ДИСПЕРСИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ПЕРОКСИДОВ
ORGANIC PEROXIDES DISPERSIONS

Область техники
Изобретение относится к водным дисперсиям нерастворимых в воде органических пероксидов, к применению таких дисперсий и к способам получения таких дисперсий.
Обсуждение предшествующего уровня техники
Пероксиды, как правило, склонны воспламеняться и взрываться, причем некоторые пероксиды проявляют эти свойства в большей степени, чем другие. Например, бензоилпероксид может разлагаться, когда его сушат, из-за удара, трения или статического электричества. Это свойство несет опасность для пользователей этих материалов, а также для производителей и промежуточных переработчиков этих материалов. Таким образом, давно существует задача создания невоспламеняющихся композиций органических пероксидов.
В последние годы разработаны технологии, которые делают возможным производство водных дисперсий обычно твердых органических пероксидов. Такие дисперсии, как правило, представляют собой пасты или жидкости, содержащие высокие концентрации пероксида, где пероксид присутствует в форме небольших частиц (например, меньше чем 10 мкм в диаметре в среднем). Пасты являются разжижающимися при сдвиге или достаточно текучими, чтобы быть перекачиваемыми насосом, разливаемыми и/или разбрызгиваемыми, что облегчает работу с ними и их применение. Дисперсии этого типа описаны, например, в документах US 2013/0344152 и US 2015/0165043.
Однако известные водные дисперсии бензоилпероксида имеют недостаток в том, что вода, присутствующая в дисперсии, может быть склонна к испарению при определенных условиях, оставляя остаток сухого, высококонцентрированного бензоилпероксида. Такой остаток подвержен взрывному разложению при воздействии таких внешних спусковых событий, как удар, трение, нагревание и/или загрязнение. Поэтому было бы желательно разработать способ и рецептуры, где испарение воды подавлено или затруднено. Однако такие улучшения трудны для достижения. Заявители настоящего изобретения установили, что введение некоторых веществ, предназначенных для замедления потери воды, не является достаточно эффективным, и/или отрицательно воздействует на другие характеристики, или вмешивается в другие характеристики водных дисперсий, такие как вязкость или стабильность дисперсии.
Сущность изобретения
В настоящее время установлено, что введение солей карбоновых кислот, где соль предпочтительно включает одновалентный катион, такой как калий или натрий, в водные дисперсии нерастворимых в воде твердых органических пероксидов, таких как бензоилпероксид, неожиданно является эффективным в подавлении скорости, при которой вода испаряется из дисперсии, но не мешает производить стабильные, разжижающиеся при сдвиге/текучие дисперсии с небольшим (например, <10 мкм) размером частиц, высококонцентрированные рецептуры органических пероксидов. Такие соли также могут функционировать в качестве флегматизаторов и помогают обезопасить водные дисперсии, делая их менее чувствительными к детонации или к другим видам неконтролируемого разложения и, следовательно, более стабильными и более безопасными для работы, транспортировки и применения.
Описание чертежей
ФИГ. 1 и 2 показывают экспериментальные результаты, полученные в примере 1.
Подробное описание некоторых вариантов осуществления изобретения
Водные дисперсии по настоящему изобретению содержат органический пероксид, который обычно является твердым (то есть, твердым при 25°C).
Примеры предпочтительных органических пероксидов включают пероксиды кетонов, такие как 1-гидроксициклогексилпероксид и 1-гидропероксициклогексилпероскид; пероксиды альдегидов, такие как 1-гидроксигептилпероксид; пероксидикарбонаты, такие как дицетил-пероксидикарбонат, ди(4-трет-бутилциклогексил)пероксидикарбонат, дициклогексилпероксидикарбонат и димиристоилпероксидикарбонат; ацилпероксиалкилкарбонаты, такие как ацетилпероксистеарил-карбонат и им подобные соединения и их смеси.
Примеры более предпочтительных подходящих органических пероксидов включают алифатические диацилпероксиды, такие как деканоилпероксид, лауроилпероксид и миристоилпероксид.
Примеры наиболее предпочтительных подходящих органических пероксидов включают ароматические диацилпероксиды, такие как бензоилпероксид, o-метилбензоилпероксид, o-метоксибензоил-пероксид, o-этоксибензоилпероксид, o-хлорбензоилпероксид и 2,4-дихлорбензоилпероксид; и пероксиэфиры, такие как трет-бутил-пероксималеиновая кислота. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления бензоилпероксид представляет собой органический пероксид.
Также могут быть использованы другие органические пероксиды, которые обычно являются твердыми при комнатной температуре и по существу нерастворимы в воде. Исходный органический пероксид может быть получен любым подходящим способом и может находиться в твердой (сухой) форме или в форме смеси с водой. Как будет описано более подробно далее, органический пероксид может иметь относительно большой размер частиц для начала (например, больше чем 10 мкм) и затем уменьшен в размере посредством любой подходящей операции в присутствии поверхностно-активного вещества и воды с получением водной дисперсии.
Настоящие водные дисперсии могут содержать приблизительно 30 процентов или больше, или приблизительно 35 процентов или больше по массе органического пероксида. Одна из особенностей настоящего изобретения заключается в том, что оно позволяет получать водные дисперсии, содержащие относительно высокие концентрации органического пероксида, где дисперсии являются перекачиваемыми или разливаемыми, так как они представляют собой псевдопластичные или текучие жидкости. В настоящем описании «псевдопластичность» означает, что вязкость падает по мере роста скорости сдвига. Таким образом, вязкость пероксидных дисперсий по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления будет падать, когда дисперсию перемешивают или смешивают, и она становится разливаемой или перекачиваемой, облегчая ее применение. В некоторых вариантах осуществления водная дисперсия является достаточно текучей, так что она может быть разлита даже без взбалтывания или перемешивания. Концентрация пероксида в водной дисперсии может быть отрегулирована так, как может быть желательно или необходимо, но обычно концентрация органического пероксида составляет по меньшей мере приблизительно 30% масс., но не больше чем приблизительно 75% масс., или приблизительно от 35 до 60% масс., или приблизительно от 37% и до не больше чем приблизительно 53% масс., или приблизительно от 37 до 42% масс.
