一種有機矽彈性體凝膠及其製備方法與流程

2023-12-04 03:53:51 1

本發明涉及高分子材料領域，更具體的說涉及一種有機矽彈性體凝膠及其製備方法。技術背景有機矽彈性體凝膠是利用有機矽粉末粒子固有的相對小的顆粒結構以及其彈性性質(可變形但在撤去變形力後回到其原始形狀的能力)製備的一類物質，這類物質具有獨特的絲滑感或粉質感而被廣泛地用於高檔個人護理品中。有機矽彈性體凝膠與各種個人護理常用油脂、蠟類、活性物和功能性添加劑的相容性不好。在油脂、蠟類、活性物等成分存在下，有機矽彈性體凝膠的增稠性、膚感效果，甚至感官優勢損失，因此，需要進一步改進有機矽彈性體凝膠與各種個人護理成分的相容性。有機矽彈性體凝膠有多種製備方法。一些方法需要使用原料在溶劑中的預分散，隨後需要蒸發溶劑。現有的其他工藝依賴於固化工藝；諸如加成反應工藝、基於有機過氧化物的自由基反應固化工藝和縮合反應工藝。用於形成有機矽彈性體凝膠粉末的固化工藝可通過噴霧固化工藝進行，該噴霧固化工藝為將基本上呈液體形式的原料噴入施加熱(至少在室的進入點處)的固化室進行固化。然而，用於形成有機矽彈性體凝膠粉末的常規噴霧固化工藝在噴霧固化室的壁上產生明顯的有機矽沉積物。該沉積物隨著固化室的反覆使用而聚集，從而導致需要定期停止生產並對固化室的內壁進行清潔。該沉積物還可能堵塞噴霧固化設備的管道和噴嘴。這些沉積物導致有機矽彈性體粉末粒子的不良回收和材料和/或工時的損失。技術實現要素：(一)要解決的技術問題本發明在吸取了前人研究經驗的基礎上，致力於提供一種有機矽彈性體凝膠，該有機矽彈性體凝膠與大部分油脂和活性成份(如香精，防曬劑，美白劑，維生素及維生素的衍生物)的相容性好、易添加、作為增稠劑用於油包水和無水配方，另一目的在於提供其製備方法，便於工業化生產。(二)技術方案本發明提供一種有機矽彈性體凝膠，包括：第一聚合物和第二聚合物的共聚物、載體流體，其中第一聚合物的結構式為(I)，第二聚合物的結構式為(II)：其中，R1＝CzH2z+1，z＝8-18；m、n＝8～15；x＝10～20；y＝15～25。所述的載體流體是天然植物油；進一步優選：角鯊烷、霍霍巴油、玫瑰果油、堅果油、乳木果油、榛果油、杏核油、蘆薈油、橄欖油中一種或幾種。所述第一聚合物和第二聚合物的共聚物由以下方法製備：步驟1)將第一聚合物、第二聚合物引入到高壓釜，攪拌均勻，充氮氣保護；步驟2)加入催化劑矽氧烷醇四甲基銨，在一定溫度和攪拌速度下反應，反應結束後破除催化劑，拔除低沸物，而後逐步冷卻高壓釜，得第一聚合物和第二聚合物的共聚物。一種有機矽彈性體凝膠的製備方法，包括以下步驟：步驟1)將所述第一聚合物和第二聚合物反應後得到的交聯聚合物進行粉碎，製得共聚物粒子；步驟2)在80～110℃，20～100r/min條件下，向轉矩流變儀中加入載體流體，然後再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子，慢速攪拌1～3h進行溶脹；步驟3)以500～1200r/min快速攪拌5～20min，得到均勻半透明狀的有機矽彈性體凝膠。所述有機矽彈性體凝膠作為用於護膚品、彩妝、止汗劑或除臭劑的添加劑的用途。本發明的方法提供了一種新的側鏈具有苯環的有機矽彈性體凝膠，該有機矽彈性體凝膠的末端採用烷基封端，本發明所述的有機矽彈性體凝膠具有更高的穩定性，不與溶劑及其他物質反應。同時本方法製備的有機矽彈性體凝膠與天然油脂具有較好的相容性，外觀柔潤、清爽不油膩；本發明製備的有機矽彈性體凝膠可以通過冷配的方式與其他化妝品成分混合使用；並能促進活性成分的快速吸收，降低配方的粘膩感，長效持久的皮膚質感。具體實施方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式，對本發明進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本發明的範圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本發明的概念。