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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung mit Silsesquioxanharzwachs,
Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendungen in Zusammensetzungen
als Körperpflegeprodukt,
Haushaltspflegeprodukt, Automobilpflegeprodukt und medizinisches
Pflegeprodukt. Das Silsesquioxanharzwachs kann auch in einer Reihe
von Öl-
und Gasfeldanwendungen wie zur Wachskontrolle bei der Rohölgewinnung
verwendet werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Siloxanharze
der allgemeinen Formel RnSiO(4-n)/2,
bei denen R eine Alkylgruppe ist und n im Allgemeinen kleiner als
1,8 ist, sind eine wichtige Familie von Siliconpolymeren bedingt
durch deren Nutzen in vielen kommerziellen Anwendungen wie Klebemittelzusammensetzungen
und Beschichtungsanwendungen. Eine besondere Unterklasse der Siloxanharze,
die als MQ-Harze bekannt ist (da diese hauptsächlich aus „M"-Einheiten der allgemeinen Formel R3SiO1/2 und „Q"-Einheiten der allgemeinen
Formel SiO2 bestehen) hat einen Nutzen in
kosmetischen Formulierungen gefunden. Insbesondere werden MQ-Harze üblicherweise
in kosmetischen Formulierungen mit „verlängerter Tragezeit" oder „Transferbeständigkeit" verwendet. In diesen
Formulierungen verstärken
MQ-Harze die Substantivität
der Pigmente oder anderer aktiver Formulierungsbestandteile zur
Haut nach dem Auftragen, was ein dauerhafteres und somit ein länger tragbares
Produkt kreiert.
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Repräsentative
Beispiele von transferbeständigen
kosmetischen Zusammensetzungen unter Verwendung von MQ-Harzen sind
in
U.S. 6,071,503 ,
U.S. 6,074,654 ,
U.S. 6,139,823 ,
U.S. 6,340,466 ,
WO 97/17058 und
WO 97/17059 zu finden, die
Zusammensetzungen offenbaren, die die Kombination von Organosiloxanharzen
und fluiden Diorganosiloxanharzen mit einem flüchtigen Trägermittel umfassen.
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Silsesquioxanharze
der allgemeinen Formel RSiO
3/2 wurden auch
als Additive für
eine Reihe von Funktionen in Körperpflegeformulierungen
verwendet. Zum Beispiel lehrt Halloran in dem
U.S. Patent 5,733,537 die Verwendung
eines nicht-polaren
Silsesquioxanharzes als ein Fixiermittel für Haar. Die Veröffentlichung
der U.S. Patentanmeldung 20030086888 von Legrow offenbart Trimethylsilylalkylsilsesquioxane
in Zusammensetzungen zur Körperpflege,
die aufgetragen bleiben. Erst seit Kurzem offenbaren die provisorischen U.S.
Patentanmeldungen 60/514,001 und 60/541,002, die vom gleichen Anmelder
wie dem der vorliegenden Erfindung angemeldet wurden, MQ-Propylharzzusammensetzungen
und deren Verwendung in einer Reihe von Körperpflegeformulierungen. Auch
die provisorische U.S. Patentanmeldung 60/553,450, die von dem gleichen
Anmelder wie dem der vorliegenden Erfindung angemeldet wurde, offenbart
Alkylphenylsilsesquioxanharze in einer Reihe von Körperpflegeanwendungen.
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Obwohl
diese Dokumente Fortschritte auf dem Gebiet darstellen, gibt es
immer noch einen Bedarf an verbesserten Siloxanharzen zur Verwendung
in Hautpflegeformulierungen, die eine verlängerte Beständigkeit für kosmetische Formulierungen
bieten, aber auch andere funktionelle Vorteile wie Befeuchtung,
Verschließen und
eine verbesserte Haptik bereitstellen. Zudem gibt es einen Bedarf
an Siloxanharzen mit wachsartigen Eigenschaften, die aber immer
noch eine Löslichkeit
in üblichen
verwendeten Lösungsmitteln
von Körperpflegeprodukten
einschließlich
flüchtigen
Siliconen besitzen.
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Die
vorliegenden Erfinder haben verbesserte Siloxanharze durch das Einbringen
von zwei verschiedenen Kohlenwasserstoffgruppen in ein Silsesquioxanharz
entdeckt. Der erste Kohlenwasserstoff hat 1 bis 8 Kohlenstoffatome
und die zweite Kohlenwasserstoffgruppe hat 9 bis 40 Kohlenstoffatome.
Die resultierenden Siloxanharze, die hierin als Silsesquioxanharzwachs
bezeichnet werden, verbessern die Beständigkeit und die Substantivität von Kosmetika
nach topischer Auftragung auf die Haut, verbessern den Nichttransfer
von kosmetischen Farbformulierungen wie bei auf Castoröl basierenden
Lippenstiften und haben eine verbesserte Kompatibilität gegenüber anderen
Siliconwachsen in kosmetischen Bestandteilen und Düften, während sie auch
andere funktionelle Vorteile wie Befeuchtung, Verschließen und
eine verbesserte Haptik bereitstellen. Diese Silsesquioxanharzwachse
können
auch als textur- und rheologiemodifizierende Mittel in Wasser-in-Öl- und Öl-in-Wasser-Emulsionen wirken.
Die Schmelzpunkte und der Gesamtkohlenwasserstoffgehalt der Silsesquioxanharze
können
angepasst werden, um variierende ästhetische Vorteile für ein Körperpflegeprodukt
bereitzustellen. Das Silsesquioxanharzwachs kann auch in Körperpflegeformulierungen
verwendet werden, um die Duftretention und die Verabreichung aktiver
Stoffe zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
wenigstens 40 Mol-% an Siloxyeinheiten mit der Formel (R2R'SiO1/2)x(R''SiO3/2)y, worin x und y einen Wert von 0,05 bis
0,95 haben, R eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe, eine Carbinolgruppe oder eine Aminogruppe ist, R' ein einbindiger
Kohlenwasserstoff mit 9-40 Kohlenstoffatomen ist, und R'' eine einbindige Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe ist.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in eine Reihe von Zusammensetzungen als
Körperpflegeprodukt,
Haushaltspflegeprodukt, Automobilpflegeprodukt oder medizinisches
Pflegeprodukt eingebracht werden. Das Silsesquioxanharzwachs verstärkt die
Beständigkeit
und Substantivität
von Kosmetika auf der Haut nach topischem Auftragen aus einer Formulierung,
die die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält. Das
Silsesquioxanharz kann auch zur Wachskontrolle bei der Rohölgewinnung
in Öl- und
Gasarbeitsvorgängen
verwendet werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Silsesquioxanharz, enthaltend
wenigstens 40 Mol-% an Siloxyeinheiten mit der Formel (R2R'SiO1/2)x(R''SiO3/2)y, worin x und y einen Wert von 0,05 bis
0,95 haben, R eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe, eine Carbinolgruppe oder eine Aminogruppe ist, R' ein einbindiger
Kohlenwasserstoff mit 9-40 Kohlenstoffatomen ist, und R'' eine einbindige Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Arylgruppe ist. Wie sie
hierin verwendet werden, stellen x und y den Molanteil der Siloxyeinheiten
(R2R'SiO1/2) und (R''SiO3/2) dar, die in dem Silsesquioxanharzwachs
relativ zueinander vorhanden sind. Somit kann der Molanteil der
Siloxyeinheiten (R2R'SiO1/2) und
(R''SiO3/2)
jeweils unabhängig
voneinander von 0,05 bis 0,95 variieren. Typischerweise ist der
Wert von x 0,05 bis 0,95 oder alternativ dazu 0,2 bis 0,8, der Wert
von y ist 0,05 bis 0,95 oder alternativ dazu 0,2 bis 0,8. Jedoch
muss die Kombination der vorhandenen Siloxyeinheiten (R2R'SiO1/2)
und (R''SiO3/2)
insgesamt wenigstens 40 Mol-%, alternativ dazu 60 Mol-% oder alternativ
dazu 90 Mol-% aller Siloxaneinheiten ausmachen, die in dem Silsesquioxanharzwachs
vorhanden sind. Das Silsesquioxanharzwachs kann bei Raumtemperatur
ein flüssiges,
festweiches oder ein festes Material sein.
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Das
Silsesquioxanharz kann zusätzliche
Siloxyeinheiten wie (i) (R1 3SiO1/2)a-, (ii) (R2 2SiO2/2)b-, (iii) (R3SiO3/2)c-, oder (iv)
(SiO4/2)d-Einheiten
enthalten, die üblicherweise
auf dem Gebiet bekannt sind und hierin jeweils auch als M-, D-,
T- und Q-Einheiten
verwendet werden. Die Menge von jeder in dem Silsesquioxanharzwachs
vorhandenen Einheit kann als ein Molanteil der Gesamtzahl der Mole
von allen Siloxyeinheiten, die in dem Silsesquioxanharzwachs vorhanden
sind, ausgedrückt
werden. Somit enthält
das Silsesquioxanharzwachs der vorliegenden Erfindung die folgenden
Einheiten:
- (i) (R1 3SiO1/2)a
- (ii) (R2 2SiO2/2)b
- (iii) (R3SiO3/2)c,
- (iv) (SiO4/2)d,
- (v) (R2R'SiO1/2)x und
- (vi) (R''SiO3/2)y,
worin:
R, R1,
R2 und R3 unabhängig voneinander
eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe, eine
Carbinolgruppe oder eine Aminogruppe sind,
R' ein einbindiger
Kohlenwasserstoff mit 9-40 Kohlenstoffatomen ist,
R'' eine einbindige Kohlenwasserstoffgruppe
mit 1-8 Kohlenstoffatomen ist,
a, b, c und d einen Wert von
Null bis 0,6 haben,
x und y einen Wert von 0,05 bis 0,95 haben,
unter
den Voraussetzungen, dass der Wert von x + y gleich oder größer als
0,40 ist,
und der Wert von a + b + c + d + x + y = 1 ist.