Достаточное количество воды присутствует в смеси с органическим пероксидом, чтобы создать водную дисперсию, причем вода действует как жидкая матрица, внутри которой диспергированы частицы органического пероксида. Как правило, содержание воды в водной дисперсии составляет приблизительно от 25 до 70% масс., приблизительно от 40 до 65% масс., приблизительно от 42 до 60% масс., или приблизительно от 45 до 55% масс., приблизительно от 48 до 53% масс. Значение pH воды может быть отрегулировано так, как может быть желательно или необходимо, добавлением одного или нескольких pH-регулирующих агентов, таких как основания, кислоты, буферы и т.п. Растворимые виды, такие как соли, также могут присутствовать. Водная фаза дисперсии, однако, будет основной. Следовательно, pH водной фазы имеет значение больше чем 7. В различных вариантах осуществления pH водной фазы имеет значение от 7,5 до 10 или от 8 до 9. Если желаемое рН водной фазы не достигается как результат характеристик других компонентов дисперсии, основное значение pH может быть получено добавлением эффективного количества одного или нескольких оснований.
Подходящие основания включают органические основания, а также неорганические основания; основание может быть сильным и/или слабым основанием. Например, могут быть использованы гидроксиды и фосфаты аммония, щелочного металла и щелочноземельного металла. Примеры предпочтительных подходящих оснований включают гидроксид кальция, гидроксид магния и фосфаты калия (моно- и двухосновные соли). Гидроксид аммония является примером более предпочтительного подходящего основания. Примеры оснований, который наиболее предпочтительны, включают гидроксид натрия и гидроксид калия.
Один или несколько буферных агентов могут присутствовать, чтобы помочь сохранить pH водной фазы в пределах желаемого интервала или при желаемом значении. Примеры предпочтительных подходящих буферов включают системы цитратного буфера (например, цитрат натрия или калия) и системы фосфатного буфера. Примеры более предпочтительных подходящих буферов включают карбонат натрия, карбонат калия, карбонат кальция, карбонат магния, бикарбонат кальция и бикарбонат магния. Бикарбонат натрия и бикарбонат кальция представляют собой примеры наиболее предпочтительных буферов.
В различных вариантах осуществления водную дисперсию составляют с использованием от 0,1 до 3% масс. или приблизительно от 0,25 до 1% масс. основания и/или буфера.
Помимо воды и органического пероксида водные дисперсии по настоящему изобретению также содержат одно или несколько поверхностно-активных веществ. В одном варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой фармацевтически приемлемое поверхностно-активное вещество. Фармацевтически приемлемое поверхностно-активное вещество относится к поверхностно-активному веществу, которое не вызывает значительного раздражения организма и не отменяет биологическую активность и свойства вводимого соединения, с которым объединена дисперсия по настоящему изобретению. В другом варианте осуществления поверхностно-активное вещество представляет собой поверхностно-активное вещество пищевого сорта. Поверхностно-активное вещество пищевого сорта относится к поверхностно-активному веществу, которому разрешено правилами присутствовать в пищевом продукте по меньшей мере до определенных уровней. Используемое поверхностно-активное вещество может представлять собой как фармацевтически приемлемое поверхностно-активное вещество, так и пищевое поверхностно-активное вещество.
Поверхностно-активное вещество может представлять собой любой поверхностно-активный агент или комбинацию поверхностно-активных агентов, способных придавать желаемую степень стабильности водной дисперсии органического пероксида. Поверхностно-активное вещество, таким образом, функционирует так, чтобы помочь удержать частицы органического пероксида стабильно диспергированными в водной фазе. Подходящие поверхностно-активные вещества включают вещества, выбираемые из группы, включающей анионные поверхностно-активные вещества, неионные поверхностно-активные вещества, амфотерные поверхностно-активные вещества и их комбинации, причем неионные поверхностно-активные вещества применяют в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения.
6
18
6
12
8
12
Полиглицериловые эфиры одной или нескольких C-C-жирных кислот, или предпочтительно полиглицериловые эфиры одной или нескольких C-C-жирных кислот, или предпочтительно полиглицериловые эфиры одной или нескольких C-C-жирных кислот, представляют собой поверхностно-активные вещества, которые особенно эффективны при приготовлении дисперсий, которые остаются свободно текучими жидкостями во время процесса помола, который используют для понижения среднего размера частиц органического пероксида до ниже 10 мкм и предпочтительно выше 2 мкм. То есть, использование других типов поверхностно-активных веществ может привести к образованию очень густых паст во время процесса помола, что сильно увеличивает время, требуемое для достижения конкретного желаемого небольшого размера частиц.
Полиглицериловые эфиры жирных кислот в данной области техники также называют «полиглицериновыми эфирами жирных кислот» и «сложными эфирами полиглицерина и жирной кислоты». Они могут быть описаны как смешанные неполные сложные эфиры, полученные при взаимодействии полимеризованных глицеринов с пищевыми жирами, маслом или жирными кислотами. Коммерческие поверхностно-активные вещества, которые представляют собой полиглицериловые эфиры жирных кислот, могут включать незначительные количества моно-, ди- и триглицеридов, свободного глицерина и полиглицеринов, свободных жирных кислот и/или солей свободных жирных кислот. Степень полимеризации полиглицерилового компонента может меняться. В разных вариантах осуществления настоящего изобретения полиглицериловый сегмент поверхностно-активного вещества может содержать по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 или 9 и/или не более чем 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12 или 11 глицериловых повторяющихся звеньев в среднем на молекулу. В одном конкретном варианте осуществления в среднем на молекулу присутствует приблизительно 10 глицериловых повторяющихся звеньев.