所述第一聚合物的結構式為(I)，其製備方法為：原料兩端含氫甲基苯基聚矽氧烷、α-烯烴、含氫D4分別作除水處理備用；催化劑H2PtCl6進行預處理備用。將兩端含氫甲基苯基聚矽氧烷中加入催化劑，升溫至70-110℃，在300-800r/min的攪拌速度下緩慢加入α-烯烴並升溫到100-160℃，保持以上溫度和攪拌速度，持續反應2-5小時。其中兩端含氫甲基苯基聚矽氧烷和α-烯烴比例為1:1.5-2.5，催化劑H2PtCl6添加量為反應物總量的0.002-0.006％(質量分數，以Pt計)。將上述中間產物降溫至50-65℃，依次加入催化劑大孔徑磺化陽離子樹脂，加入含氫D4，在40-100r/min的攪拌速度下反應4-8小時，製得第一聚合物。催化劑的量為反應物總質量的1-5％。其中，R1＝CzH2z+1，z＝8-18；m、n＝8～15；x＝10～20；y＝15～25。所述第二聚合物的結構式為(Ⅱ)，其製備方法為：將雙乙烯基封端甲基苯基聚矽氧烷與D4、甲基苯基聚矽氧烷在催化劑氯鉑酸催化下進行平衡聚合反應，得到第二聚合物。其中，x＝10～20；y＝15～25。所述第一聚合物和第二聚合物的共聚物由以下方法製備：步驟1)將第一聚合物、第二聚合物引入到反應釜，攪拌均勻，通入氮氣保護。步驟2)添加總投料量0.005-0.02％矽氧烷醇四甲基銨做催化劑，將溫度升至80-120℃，在50-100r/min的攪拌速度下持續反應1.5-5小時，反應結束後升溫至150-200℃，減壓至0.2-0.4MPa，破壞催化劑及拔除低沸物，逐步冷卻高壓釜，得第一聚合物和第二聚合物的共聚物。實施例1第一聚合物和第二聚合物的共聚物的製備步驟1)將摩爾百分比47.5％的第一聚合物、摩爾百分比52.5％的第二聚合物引入該反應釜，混合均勻，通氮氣保護；其中，第一聚合物中的R1＝C8H17，n/m＝4/3，平均分子量為2286；第二聚合物中的y/x＝4/5，平均分子量為3858。步驟2)加入催化劑矽氧烷醇四甲基銨，將溫度升至100℃，在60r/min的攪拌速度下持續反應2小時，反應結束後升溫至180℃，減壓至0.25MPa，破壞催化劑及拔除低沸物，逐步冷卻反應釜得第一聚合物和第二聚合物的共聚物得A，其平均分子量為15667。實施例2第一聚合物和第二聚合物的共聚物的製備步驟1)將摩爾百分比42.5％的第一聚合物、摩爾百分比57.5％的第二聚合物引入該反應釜，混合均勻，通氮氣保護；其中，第一聚合物中的R1＝C12H25，n/m＝7/6，平均分子量為2926；第二聚合物中的y/x＝3/2，平均分子量為4154。步驟2)加入催化劑矽氧烷醇四甲基銨，將溫度升至110℃，在60r/min的攪拌速度下持續反應2.5小時，反應結束後升溫至170℃，減壓至0.2MPa，破壞催化劑及拔除低沸物，逐步冷卻反應釜得第一聚合物和第二聚合物的共聚物得B，其平均分子量為18051。實施例3有機矽彈性體凝膠製備步驟1)將實施例1製備的共聚物A經過轉速為25000rpm的高速粉碎機粉碎3min後，用分樣篩篩出大於60目(約250-420微米)的共聚物微粒；步驟2)在80℃，100r/min條件下，向轉矩流變儀中加入1000g角鯊烷，然後再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子500g，慢速攪拌3h進行溶脹；步驟3)以500r/min快速攪拌20min，得到呈均勻凝膠狀的有機矽彈性體凝膠。實施例4有機矽彈性體凝膠製備步驟1)將實施例2製備的共聚物B經過轉速為25000rpm的高速粉碎機粉碎3min後，用分樣篩篩出粒徑大於60目(約250-420微米)的聚合物微粒；步驟2)在110℃，20r/min條件下，向轉矩流變儀中加入霍霍巴油800g，然後再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子300g，慢速攪拌1h進行溶脹；步驟3)以1200r/min快速攪拌5min，得到呈均勻半透明狀的有機矽彈性體凝膠。