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R' kann jeder lineare
oder verzweigte einbindige Kohlenwasserstoff mit 9-40 Kohlenstoffatomen
sein. Alternativ dazu ist R' eine
C18-C40 Kohlenwasserstoffgruppe,
R'' kann eine Methyl-,
Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl- oder eine
Arylgruppe sein. Alternativ dazu ist R'' Propyl.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Auswahl von R' und das Verhältnis von y/x
derart gewählt,
dass das Silsesquioxanharzwachs einen Schmelzpunkt von mehr als
30 °C aufweist.
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Die
R, R1, R2 und R3 in den Einheiten des Silsesquioxanharzes
sind unabhängig
voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine
Arylgruppe, eine Carbinolgruppe, eine Aminogruppe oder eine quaternäre Ammoniumgruppe.
Die Alkylgruppen werden beispielhaft durch Methyl, Ethyl, Propyl,
Butyl, Pentyl, Hexyl und Octyl dargestellt. Die Arylgruppen werden
beispielhaft durch Phenyl, Naphthyl, Benzyl, Tolyl, Xylyl, Xenyl,
Methylphenyl, 2-Phenylethyl, 2-Phenylpropyl-(α-methylstyrol), 2-Phenyl-2-methylethyl,
Chlorphenyl, Bromphenyl und Fluorphenyl dargestellt, wobei die Arylgruppe
typischerweise Phenyl ist.
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Für die Zwecke
dieser Erfindung wird eine „Carbinolgruppe" als jede Gruppe
definiert, die wenigstens einen an einen Kohlenstoff gebundenen
Hydroxylrest (CHO) enthält.
Somit können
die Carbinolgruppen mehr als einen COH-Rest wie zum Beispiel
enthalten.
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Die
Carbinolgruppe hat, wenn sie frei von Arylgruppen ist, wenigstens
3 Kohlenstoffatome oder sie ist eine arylhaltige Carbinolgruppe
mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen. Die Carbinolgruppe, die frei
von Arylgruppen ist und wenigstens 3 Kohlenstoffatome aufweist,
wird beispielhaft durch Gruppen mit der Formel R4OH
dargestellt, worin R4 ein zweibindiger Kohlenwasserstoffrest
mit wenigstens 3 Kohlenstoffatomen oder ein zweibindiger Hydrocarbonoxyrest
mit wenigstens 3 Kohlenstoffatomen ist. Die Gruppe R4 wird
beispielhaft durch Alkylenreste wie -(CH2)x dargestellt, worin x einen Wert von 3 bis
10 hat, -CH2CH(CH3)-, -CH2CH-(CH3)CH2-, -CH2CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2- und -OCH(CH3)(CH2)x,
worin x einen Wert von 1 bis 10 hat.
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Die
arylhaltige Carbinolgruppe mit wenigstens 6 Kohlenstoffatomen wird
beispielhaft durch Gruppen mit der Formel R5OH
dargestellt, worin R5 ein Arylenrest wie
-(CH2)xC6H4- ist, worin x
einen Wert von 0 bis 10 hat, -CH2CH(CH3)(CH2)xC6H4-, worin x einen
Wert von 0 bis 10 hat, -(CH2)xC6H4(CH2)x-, worin x einen Wert von 1 bis 10 hat.
Die arylhaltigen Carbinolgruppen haben typischerweise 6 bis 14 Atome.
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Die
Aminogruppe wird beispielhaft durch Gruppen mit der Formel -R6NH2 oder -R6NHR7NH2 dargestellt,
worin R6 ein zweibindiger Kohlenwasserstoffrest
mit wenigstens 2 Kohlenstoffatomen ist und R7 ein
zweibindiger Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 2 Kohlenstoffatomen
ist. Die Gruppe R6 ist üblicherweise ein Alkylenrest
mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen. R6 wird
beispielhaft durch Ethylen, Propylen, -CH2CHCH3-, Butylen, -CH2CH(CH3)CH2-, Pentamethylen,
Hexamethylen, 3-Ethyl-hexamethylen,
Octamethylen und Decamethylen dargestellt.
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R7 ist typischerweise ein Alkylenrest mit
2 bis 20 Kohlenstoffatomen. R7 wird beispielhaft
durch Ethylen, Propylen, -CH2CHCH3-, Butylen, -CH2CH(CH3)CH2-, Pentamethylen,
Hexamethylen, 3-Ethyl-hexamethylen, Octamethylen und Decamethylen
dargestellt.
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Typische
Aminogruppen sind -CH2CH2CH2NH2 und -CH2(CH3)CHCH2(H)NCH3, -CH2CH2NHCH2CH2NH2, -CH2CH2NH2,
-CH2CH2NHCH3, -CH2CH2CH2CH2NH2, -(CH2CH2NH)3H und -CH2CH2NHCH2CH2NHC4H9.
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Typischerweise
ist R eine Methylgruppe, R1 ist eine Methylgruppe,
R2 ist eine Methyl- oder Phenylgruppe und
R3 ist eine Methylgruppe.
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Jede
einzelne der D-, T- oder Q-Siloxaneinheiten des Silsesquioxanharzwachses
kann auch eine Hydroxygruppe und/oder Alkoxygruppe enthalten. Solche
Siloxaneinheiten, die Hydroxy- und/oder Alkoxygruppen enthalten,
sind üblicherweise
in Siloxanharzen mit der allgemeinen Formel RnSiO(4-n)/2 zu finden. Die Hydroxygruppen in
diesen Siloxanharzen resultieren typischerweise aus der Reaktion
der hydrolysierbaren Gruppe auf der Siloxaneinheit mit Wasser. Die
Alkoxygruppen resultieren aus der teilweisen Hydrolyse, wenn Alkoxysilanvorläufer verwendet
werden, oder aus dem Austausch eines Alkohols mit hydrolysierbaren
Gruppen. Typischerweise liegt der Gewichtsprozentanteil der gesamten
vorhanden Hydroxygruppen in dem Silsesquioxanharzwachs bei bis zu
10 %. Typischerweise liegt der Gewichtsprozentanteil der gesamten
Alkoxygruppen, die in dem Silsesquioxanharzwachs vorhanden sind,
bei bis zu 20 %.
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Die
Molekulargewichte des Silsesquioxanharzwachses sind nicht beschränkt, aber
typischerweise liegt das zahlenmittlere Molekulargewicht (MN) im Bereich von 750 bis 10.000 oder alternativ
dazu bei 1.000 bis 5.000.
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Das
Silsesquioxanharzwachs der vorliegenden Erfindung kann durch jedes
der auf dem Gebiet bekannten Verfahren zur Herstellung von Siloxanharzen
mit der allgemeinen Formel RnSiO(4-n)/2 hergestellt werden, worin R eine
Alkyl- oder Arylgruppe ist und n im Allgemeinen kleiner als 1,8
ist. Alternativ dazu kann das Sil sesquioxanharzwachs durch die Verfahren
der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, wie sie unten beschrieben
werden.
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Die
Silsesquioxanharzwachse dieser Erfindung werden beispielhaft dargestellt
durch:
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n =
9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y,
ein
Silsesquioxanharzwachs, enthaltend die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n =
9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO1/2)a,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO2/2)b,
ein
Silsesquioxanharzwachs, enthaltend die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n =
9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO1/2)c,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
(SiO4/2)d,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO1/2)a
(SiO4/2)d,
ein Silsesquioxanharzwachs,
enthaltend die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n =
9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO1/2)a
((CH3)(SiO3/2),
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO1/2)a
((CH3)2SiO2/2)b,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)2SiO2/2)b
((CH3)SiO3/2)c,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)2SiO2/2)b,
(SiO4/2)d
ein Silsesquioxanharzwachs,
enthaltend die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n =
9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)SiO3/2)c
(SiO4/2)d,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
((CH3)3SiO1/2)a,
((CH3)2SiO2/2)b
((CH3)SiO3/2)c und
(SiO4/2)d,
ein Silsesquioxanharzwachs,
enthaltend die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n =
9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
(C6H5SiO3/2)c,
ein Silsesquioxanharzwachs, enthaltend
die Einheiten
(R2CnH(2n+1)SiO1/2)x, worin n = 9 bis 40
(CH3CH2CH2SiO3/2)y
(CH3)(C6H5)SiO2/2)b,
worin a, b, c und d einen Wert von
0 bis 0,4 haben, x + y einen Wert von 0,05 bis 0,95 haben, unter
den Voraussetzungen, dass der Wert von x + y gleich oder größer als
0,40 ist und der Wert von a + b + c + d + x + y = 1 ist,
und
R eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe,
eine Carbinolgruppe oder eine Aminogruppe ist.
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In
all den oben dargestellten Formeln wird die R'-Gruppe als auf der M-Siloxyeinheit
ausgewiesen. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann die R'-Gruppe
entweder auf einer D- oder auf einer T-Siloxyeinheit vorliegen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
eines Silsesquioxanharzwachses. Das Verfahren umfasst das In-Reaktion-Bringen;
- A) eines SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes,
- B) eines C9- bis C40-Kohlenwasserstoffes
mit endständigen
Vinylgruppen,
- C) eines Hydrosilylierungskatalysators und optional
- (D) eines Lösungsmittels.
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Die
Reaktion wird durch das folgende allgemeine Schema erläutert;
worin
m = 6-37 und a, x, y, R und R'' wie oben definiert
sind.
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Die
Komponente A), das SiH-haltige Alkylsilsesquioxanharz, kann durch
jedes auf dem Gebiet bekannte Verfahren zur Herstellung solcher
Harze hergestellt werden, wird aber üblicherweise durch eine von zwei
Techniken hergestellt. In dieser ersten Technik wird ein Alkylsilan
mit drei hydrolysierbaren Gruppen wie eine Halogen- oder Alkoxygruppe,
die in dem Alkylsilanmolekül
vorhanden ist, mit einem wasserstoffhaltigen Silan oder Siloxan
cohydrolysiert. Zum Beispiel können
die SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharze durch die säurekatalysierte
Reaktion eines Alkyltrialkoxysilans wie Propyltrimethoxysilan mit
Tetramethyldisiloxan erhalten werden. In der zweiten Technik wird
ein SiH-haltiges Silan oder Siloxan mit einem vorgefertigten Alkylsilsesquioxanharz
ins Gleichgewicht gebracht. Zum Beispiel kann Tetramethyldisiloxan
mit einem Propylsilsesquioxanharz umgesetzt werden, um ein SiH-haltiges
Propylsilsesquioxanharz zu ergeben.
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Die
zusätzlichen
M-, D-, T- und Q-Einheiten, wie sie oben beschrieben werden, können in
das Silsesquioxanharzwachs durch das Einführen solcher Einheiten in die
SiH-haltige Alkylsilsesquioxanharzvorstufe durch das Umsetzen eines
bzw. mehrerer zusätzlicher
Organosilane eingebracht werden, die so gewählt werden, dass sie die gewünschte Siloxyeinheit
in dem resultierenden Harz während
der Cohydrolyse des Propylsilans und des SiH-Silans oder -siloxans
herstellen. Zum Beispiel wird das Umsetzen von Methoxytrimethylsilan,
Dimethoxydimethylsilan, Trimethoxymethylsilan, Tetramethoxysilan
(oder alternativ dazu die entsprechende Ethoxy- oder Chlorsilanverbindung
von jedem) jeweils eine M-, D-, T- oder Q-Einheit in das SiH-haltige Alkylsilsesquioxanharz
einführen.
Die Menge dieser zusätzlichen
Silane, die in der Cohydrolysereaktion vorhanden sind, wird so gewählt, um
den Molanteilsdefinitionen zu entsprechen, wie sie oben beschrieben
werden.
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Alternativ
dazu kann das SiH-haltige Alkylsilsesquioxanharz durch das Umsetzen
eines vorgefertigten Alkylsilsesquioxans, eines SiH-haltigen Silans
oder Siloxans oder anderer Siloxane, die verschiedene M-, D-, T-
und Q-Einheiten enthalten, unter Verwendung eines jeglichen Verfahrens
auf dem Gebiet, von dem bekannt ist, dass es die Umsetzung von M-,
D-, T- und Q-Siloxaneinheiten bewirkt, hergestellt werden.
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Das
SiH-haltige Alkylsilsesquioxanharz wird mit der Komponente B), einem
Kohlenwasserstoff mit endständigem
Vinyl, in der Gegenwart eines Hydrosilylierungskatalysators umgesetzt.
Typischerweise hat der Kohlenwasserstoff mit endständigem Vinyl
die Formel H2C=CH(CH2)mCH3, worin m gleich
6-37 ist. Es können die
als Alphaolefine bekannten Kohlenwasserstoffe mit endständigem Vinyl
mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen oder Mischungen davon verwendet werden.
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Die
Kohlenwasserstoffe mit endständigem
Vinyl werden beispielhaft durch die Alphaolefinprodukte der Amoco
Chemical Company, die Alphaolefinprodukte C20-24,
C24-28, C26-28,
C30+, C30+HA der
Chevron Phillips Chemical Company und Tafmer® von
der Mitsui Chemicals America, Inc., um nur einige zu nennen, dargestellt.
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Die
Mengen des Kohlenwasserstoffes mit endständigem Vinyl und des SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes
können
variieren, üblicherweise
wird aber ein molarer Überschuss
des Kohlenwasserstoffes mit endständigem Vinyl gegenüber der
Menge des SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes in der Hydrosilylierungsreaktion
verwendet, um eine vollständige
Umsetzung aller SiH in der Reaktion sicherzustellen. Alternativ
dazu wird der Kohlenwasserstoff mit endständigem Vinyl in einem 30 %-igen
oder alternativ dazu einem 10 %-igen molaren Überschuss gegenüber der
Menge des SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes verwendet.
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Der
Hydrosilylierungskatalysator wird durch jeden metallhaltigen Katalysator
dargestellt, der die Umsetzung der siliciumgebundenen Wasserstoffatome
des SiH-haltigen
Alkylsilsesquioxanharzes mit den endständigen Vinylgruppen des Kohlenwasserstoffes
mit endständigem
Vinyl erleichtert. Die Metalle werden beispielhaft durch Ruthenium,
Rhodium, Palladium, Osmium, Iridium oder Platin dargestellt.
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Der
metallhaltige Katalysator ist typischerweise ein platinhaltiger
Katalysator, da diese am weitesten verbreitet verwendet werden und
verfügbar
sind und weil sie eine vorteilhaftere Wirkung für die Zusammensetzungen dieser
Erfindung in Bezug auf verbesserte Umsetzungsgeschwindigkeiten bereitstellen.
Platinhaltige Katalysatoren können
eine Verbindung oder einen Komplex aus einem Platinmetall sein.
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Ein
Typ eines typischen platinhaltigen Katalysators in den Zusammensetzungen
dieser Erfindung ist die Zusammensetzung, die man erhält, wenn
Chlorplatinsäure
mit einer aliphatisch ungesättigten
Organosiliciumverbindung wie Divinyltetra methyldisiloxan umgesetzt
wird, und zwar wegen deren einfacher Dispergierbarkeit in Organosiliciumsystemen.
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Vorzugsweise
wird der Hydrosilylierungskatalysator aus Chlorplatinsäure, mit
Alkohol modifizierten Chlorplatinsäuren, Olefinkomplexen aus Chlorplatinsäure, Komplexen
aus Chlorplatinsäure
und Divinyltetramethyldisiloxan, feinen Platinteilchen, die auf
Kohlenstoffträgern
adsorbiert sind, Platin, das auf Metalloxidträgern wie Pt(Al2O3) gestützt
wird, Platinruß,
Platinacetylacetonat, Platin(Divinyltetramethyldisiloxan), platinhaltigen
Halogenide, die beispielhaft durch PtCl2,
PtCl4, Pt(CN)2 dargestellt
werden, Komplexen aus platinhaltigen Halogeniden mit ungesättigten
Verbindungen, die beispielhaft durch Ethylen, Propylen und Organovinylsiloxane,
Styrolhexamethyldiplatin und RhCl3(Bu2S)3 dargestellt
werden, ausgewählt.
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Die
Menge des Hydrosilylierungskatalysators, der verwendet wird, ist
nicht eng begrenzt, so lange es eine ausreichende Menge zur Beschleunigung
einer Umsetzung zwischen dem Kohlenwasserstoff mit endständigem Vinyl
und dem SiH-haltigen
Alkylsilsesquioxanharz bei Raumtemperatur oder bei Temperaturen oberhalb
der Raumtemperatur ist. Die genaue erforderliche Menge dieses Katalysators
wird von dem jeweils verwendeten Katalysator abhängen und ist nicht leicht voraussagbar.
Jedoch kann die Menge für
die platinhaltigen Katalysatoren so niedrig wie ein Gewichtsteil
Platin für
jede eine Million Gewichtsteile der Komponenten des Kohlenwasserstoffes
mit endständigem
Vinyl und des SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes sein. Der Katalysator
kann in einer Menge von 1 bis 120 Gewichtsteilen pro eine Million
Teile der Komponenten des Kohlenwasserstoffes mit endständigem Vinyl
und des SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes hinzu gegeben werden,
wird aber typischerweise in einer Menge von 2 bis 60 Gewichtsteilen
pro eine Million Gewichtsteile des Kohlenwasserstoffes mit endständigem Vinyl
und des SiH-haltigen Alkylsilsesquioxanharzes verwendet.
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Die
Hydrosilylierungsreaktion kann ohne oder in der Gegenwart eines
Lösungsmittels
D) durchgeführt werden.
Das Lösungsmittel
kann ein Alkohol wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol oder
n-Propanol, ein Keton wie Aceton, Methylethylketon oder Methylisobutylketon,
ein aromatischer Kohlenwasserstoff wie Benzol, Toluol oder Xylol,
ein aliphatischer Kohlenwasserstoff wie Heptan, Hexan oder Octan,
ein Glycolether wie Porpylenglycolmethylether, Dipropylenglycolmethylether,
Propylenglycol-n-butylether, Propylenglycol-n-propylether oder Ethylenglycol-n-butylether,
ein halogenierter Kohlenwasserstoff wie Dichlormethan, 1,1,1-Trichlorethan
oder Methylenchlorid, Chloroform, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid,
Acetonitril, Tetrahydrofuran, weißes Benzin, mineralisches Benzin
oder Naphtha sein.
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Die
Menge des Lösungsmittels
kann bis zu 50 Gewichtsprozent betragen, liegt aber typischerweise bei
20 bis 50 Gewichtsprozent, wobei diese Gewichtsprozentangaben auf
dem Gesamtgewicht der Komponenten in der Hydrosilylierungsreaktion
bezogen sind. Das während
der Hydrosilylierungsreaktion verwendete Lösungsmittel kann anschließend aus
dem resultierenden Silsesquioxanharzwachs durch verschiedene bekannte
Verfahren entfernt werden.
-
Die
Silsesquioxanharzwachse sind in einer Reihe von Zusammensetzungen
als Körperpflegeprodukt, Haushaltspflegeprodukt,
Automobilpflegeprodukt oder medizinisches Pflegeprodukt nützlich.
Das Silsesquioxanharzwachs kann entweder allein oder in einem Trägermittel
verteilt verwendet werden. Typischerweise wird das Trägermittel
aus einem flüchtigen
Siloxan oder einem organischen Lösungsmittel
ausgewählt.
Das flüchtige
Siloxanlösungsmittel
kann ein cyclisches Polysiloxan, ein lineares Polysiloxan, niedermolekulargewichtige Silsesquioxane
oder Q-Siloxanstrukturen wie TM3 oder M4Q oder Mischungen von jedem der oben genannten sein.
Einige repräsentative
flüchtige
lineare Polysiloxane sind Hexamethyldisiloxan, Octamethyltrisiloxan,
Decamethyltetrasiloxan, Tetradecamethylhexasiloxan und Hexadecamethylheptasiloxan.
