毛髮調理劑和二合一調理洗髮劑的製作方法
2023-12-06 04:13:31
專利名稱：毛髮調理劑和二合一調理洗髮劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及毛髮調理劑和二合一調理洗髮劑。
毛髮調理劑是眾所周知的，用於使毛髮具有所要求的性質。例如，用調理劑處理過的毛髮觸感特別光滑和柔軟。此外，毛髮調理劑使毛髮更易衝洗，並使毛髮更易去纏結和更易梳理、刷洗和時髦。
陽離子表面活性劑和季銨化合物用於個人護理用品以改進經處理後的毛髮的外觀、觸感和健康。陽離子表面活性劑的表面活性在於該分子的帶正電荷的陽離子部分。因此，陽離子表面活性劑被吸引到帶負電荷的毛髮表面上，又由於其相當低的溶解度和高分子量，在熱力學上驅於留在洗髮劑的含水環境並沉積在毛髮上。這些特性使陽離子表面活性劑如季銨化合物特別適於毛髮的處理。因此，許多的毛髮調理產品都是以季銨化合物為主的。
這些化合物可以具有一、二或三個長鏈烷基連接在氮首基上。一般地說，長鏈烷基包括鏈長約12-24個碳原子。
軟化毛髮並減少靜電荷聚集的能力一般是碳原子鏈長和連接於氮首基上鏈數兩者的作用。一般說來，碳鏈越長，鏈數越多，洗髮劑的潤滑性越好，靜電荷中和越多。但是，毛髮「無光澤」和得到油膩和沉重感機會增加。
毛髮調理劑常與洗髮劑分開。但是，消費者對同一產品中既有清洗也有調理功能的方便的個人護髮產品的需求在日益增長，這些產品叫做二合一調理洗髮劑。這些產品既有洗滌也有調理表面活性劑。這些調理洗髮劑可以清洗髒的毛髮，並同時將調理劑留在毛髮上。因此，消費者不一定需要在使用洗髮劑後隨後再使用調理劑。
但是，清洗表面活性劑一般是陰離子型的，即其表面活性在於帶負電荷的陰離子。陰離子和陽離子表面活性劑通常是互相不容的，當混合時形成配合物從溶液中沉澱出來。重要的是使用正確的表面活性劑以防止帶負電荷的清洗用表面活性劑和帶正電荷的陽離子調理用表面活性劑之間的幹擾。
實現這一目標的方法使選擇陽離子表面活性劑，使得帶正電荷的季銨氮得到充分的防護，免受在調理洗髮劑混合物中存在的帶負電荷的表面活性劑和原料的影響。這可以使用三烷基季銨化合物來實現。這些化合物在該領域使熟知的，但是難於製造並需要大量消耗能源和時間。而且，它們在環境中降解相當慢。
所需要的是在清洗洗髮劑中以最低成本提供有效的生物降解調理劑。
這裡提供的毛髮調理組合物和二合一調理洗髮劑包括a)通式如下的毛髮調理劑
式中，X-是陰離子，R1、R2和R3可以相同也可以不同，相互獨立地是含2-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基；R4是含約1-6個碳原子的飽和或不飽和的直鏈或支鏈並任選用羥基、環氧基或滷素取代的脂族基團，E1、E2和E3在每種情況下可以是相同或不同的，選自-H、-OH和下面通式(II)的脂族酯基團
式中，R5是含約11-23個碳原子的飽和或不飽和的直鏈或支鏈並任選用羥基、環氧或滷素取代的脂族基團，條件是E1、E2或E3中至少一個是通式(II)的基團，在組合物存在的陽離子表面活性劑數量不超過約4％重量，以及b)陰離子表面活性劑或陰離子/非離子表面活性劑的混合物。
本發明的配方優於調理表面活性劑是三烷基季銨化合物的清洗和調理洗髮劑組合物，具有增強的幹梳能力以及降低了的靜電積聚。而且，本配方的毛髮調理劑可以在濃度大大低於迄今被認為是最低的實際量的濃度有效地使用。
本發明的毛髮調理劑和二合一調理洗髮劑尤其含具有脂族酯基團的陽離子表面活性劑毛髮調理劑。本配方為陽離子表面活性劑提供用於毛髮調理的高度有效的用途。
一般說來，這裡討論的調理洗髮劑配方含一種或多種陰離子表面活性劑、一種或多種陽離子表面活性劑以及任選各種助洗劑和改性成分的水溶液。
