwax 7836
Микровоск
82
С>1 цепей
73
С55
12,8 @100°С
Сырой парафин
Среднийвоск
39
С>1 цепей
40
С28
3,7 @100°С
Минеральное масло
Жидкое масло
29
**С>1 цепей
С23
12,5 @40°С
*FT - Фишер-Тропш**также содержит 63% циклических компонентов***Молекулы, имеющие по меньшей мере одно разветвление на углеродной основной цепи, как процент всех молекул (масс. %)****Среднее число атомов углерода на молекулу.
Определение типа разветвления и содержания компонентов
2
Тип разветвления и содержание каждого из компонентов вазелиновой композиции определяли при помощи высокотемпературной газовой хроматографии (HTGC), используя CP-3800 GC фирмы Вариан. Н использовали как газ-носитель. Использовали капиллярную колонку Restek MXT-1 (100% сшитый диметил-полисилоксан) (длина: 15 м, внутренний диаметр: 0,28 мм, толщина фазы: 0,15 мкм). Инжекцию проводили при помощи программированного инжектора для ввода проб непосредственно в колонку и использовали пламенно-ионизационный детектор (FID). В качестве растворителя для воска использовали ксилол. В таблице 2 приведены условия, применяемые в этом методе.
Таблица 2Метод газовой хроматографии (GC), используемый для анализов образцов воска
Инжектор
Первоначальная температура (°С):
40
Первоначальное время удерживания (мин):
0
Скорость линейного изменения (°С/мин):
70
Температура (°С):
420
Время удерживания (мин):
49,57
Общее время (мин):
55
Электронная программа регулированияпотока (EFC)
Поток (мл/мин):
3,5
Время удерживания (мин):
55,0
Колонка
Первоначальная температура (°С):
40
Первоначальное время удерживания(мин):
5
Скорость линейного изменения (°С/мин):
10
Конечная температура (°С):
440
Конечное время удерживания (мин):
10
Общее время (мин):
55
Пламенно-ионизационный детектор (FID)
Вспомогательный газ N<sub>2</sub> (мл/мин):
25
Поток Н<sub>2</sub> (мл/мин):
30
Поток воздуха (мл/мин):
300
Температура детектора (°С):
450
Свойства вазелиновых композиций/образцов
Результаты анализа состава и свойств приведены в таблице 3.
Таблица 3Состав вазелина и свойства
Исходныйматериал
Образец→
1 ◊◊◊
2
3
4
5
6
7
Sasolwax 7836 ◊
30
-
-
-
-
-
-
Сыройпарафин ◊
20
-
-
-
-
-
-
Минеральное масло ◊
45
-
-
-
-
-
-
Восковой компонент
Sasolwax Н1
-
-
20
-
-
-
-
Sasolwax НХ35
-
20
-
20
20
30
4
Sasolwax С80М
-
5
5
5
-
-
6
C30+
-
5
5
5
10
-
-
C24-C28 α-олефин
-
-
-
-
-
-
19
Низкоплавкий воск
Sasolwax F5
5
5
5
5
10
20
4
Sasolwax Waksol A
-
35
35
35
30
20
35
Линейный парафин
Sasolwax C14-C20 парафин
-
30
30
-
30
30
32
Sasolwax C9-C11 парафин
-
-
-
30
-
-
-
Общее (◊) количество, полученное из сырой нефти (%)
95
0
0
0
0
0
0
Общее содержание синтетики (%)
5
100
100
100
100
100
100
Внешний вид
Белая маслянистая паста
Белаямаслянистаяпаста
Белая маслянистая паста
Продукт, подобный твердому воску, не вазелин
Белая маслянистая паста
Белая маслянистая паста
Белая маслянистая паста
Белая маслянистая паста
Температура каплепадения (°С)
35-70 ◊◊
60,4
69,8
72,5
65,5
65,1
63,5
69,5
Конусная пенетрация (0,1 мм)
60-300 ◊◊
160
162
20
170
185
187
167
◊ Требования Европейского Фармацевтического Комитета◊◊◊ Сравнительный пример
Все образцы, показанные в таблице 3, прошли идентификацию полициклических ароматических углеводородов и тест на кислотность/щелочность и сульфатную зольность, как предписано Европейским Фармацевтическим Комитетом.
ПРИМЕР 2
ПРИМЕНЕНИЕ ВАЗЕЛИНОВ ДЛЯ СРЕДСТВ ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ
Общие условия проведения эксперимента
Реология является наукой о деформации и течении веществ как функция скорости сдвига или напряжения сдвига, приложенного к продукту. Реологические измерения для этого примера проводили с использованием реометра Антон Паар (Anton Paar GmbH, Osterreich, Австрия). Реометр Антон Паар - это реометр по регулированию деформации, который способен измерять как динамическую, так и стабилизированную деформацию сдвига, и измерять крутящий момент образца в ответ на приложенное напряжение сдвига. Динамическое/стабилизированное напряжение сдвига прилагают при помощи шагового двигателя и крутящий момент измеряют компенсационным датчиком (FRT).