6
18
6
12
8
12
6
18
6
12
6
18
6
12
8
12
5
11
6
18
6
12
Использование полиглицеринов, этерифицированных относительно короткоцепочечными жирными кислотами, в качестве поверхностно-активных веществ в процессе, при котором частицы органического пероксида относительно большого размера (например, имеющие средний размер частиц больше чем 10 мкм) измельчают в воде до более мелкого размера частиц (например, до среднего размера частиц меньше чем 10 мкм или меньше чем 5 мкм и в некоторых вариантах осуществления предпочтительно до среднего размера частиц больше чем 2 мкм), способствует понижению вязкости во время такого процесса помола. Полученная водная дисперсия является псевдопластичной. Жирные кислоты, используемые для этерификации полиглицерина, таким образом, представляют собой предпочтительно C-C-жирные кислоты, или C-C-жирные кислоты, или C-C-жирные кислоты (то есть, жирные кислоты, содержащие от 6 до 18, или от 6 до 12, или от 8 до 12 атомов углерода на молекулу), хотя незначительные количества более короткоцепочечных и/или более длинноцепочечных жирных кислот также может присутствовать в этерифицированном полиглицерине. Например, в различных вариантах осуществления изобретения по меньшей мере 50, по меньшей мере 60, по меньшей мере 70, по меньшей мере 80, по меньшей мере 90 или по существу все фрагменты жирной кислоты, присутствующие в поверхностно-активном веществе, представляют собой фрагменты C-C- или C-C-жирной кислоты. Могут присутствовать смеси разных фрагментов C-C-, C-С- или C-C-жирных кислоты. Фрагменты жирных кислот могут быть линейными или разветвленными, насыщенными или ненасыщенными. Как правило, фрагменты жирной кислоты представляют собой фрагменты монокарбоксилата, соответствующие общей структуре -OC(=O)R, где R представляет собой C-C-алкильную группу. В одном варианте осуществления фрагменты жирной кислоты, присутствующие в поверхностно-активном веществе, являются преимущественно насыщенными, так что йодное число поверхностно-активного вещества равно меньше чем 10 или меньше чем 5. Примеры подходящих C-C-жирных кислот включают, но не ограничиваются ими, гексановую кислоту (также известную как капроевая кислота), октановая кислота (также известную как каприловая кислота), декановую кислоту (также известную как каприновая кислота) и додекановую кислоту (также известную как лауриновая кислота), тетрадекановую кислоту (также известную как миристиновая кислота), гексадекановую кислоту (также известную как пальмитиновая кислота), октадекановую кислоту (также известную как стеариновая кислота) и их смеси. В одном варианте осуществления C-C-жирная кислота представляет собой смесь октановой кислоты и декановой кислоты (с другими жирными кислотами, возможно присутствующими в незначительных количествах).
Как правило, полиглицерин частично этерифицирован фрагментами жирной кислоты, при этом одна или несколько гидроксильных групп остаются неэтерифицированными. Например, поверхностно-активное вещество может содержать в среднем от 1 до 3 фрагментов жирной кислоты на молекулу. В некоторых вариантах осуществления приблизительно от 25 до 60%, или приблизительно от 30 до 50% доступных гидроксильных групп в полиглицерине этерифицировано фрагментами жирной кислоты.
Поверхностно-активное вещество может соответствовать общей структуре (I):
1
2
3
2
2
n
R-[CH-CH(OR)-CHO]-R (I),
1
2
3
1
2
3
1
2
3
6
18
6
18
где среднее значение n равно приблизительно от 6 до 14, и R, R и R каждый независимо друг от друга представляют собой остаток C-C-жирной кислоты или атом водорода, при условии, что по меньшей мере один из заместителей R, R или R представляет собой фрагмент C-C-жирной кислоты. В одном варианте осуществления по меньшей мере один, но не больше чем два, из заместителей R, R или R представляет собой атом водорода. Хотя структура (I) показывает глицериловые повторяющиеся звенья, расположенные в линейной схеме, понятно, что формула также охватывает полиглицерины, которые являются разветвленными.
6
18
6
12
Типичными поверхностно-активными веществами, полезными в настоящем изобретении, являются, но не ограничиваются ими, каприлат/капрат полиглицерина-10, каприлат полиглицерина-10, капрат полиглицерина-10, лаурат полиглицерина-10, а также аналогичные вещества, где полиглицериловый компонент содержит в среднем 8, 9, 11 или 12 глицериновых повторяющихся звеньев на молекулу. Полиглицериловые эфиры C-C-жирных кислот и полиглицериловые эфиры C-C-жирных кислот, подходящие для применения в качестве поверхностно-активных веществ в настоящем изобретении, являются коммерчески доступными от различных поставщиков.
В разных аспектах изобретения поверхностно-активное вещество может иметь значение ГЛБ (HLB) по меньшей мере 12, 13 или 14, и/или значение ГЛБ не более чем 18, 17 или 16. Например, значение ГЛБ поверхностно-активного вещества может быть 12-18 или 14-16.
6
18
6
12
В одном варианте осуществления изобретения единственным типом поверхностно-активного вещества, присутствующего в водной дисперсии, является полиглицериловый эфир C-C- или C-C-жирных кислот, или смесь таких поверхностно-активных веществ. В других вариантах осуществления такие полиглицериловые эфиры составляют по меньшей мере 50, 60, 70, 80, 90 или 95% масс. от общего количества присутствующих поверхностно-активных веществ.
Поверхностно-активное вещество может быть объединено с водой и органическим пероксидом в количестве, эффективном для снижения вязкости водной дисперсии во время помола органического пероксида. Как правило, концентрация поверхностно-активного вещества в водной дисперсии составляет по меньшей мере 0,1% масс., но не больше чем 2,0% масс.