在本發明配方中作為毛髮調理劑使用的陽離子表面活性劑具有下面的通式
式中，X-是陰離子，(例如選自氯化物、溴化物、碘化物、硝酸根、亞硝酸根、硫酸單甲酯、硫酸單乙酯、磷酸單甲酯、醋酸根等)；R1、R2、和R3可以相同或不同，相互獨立地是含約2-6個碳原子的直鏈或支鏈的亞烷基(例如乙基、丙基、異丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、甲基戊基、己基等)；R4是飽和或不飽和的直鏈或支鏈的含約1-6個碳原子並任選用羥基、環氧基、或滷素取代的脂族基團，以及E1、E2和E3在每種情況下可以相同或不同和選自-H、-OH和通式(II)的脂族酯基團
式中，R5是含約11-23個碳原子的飽和或不飽和的直鏈或支鏈並任選用羥基、環氧基和滷素取代的脂族基團，條件是E1、E2或E3中至少一個是通式(II)的基團。
上述陽離子表面活性劑，即季銨化合物是通過三鏈烷醇胺同脂肪酸或脂肪酸酯反應生成酯胺，然後酯胺同烷基化試劑反應得到季銨化合物。
鏈烷醇胺一般的選擇，應使得連接到氮上的每個烷基有一個羥基。因此，每個鏈烷醇胺分子含三個羥基官能團。適宜的鏈烷醇胺包括三乙醇胺(「TEA」)、二乙醇異丙醇胺、乙醇二異丙醇胺、二乙醇丁醇胺、乙醇二丁醇胺、三異丙醇胺、乙醇二正丙醇胺、二乙醇正丙醇胺等。
脂肪酸/酯反應的脂肪鏈的長度可以含約11-23個碳原子，可以是直鏈或支鏈。脂肪鏈可以是完全飽和的或含某些不飽和鍵。儘管不飽和鍵可能導致產品某些性能的改進和配製方便，但是，不飽和的分子也易氧化，從而影響洗髮劑組合物的顏色和氣味的穩定性。不過，含不飽和成分的組合物的穩定性可以通過謹慎的製造方法和通過在原料，產物，陽離子表面活性劑和/或最終配方中使用穩定劑如抗氧化劑(例如BHT)和螯合劑(例如EDTA)得到改進。雖然所有的三個脂肪鏈不一定都是相同的，但是由於相同的脂肪鏈可以更容易使陽離子表面活性劑成分同最後洗髮劑/調理劑配方中的其它成分達到相容。製備中間體酯胺的適宜的脂肪酸/酯反應物包括硬脂酸、月桂酸、油酸、肉豆蔻酸、二十二(碳)烷酸、芥酸、棕櫚酸、亞油酸和這些脂肪酸的低級烷基酯以及它們的混合物。脂肪酸可以是由牛脂、大豆、棕櫚、低芥酸菜籽、菜籽、椰子或其它的天然產物衍生的脂肪酸的混合物。
在酸催化劑如次磷酸存在下鏈烷醇胺和脂肪酸之間的反應以脂肪酸/酯與鏈烷醇胺的摩爾比約1.5∶1-3.0∶1，優選為約2.4∶1-3.0∶1，最優選為約2.8∶1-3.0∶1下進行。
R1、R2和R3優選都是-(CH2)2-，R5是C15烷基，X-是硫酸單甲酯。這種優選的陽離子表面活性劑可以由C16脂肪酸和三乙醇胺(「TEA」)在脂肪酸與TEA比值優選為約3∶1下進行反應得到。然後將得到的酯胺同硫酸二甲酯反應生成季銨鹽。
上述的反應條件將得到含單酯、二酯和三酯的陽離子表面活性劑成分的混合物的反應產物。特別有效的陽離子表面活性劑組合物含約大於50％重量的三酯化合物，優選大於約60％重量，最優選為大於約75％重量的三酯。二酯含量可以低於約30％重量的反應產物，優選低於約25％重量，最優選為低於20％重量的反應產物。反應產物含約低於7％重量為單酯，反應產物優選含低於約5％的單酯，最優選的單酯佔反應產物的約3％重量。
令人吃驚的是，陽離子表面活性劑在調理洗髮劑配方中用量不超過4％配方重量是有效的，優選不超過配方3％重量，更優選不超過配方2％重量。
如上所述，本發明的調理洗髮劑配方包括陰離子表面活性劑。能提供本發明配方的清洗功能的適宜陰離子表面活性劑包括月桂基硫酸銨、月桂基醚(即乙氧基化的月桂醇)硫酸銨、月桂基硫酸鈉以及月桂基醚硫酸鈉。月桂基硫酸銨是優選的。還可以認為，在本調理洗髮劑配方中使用陰離子和非離子表面活性劑的混合物。適宜的非離子表面活性劑曾在美國專利3,632,396中公開過，此專利的內容在此引為參考。