Einige repräsentative flüchtige cyclische
Polysiloxane sind Hexamethylcyclotrisiloxan, Octamethylcyclotetrasiloxan,
Decamethylcyclopentasiloxan und Dodecamethylcyclohexasiloxan. Das
organische Lösungsmittel
kann ein Alkohol wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol oder
n-Propanol, ein Keton wie Aceton, Methylethylketon oder Methylisobutylketon,
ein aromatischer Kohlenwasserstoff wie Benzol, Toluol oder Xylol,
ein aliphatischer Kohlenwasserstoff wie Heptan, Hexan oder Octan,
ein Glycolether wie Propylenglycolmethylether, Dipropylenglycolmethylether,
Propylenglycol-n-butylether,
Propylenglycol-n-propylether oder Ethylenglycol-n-butylether, ein
Ace tat wie Ethylacetat oder Butylacetat, ein halogenierter Kohlenwasserstoff
wie Dichlormethan, 1,1,1-Trichlorethan oder Methylenchlorid, Chloroform,
Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Acetonitril, Tetrahydrofuran
oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoff wie weißes Mineralbenzin, mineralisches
Benzin, Isododecan, Heptan, Hexan oder Naphtha sein. Typischerweise
ist das Trägermittel
Decamethylcyclopentasiloxan oder Isododecan. Das Silsesquioxanharzwachs
kann eine Paste, ein weicher Feststoff oder auch eine Feststoffdispersion in
einem Trägermittel
sein.
-
Das
Alkylsilsesquioxanharz kann in Antiperspirantien, Deodorants, Hautcremes,
Hautpflegelotionen, Feuchtigkeitscremes, Gesichtsbehandlungen wie
Akne- oder Faltenentfernern, Körperpflege-
oder Gesichtsreinigern, Sonnenschutzmitteln, Make-ups, Farbkosmetika,
Grundierungen, Rouge, Lippenstiften, Lippenbalsamen, Eyelinern,
Mascaras und Pulvern verwendet werden. Zudem wird vorgeschlagen,
dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit verschiedenen
anderen Komponenten kombiniert werden können, um die unten beschriebenen
Körperpflegeprodukte
oder medizinischen Pflegeprodukte herzustellen. Diese Komponenten
umfassen Siliconmaterialien, Duftstoffe, Konservierungsstoffe, Polyole
wie Glycerin und Propylenglycole, zusätzliche oberflächenaktive
Mittel, Feuchtigkeitsmittel, Pigmente und Pulver, Sonnenschutzmittel,
Duftstoffe, Weichmacher, strukturierende Mittel, Verdickungsmittel,
Elastrolyte, pH-regelnde
Mittel, Filmbildner, Konditionierungsmittel, pflanzliche Stoffe
(Pflanzenextrakte) und aktive Stoffe wie Vitamine und deren Derivate,
Antioxidantien und Ähnliche,
Aminosäurederivate,
Liposomen, antiperspirierende und deodorierende Mittel, die Haut
bleichende Mittel, Hautschutzmittel, Selbstbräunungsmittel und Konditionierungsmittel
für Haar und
Haut sowie ein quaternäres
Polymer oder aminofunktionelle Silicone, die üblicherweise verwendet werden,
um solche Körperpflegeprodukte
und medizinischen Produkte zu formulieren. Dieses Silsesquioxanharzwachs
wird in Mengen von 0,1 bis 20 Gewichtsteilen, vorzugsweise 0,5 bis
10 Gewichtsteil, am meisten bevorzugt 1 bis 5 Gewichtsteilen verwendet.
-
Die
Zusammensetzung gemäß der Erfindung
kann auch mit einer Reihe optionaler Inhaltsstoffe kombiniert werden:
- – ein
nicht-flüchtiges
Polysiloxan mit der Struktur: worin n einen Wert aufweist,
der ausreichend ist, um Polysiloxanpolymere mit einer Viskosität in dem
Bereich von 100-10.000 mm2/s zur Verfügung zu
stellen. R1 und R2 können
Alkylreste mit 1-20 Kohlenstoffatomen oder Arylgruppen, vorzugsweise
Alkylreste mit 1-6 Kohlenstoffatomen sein, und mehr bevorzugt Methyl-
oder Phenylgruppen sein. Typischerweise ist der Wert von n gleich
20-500, mehr bevorzugt
80-375. Einige beispielhafte Polysiloxanpolymere umfassen Polydimethylsiloxan,
Polydiethylsiloxan, Polymethylethylsiloxan, Polymethylphenylsiloxan
und Polydiphenylsiloxan.
- – Alkylmethylsiloxane:
Diese Siloxanpolymere werden im Allgemeinen die Formel Me3SiO[Me2SiO]y[MeRSiO]zSiMe3 aufweisen, worin R eine Kohlenwasserstoffgruppe
ist, die 6-30 Kohlenstoffatome enthält, Me Methyl darstellt und
der Polymerisierungsgrad (PG), d. h., die Summe von y und z gleich
3-50 ist. Es können sowohl
die flüchtigen
wie auch die flüssigen
Spezies der Alkylmethylsiloxane in der Zusammensetzung verwendet
werden.
- – Silicongums:
Polydiorganosiloxangums sind auf dem Gebiet bekannt und sind käuflich verfügbar. Sie
bestehen im Allgemeinen aus unlöslichen
Polydiorganosiloxanen mit einer Viskosität von mehr als 1.000.000 Centistokes
(mm2/s) bei 25°C, vorzugsweise mehr als 5.000.000
Centistokes (mm2/s) bei 25°C. Die Silicongums
werden typischerweise als Zusammensetzungen vertrieben, die bereits
in einem geeigneten Lösungsmittel
verteilt sind, um deren Handhabung zu erleichtern. Ultrahochviskose
Silicone können
auch als optionale Inhaltsstoffe mit eingebracht werden. Diese ultrahochviskosen
Silicone haben typischerweise eine kinematische Viskosität von mehr
als 5 Millionen Centistokes (mm2/s) bei
25°C bis
ungefähr
20 Millionen Centistokes (mm2/s) bei 25°C. Zusammensetzungen
dieses Typs in der Form von Suspensionen sind am meisten bevorzugt
und werden zum Beispiel im dem U.S.
Patent 6,013,682 (11. Januar 2000) beschrieben.
- – Siliconpolyamide:
Repräsentative
Zusammensetzungen von geeigneten Silicon-Polyamid-Copolymeren werden im Detail
in dem U.S. Patent 5,981,680 (9.
November 1999) beschrieben.
- – Siliconharze:
Diese Harzzusammensetzungen sind im Allgemeinen stark vernetzte
polymere Siloxane. Eine Vernetzung wird durch das Einbringen trifunktioneller
und/oder tetrafunktioneller Silane mit den monofunktionellen Silan-
und/oder den difunktionellen Silanmonomeren, die während der
Herstellung verwendet werden, erhalten. Der Vernetzungsgrad, der
notwendig ist, um ein geeignetes Siliconharz zu erhalten, wird entsprechend
der Spezies der Silanmonomereinheiten variieren, die während der
Herstellung des Siliconharzes eingebracht werden. Im Allgemeinen
wird angenommen, dass jedes Silicon mit einer ausreichenden Menge
an trifunktionellen oder tetrafunktionellen Siloxanmonomereinheiten
und das somit ausreichende Mengen Vernetzungsmöglichkeiten besitzt, um in
einen starren oder einen harten Film zu trocknen, als geeignet angesehen
wird, um als das Siliconharz verwendet zu werden. Kommerziell verfügbare Siliconharze, die
für Anwendungen
hierin geeignet sind, werden im Allgemeinen in einer nicht gehärteten Form
in niederviskosen flüchtigen
oder nicht-flüchtigen
Siliconfluiden geliefert. Die Siliconharze sollten in die Zusammensetzungen
der Erfindung in deren nicht gehärteten
Formen anstatt als gehärtete
harzhaltige Strukturen eingebracht werden.
- – Siliconelastomere:
Solche Elastomere sind im Allgemeinen Reaktionsprodukte, die durch
das Kombinieren eines Organopolysiloxans mit einer ungesättigten
Gruppe, die an ein endständiges
Siliciumatom gebunden ist, und eines Organohydrogensiloxans und
dann das Durchführen
wenigstens einer teilweisen Härtung
mit diesen erhalten werden. Ein Beispiel eines geeigneten Elastomers
ist eine Zusammensetzung, die in der Kosmetikindustrie unter ihrem
INCI-Namen als Dimethicon/Vinyldimethicon-Kreuzpolymer oder Dimethicon-Kreuzpolymer
bekannt ist. Es können
auch Emulsionen und Suspensionen dieser Polysiloxanelastomere als
Komponenten der Zusammensetzung verwendet werden. Es können auch
Polysiloxanelastomere in der Form von Pulvern, die mit verschiedenen
organischen und anorganischen Materialien wie Glimmer und Siliciumdioxid
beschichtet wurden, verwendet werden.
- – Carbinolfluide:
Diese Materialien werden in der WO 03/101412 A2 beschrieben und können üblicherweise als
substituierte hydrocarbylfunktionelle Siloxanfluide oder -harze
beschrieben werden.
- – Wasserlösliche oder
in Wasser dispergierbare Siliconpolyetherzusammensetzungen: Diese
sind auch als Polyalkylenoxid-Silicon-Copolymere, Silicon- Poly(oxyalkylen)-Copolymere,
Silicon-Glycol-Copolymere oder Silicontenside bekannt. Diese können lineare
Materialien vom Rechen- oder Pfropftyp oder vom ABA-Typ sein, wobei
B der Siloxanpolymerblock ist und das A die Poly(oxyalkylen)-Gruppe
ist. Die Poly(oxyalkylen)-Gruppe kann aus Polyethylenoxid, Polypropylenoxid
oder gemischten Polyethylenoxid/Polypropylenoxid-Gruppen bestehen.
Andere Oxide wie Butylenoxid oder Phenylenoxid sind auch möglich.
-
Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung
können
in der Form von Wasser-in-Öl- oder
Wasser-in-Silicon-Emulsionen unter Verwendung von Siliconemulgatoren
zur Verfügung
gestellt werden. Typischerweise ist der Wasser-in-Silicon-Emulgator
nicht-ionisch und wird aus der Gruppe ausgewählt, umfassend mit Polyoxyalkylen
substituierte Silicone, Siliconalkanolamide, Siliconester und Siliconglycoside.
Geeignete auf Silicon basierende oberflächenaktive Mittel sind auf
dem Gebiet wohlbekannt und werden zum Beispiel in den
U.S. 4,122,029 (Gee et al.),
US 5,387,417 (Rentsch) und
U.S. 5,811,487 (Schulz et
al.) beschrieben und umfassen Polydiorganosiloxan-Polyalkylen-Copolymere,
die wenigstens ein Polydiorganosiloxansegment enthalten, das im
Wesentlichen aus R
bSiO
(4-b)2-Siloxaneinheiten
besteht, worin b einen Wert von und einschließlich 0 bis 3 hat, wobei es
einen mittleren Wert von ungefähr
2 R-Gruppen pro Silicium für
alle Siloxaneinheiten in dem Copolymer gibt und R einen Rest bezeichnet,
der aus der Gruppe ausgewählt
wird, bestehend aus Methyl, Ethyl, Vinyl, Phenyl und einem zweibindigen
Rest, der ein Polyoxyalkylensegment an das Polydiorganosiloxansegment
bindet, wobei wenigstens 95 Prozent aller R Methyl sind und wenigstens
ein Polyoxyalkylensegment ein mittleres Molekulargewicht von wenigstens
1.000 hat und aus 0 bis 50 Molprozent Polyoxypropyleneinheiten und
50 bis 100 Molprozent Polyoxyethyleneinheiten besteht, wobei wenigstens
ein endständiger
Teil des Polyoxyalkylensegments an das Polydiorganosiloxansegment
gebunden ist, jeglicher endständige
Teil des Polyoxyalkylensegments, der nicht an das Polydiorganosiloxansegment
gebunden ist, durch einen endständigen Rest
befriedigt wird; wobei das Gewichtsverhältnis der Polydiorganosiloxansegmente
zu den Polyalkylensegmenten in dem Copolymer einen Wert von 2 bis
8 hat. Alternativ dazu kann das auf Silicon basierende oberflächenaktive
Mittel ein vernetzter Emulgator sein, bei dem wenigstens zwei Organopolysiloxan-Polyoxyalkylen-Moleküle durch einen
vernetzenden Rest vernetzt sind; wobei der vernetzte Organopolysiloxan-Polyoxyalkylen-Emulgator
die folgende Formel aufweist:
wobei
der vernetzte Organopolysiloxan-Polyoxyalkylen-Emulgator der Formel
ein R aufweist, das ein aliphatischer Rest mit 2 bis 25 Kohlenstoffatomen
ist; R' ist eine
organische oder Organosiloxangruppe, die keine hydrolysierbaren
Bindungen enthält;
R'' ist eine endständige Gruppe;
R''' unabhängig voneinander ein aliphatischer
Rest mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen; R
1 wird
unabhängig
voneinander aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Wasserstoff
und einem aliphatischen Rest, der 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthält; x ist
eine ganze Zahl von 0 bis 100; c ist eine ganze Zahl von 1 bis 5;
z ist eine ganze Zahl von 0 bis 600; y ist eine ganze Zahl von 1
bis 10; x + y + z > 40;
a ist eine ganze Zahl von 4 bis 40; b ist eine ganze Zahl von 0
bis 40; a/b > 1. Die Menge
des emulgierenden Siliconmittels in der fertigen Zusammensetzung
kann stark variieren, wäre
aber typischerweise von 0,05 % bis 1,5 %, vorzugsweise 0,1 bis 1
%, mehr bevorzugt 0,15 bis 0,8 Gew.-%, am meisten bevorzugt 0,2
bis 0,6 Gew.-%.
-
Die
Zusammensetzung gemäß der Erfindung
kann einen Sonnenschutz als einen optionalen oder als einen Hauptbestandteil
umfassen. Sonnenschutzmittel umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf,
solche Komponenten, die ultraviolettes Licht zwischen 290 und 320
Nanometern absorbieren, d. h. in dem UVB-Bereich, wie Paraaminobenzoesäurederivate
und Cinnamatderivate wie Ethylhexylmethoxycinnamat, und solche Zusammensetzungen,
die ultraviolettes Licht in dem Bereich von 320 bis 400 Nanometern
absorbieren, d. h. in dem UVA-Bereich, wie Benzophenonderivate und
Butylmethoxydibenzoylmethanderivate und hydrophile Zusammensetzungen
wie Benzylidin-2-campfersulfonsäurederivate.
Die kosmetischen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können auch
Pigmente oder alternativ dazu Nanopigmente (mittlere primäre Teilchengröße: im Allgemeinen
zwischen 5 nm und 100 nm, vorzugsweise zwischen 10 und 50 nm) aus
beschichteten oder unbeschichteten Metalloxiden wie zum Beispiel
Nanopigmente aus Titanoxid (amorph oder kristallisiert in Rutil-
und/oder Anataseform), aus Eisenoxid, aus Zinkoxid, aus Zirkoniumoxid
oder aus Ceriumoxid umfassen, welches alle photoprotektive Mittel
sind, die per se bekannt sind und die durch das physikalische Blockieren (Reflektieren
und/oder Zerstreuen) von UV-Strahlung wirken. Standardbeschichtungsmittel
sind zudem Aluminiumoxid und/oder Aluminium.
-
Wenn
die Zusammensetzung gemäß der Erfindung
eine Öl-in-Wasser-Emulsion
ist, dann wird sie übliche
Inhaltsstoffe enthalten, die im Allgemeinen zur Herstellung von
Emulsionen verwendet werden, wie, nicht aber eingeschränkt auf,
nicht-ionische oberflächenaktive
Mittel, die auf dem Gebiet zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen wohlbekannt sind.
Beispiele von nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln umfassen
Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenolether, Polyoxyethylenlaurylether,
Polyoxyethylensorbitanmonooleate, Polyoxyethylenalkylester, Polyoxyethylensorbitanalkylester,
Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Diethylenglycol, ethoxylierte
Trimethylnonanole und mit Polyoxyalkylenglycol modifizierte Polysiloxantenside.
-
Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung
können
suspendierende Mittel wie Xanthangum und Carboxyvinylpolymere enthalten.
Beispiele von diesen Polymeren umfassen Carbopol 934, 940, 941 und
956, die von der B. F. Goodrich Com pany verfügbar sind. Noch andere geeignete
suspendierende Mittel umfassen Di(hydriertes Talg)phthalsäureamid
und vernetztes Maleinsäureanhydrid-Methylvinylether-Copolymer,
Celluloseetherderivate, Guarkerngum, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon,
Hydroxypropylguarkerngum, Stärke
und Stärkederivate.
Geeignete Verdickungsmittel werden beispielhaft durch Natriumalginat,
Gummi arabicum, Polyoxyethylen, Guarkerngum, Hydroxypropylguarkerngum,
ethoxylierte Alkohole wie Laureth-4 oder Polyethylenglycol 400 dargestellt.
-
Die
Zusammensetzung gemäß der Erfindung
kann zusätzlich
ein Öl
oder eine ölige
Komponente enthalten. Der Begriff Öl, wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf jedes Material, das im Wesentlichen in Wasser
unlöslich
ist, und das im Allgemeinen mit allen niedermolekulargewichtigen
Siliconspezies, die in der Zusammensetzung vorhanden ist, kompatibel
ist. Wenn die Zusammensetzung als ein Kosmetikum oder Körperpflegeprodukt
verwendet werden soll, dann müssen
die Produktbestandteile auch kosmetisch verträglich sein oder anderweitig
die Bedingungen der Endverwendung des Produkts erfüllen. Einige
Beispiele von geeigneten Ölbestandteilen
umfassen natürliche Öle wie Kokosöl, Kohlenwasserstoffe
wie Mineralöl
und hydriertes Polyisobuten; Fettalkohole wie Octyldodecano; Ester
wie C12- bis C15-Alkylbenzoate;
Diester wie Propylendipelargonat und Triester wie Glyceryltrioctanoat.
Es können
auch niederviskose Öle
verwendet werden, wie solche Öle
mit einer Viskosität
von 5 bis 100 mPa·s
bei 25°C,
die im Allgemeinen aus Estern mit einer Struktur wie RCO-OR' bestehen, worin
RCO einen Carbonsäurerest
und OR' einen Alkoholrest
darstellen.
-
Einige
Beispiele von niederviskosen Ölen
umfassen Isotridecylisononanoat, PEG-4-dipheptanoat, Isostearylneopentanoat,
Tridecylneopentanoat, Cetyloctanoat, Cetylpalmitat, Cetylricinoleat,
Cetylstearat, Cetylmyristat, Cocodicaprylat/Caprat, Decylisostearat,
Isodecyloleat, Isodecylneopentanoat, Isohexylneopentanoat, Octylpalmitat,
Dioctylmalat, Tridecyloctanoat, Myristylmyristat, Octododecanol
und Mitschungen aus Octyldodecanol, Capryl/Caprintriglyceride, Isododecanol,
Sojabohnenöl,
Sonnenblumenöl,
Weizen- und/oder Getreidekernöl,
süßes Mandelöl, Jojobaöl, Avocadoöl, Olivenöl, Palmenöl, Calophyllum
und Castoröl.
-
Andere
Additive können
Pulver und Pigmente enthalten, insbesondere dann, wenn die Zusammensetzung
gemäß der Erfindung
zur Verwendung als Make-up vorgesehen ist. Der Pulverbestandteil
der Erfindung kann im Allgemeinen als trockener teilchenförmiger Stoff
mit einer Teilchengröße von 0,02-50
Mikron definiert werden. Das teilchenförmige Material kann gefärbt oder
nicht gefärbt
(zum Beispiel weiß)
sein. Geeignete Pulver umfassen, sind aber nicht eingeschränkt auf,
Bismuthoxychlorid, titanbehandelter Glimmer, pyrogenes Siliciumdioxid,
runde Siliciumdioxidkügelchen,
Polymethylmethacrylatkügelchen,
Bornitrit, Aluminiumsilicat, Aluminiumstärkeoctenylsuccinat, Bentonit,
Kaolin, Magnesiumaluminiumsilicat, Siliciumdioxid, Talk, Glimmer,
Titandioxid, Kaolin, Nylon, Seidenpulver. Die oben genannten Pulver
können
oberflächenbehandelt
worden sein, um die Teilchen hydrophob in ihrer Natur zu gestalten.