Из статьи T.K. Parkins, J.B. Tumer, Starting Behavior of Gathering Lines and Pipelines Filled with Gelled Prudhoe Bay J.Pet. Technol. 23 (1971) 301-308 известно, что термическое и сдвиговое поведение, старение и состав вазелина значительно влияют на измерения предела текучести. Для всех измерений, проводимых в данном примере, использовали свежеприготовленный образец, и этот образец выдерживали в течение 40 минут после нагрузки для релаксации материала и приведения в равновесие температуры. Было найдено, что 40 минут достаточно для того, чтобы образец полностью релаксировал и был в термическом равновесии. Все измерения повторяли по меньшей мере три раза для каждого теста и получали высоковоспроизводимые результаты в пределах коэффициента отклонения ±5% во всех случаях.
В этом примере все измерения проводили с приспособлением из параллельных пластин с радиусом 25 мм и зазором 2,5 мм. Больший размер зазора между двумя пластинами гарантирует меньшую ошибку зазора.
Методы измерения для изучения первичного ощущения на коже
F
max
Во время этого исследования было определено начало течения Tобразца крема по кривой максимальной вязкости η(фиг. 1).
Были получены сенсорные оценки у группы, содержащей 15 человек разного возраста, пола и расовой принадлежности. Группа оценивала и классифицировала четыре образца кремов, причем цифрой 10 оценивался продукт с хорошей сенсорной оценкой и цифрой 0 продукт с плохой сенсорной оценкой (таблица 4). Образцы оценивались во время контрольного опыта и образцы, полученные группой, были названы как Крема A-D.
Таблица 4Результаты сенсорной оценки группой и реологические измерения
Продукт
% воска Фишера-Тропша в вазелине, используемого в креме
Напряжение сдвига (начало потока)T<sub>F</sub> (Па)
Динамическая максимальная вязкость η<sub>max </sub>(Па.с)
Сенсорная оценка*
Крем А
0
36
14700
5
Крем В
0
21
6700
6
Крем С
100**
26
4680
7
Крем D
65
16
3400
8
*10, очень хорошо…1, плохо**Вазелиновая композиция образца 2 в таблице 3 выше.
Кремы A-D являются продуктами на основе следующей композиции (таблица 5).
Таблица 5Испытуемая композиция крема
Ингредиент
%
Функция
Вода
66,3
Носитель
Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты EDTA
0,1
Хелатирующий агент
Пропиленгликоль
1,5
Увлажнитель
Глицерин
3,5
Увлажнитель
Lipowax R2
6
Модификатор вязкости/стабилизатор
Lipomulse 165
2,5
Эмульгатор
Минеральное масло
4
Умягчитель
Вазелин
15
Окклюзивный агент/умягчитель
Фармацевтический диметилфенол DMP
0,6
Консервант
Ароматизатор
0,5
Ароматизирующее вещество
Используемая композиция крема содержит 15% вазелина (таблица 5) и для получения эмульсий использовали между 0 и 100% вазелиновых продуктов Фишера-Тропша (таблица 4). Крем А содержит 0% воска Фишера-Тропша и традиционно является вазелином на минеральной основе. Крем В также содержит 100% вазелина на минеральной основе с небольшим изменением состава по сравнению с вазелином, используемым в креме А. Крем С содержит вазелин, который полностью основан на воске Фишера-Тропша; в то время, как для крема D использовали в основном синтетический вазелин, содержащий 65% воска Фишера-Тропша.
Сенсорная оценка способности к растеканию продукта группой была скоррелирована с максимальной вязкостью и напряжением сдвига, измеренными при начале течения, как отражено в окне, как показано на фиг. 2. Границы окна определены результатами образцов кремов, которые получили хорошие сенсорные оценки группой людей, как показано на фиг. 2. Графическое окно отражено как измеренные значения для напряжения сдвига и максимальной вязкости при начале течения, показывая верхний и нижний пределы для продуктов с хорошей сенсорной оценкой. На фигуре 2 показаны продукты в соответствии с изобретением, у которых измерены реологические свойства по сравнению с литературными данными для кремов с хорошей оценкой ощущения на коже.
Как показано на фиг. 2, только крем D (содержащий 65% воска Фишера-Тропша), испытанный во время этого исследования, попадает в рамки этого окна с хорошим начальным ощущением на коже, как найдено R. Brummer, S. Gorderskty, Реологические исследования для обобщения ощущений, появляющихся при нанесении косметических эмульсий на кожу, Colloids and Surfaces, Physicochemical and Engineering Aspects 152 (1999) 89-94. Во время этого исследования было найдено, что композиция, содержащая вазелин на основе исходного 65% воска Фишера-Тропша, обладает самой лучшей первичной сенсорной оценкой или способностью к растеканию при сравнении с традиционными минеральными продуктами. Комментарии от группы относительно крема D отмечали, что он мягок при нанесении и хорошо абсорбируется. Крем С на основе 100% воска Фишера-Тропша находится вне границ хорошей сенсорной оценки. Крем С находится ближе к окну, чем минеральные продукты, Крем А и В. Крему С также была дана высокая оценка группой. Интересно отметить, что чем дальше продукт находится от окна, определенного как хорошая сенсорная оценка (2), тем ниже оценка, данная группой. Крем А отдален от окна на самое большее расстояние, и группа дала ему самую низкую оценку.