實例5有機矽彈性體凝膠製備步驟1)將實施例1製備的共聚物A、實施例2製備的共聚物B分別經過轉速為25000rpm的高速粉碎機粉碎3min後，用分樣篩篩出大於40目(約250-420微米)的顆粒，製得共聚物粒子A、B；步驟2)在90℃，50r/min條件下，向轉矩流變儀中加入玫瑰果油1300g，然後再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子A300g，共混粒子B400g，慢速攪拌1.5h進行溶脹；步驟3)以1000r/min快速攪拌10min，得到呈均一凝膠狀的有機矽彈性體凝膠。實施例6有機矽彈性體凝膠製備步驟1)將實施例1製備的第一聚合物和第二聚合物的共聚物A經過轉速為25000rpm的高速粉碎機粉碎3min後，用分樣篩篩出大於60目(約250-420微米)顆粒，製得共聚物粒子；步驟2)在90℃，100r/min條件下，向轉矩流變儀中加入堅果油300g，然後再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子75g，完全添加後速攪拌3h進行溶脹；步驟3)以500r/min快速攪拌20min，得到均一半透狀的有機矽彈性體凝膠。實施例7有機矽彈性體凝膠製備步驟1)將實施例2製備的第一聚合物和第二聚合物的共聚物B經過轉速為25000rpm的高速粉碎機粉碎3min後，用分樣篩篩出大於60目(約250-420微米)的顆粒製得共聚物粒子；步驟2)在85℃，20r/min條件下，向轉矩流變儀中加入乳木果油500g，然後再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子130g，完全添加後，再緩慢加入步驟1)所得的共聚物粒子，慢速攪拌2h進行溶脹；步驟3)以1000r/min快速攪拌15min，得到呈均一凝膠狀的有機矽彈性體凝膠。試驗例1與常用化妝品成分相容性表1：本發明所得有機矽彈性體凝膠與常用化妝品成分相容性(1:1)備註：C＝相容I＝不相容從上表中可以看出，本發明中的有機矽彈性體凝膠相對於商業有機矽彈性體凝膠具有更好的相容性，從而提高配方的穩定性。試驗例2美白防曬乳液(1)配方：表2美白防曬乳液有機矽彈性體凝膠分別為：實施例3～7。2)製備方法：步驟1：將A相的成分混合到一起，直到所有成分均完全溶解；步驟2：將B相各組分混合均勻，用研磨機研磨成細膩色漿；步驟3：將B加入到A中，混合均勻；步驟4：將C相各組分混合均勻；步驟5：將步驟3所得混合物和步驟4所得混合物分別加熱到70-80攝氏度，在快速攪拌下把步驟四所得混合物緩慢加入到步驟三所得混合物中進行乳化，加入完成後用均質機均質，冷卻至室溫，得到乳白色細膩防曬乳液。3)感官性質評價感官特性可通過產品挑取難易、塗抹感和用後感等性質來界定，不過這類感官評價方法會因人而異。化學師一般藉助雷達圖對產品進行客觀評價，並將評價結果傳遞給受眾。為了檢驗彈性體凝膠給配方帶來的變化，進行對比實驗，由24名有經驗的評估受試者進行評價，結果見表2。表3評價結果指標實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7空白絲滑感(95％)808772786970膏體細膩度656468737868粉質感(95％)838176778160膚感持久性605866726556粘膩感(95％)616059606062吸收速度758177768075易塗抹性(95％)514841474342保溼性(95％)636768636564表2數據分析可以看出，與商業有機矽彈性體凝膠相比，用本發明製得的有機矽彈性體凝膠製作的產品在幾個防曬產品關鍵指標方面均有優秀的表現，對提高有機矽彈性體凝膠在配方中的可用性，提高配方穩定性有很大的價值。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp