具有調理定型作用的陽離子澱粉及其製備方法
2023-06-22 05:54:21
具有調理定型作用的陽離子澱粉及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有調理定型作用的陽離子澱粉的製備方法，包括如下步驟：用鹼液對澱粉進行鹼化作用，然後噴入陽離子改性劑，充分攪拌得到澱粉混合漿狀物；再將澱粉混合漿狀物分散到有機溶劑水溶液中，得到澱粉懸浮漿液；升溫至40-80℃，反應1.5-3h，然後加入酸，攪拌中和至pH為5-8，最後離心乾燥，即得所述具有調理定型作用的陽離子澱粉。本發明所述陽離子澱粉，選擇具有特定結構的澱粉原料，經過特殊的陽離子改性劑醚化，使其具有較強的定型功效，並且具有較好的調理作用，兼具有定型和調理的雙重作用。
【專利說明】具有調理定型作用的陽離子澱粉及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子化合物【技術領域】，特別是涉及一種具有調理定型作用的陽離子 澱粉及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 頭髮定型原理在於可以與頭髮進行緊密結合，並在外形成一種膜，其膜需具有柔 韌性，強度和彈性，並對頭髮表現良好的親和性和粘附性，不易脫落。目前，作為頭髮定型劑 用的成膜劑主要是聚乙烯吡咯烷酮或其共聚物，型號有K30、K90等。聚乙烯吡咯烷酮膜的 氣候適應能力較差，在潮溼的環境中會吸潮，膜的硬度降低，喪失定型能力；在乾燥環境中 變脆易脆。乙烯吡咯烷酮類的聚合物與烷烴類推進劑的相容性差，僅與氟利昂推進劑的相 容性好。氟裡昂是使大氣臭氧層遭破壞的原因之一，對地球環境造成汙染。與澱粉、纖維素、 瓜爾膠植物來源的天然高分子物質相比，聚乙烯吡咯烷酮膜的生物降解性以及與環境相容 性是比較低的。由於發用定型產品是駐留型產品，要求定型劑必須安全無毒。
[0003] 澱粉與化工原料相比具有廉價、可再生、永不枯竭、生物可降解、綠色環保的突出 優點。
[0004] 日化行業廣泛應用的調理性陽離子型水溶性高分子化合物是陽離子瓜爾膠、陽離 子羥乙基纖維素等陽離子多糖類物質。它具有柔軟性、調理性、保溼功能，而且容易漂洗，兼 具有多糖類和陽離子表面活性劑的雙重功能，當其與配方中的陰離子結合時可以較快形成 膠體，包裹配方的矽油、去屑等物質快速沉積在頭髮上，從而達到調理作用。陽離子澱粉，因 其具有長鏈的多糖和陽離子基團，所以其與廣泛採用的瓜爾膠、纖維素陽離子衍生物一樣 具有良好的調理性能，又由於澱粉可形成恰到好處的具有一定韌性的高分子膜，從而達到 調理定型功效。同時，其來源澱粉比之瓜爾膠和羥乙基纖維素則具有極其明顯的來源廣泛， 成本低的優點。陽離子澱粉同樣具有抗靜電、懸浮、增稠、定性等作用，且與頭髮和皮膚的角 蛋白有很好的親和性，溫和，能降低洗滌劑對皮膚的刺激性，在較低的用量下，即具有很好 的懸浮、增稠能力。
[0005] 因此將陽離子澱粉作為調理劑應用在化妝品中是很受青睞的，但是因其糊化溫度 高，在95°C以上才能溶於水，給化妝品生產上操作工藝帶來很大的困難，限制了其在化妝品 中的應用。基於這點，一些改性的水溶液型的陽離子澱粉組合物進入市面，有的可用於處理 含有角蛋白的底物的可化妝品用介質中。這類組合物含多種成分，大多數屬於乳化液或懸 浮物，不易保存、運輸，且需添加防腐劑，給化妝品配方是在使用時調整用量不好控制帶來 一定的麻煩。
【發明內容】
[0006] 基於此，本發明的目的是提供一種能夠低溫糊化的具有調理定型作用的陽離子澱 粉。
[0007] 具體的技術方案如下：
[0008] -種具有調理定型作用的陽離子澱粉的製備方法，包括如下步驟：