Чтобы способствовать сохранению продукта в виде стабильной гомогенной дисперсии и ингибировать осаждение частиц органического пероксида, один или несколько желатинизирующих агентов могут быть введены в водную дисперсию. Желатинизирующий агент представляет собой вещество, способное образовывать гель при помещении в воду. Макромолекулярные желатинизирующие агенты особенно полезны в настоящем изобретении, в частности макромолекулярные желатинизирующие агенты природного происхождения, такие как некоторые полисахариды. Подходящие макромолекулярные желатинизирующие агенты включают, но не ограничиваются ими, альгинаты (соли альгиновой кислоты), каррагинаны, геллановую камедь, гуаровую камедь, пектиновые вещества (например, пектиновая кислота, пектин, пектат), целлюлозную камедь, микрокристаллическую целлюлозу и ксантановую камедь. Желатинизирующий агент может быть выбран так, чтобы он подходил для включения в пищевой или фармацевтический продукт. В одном варианте осуществления желатинизирующий агент образует гель при помещении в воду без необходимости объединять желатинизирующий агент со сшивающим агентом. В другом варианте осуществления желатинизирующий агент способен также желироваться через поперечную сшивку. Например, макромолекулярный желатинизирующий агент может содержать один или несколько разных типов функциональных групп вдоль его главной цепочки или подвешенными к главной цепочке, которые способны взаимодействовать или реагировать со сшивающим агентом. Такие функциональные группы могут представлять собой группы карбоновой кислоты, группы сульфоновой кислоты или их соли (карбоксилаты, сульфаты), например. Подходящие сшивающие агенты могут включать образцы, обеспечивающие поливалентные катионы (например, двухвалентные и трехвалентные катионы). Типичные поливалентные катионы включают катионы алюминия, бария, кальция, меди, железа, магния, стронция и цинка. Катионы могут быть предоставлены в форме совместимых с пищевыми продуктами и/или фармацевтически безопасных солей. Конкретные примеры подходящих солей, полезных в качестве сшивающих агентов, включают следующие вещества, в том числе их гидраты, и их смеси: карбонат кальция, хлорид кальция, кальций динатрий эдетат, гидроксид кальция, лактат кальция, нитрат кальция, оксалат кальция, оксид кальция, сульфат кальция, дикальцийфосфат, трикальцийцитрат, трикальцийфосфат и их соответствующие бариевые, медные, железные, магниевые и цинковые аналоги. Количества макромолекулярного желатинизирующего агента и сшивающего агента могут быть изменены по желанию. Желатинизирующий агент может быть использован в количестве, эффективном для понижения склонности органического пероксида в форме частиц со временем выпадать в осадок из водной дисперсии.
В различных вариантах осуществления водная дисперсия содержит по меньшей мере 0,15% масс. или по меньшей мере 0,4% масс. желатинизирующего агента (например, макромолеклярного желатинизирующего агента). В других вариантах осуществления водная дисперсия содержит не больше чем 1,5% масс. или не больше чем 0,75% масс. желатинизирующего агента. Например, водная дисперсия может содержать от 0,25 до 1,5% масс. макромолекулярного желатинизирующего агента. Количество сшивающего агента, если он используется, может обычно меняться в соответствии с тем, сколько присутствует макромолекулярного желатинизирующего агента. Например, если концентрация макромолекулярного желатинизирующего агента является относительно низкой, концентрация сшивающего агента также может быть относительно низкой. Типичные концентрации сшивающего агента могут быть равны, например, от 0,01 до 1% масс.
Водные дисперсии настоящего изобретения могут быть также охарактеризованы включением по меньшей мере одной соли карбоновой кислоты. Соль карбоновой кислоты присутствует в количестве, эффективном для уменьшения испарения воды и/или скорости, с которой вода испаряется из водной дисперсии, что, как правило, представляет собой количество приблизительно 2% или больше от общей массы водной дисперсии. Например, водная дисперсия может содержать по меньшей мере 2% масс., по меньшей мере 3% масс. или по меньшей мере 4% масс. такой соли карбоновой кислоты. Как правило, количество соли карбоновой кислоты в водной дисперсии не превышает 15% масс., 14% масс., 13% масс. или 12% масс.
Предпочтительно катионная часть соли карбоновой кислоты будет выбираться так, чтобы она представляла собой одновалентный катион, такой как катион щелочного металла (например, катион натрия или калия). То есть, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения водная дисперсия состоит по меньшей мере из одной соли карбоновой кислоты, содержащей одновалентный катион. В некоторых вариантах осуществления соль карбоновой кислоты содержит только одновалентные катионы (то есть, единственным типом катиона, присутствующего в соли карбоновой кислоты, является одновалентный катион). Использование солей карбоновых кислот, содержащих поливалентные катионы (например, катион Ca, катион Mg), также может быть приемлемо в зависимости от того, какой желатинизирующий агент выбран. Натрий является предпочтительным катионом. В различных вариантах осуществления карбоксилатная часть соли карбоновой кислоты основана на относительно короткоцепочечной карбоновой кислоте, такой как карбоновая кислота, содержащая 2, 3, 4, 5 или 6 атомов углерода. Карбоновая кислота предпочтительно представляет собой монокарбоновую кислоту, то есть, карбоновую кислоту, содержащую одну группу карбоновой кислоты на молекулу. Карбоновая кислота может содержать одну или несколько функциональных групп, отличных от карбоксилата, таких как одна или несколько гидроксильных групп. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления карбоновая кислота представляет собой гидрокси-карбоновую кислоту. Можно быть применена комбинация различных солей карбоновых кислот. Иллюстративные примеры солей карбоновых кислот, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают лактат натрия и лактат калия.
В одном варианте осуществления соль карбоновой кислоты представляет собой фармацевтически приемлемую соль карбоновой кислоты. Фармацевтически приемлемая соль карбоновой кислоты относится к соли карбоновой кислоты, которая не вызывает значительного раздражения организма и не отменяет биологическую активность и свойства вводимого соединения, с котором водная дисперсия настоящего изобретения объединена. В другом варианте осуществления соль карбоновой кислоты представляет собой соль карбоновой кислоты пищевого сорта. Пищевая соль карбоновой кислоты относится к соли карбоновой кислоты, которой разрешено правилами присутствовать в пищевых продуктах по меньшей мере до определенных уровней. Используемая соль карбоновой кислоты может представлять собой как фармацевтически приемлемую соль карбоновой кислоты, так и пищевую соль карбоновой кислоты.