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Die
Pulverkomponente enthält
auch verschiedene organische und anorganische Pigmente. Die organischen
Pigmente sind im Allgemeinen verschiedene aromatische Typen einschließlich Azo-,
indigoide, Triphenylmethan-, Antrachinon- und Xanthinfarbstoffe,
die als D&C-
und FD&C-Blaustoffe,
Braunstoffe, Grünstoffe,
Orangestoffe, Rotstoffe, Gelbstoffe, etc. bezeichnet werden. Anorganische
Pigmente bestehen im Allgemeinen aus unlöslichen metallischen Salzen
von zugelassenen Farbadditiven, die als Laken oder Eisenoxide bezeichnet
werden. Als pulverförmige
Farbstoffe können
Ruß, Chrom-
oder Eisenoxide, Ultramarinverbindungen, Manganpyrophosphat, Eisenblau
und Titandioxid, Perlglanzmittel, die im Allgemeinen als eine Mischung
mit gefärbten
Pigmenten verwendet werden, oder einige organische Farbstoffe, die
im Allgemeinen als eine Mischung mit gefärbten Pigmenten verwendet werden
und üblicherweise
in der kosmetischen Industrie verwendet werden, zu der Zusammensetzung
gegeben werden. Im Allgemeinen können
diese Farbmittelstoffe in einer Menge in Gewichtsprozent von 0 bis
20 % bezogen auf das Gewicht der fertigen Zusammensetzung vorhanden
sein.
-
Es
können
auch pulverförmige
anorganische oder organische Füllstoffe
hinzu gegeben werden, im Allgemeinen in einer Menge nach Gewicht
von 0 bis 40 % bezogen auf das Gewicht der fertigen Zusammensetzung.
Diese pulverförmigen
Füllstoffe
können
aus Talk, Glimmer, Kaolin, Zink- oder Titanoxiden, Calcium- oder Magnesiumcarbonaten,
Siliciumdioxid, kugelförmigem
Titandioxid, Glas- oder keramischen Kügelchen, Metallseifen, die
sich aus Carbonsäuren
mit 8-22 Kohlenstoffatomen ableiten, nicht expandierten synthetischen
Polymerpulvern, expandierten Pulvern und Pulvern aus natürlichen
organischen Verbindungen wie Getreidestärken, die vernetzt oder auch
nicht vernetzt sein können,
Copolymermikrosphären
wie EXPANCEL (Nobel Industrie), Polytrap und Siliconharzpulver und
Mikrokügelchen
(TOSPEARL von Toshiba, zum Beispiel) gewählt werden.
-
Die
Wachse oder wachsartigen Materialien, die in der Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung nützlich
sind, haben im Allgemeinen einen Schmelzpunktbereich von 35 bis
120°C bei
Atmosphärendruck
aufweisen. Wachse in dieser Kategorie umfassen synthetischen Wachs,
Ceresin, Paraffin, Ozokerit, Bienenwachs, Carnauba, Mikrokristallinwachs,
Lanolin, Lanolinderivate, Candelilla, Kakaobutter, Schellackwachs, Spermacetiwachs,
Kleiewachs, Capokwachs, Zuckerrohrwachs, Montanwachs, Walwachs,
Pimentbaumwachs oder Mischungen derselben. Von den Wachsen, die
in der Lage sind, als Nicht-Siliconfettsubstanzen verwendet zu werden,
werden tierische Wachse wie Bienenwachs, Pflanzenwachse wie Carnauba-,
Candelillawachs; Mineralwachse wie zum Beispiel Paraffin- oder Lignitwachs
oder mikrokristalline Wachse oder Ozokerite; synthetische Wachse
einschließlich
Polyethylenwachse und Wachse, die durch die Fischer-Tropsch-Synthese erhalten
werden, erwähnt.
Von den Siliconwachsen werden die Polymethylsiloxanalkyle, -alkoxyverbindungen
und/oder -esterverbindungen erwähnt.
-
Siliconsilsesquioxanharzwachs
kann auch in Antiperspirant- und in Deodorantzusammensetzungen in der
Form von Stiften, als weicher Feststoff, zum aufrollen, als Aerosol
und als Pumpenspray verwendet werden. Einige Beispiele von Antiperspirationsmitteln
und Deodorantmitteln sind Aluminiumchlorid, Aluminium Zirkonium
Tetrachlorohydrex GLY, Aluminium Zirkonium Tetrachlorohydrex PEG,
Aluminium Chlorohydrex, Aluminium Zirkonium Tetrachlorohydrex PG,
Aluminium Chlorohydrex PEG, Aluminiumzirkoniumtrichlorhydrat, Aluminium
Chlorohydrex PG, Aluminium Zirkonium Trichlorohydrex GLY, Hexachlorophen,
Benzalkoniumchlorid, Aluminiumsesquichlorhydrat, Natriumbicarbonat,
Aluminium Sesquichlorohydrex PEG, Chlorphyllin-Kupfer-Komplex, Triclosan,
Aluminiumzirkoniumoctachlorohydrat, Zinkricinoleat.
-
Die
Zusammensetzungen gemäß dieser
Erfindung können
durch die üblichen
Verfahren verwendet werden, wie das Auftragen von diesen auf den
menschlichen Körper,
z. B. auf die Haut oder das Haar, unter Verwendung von Applikatoren,
Bürsten,
das Auftragen mit der Hand, das Aufgießen und/oder möglicherweise das
Einreiben oder Einmassieren der Zusammensetzung auf oder in den
Körper.
Verfahren zum Entfernen, zum Beispiel für Farbkosmetika, sind auch
wohlbekannte übliche
Verfahren, die Waschen, Abwischen, Abziehen und Ähnliches umfassen.
-
Zur
Verwendung auf der Haut können
die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer konventionellen Weise zum Beispiel für das Konditionieren
der Haut verwendet werden. Es wird für diesen Zweck eine wirksame
Menge der Zusammensetzung auf die Haut aufgetragen. Solche wirksamen
Mengen liegen im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 1 mg/cm2 bis ungefähr 3 mg/cm2.
Das Auftragen auf die Haut umfasst üblicherweise das Einarbeiten
der Zusammensetzung in die Haut. Dieses Verfahren zum Auftragen
auf die Haut umfasst die Schritte des In-Kontakt-Bringens der Haut
mit der Zusammensetzung in einer wirksamen Menge und dann das Einreiben
der Zusammensetzung in die Haut. Diese Schritte können so
viele Male wiederholt werden, wie es gewünscht wird, um den gewünschten
Vorteil zu erzielen.
-
Die
Verwendung der Zusammensetzungen gemäß der Erfindung auf Haar kann
in einer konventionellen Weise zur Konditionierung des Haares erfolgen.
Eine wirksame Menge der Zusammensetzung zur Konditionierung des
Haares wird auf das Haar aufgetragen. Solche wirksamen Mengen liegen
im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 1 g bis ungefähr 50 g,
vorzugsweise bei ungefähr
1 g bis ungefähr
20 g. Die Anwendungen auf das Haar umfasst typischerweise das Einarbeiten
der Zusammensetzung in das Haar, so dass der größte Teil oder das ganze Haar
mit der Zusammensetzung in Kontakt steht. Dieses Verfahren zur Konditionierung
des Haares umfasst die Schritte des Auftragens einer wirksamen Menge
der Haarpflegezusammensetzung auf das Haar und dann das Einarbeiten
dieser Zusammensetzung in das Haar. Diese Schritte können so
viele Male, wie es gewünscht
wird, wiederholt werden, um den gewünschten Konditionierungsvorteil
zu erlangen. Wenn ein hoher Silicongehalt in eine Haarpflegemittelzusammensetzung
gemäß der Erfindung
eingebracht wird, dann kann dieser ein nützliches Material für Produkte
für gespaltenes
Haar sein.
-
Die
Zusammensetzungen gemäß dieser
Erfindung können
auf der Haut von Menschen oder Tieren zum Beispiel zur Befeuchtung,
Färbung
oder im Allgemeinen zur Verbesserung des Erscheinungsbildes oder zum
Auftragen von aktiven Stoffen wie Sonnenschutzmitteln, Deodorants,
Insekten abstoßenden
Mitteln, etc. verwendet werden.
-
Die
Silsesquioxanharzwachse sind besonders zur Verbesserung der Beständigkeit
und der Substantivität
von Kosmetika in topischen Formulierungen nützlich und können als
strukturierende Mittel in Kosmetika verwendet werden. Sie können auch
in Haushaltspflegeartikeln wie Polituren, Wachsen, Vinyl- und Lederbehandlungsmitteln
und zur Wachskontrolle bei der Rohölgewinnung eingesetzt werden.
Sie können
auch in Automobilpflegeartikeln wie Polituren, Wachsen, Vinyl-,
Leder- und Reifenbehandlungsmitteln und Schutzmitteln eingesetzt
werden.
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BEISPIELE
-
Die
folgenden Beispiele werden präsentiert,
um die Zusammensetzungen und die Verfahren dieser Erfindung zusätzlich zu
erläutern,
sie sollen aber nicht als die Erfindung beschränkend ausgelegt werden. Alle Teil-
und Prozentangaben in den Beispielen sind auf ein Gewicht bezogen
und alle Messungen wurden hierin bei ungefähr 23°C erhalten, es sei denn, das
Gegenteil wird festgestellt.
-
Die
repräsentativen
Silsesquioxanharzwachse (Intermediate zur Herstellung dieser) von
diesen Beispielen werden unter Verwendung der M-, D-, T- und Q-Bezeichnung für die in
dem Harz vorhandenen Siloxyeinheiten beschrieben. Die hochgestellten
Indizes beschreiben zudem den Alkylsubstituenten, der auf der Siloxyeinheit
vorhanden ist. Die hochgestellten Indizes bezeichnen das Folgende:
Pr ist CH3CH2CH2-, H ist Wasserstoff (wie ≡SiH). Die
tiefgestellten Indizes beschreiben den Molanteil der Siloxyeinheit
in dem Harz.