[0009] (1)將100重量份澱粉加入混料機中，然後噴入4-20重量份濃度為28-32wt%的 氫氧化鈉水溶液，混合均勻，充分鹼化後噴入陽離子改性劑，充分攪拌得到澱粉混合漿狀 物；所述澱粉的直鏈與直鏈比例為60:40-85:15 ;
[0010] (2)將澱粉混合漿狀物分散到400-600重量份的有機溶劑水溶液中，得到澱粉懸 浮漿液；
[0011] (3)將澱粉懸浮漿液升溫至40-80°C，反應1.5-3h，然後加入酸，攪拌中和至pH為 5-8,調節粘度至20-8000mpa.s(1 %水溶液，25°C)，離心乾燥，即得所述具有調理定型作用 的陽離子澱粉。
[0012] 在其中一個實施例中，所述澱粉的直鏈與直鏈比例為70:30-80 :20。
[0013] 在其中一個實施例中，所述澱粉選自玉米澱粉、木薯澱粉、馬鈴薯澱粉、小麥澱粉、 紅薯澱粉或蠟質澱粉中的一種或幾種。
[0014] 在其中一個實施例中，步驟（3)中反應溫度為50-70°C。
[0015] 在其中一個實施例中，所述陽離子改性劑為2. 3-環氧丙基三甲基氯化銨， 3-氯_2_輕丙基二甲基氯化銨、3-氯_2_輕丙基二甲基-十二燒基氯化銨。
[0016] 在其中一個實施例中，所述有機溶劑水溶液選自甲醇、異丙醇、乙醇或丙酮中的一 種或幾種與水的組合，體積濃度為50-80%。
[0017] 在其中一個實施例中，所述酸選自：醋酸、鹽酸、硫酸中一種。
[0018] 本發明的另一目的是提供一種具有調理定型作用的陽離子澱粉。
[0019] 具體的技術方案如下：
[0020] 上述製備方法製備得到的具有調理定型作用的陽離子澱粉。
[0021] 本發明的原理及有益效果如下：
[0022] 本發明製備得到的一種陽離子澱粉，它對使用者的頭髮具有調理定型的作用，是 一種改性的陽離子取代度澱粉醚，可溶於冷水（25°C)，透光率高，水溶液粘度範圍寬，粘度 具有可調性等特性。所述的陽離子澱粉用於調理定型產品中，可有效提高產品調理定型功 能，改善產品性能；在產品配置工藝中可冷配操作，使用方便；提高產品性能的同時，降低 了成本，使用量為0.3-1. 5%。
[0023] 本發明的製備方法採用半乾法進行預混處理，提高鹼化澱粉時所用鹼的濃度，從 而大幅度減少了鹼的用量，並且保證了鹼化的充分均勻，減少了後期的鹽分含量，從而提高 了產品品質，其含鹽灰分為< 1%。正是由於其具有更少的鹽分，使其帶入配方中的鹽分也 大為下降，由於發用品配方中陽離子組分（如陽離子澱粉、陽離子瓜爾膠等）會與陰離子組 分結合在一定條件下會產生絮膠，而鹽分的增多則加劇了絮膠生成，所以鹽分的多少對透 明配方具有較大的意義。因此本發明所得到的陽離子澱粉，其低鹽分含量更有利於配方的 穩定和透明性。
[0024] 本發明中製備所述陽離子澱粉的原料澱粉是源自於特定天然植物，其種類可 為玉米澱粉、木薯澱粉、馬鈴薯澱粉、小麥澱粉、紅薯澱粉、蠟質澱粉等澱粉中的一種，或 幾種復配，但最後要將原料澱粉的直鏈與支鏈的比例控制在60:40-85:15,其中更佳為 70:30-80:20。主要是由於直鏈澱粉所糊化後產生的膜更具有剛性，表現為硬脆，所以其為 主要成分；而支鏈澱粉糊化後所產生的膜更為柔軟，定型功效不顯著，但其可調節最後產品 所產生膜的性能，使其不破裂變脆。
[0025] 所用的溶劑可以為乙醇、異丙醇、甲醇一種或幾種與水的組合，溶劑的體積濃度可 以為50% -80%。溶劑可以起到抑制陽離子澱粉糊化，抑制澱粉鏈條的伸展，但是因為氫氧 化鈉等鹼液與陽離子化試劑溶於水而在溶劑中溶解性不好，從而需要一定的水分使其溶解 充分與澱粉接觸反應。因此需要控制一定的溶劑_水比例，從而控制澱粉鏈條伸展長度，水 份過多則會發生糊化，得不到固體產品。因此選取溶劑濃度為50% -80%。
[0026] 所用的陽離子改性劑為2. 3-環氧丙基三甲基氯化銨，3-氯-2-羥丙基三甲基氯化 銨、3-氯-2-羥丙基二甲基-十二烷基氯化銨等不同長度烷基鏈的取代氮化合物質中的一 種或幾種按不同比例復配的陽離子化試劑，這樣得到的陽離子澱粉的取代基具有特定的鏈 長與結構，與水作用時可表現出不同的特性。