Водная дисперсия может быть получена с использованием любого способа, в котором объединяют вышеупомянутые компоненты. Например, водная дисперсия может быть получена путем помола/измельчения органического пероксида в присутствии воды и поверхностно-активного вещества до тех пор, пока не достигнут желаемого размера частиц органического пероксида (например, меньше чем 10 мкм, или меньше чем 5 мкм, или от 3 до 5 мкм, или от 2 до 5 мкм, или от 1 до 5 мкм, или от 3 до 10 мкм, или от 2 до 10 мкм, или от 1 до 10 мкм). Размер частиц может быть определен с использованием стандарта ASTM UOP 856-07, «Particle Size Distribution of Powder by Laser Light Scattering» («Распределение частиц по размерам для порошка с помощью рассеяния лазерного излучения») и соответствует D50 по объемным процентам.
Помол или другие механические способы уменьшения размера частиц могут быть выполнены с помощью любого подходящего оборудования, известного в данной области техники, такого как роторно-статорная мельница, горизонтальная шаровая мельница или, наиболее предпочтительно, вертикальная корзинная мельница. Температуру во время помола следует контролировать так, чтобы исключить разложение органического пероксида. Как правило, помол проводят при температурах 40°C или ниже. Если макромолекулярный желатинизирующий агент должен быть включен в водную дисперсию, может быть предпочтительно добавлять его к водной дисперсии после стадии помола. Водная дисперсия также может быть приготовлена с использованием способов, известных в данной области техники, таких как способы, описанные в патентах США №№ 4039475, 4092470, 4734135 и 4440885 и в патентных публикациях США 2011/0086959, 2013/0344152 и 2015/0165043, раскрытия которых включены в данный документ в полном объеме. Также приемлемы обработка ультразвуком и ультразвуковые приемы/процессы, известные в данной области техники.
Два типичных и перспективных способа приготовления водных дисперсий в соответствии с настоящим изобретением могут быть подробно описаны следующим образом.
Первый подходящий способ включает следующие стадии:
a) смешение бензоилпероксида (или другого нерастворимого в воде твердого органического пероксида), имеющего средний размер частиц приблизительно 10 мкм или больше, поверхностно-активного вещества, pH-регулирующего агента (например, основания и/или буфера) и воды с получением первой разливаемой дисперсии (где водная фаза дисперсии является основной);
b) уменьшение среднего размера частиц бензоилпероксида в первой разливаемой дисперсии до меньше чем 10 мкм (это может быть выполнено с помощью механических средств, например, путем помола);
c) смешение первой разливаемой дисперсии с желатинизирующим агентом, предоставляя достаточное время желатинизирующему агенту для образования второй разливаемой дисперсии;
d) смешение второй разливаемой дисперсии по меньшей мере с одной солью карбоновой кислоты с образованием третьей разливаемой дисперсии; и
e) необязательно смешение третьей разливаемой дисперсии по меньшей мере с одним сшивающим агентом, способным сшивать желатинизирующий агент (если желатинизирующий агент уже содержит сшивающий агент, то есть, уже сшит, или не требует сшивания с помощью сшивающего агента, эта стадия не требуется). В результате получают разливаемую, перекачиваемую и/или текучую композицию, которая может быть помещена в контейнер для хранения и/или транспортировки.
Второй подходящий способ включает следующие стадии:
a) смешение бензоилпероксида, имеющего средний размер частиц 10 мкм или больше, поверхностно-активного вещества, pH-регулирующего агента и воды с получением первой разливаемой дисперсии;
b) уменьшение среднего размера частиц бензоилпероксида в первой разливаемой дисперсии до меньше чем 10 мкм (например, с помощью механических средств, например, путем помола);
c) смешение первой разливаемой дисперсии с предварительно гидратированным желатинизирующим агентом (то есть, желатинизирующим агентом, который уже объединен с некоторым количеством воды) с получением второй разливаемой дисперсии;
d) смешение второй разливаемой дисперсии по меньшей мере с одной солью карбоновой кислоты с получением третьей разливаемой дисперсии; и
e) необязательно смешение третьей разливаемой дисперсии по меньшей мере с одним сшивающим агентом, способным сшивать желатинизирующий агент (если предварительно гидратированный желатинизирующий агент уже сшит с помощью сшивающего агента или не требует сшивания с помощь сшивающего агента, эта стадия не является необходимой). В результате получают разливаемую, перекачиваемую и/или текучую композицию, которая может быть помещена в контейнер для хранения и/или транспортировки.
Компоненты водных дисперсий по настоящему изобретению и методики, используемые для получения водных дисперсий, предпочтительно выбирают и контролируют так, чтобы обеспечить способность к перекачиванию насосом и способность к распылению дисперсий благодаря пониженному размеру частиц и низкой вязкости. Водные дисперсии предпочтительно имеют вязкость при 25°C 800-10000 сПз (сантипуаз), более предпочтительно 1000-5000 сПз и даже более предпочтительно 1000-2000 сПз, определенную с использованием вискозиметра Брукфильда и стандарта ASTM D2196-10 (Стандартные методы испытаний реологических свойств неньютоновских материалов при помощи ротационного вискозиметра (типа Brookfield)). Такие дисперсии можно распылять, например, с использованием пневматических или даже ручных устройств для распыления.
Водные дисперсии в соответствии с настоящим изобретением являются полезными в широком спектре практических областей применения, где желательно использовать органические пероксиды, включая пищевую промышленность, а также фармацевтическую промышленность. Например, водная дисперсия может быть использована в качестве пищевого отбеливателя или в качестве компонента лекарственного препарата против акне. Применение водных дисперсий в соответствии с настоящим изобретением позволяет уменьшить или избежать проблем, как правило, связанных с использованием органических пероксидов в сухой форме, таких как трудности в легком диспергировании пероксида в композиции, такой как пищевой продукт, образование пыли и низкая эффективность обесцвечивания.