洗髮劑和調理劑配方還可任選包括無機助洗劑如磷酸鈉和磷酸二鈉；粘度控制劑如氯化鈉；水溶助長劑如二甲苯或異丙苯磺酸的鈉、銨、或鉀鹽，以增加不易溶解成分的溶解度；螯合劑如乙二胺四醋酸(「EDTA」)的鈉鹽，特別是EDTA二鈉；泡沫助促進劑如古柯醯胺MEA(MEA＝單乙醇醯胺的混合物)，古柯醯胺DEA(DEA＝二乙醇醯胺的混合物)，大豆醯胺DEA，月桂醯胺DEA，油醯胺MIPA(MIPA＝異丙醇醯胺的混合物)，硬脂醯胺MEA，肉豆蔻醯胺MEA，月桂醯胺MEA，癸醯胺DEA，蓖麻醯胺DEA，肉豆蔻醯胺DEA，硬脂醯胺DEA，油醯醯胺DEA，牛脂醯胺DEA，月桂醯胺MIPA，牛脂醯胺MEA，異硬脂醯胺DEA，異硬脂醯胺MEA和它們的混合物；防腐劑如5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(作為混合物，以商名KATHON購得)；脂肪醇成分如鯨蠟醇和硬脂醯醇；矽氧烷調理劑如二甲基聚矽氧烷以及香料。
此外，只要對組合物的基本性質不產生不利的影響，也可以在調理洗髮劑組合物中加入其它任選的成分，這些任選成分可以包括非離子表面活性劑如多元醇和糖的醚、脂肪酸鏈烷醇醯胺、聚乙二醇、乙氧基化的或丙氧基化的烷基酚、乙氧基化的或丙氧基化的脂肪醇和環氧乙烷同長鏈醯胺的縮合產物，兩性表面活性劑如椰醯胺丙基甜菜鹼、月桂醯胺丙基甜菜鹼、椰/油醯胺丙基甜菜鹼、椰子甜菜鹼、油醯甜菜鹼、椰醯胺丙基羥基磺基甜鹼、牛脂醯胺丙基羥基磺基甜菜鹼和二羥乙基牛脂甘氨酸酯，染料以及毛髮著色劑，遮光劑、珍珠色彩劑如在美國專利5,384,114中公開並討論的，藥劑包括去頭垢劑如水楊酸、元素硫、硫化硒、羥基吡啶硫酮鋅、1-羥基吡啶酮、十一碳烯酸，酸，鹼，緩衝劑，水軟化劑，增稠劑等。
實施例1用在本發明的調理洗髮劑的陽離子表面活性劑製備如下在第一步，在連接到架空攪拌器、三球斯奈德拄、添加漏鬥、蒸餾設備、噴氮管和溫度控制器的反應容器中，裝入428克(1.67摩爾)熔融棕櫚酸、0.42克的BHT和0.42克的BHA以及0.75克的次氯酸的50％溶液。將此混合物在氮氣下保持在約70℃，並加入90.6克(0.61摩爾)的三乙醇胺(TEA)。TEA加入後，將反應混合物的溫度以每分鐘約1.7℃的速度逐漸升溫，當溫度達到105℃時，將系統減壓到26英寸汞柱。繼續加熱直到溫度升至約195℃。將混合物保持在這一溫度和壓力，直到得到所需要量的二酯胺和三酯胺。
在第二步，將反應容器裝上溫度控制器、攪拌器、冷凝器、氮氣吹掃器和添加漏鬥。在反應容器中加入425克(0.52摩爾)由第一步得到的酯胺和48.5克異丙醇。在氮氣下將混合物加熱到約55℃。逐滴加入61.7克(0.49摩爾)的硫酸二甲酯，加入速度應使得溫度不超過85℃。反應持續2小時。然後加入0.34克40％的EDTA溶液和18.5克的異丙醇。用這種方法得到三烷基甲基季胺化合物。
實施例II用實施例1的陽離子表面活性劑配製調理洗髮劑組合物將45份水、38份30％的月桂基硫酸銨和2份二甲苯磺酸銨混合，並將混合物加熱到約70℃一定時間以確保適當混合，得到第一種混合成分。
將2份椰醯胺MEA、2份鯨蠟基醇、1份硬脂醯醇、2份二甲基聚矽氧烷和1.8份上述優選的陽離子表面活性劑混合分別製得第二種混合成分。將混合物加熱溫度足以使各成分液化，然後將第二種混合成分在適度的攪拌下加入到第一種混合成分中。
將5份水加熱到50℃並向其中加入0.2份磷酸二鈉、0.3份磷酸鈉、0.01份EDTA二鈉和0.2份氯化鈉，製成第三種混合成分。在攪拌下將第三種混合成分混合直到溶解。然後，將第三種混合成分加到第一和第二種混合成分中。在繼續攪拌下將合併的混合成分冷卻到40℃，生成調理洗髮劑。如果需要，可任選加入防腐劑和香料。