[0027] 優選澱粉，使之與陽離子改性劑進行醚化反應以及後續精製工藝，從而生成一種 含有銨基，在氮原子上帶有正電荷的高分子澱粉醚衍生物。
[0028] 本發明中所得到的陽離子澱粉，取代度在0. 08-0. 15。在該特定取代度下取得的陽 離子澱粉具有冷水（25°C)糊化性能，同時又不會過度陽離子化，使頭髮陽離子電荷過多， 導致負面效果。
[0029] 本發明中所述的陽離子澱粉，為白色粉末。常溫下，可在較短時間內溶於水，且易 分散不結團。所述的陽離子澱粉具有較高的陽離子度並經過特種製備，使其澱粉顆粒結晶 區域在較低的溫度（25°C)下就可以吸水由原來排列緊密的狀態變為疏鬆狀態，氫鍵斷裂 破壞了分子的締合狀態，吸水後的澱粉分子的雙螺旋結構伸直形成分離狀態，從而達到冷 水可溶的性能。並且由於比較小的直鏈澱粉從顆粒中滲出，粘度大為增加，透明度得以提高 透光率可達70-95%。所述的陽離子澱粉具有季銨鹽支鏈多、分子鏈舒展程度高等微觀分子 特性，使其活性基團更容易與頭髮纖維接近，並且泡沫更加細膩，在皮膚或頭髮表面能形成 透氣的薄膜，具有優良的保護作用，給頭髮和皮膚一種良好的滑爽、滋潤的感覺。用於洗髮 產品中，使具有很好的抗靜電和調理性，能改善頭髮的幹、溼梳理性，令頭髮柔順易梳，使頭 發保持光澤、富有彈性；用於沐浴產品中，可增強皮膚的滋潤感，用於護膚霜中增強皮膚的 保溼、絲滑感。
[0030] 而且由於具有較低的糊化溫度，可以在冷水中糊化溶解（25°C)不需要高溫95°C 糊化，從而避免了高溫破壞其分子結構，降低分子量，降低粘度的影響。可以使陽離子澱粉 1%水溶液粘度可選擇範圍20-8000mpa.s(l%水溶液，25°C)。
[0031] 本發明所述陽離子澱粉，由於選擇具有特定結構的澱粉原料，經過特殊的陽離子 改性劑醚化，使其具有較強的定型功效，並且具有較好的調理作用，兼具有定型和調理的 雙重作用。可以應用於應用於洗髮水、頭髮定性劑、潔面乳、沐浴露、捲髮劑、保溼啫喱水 (膏）、彈力素、護髮素、煽油膏、洗手液、護膚品等。更可滿足於男士的微定型洗髮水，從而 達到使用一種物質即可達到調理定型二合一的功效。
【具體實施方式】
[0032] 以下通過實施例對本申請做進一步闡述。
[0033] 實施例1
[0034] 取100g木薯澱粉（直鏈與支鏈的比例為75:25)加入反應荃，均勻噴入4g氫氧化 鉀溶液（濃度為30wt% )混合均勻，進行鹼化，之後，將25g陽離子改性劑3-氯-2-羥丙基 二甲基-十二烷基氯化銨噴入反應釜中，進行充分攪拌得到澱粉混合漿狀物。在反應釜內 加入500g(體積濃度為50%)的乙醇水溶液中，得到經過鹼化的澱粉懸浮漿液。溫度限定 於80°C。反應2h後，將醋酸加入反應釜中，進行攪拌中和到pH為5-8,得到陽離子澱粉懸 浮漿液。之後，將陽離子澱粉懸浮漿液進行離心，乾燥得到所述具有調理定型作用的陽離子 澱粉。
[0035] 實施例2
[0036] 將40g木薯與60g玉米澱粉（直鏈與支鏈的比例為81 :19)加入反應釜，均勻噴 入氫氧化鈉溶液4. 5g(濃度為30wt% )混合均勻，進行鹼化，之後，將22g陽離子改性劑 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨噴入反應釜中，進行充分攪拌得到澱粉混合漿狀物。在反應 釜內加入300g(50%體積含量）的乙醇水溶液中，得到經過鹼化的澱粉懸浮漿液。溫度限定 於70°C。反應2. 5h後，將鹽酸加入反應釜中，進行攪拌中和到pH為5-8,加入過量酸進行 粘度調節，得到陽離子澱粉懸浮漿液。之後，將陽離子澱粉懸浮漿液進行離心，乾燥得到具 有調理定型作用的陽離子澱粉。
[0037] 實施例3