В одном варианте осуществления предложен способ обесцвечивания продукта (например, ослабления цвета продукта, удаление всего цвета из продукта или отбеливание продукта), включающий введение продукта в контакт с водной дисперсией в соответствии с настоящим изобретением. Продукты, подходящие для такой обработки, включают пищевые продукты, а также непищевые промышленные продукты. Пищевой продукт, например, может быть выбран из группы, состоящей из молочных продуктов (например, молочная сыворотка, сыр, молоко), пищевых масел, пищевых жиров, полисахаридов (например, мука, крахмал), напитков (например, пиво) и их комбинаций. Подходящие непищевые промышленные продукты включают, например, непищевые масла и жиры, бумагу (целлюлозную массу), текстильные изделия и т.п. Водная дисперсия может быть введена в контакт с продуктом в количестве, в течение времени и при температуре, эффективных для ослабления цвета продукта. Выбранные условия будут зависеть от желаемой или необходимой степени уменьшения интенсивности цвета, а также от типа продукта и органического пероксида, наряду с другими факторами, но предоставление твердого органического пероксида в водной дисперсии, имеющей небольшой размер частиц (например, меньше чем 10 мкм в среднем), позволяет достигать заданную величину ослабления цвета за более короткий период времени, и/или с использованием более низкого количества или концентрации органического пероксида, и/или при более мягких условиях (например, при более низкой температуре введения в контакт) по сравнению с обычными дисперсиями органического пероксида или композициями, содержащими сухой пероксид, имеющими более крупный размер частиц.
В соответствии с настоящим изобретением предложена фармацевтическая композиция, которая состоит из водной дисперсии, описанной в данном документе, и по меньшей мере одного дополнительного фармацевтически приемлемого ингредиента. Может быть использован любой из подходящих фармацевтически приемлемых ингредиентов, известных в данной области техники, при условии, что такой ингредиент совместимым с органическим пероксидом. Например, один или несколько фармацевтически активных ингредиентов (например, антибактериальные средства, противомикробные средства) и/или вспомогательных средств, таких как наполнители, носители, поверхностно-активные вещества, пигменты, стабилизаторы, средства регулирования реологических свойств, желатинизирующие агенты и т.п., могут быть использованы в комбинации с водной дисперсией органического пероксида. Фармацевтическая композиция может представлять собой лекарственный препарат против акне и может находиться в форме лосьона, мыла, геля или крема, например. По причине малого размера частиц органического пероксида и/или возможности получения дисперсий с более высокой концентрацией, которые все еще можно перекачивать или разливать, фармацевтические композиции, содержащие водные дисперсии в соответствии с настоящим изобретением, можно составлять так, чтобы они были активными или более эффективными, чем обычные фармацевтические композиции, содержащие органический пероксид.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена композиция для личной гигиены, причем композиция для личной гигиены состоит из водной дисперсии, описанной в данном документе, и по меньшей мере одного дополнительного ингредиента для личной гигиены. Любой из обычных ингредиентов для личной гигиены, известных в данной области техники, таких как, например, носители, наполнители, поверхностно-активные вещества, абразивы, средства регулирования реологических свойств, желатинизирующие агенты, ароматизаторы, средства для реминерализации, смягчающие средства, активаторы отбеливания и т.п. и их комбинации, может быть объединен с водной дисперсией органического пероксида. Водные дисперсии по настоящему изобретению, например, могут быть использованы в качестве компонентов продуктов для отбеливания зубов (например, зубных паст, ополаскивателей для полости рта) и продуктов для окрашивания или обесцвечивания волос.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения чистящее средство состоит из водной дисперсии органического пероксида, описанной в данном документе, и по меньшей мере одного дополнительного ингредиента чистящего средства. Чистящее средство, например, может представлять собой моющее средство для посудомоечной машины, стиральный порошок, средство для отбеливания белья, средство для очистки твердых поверхностей (например, чистящее средство) или т.п., в частности, средства этого типа в жидкой, кремообразной или гелеобразной форме. Подходящие дополнительные ингредиенты чистящего средства включают любой из компонентов, известных как полезные в вышеупомянутых продуктах, например, поверхностно-активные вещества, носители, активаторы отбеливания, структурообразователи, абразивы, пигменты, средства регулирования реологических свойств, гелеобразователи, отдушки, препятствующие осаждению средства, ферменты и т.п.
Вышеупомянутые продукты могут быть приготовлены путем объединения водной дисперсии органического пероксида в соответствии с настоящим изобретением с одним или несколькими фармацевтически приемлемыми ингредиентами, ингредиентами для личной гигиены или чистящими ингредиентами.
Водные дисперсии, содержащие органический пероксид, по настоящему изобретению также могут быть использованы в качестве инициаторов полимеризации и отверждающих агентов для термореактивных смол и т.п.
Изобретение может включать различные аспекты, некоторые из которых обобщены следующим образом.
Аспект 1: Композиция, где композиция представляет собой водную дисперсию, имеющую основную водную фазу и содержащую:
а) приблизительно 30% масс. или больше нерастворимого в воде твердого органического пероксида в форме частиц;
b) воду;
с) по меньшей мере один желатинизирующий агент;
d) по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество;
е) необязательно по меньшей мере один буфер; и
f) приблизительно 2% масс. или больше по меньшей мере одной соли карбоновой кислоты.
Аспект 2: Композиция по аспекту 1, где по меньшей мере одна соль карбоновой кислоты состоит из одновалентного катиона.
Аспект 3: Композиция по аспекту 1 или 2, где нерастворимый в воде твердый органический пероксид имеет средний размер частиц меньше чем приблизительно 10 мкм.
Аспект 4: Композиция по любому из аспектов 1-3, где по меньшей мере одна соль карбоновой кислоты включает по меньшей мере одну натриевую или калиевую соль карбоновой кислоты.