-
Materialien
-
- TPr RESIN = Propylsilsesquioxanharz
zu 71,0 Gew.-% in Toluol. Das Propylsilsesquioxanharz (hierin als
TPr abgekürzt) hat die Formel CH3CH2CH2SiO3/2 mit einem MN von
3.500 und 7 Gew.-% OH-Gruppen und wurde durch die Hydrolyse von
Propyltrichlorsilan hergestellt.
- C18 Olefin bezeichnet H2C=CH(CH2)15CH3,
1-Octyldecen wurde so verwendet, wie es von der Chevron Phillips Chemical
Company, 1001 Six Pines Drive, The Woodlands, TX 77380, erhalten
wurde.
- C20-C24 Olefin bezeichnet H2C=CH(CH2)20-24CH3 und wurde so verwendet, wie es von der
Chevron Phillips Chemical Company, 1001 Six Pines Drive, The Woodlands,
TX 77380, erhalten wurde.
- C26-C28 Olefin bezeichnet H2C=CH(CH2)26-28CH3 und wurde so verwendet, wie es von der
Chevron Phillips Chemical Company, 1001 Six Pines Drive, The Woodlands,
TX 77380, erhalten wurde.
- C30+ Olefin bezeichnet CAS # 260255-62-7 und wurde so verwendet,
wie es von der Chevron Phillips Chemical Company, 1001 Six Pines
Drive, The Woodlands, TX 77380, erhalten wurde.
-
Beispiel 1 (Vergleich)
-
Herstellung von MMHTPr-Harzen aus TPr-Silsesquioxanharz
-
Ein
3-Halsreaktionsgefäß, ausgestattet
mit einem Rührer,
einer Temperatursonde, einer Dean-Stark-Falle und einem Kühler, wurde
mit einem T-Propylharz, Hexamethyldisiloxan, Tetramethyldihydrogendisiloxan
und Wasser in den in Tabelle 1 gezeigten Verhältnissen beladen. Die Dean-Stark-Falle
wurde mit Toluol vorbeladen, um sicherzustellen, dass die Feststoffmenge
eingehalten wurde. Trifluormethansulfonsäure wurde als der Katalysator
zu 0,01 Gew.-% zu der Reaktionsmischung in dem Gefäß gegeben.
Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde bei oder unterhalb von
50 °C gehalten
mit einem Wasserbad bei Bedarf zu Be ginn. Wenn die Temperatur sich
stabilisierte, wurde die Temperatur für 3 Stunden bei 50 °C gehalten.
Dann wurde die Reaktionsmischung zum Rückfluss erwärmt (100-140°C) und Wasser
wurde bei Bedarf über
die Dean-Stark-Falle entfernt.
-
Nachdem
das ganze in der Reaktion gebildete Wasser entfernt worden war,
wurde die Harzmischung kühlen
gelassen und ein 10 x molarer Überschuss
Calciumcarbonat (9,31 g zu 700 Mikrolitern FC-24) zum Neutralisieren
des Säurekatalysators
gegeben. Die Harzmischung wurde dann durch einen Druckfilter filtriert und
die flüchtigen
Stoffe über
einen Rotationsverdampfer entfernt. Tabelle 1
Beispiel
# | Gew.-%
des TPr-Harz | Gew.-%
des Hexamethyldisiloxans | Gew.-%
des Tetramethyldihydrogendisiloxans | Verhältnis von Me3Si zu Me2HSi-sisiloxan | Gew.-%
Wasser |
1-1 | 77,4 | 16,5 | 1,5 | 90:10 | 4,6 |
1-2 | 78,3 | 9,3 | 7,7 | 50:50 | 4,7 |
1-3 | 79,6 | 0 | 15,6 | 0:100 | 4,8 |
1-4 | 77,6 | 14,7 | 3,1 | 80:20 | 4,6 |
-
Beispiel 2 (Vergleich)
-
Herstellung von MMHTPr-Harz aus Propyltrimethoxysilan
-
Ein
3-Halsreaktionsgefäß, ausgestattet
mit einem Rührer,
einer Temperatursonde, einem Zugabetrichter und einem Kühler, wurde
mit Propyltrimethoxysilan, Hexamethyldisiloxan, Tetramethyldihydrogendisiloxan und
dem FC-24-Katalysator in den in Tabelle 1 gezeigten Verhältnissen
beladen. Wasser wurde dann durch den Zugabetrichter gegeben. Die
Temperatur wurde unter 50°C
durch das Regeln der Wasserzugabe und durch das Verwenden eines
Wasserbades bei Bedarf gehalten. Nach der Wasserzugabe wurde die
Temperatur bei 50°C
für 3 Stunden
gehalten. Die resultierende zweiphasige Reaktionsmischung wurde
dann in einen Schütteltrichter
platziert, um die wässrige
Phase von der Harzphase zu trennen. Heptan wurde in ausreichenden
Mengen hinzu gegeben, um überschüssiges Wasser
von dem Harz zu trennen. Die gesammelte Harzphase wurde dann in
ein 3-Halsgefäß zurückgegeben
und ein 10 x molarer Überschuss
CaCO3 wurde hinzu gegeben, um jeglichchen
verbleibenden Säurekatalysator
zu neutralisieren.
-
Wasser
wurde auch hinzu gegeben, um jegliches vorhandene Methoxy zu entfernen,
und die Mischung wurde zum Rückfluss
(100-140°C)
mit einer Dean-Stark-Falle
in Stellung zur Entfernung von Spurenmengen von Wasser und Heptan
erhitzt. Nach dem Kühlen
wurde MgSO
4 hinzu gegeben, um jegliches
Wasser zu entfernen, das vorhanden ist. Zuletzt wurde das Harz durch
einen Druckfilter geführt. Tabelle 2
Beispiel
# Verhältnis
von Me3 zu Me2H | Gew.-%
des Propyltrimethoxysilans | Gew.-%
des Hexamethyldisiloxans | Gew.-%
des Tetramethyldihydrogendisiloxans | Gew.-%
des FC-24 | Gew.-%
Wasser |
2-1
(0:100) | 47,3 | 0 | 21,6 | 0,01 | 31,1 |
2-2
(50:50) | 46,2 | 12,7 | 10,6 | 0,01 | 30,5 |
-
Beispiel 3
-
TPr-Harzwachse
aus MMHTPr-Harzen
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Prozedur, die verwendet wurde, um repräsentative
Silsesquioxanharzwachse der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Die verwendeten Formulierungen und die Beschreibung des olefinischen
Wachses werden unten in der Tabelle 3 gezeigt.
-
Ein
3-Halsreaktionsgefäß, ausgestattet
mit einem Rührer,
einer Temperatursonde und einem Kühler, wurde mit einem Siloxanharz
(wie es im Vergleichsbeispiel 1 oder 2 hergestellt wurde) und ausreichend
Heptan zur Verringerung der Viskosität beladen. Die Inhaltsstoffe
wurden dann auf 60-70°C
erwärmt.
Der olefinische Wachs wurde dann zu dem Reaktionsgefäß gegeben
und dem folgte die Zugabe des Platinkatalysators. Nach einer anfänglich exothermen
Reaktion wurde die Temperatur bei 120 °C für 3-4 Stunden gehalten, bevor
der Si-H-Gehalt des Wachses geprüft
wurde. Die Schmelzpunkte der resultierenden Wachse wurden durch
DSC charakterisiert und werden unten in der Tabelle 4 gezeigt.
-
Vergleichendes Beispiel C-1:
-
Ein
3-Halsreaktionsgefäß, ausgestattet
mit einem Rührer,
einer Temperatursonde und einem Kühler, wurde mit olefinischem
Wachs beladen. Die Inhaltsstoffe wurden dann auf 75-85°C erwärmt und
der Platinkatalysator wurde hinzu gegeben.