在此公開的陽離子表面活性劑與現有的烷基季銨表面活性劑如三鯨蠟基甲基氯化銨(來自紐約州Dobbs的Akxo Nobel Inc.，商名Arquad316)比較，即使在濃度低於2％下也有卓越的毛髮調理結果。例如，在相同的百分比下，與含Arquad316的調理劑相比，具有優選的陽離子表面活性劑的上面提到的優選的洗髮劑組合物具有卓越的幹梳能力，靜電荷積聚的電壓可以降低約10％-15％。
儘管上面的敘述包含許多細節，但是這些細節不應看作對本發明的範圍的限制，而只是其優選實施例的實例。那些熟悉本領域的專業人員將會料想，其它的可能的變化可以屬於所附的專利要求所定義的本發明的範圍和精神實質內。
權利要求
1.一種毛髮調理組合物，包括含至少一種的下面通式化合物的毛髮調理劑
式中，X-是陰離子，R1、R2、R3可以相同也可以不同，相互獨立地是含約2-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基；R4是含約1-6個碳原子的飽和或不飽和的直鏈或支鏈並任選用羥基、環氧基或滷素取代的脂族基團，E1、E2和E3在每種情況下可以是相同或不同的，選自-H、-OH和下面通式(II)的脂族酯基團
式中，R5是含約11-23個碳原子的飽和或不飽和的直鏈或支鏈並任選用羥基、環氧基或滷素取代的脂族基團，毛髮調理劑包括至少約50％重量的通式(I)的化合物，式中E1、E2和E3是通式(II)的基團，陽離子表面活性劑以不超過約4％重量在組合物存在，以及b)陰離子表面活性劑。
2.權利要求1的組合物，其中所說的陰離子選自氯離子、溴離子、碘離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸單甲酯、硫酸單乙酯、磷酸單甲酯和醋酸根。
3.權利要求1的組合物，其中毛髮調理劑包括至少約75％重量的通式(I)的化合物，其中E1、E2和E3的都是分別地選自通式(II)的基團，不高於約25％重量的通式(I)的化合物，式中E1、E2和E3中的兩個各個選自通式(II)基團，以及不多於約2％重量的通式(I)的化合物，式中，E1、E2或E3中只有一個是通式(II)的基團。
4.權利要求1的組合物，其中陰離子表面活性劑選自月桂基硫酸銨、月桂基醚硫酸銨、月桂基硫酸鈉和月桂基醚硫酸鈉。
5.權利要求1的組合物，其中還包括非離子表面活性劑。
6.製造毛髮調理劑的方法，包括下列步驟a)使脂肪化合物同鏈烷醇胺反應生成反應產物，脂肪化合物具有約11-23個碳原子的脂族基團，選自脂肪酸和脂肪酸酯，其中脂肪化合物與鏈烷醇胺的摩爾比為約1.5∶1-3.0∶1以及b)使a)步的反應產物同烷基化試劑反應生成含單-、二-和三-酯胺的反應產物，反應產物總重量的至少約50％重量是三酯胺。
7.權利要求7的方法，其中鏈烷醇胺同脂肪化合物的反應是在將鏈烷醇胺和脂肪化合物在次磷酸存在下加熱進行的。
8.一種二合一調理洗髮劑，包括權利要求1-5中任何一項的毛髮調理組合物。
全文摘要
二合一的調理洗髮劑,包括陰離子表面活性劑和陽離子毛髮調理劑。陽離子毛髮調理劑是具有酯鍵的脂肪族季銨化合物。可以通過鏈烷醇胺同具有約11—23個碳原子的脂族基團的脂肪酸或脂肪酸酯反應,然後將得到的酯胺用烷基化試劑進行季銨化得到陽離子毛髮調理劑。
文檔編號A61Q5/12GK1271274SQ98809389
公開日2000年10月25日 申請日期1998年7月31日 優先權日1997年8月13日
發明者R·富蘭克林, P·艾阿科布希, D·斯坦辰, P－N·特裡恩茨 申請人:阿克佐諾貝爾公司