2
6
Аспект 5: Композиция по любому из аспектов 1-4, где по меньшей мере одна соль карбоновой кислоты включает по меньшей мере одну соль C-C-карбоновой кислоты, содержащую одновалентный катион.
Аспект 6: Композиция по любому из аспектов 1-5, где по меньшей мере одна соль карбоновой кислоты включает по меньшей мере одну соль гидроксикарбоновой кислоты, содержащую одновалентный катион.
Аспект 7: Композиция по любому из аспектов 1-6, где по меньшей мере одна соль карбоновой кислоты включает по меньшей мере одну соль из лактата натрия или лактата калия.
Аспект 8: Композиция по любому из аспектов 1-7, содержащая приблизительно от 4 до 12% масс. по меньшей мере одной соли карбоновой кислоты.
Аспект 9: Композиция по любому из аспектов 1-8, где органический пероксид представляет собой бензоилпероксид.
Аспект 10: Композиция по любому из аспектов 1-9, где по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество включает по меньшей мере одно неионное поверхностно-активное вещество.
6
18
Аспект 11: Композиция по любому из аспектов 1-10, где по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество включает по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, которое представляет собой полиглицериловый эфир одной или нескольких C-C-жирных кислот.
Аспект 12: Композиция по любому из аспектов 1-11, где по меньшей мере один желатинизирующий агент включает по меньшей мере один макромолекулярный желатинизирующий агент.
Аспект 13: Композиция по аспекту 12, где по меньшей мере один макромолекулярный желатинизирующий агент представляет собой сшитый макромолекулярный желатинизирующий агент.
Аспект 14: Композиция по аспекту 12 или 13, где по меньшей мере один макромолекулярный желатинизирующий агент сшит с помощью поливалентных катионов.
Аспект 15: Композиция по любому из аспектов 1-14, где по меньшей мере один желатинизирующий агент включает по меньшей мере один желатинизирующий агент, выбираемый из группы, включающей альгинаты, каррагенаны, геллановые камеди, гуаровую камедь, пектиновые вещества, целлюлозную камедь, микрокристаллическую целлюлозу и ксантановые камеди.
Аспект 16: Композиция по любому из аспектов 1-15, где основная водная фаза имеет pH приблизительно от 7,5 до 10.
Аспект 17: Композиция по любому из аспектов 1-16, где по меньшей мере одна соль карбоновой кислоты находится в водной фазе.
Аспект 18: Композиция по любому из аспектов 1-17, содержащая приблизительно от 30 до 50% масс. a).
Аспект 19: Композиция по любому из аспектов 1-18, содержащая по меньшей мере один буфер.
Аспект 20: Композиция по любому из аспектов 1-19, содержащая приблизительно от 37 до 42% масс. a), приблизительно от 45 до 55% масс. b), приблизительно от 0,2 до 2% масс. c), приблизительно от 0,1 до 2% масс. d), и приблизительно от 4 до 12% масс. f), причем сумма a), b), c), d) и f) составляет 100%.
Аспект 21: Способ обесцвечивания продукта, включающий введение в контакт продукта с композицией в соответствии с любым из аспектов 1-20.
Аспект 22: Фармацевтическая композиция, композиция средства для личной гигиены или чистящее средство, содержащие композицию в соответствии с любым из аспектов 1-20, и по меньшей мере один фармацевтически приемлемый ингредиент, по меньшей мере один дополнительный ингредиент для личной гигиены или по меньшей мере один дополнительный ингредиент чистящего средства.
Аспект 23: Способ получения композиции в соответствии с любым из аспектов 1-20, включающий: a) смешение бензоилпероксида, имеющего средний размер частиц приблизительно 10 мкм или больше, поверхностно-активного вещества, pH-регулирующего агента и воды с получением первой разливаемой дисперсии; b) уменьшение среднего размера частиц бензоил-пероксида в первой разливаемой дисперсии до меньше чем 10 мкм, c) смешение первой разливаемой дисперсии с желатинизирующим агентом, предоставляя желатинизирующему агенту достаточно времени для образования второй разливаемой дисперсии; d) смешение второй разливаемой дисперсии по меньшей мере с одной солью карбоновой кислоты с получением третьей разливаемой дисперсии; и e) необязательно смешение третьей разливаемой дисперсии по меньшей мере с одним сшивающим агентом, способным сшивать желатинизирующий агент.
Аспект 24: Способ получения композиции в соответствии с любым из аспектов 1-20, включающий: a) смешение бензоил-пероксида, имеющего средний размер частиц 10 мкм или больше, поверхностно-активного вещества, pH-регулирующего агента и воды с получением первой разливаемой дисперсии; b) уменьшение среднего размера частиц бензоилпероксида в первой разливаемой дисперсии до меньше чем 10 мкм, c) смешение первой разливаемой дисперсии с предварительно гидратированным желатинизирующим агентом с получением второй разливаемой дисперсии; d) смешение второй разливаемой дисперсии по меньшей мере с одной солью карбоновой кислоты с получением третьей разливаемой дисперсии; и e) необязательно смешение третьей разливаемой дисперсии по меньшей мере с одним сшивающим агентом, способным сшивать желатинизирующий агент.
В рамках этого описания варианты осуществления представлены таким способом, который позволяет написать четкое и краткое описание, но предполагается и это будет понятно, что варианты осуществления могут быть разным образом объединены или разделены без отступления от изобретения. Например, будет понятно, что все предпочтительные признаки, описанные здесь, применимы ко всем аспектам, описанным в данном документе.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение может быть истолковано как исключающее любые элемент или технологическую стадию, которые не оказывают существенного влияния на основные и новые характеристики композиции или способа. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретение может быть истолковано как исключающее любые элемент или технологическую стадию, не указанные здесь.