[0038] 將10g木薯澱粉、75g馬鈴薯澱粉、15g蠟質玉米澱粉（直鏈與支鏈的比例為 78:22)加入反應荃，均勻噴入氫氧化鉀溶液4g(濃度為30wt% )混合均勻，進行鹼化，之 後，將18g陽離子改性劑2, 3環氧丙基三甲基氯化銨噴入反應釜中，進行充分攪拌得到澱粉 混合漿狀物。在反應釜內加入200g(50%體積含量）的乙醇水溶液中，得到經過鹼化的澱 粉懸浮漿液。反應溫度限定於70°C。反應1.5h後，將硫酸加入反應釜中，進行攪拌中和到 pH為5-8,得到陽離子澱粉懸浮漿液。之後，將陽離子澱粉懸浮漿液進行離心，乾燥得到可 用於調理定型的陽離子澱粉。
[0039] 實施例4-7,具體工藝按照表2。
[0040] 將按照表1中澱粉用量加入反應釜，均勻噴入氫氧化鈉溶液4. 5g混合均勻，進行 鹼化，之後，將表1中所述陽離子改性劑噴入反應釜中，進行充分攪拌得到澱粉混合漿狀 物，按照表2中溶劑加入反應釜中，得到經過鹼化的澱粉懸浮漿液。反應溫度限定於70°C。 反應2h後，將醋酸加入反應釜中，進行攪拌中和到pH為5-8,加入過量酸進行粘度調節，得 到陽離子澱粉懸浮漿液。之後，將陽離子澱粉懸浮漿液進行離心，乾燥得到可用於調理定型 的陽離子澱粉。
[0041] 表1實例4-7工藝條件
[0042]
【權利要求】
1. 一種具有調理定型作用的陽離子澱粉的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟： (1) 將100重量份澱粉加入混料機中，然後噴入4-20重量份濃度為28-32wt %的氫氧 化鈉水溶液，混合均勻，充分鹼化後噴入陽離子改性劑，攪拌均勻得到澱粉混合漿狀物；所 述澱粉的直鏈與支鏈比例為60:40-85:15 ; (2) 將澱粉混合漿狀物分散到400-600重量份的有機溶劑水溶液中，得到澱粉懸浮漿 液； ⑶將澱粉懸浮漿液升溫至40-80°C，反應1. 5-3h，然後加入酸，攪拌中和至pH為5-8， 離心乾燥，即得所述具有調理定型作用的陽離子澱粉。
2. 根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述澱粉的直鏈與支鏈比例為 70:30-80:20。
3. 根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述澱粉選自玉米澱粉、木薯澱 粉、馬鈴薯澱粉、小麥澱粉、紅薯澱粉或蠟質澱粉中的一種或幾種。
4. 根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，步驟（3)中反應溫度為50-70°C。
5. 根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述陽離子改性劑為2. 3-環氧 丙基二甲基氯化銨，3-氯_2_輕丙基二甲基氯化銨、3-氯_2_輕丙基二甲基-十二燒基氯 化銨。
6. 根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述有機溶劑水溶液選自甲醇、 異丙醇、乙醇或丙酮中的一種或幾種與水的組合，體積濃度為50-80%。
7. 根據權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於，所述酸選自：醋酸、鹽酸、硫酸中 的一種。
8. 權利要求1-7任一項所述製備方法製備得到的具有調理定型作用的陽離子澱粉。
【文檔編號】A61Q5/06GK104387479SQ201410710071
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月24日
【發明者】英瑜, 李琳, 張湘妮, 吳珊, 徐三善 申請人:廣州天賜高新材料股份有限公司, 九江天賜高新材料有限公司