Хотя изобретение проиллюстрировано и описано здесь со ссылкой на конкретные варианты осуществления, изобретение, как подразумевают, не ограничено показанными деталями. Скорее всего, могут быть выполнены различные модификации в деталях в пределах объема и интервала эквивалентов формулы изобретения и без отступления от изобретения.
Примеры
Пример 1
Рецептуры A-F готовят с использованием ингредиентов, перечисленных в таблице 1 (количества представлены в % масс.) и по следующей методике:
1. Смешать бензоилпероксид с небольшим размером частиц, воду, pH буфер и поверхностно-активное вещество с использованием верхнеприводной мешалки при 1300 об/мин, одновременно нагревая на водяной бане при 35°C. Перемешивать до хорошего диспергирования.
2. При перемешивании добавить глицерин, лактозу, лактат натрия или сульфат магния. Продолжать перемешивание в течение еще 10-15 мин.
3. При перемешивании добавить желатинизирующий агент. Перемешивать дополнительные 20-30 мин.
4. При перемешивании добавить сшивающий агент. Перемешивать в течение 5 мин.
Таблица 1
Ингредиент
Рецептура AСравнит.
Рецептура BСравнит.
Рецептура CСравнит.
Рецептура DПо изобретению
Рецептура EПо изобретению
Рецептура FСравнит.
Бензоилпероксид
40%
40%
40%
40%
40%
40%
Вода
>58%
>48%
>48%
>48%
>53%
>53%
Глицерин
-
10%
-
-
-
-
Лактоза
-
-
10%
-
-
-
Лактат натрия
-
-
-
10%
5%
-
MgSO<sub>4</sub>
-
-
-
-
-
5%
Желатинизирующий агент/pH Буфер/ Поверхностно-активное вещество
<2%
<2%
<2%
<2%
<2%
<2%
Три грамма каждой из рецептур A-F взвешивают в отдельных алюминиевых чашках и дают высыхать при комнатной температуре (20°C; 68°F). Через временные интервалы каждый образец взвешивают для определения потери массы. Рассчитывают концентрацию бензоил-пероксида в каждом оставшемся образце и наносят на график против времени. Полученные результаты представлены на ФИГ. 1.
Три грамма каждой из рецептур A-F взвешивают в отдельных алюминиевых чашках и помещают в печь, установленную при 32,4°C (приблизительно 90°F). Через временные интервалы каждый образец взвешивают для определения потери массы. Рассчитывают концентрацию бензоилпероксида в каждом оставшемся образце и наносят на график относительно времени. Полученные результаты представлены на ФИГ. 2.
Эти примеры показывают, что добавление глицерина (рецептура B), лактозы (рецептура C) или лактата натрия (рецептуры D и E) замедляет скорость испарения воды из водной дисперсии как при комнатной температуре, так и при повышенной температуре в течение длительного периода времени. Лактат натрия, как установлено, является особенно эффективным в замедлении испарения. Концентрацию бензоилпероксида удерживают ниже 90% масс. в течение более длительного периода времени по сравнению с контрольной рецептурой (рецептура A, которая не содержит глицерин, лактозу или лактат натрия), в результате чего получают более безопасную водную дисперсию бензоилпероксида (то есть, дисперсию, которая менее восприимчива к жесткой композиции при воздействии тепла, удара или т.п. после того, как она была подвергнута воздействую высушивающих условий в течение некоторого периода времени). Рецептура D (содержащая 10% масс. лактата натрия) дает наиболее хорошие результаты относительно стойкости к потере воды. Рецептура E содержит половинное количество лактата натрия от количества глицерина или лактозы в рецептуре B и рецептуре C, соответственно, при этом все еще демонстрирует аналогичную скорость испарения.
Пример 2
Для определения горючих свойств вышеупомянутых рецептур бензоилпероксида 3,0 г рассматриваемой рецептуры взвешивают в алюминиевой чашке. Алюминиевую чашку помещают в печь, установленную на 32,4°C (~90°F). Через временные интервалы образец вынимают из печи и над ним пропускают пламя, чтобы определить, будет ли материал воспламеняться. Если он воспламеняется, записывают время. Если образец не воспламеняется, его возвращают в печь и испытание повторяют до определения времени воспламенения. Ниже данные показывают, что за счет добавления флегматизатора к водной дисперсии 40% бензоилпероксида время до воспламенения при сушке задерживается по сравнению с рецептурой без флегматизатора. Превосходные характеристики лактата натрия особенно удивительны. При использовании лактата натрия такая же задержка во времени воспламенения может быть достигнута при половине уровня загрузки других флегматизаторов (см. рецептура E по сравнению с рецептурами B, C и F). Кроме того, когда лактат натрия испытывают при таком же уровне загрузки, как другие флегматизаторы (рецептура D), время до появления воспламенения замедляется в более чем пять раз по сравнению со стандартной рецептурой без добавления флегматизатора (рецептура A).
<b>Рецептура</b>
<b>Время воспламенения</b>
A (контроль)
4,5 час
B (сравнительная)
8,0 час
C (сравнительная)
6,5 час
D (по изобретению)
24 час
E (по изобретению)
7,5 час
F (сравнительная)
6,0 час
Пример 3
Тест с сосудом высокого давления, США: Используют сосуд из нержавеющей стали с разрывной мембраной 100 фунт/кв.дюйм (0,69 МПа) и с вентиляционным отверстием 1,0 мм, в сосуд помещают 5 г дисперсии БПО (BPO). Материал выдерживают при 50°C в течение 30 мин, после чего материал нагревают от 50 до 200°C со скоростью 0,5°C/сек. Хотя ни одна из рецептур не разрушала мембрану 100 фунт/кв.дюйм, наблюдают различия в энергии пара, высвобождаемого при разложении БПО и записывают ниже в таблице.
<b>Рецептура</b>
<b>Описание высвобождаемого пара</b>
A
Высокая интенсивность - наиболее энергичный из всех образцов
B
Низкая интенсивность
C
Средняя интенсивность
E
Нет высвобождаемого пара
F
Низкая интенсивность