-
Ein
lineares Methylhydrogensiloxanfluid wurde dann durch einen Zugabetrichter
zu der Reaktion gegeben. Nach einer anfänglich exothermen Reaktion
wurde die Temperatur bei 120°C
für 3-4
Stunden gehalten und der Si-H-Gehalt des Wachses geprüft. Die
verwendete Formulierung wird in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
Beispiel
# (verwendetes Harz, verwendetes Wachs) | Gew.-%
des TPrSi-H-Harzes | Gew.-%
des Si-H-Fluids | Gew.-%
des Wachs | Gew.-%
des Platinkatalysator |
C-1 | | 6,5 | 94,3 | 0,02 |
1-1,
C30+ | 91,72 | | 8,28 | 0,02 |
1-1,
C18 | 95,79 | | 4,21 | 0,02 |
1-2,
C30+ | 65,84 | | 34,16 | 0,02 |
1-2,
C18 | 79,85 | | 20,15 | 0,02 |
1-3,
C30+ | 46,84 | | 53,16 | 0,02 |
1-3,
C18 | 64,42 | | 35,58 | 0,02 |
2-1,
C20-24 | 31,67 | | 68,53 | 0,02 |
2-1,
C26-28 | 24,73 | | 75,27 | 0,02 |
2-1,
C30+ | 21,33 | | 78,67 | 0,02 |
Tabelle 4
Beispiel
# | Schmelzpunkt, °C |
C-1 | 70 |
1-1,
C30+ | 6,44 |
1-1,
C18 | –63 |
1-2,
C30+ | 34,
45 |
1-2,
C18 | –46, –11 |
1-3,
C30+ | KA |
1-3,
C18 | 56 |
2-1,
C20-24 | 34 |
2-1,
C26-28 | 56 |
2-1,
C30+ | 66 |
-
Beispiel 4:
-
Die
Silsesquioxanharzwachse hatten eine verbesserte Kompatibilität mit flüchtigem
Silicon im Vergleich zu C-1, während
sie ihre Kompatibilität
mit anderen kosmetischen Inhaltsstoffen beibehielten, wie es in der
Tabelle 5 gezeigt wird. Tabelle 5: Kompatibilität mit kosmetischen
Inhaltsstoffen
Material | Wachs/
Material | C-1 | 2-1,
C20-24 | 2-1,
C26-28 | 2-1,
C30+ |
Bienenwachs | 1/9 | C | | | C |
5/5 | C | | | C |
9/1 | C | | | C |
Ozokerit | 1/9 | C | | | C |
5/5 | C | | | C |
9/1 | C | | | C |
Candelillawachs | 1/9 | C | | | C |
5/5 | C | | | C |
9/1 | C | | | C |
Castoröl | 1/9 | C | C | C | C |
5/5 | ~C | ~C | ~C | ~C |
9/1 | C | C | C | C |
Cyclomethicon | 1/9 | NC | | | C |
5/5 | C | | | C |
9/1 | C | | | C |
Isododecan | 1/9 | C | | | C |
5/5 | C | | | C |
9/1 | C | | | C |
Vitamin A-palmitat | 1/9 | C | | | C |
5/5 | C | | | C |
9/1 | C | | | C |
- C = kompatibel, NC = nicht Kompatibel
-
Beispiel 5:
-
Das
Silsesquioxanharzwachs ist kompatibler mit Lösungsmitteln und Duftkomponenten
wie Cyclomethicon, Benzaldehyd, Benzylacetat und Phenoxyethanol
als das Alkylmethylsiliconwachs C-1. Daher ist das Silsesquioxanharzwachs
zur Verdickung von auf Silicon basierenden Systemen geeigneter als
C-1. Auch ergibt dessen verbesserte Kompatibilität mit bestimmten Duftstoffkomponenten
einen potentiellen Einfluss auf die Retention von Düften. Tabelle
6 fasst repräsentative
getestete Beispiele zusammen. Tabelle 6: Kompatibilität mit Duftstoffen
| C-1 | 2-1, C30* |
80°C | RT | 80°C | RT |
| | 2
Perf/ 8 Wachs | 2
Perf/ 5 Wachs | 2
Perf/ 8 Wachs | 2
Perf/ 5Wachs |
Limonen | M | | M | M | M | M |
Benzaldehyd | NM | | M | M | M | M |
Benzylacetat | NM | | M | M | M | M |
Decylaldehyd | M | | M | M | M | M |
Iso
E super | M | | M | M | M | M |
Phenoxyethanol | NM | | M | NM | M | NM |
- M = mischbar, NM = nicht mischbar
-
Das
Silsesquioxanharzwachs ist mit Lösungsmitteln
und Duftkomponenten wie Cyclomethicon, Benzaldehyd, Benzylacetat
und Phenoxyethanol kompatibler als das Alkylmethylsiliconwachs C-1.
Daher wäre
das Silsesquioxanharzwachs zur Verdickung von auf Silicon basierenden
Systemen kompatibler als C-1. Auch ergibt dessen verbesserte Kompatibilität mit bestimmten
Duftstoffkomponenten einen deutlichen Einfluss auf die Duftstoffretention.
-
Beispiel 6
-
Die Rheologie modifizierende Mittel für Öl-in-Wasser-
und Wasser-in-Öl-Emulsionen
-
Tabelle 6: Öl-inWasser-Emulsionen, die
Sonnenschutzmittel enthalten
Inhaltsstoffe | | Kontrolle
0% Harz Wachs | 2-1,
30+ |
Phase
A | | | |
Parsol
MCX | Ethylhexylmethoxycinnamat | 4,0
% | 4,0
% |
Cithrol
GMS/SE (croda) | Glycerylstearat | 3,0
% | 3,0
% |
Myritol
312 | Capryl/Caprin-triglycerid | 4,0
% | 4,0
% |
Sepicide
HB | | 0,5
% | 0,5
% |
Silsesquioxanharzwachs
(2-1, 30+) oder C-1 | C30+ | - | 2,0
% |
| | | |
Phase
B | | | |
Amphisol
K | Kaliumcetylphosphat | 2,0
% | 2,0
% |
| | | |
Phase
C | | | |
Carbopol
980 (Fest. 1 %) | Carbomer | 10
% | 10
% |
Propylenglycol | | 3,5
% | 3,5
% |
KOH
Fest. 10 % | | q.s.
pH 7 | q.s.
pH 7 |
Destilliertes
Wasser | | 31 | 37 |
| | | |
Phase
D | | | |
Dow
Corning 245 | Cyclopentasiloxan | 6
% | 4,0
% |
| | | |
Phase
E | | | |
Wasser | | 30
% | 30
% |
Viskosität | | 4.700
cPs | 11.600
cPs |
-
Prozedur:
-
- 1. Mische die Bestandteile der Phase A zusammen
und erwärme
auf 75 °C.
- 2. Mische die Bestandteile der Phase C zusammen und erwärme auf
75 °C.
- 3. Gib die Phase B in die Phase A und stelle sicher, dass die
Temperatur bei 75 °C
bleibt.
- 4. Gib die Phase C in die Phase A + B unter starkem Rühren. Wenn
die Zugabe vollständig
ist, stoppe das Erwärmen.
- 5. Gib die Phase D unter starkem Rühren zu den oben genannten
Phasen, wenn die Temperatur unter 50 °C ist.
- 6. Gibt die Phase E zu den oben genannten Stoffen unter starkem
Rühren.
-
Passe
den pH-Wert auf 7 an, falls das erforderlich ist, und kompensiere
den durch Erwärmen
bedingten Verlust an Wasser. Tabelle 7: Wasser-in-Öl-Emulsion
Material | Gew.-% |
Ölphase | |
Dow
Corning 245 | 10,0 |
Dow
Corning 5225 C | 10,0 |
Silsesquioxanharzwachs | 2,0 |
Duftstoff | 0,5 |
Wasserphase | |
Glycerin | 5,0 |
NaCl | 1,0 |
Deionisiertes
Wasser | 72,5 |
-
Prozedur:
-
Schmelze
das Wachs in DC 245, gib die heiße Mischung zu DC 5225C unter
Mischen mit einem Doppelblatt. Mische bis zur Dispersion. Erhöhe die Mischgeschwindigkeit
während
der Zugabe der wässrigen
Phase (Wasser, NaCl und Glycerin) auf 1376 Upm. Gib die Wasserphase über 10 Minuten
hinzu. Mische für
weitere 10 Minuten.
- Viskosität der Creme, die das Harzwachs
enthält:
80.000 cPs
- Viskosität
der Cremekontrolle (kein Harzwachs): 50.500 cPs
-
Diese
Beispiele zeigen, dass das Harzsilsesquioxanwachs als ein die Rheologie
modifizierendes Mittel durch das Erhöhen der Viskosität in sowohl Öl-in-Wasser-
wie auch Wasser-in-Öl-Systemen
wirkt.
-
Beispiel 7
-
Konsistenzmodifizierendes Mittel für Öl-in-Wasser-
und Wasser-in-Öl-Cremes
-
Unter
Verwendung einer Konsistenzanalysenvorrichtung wurden Öl-in-Wasser- und Wasser-in-Öl-Emulsionen,
die in den Tabellen 6 und 7 beschrieben werden, gegenüber deren
Kontrolle auf die folgenden Parameter hin verglichen: Härte, Komprimierbarkeit,
Klebkraft und Kohäsion.
Zubehör: | Konsistenzanalysenvorrichtung |
| Stable
Micro System |
| Software:
Texture Expert Exceed |
| Verwendete
Sonde: 0,5 Halbkugel, Edelstahl |
-
Prozedur:
-
Die
Sonde wird mechanisch in die zu analysierende Hautcreme eingetaucht,
dringt in eine Tiefe von 10 mm in die Creme bei einer konstanten
Geschwindigkeit ein (zwei Eintauchvorgänge bei niedriger Geschwindigkeit
und zwei Eintauchvorgänge
bei schneller Geschwindigkeit) und die Sonde wird zurück in die
Startposition gebracht. Nach dem zweimaligen Wiederholen des Eintauchens
der Sonde in die Creme wird die Kraft im Kompressionsmodus gemessen.
Dieses Experiment wird mit zwei anderen Proben (40 g) der gleichen
Creme wiederholt. Es werden drei Ergebnisse für jede Creme erhalten.
-
Unter
Verwendung einer Makrodatenanalyse wurden die folgenden Informationen
erhalten:
- – Die
maximale Kompressionskraft der ersten Einkerbung gibt Informationen über die
Härte der
Creme.
- – Die
Fläche
unter der ersten Kerbkurve gibt Informationen über die Komprimier barkeit
der Creme.
- – Die
Fläche
unter der Rückzugskurve
gibt Informationen über
die Klebkraft der Creme.
- – Die
Fläche
unter der zweiten Kerbkurve geteilt durch die Fläche unter der ersten Kerbkurve
gibt Informationen über
die Kohäsionskraft
der Creme.
Tabelle 8: Ergebnisse der Konsistenzanalysen: Langsame
Geschwindigkeit | Härte | Komprimierbarkeit | Klebkraft | 2.
Penetration der Sonde | Kohäsion |
Kraft
(g) | 1:2
Fläche | 2:3
Fläche | 4:5
Fläche | Dividiere 1:2
Fläche durch
4:5 Fläche |
Wasser
in Öl | KONTROLLE | Mittel | 8,28 | 22,09 | –13,04 | 19,62 | 1,12 |
St.
Abw. | 0,85 | 2,85 | 1,86 | 1,35 | 0,07 |
HARZWACHS | Mittel | 14,71 | 40,04 | –22,69 | 34,56 | 1,16 |
St.
Abw. | 0,43 | 2,44 | 0,15 | 0,94 | 0,04 |
Öl in Wasser | KONTROLLE | Mittel | 10,47 | 5,69 | –3,22 | 5,39 | 1,05 |
St.
Abw. | 1,28 | 1,34 | 0,42 | 1,11 | 0,05 |
HARZWACHS | Mittel | 19,01 | 12,31 | –3,95 | 11,74 | 1,06 |
St.
Abw. | 0,85 | 1,41 | 0,37 | 1,65 | 0,03 |
-
Zusammenfassung:
Verglichen mit der Kontrollcreme verstärkt die Zugabe des Harzwachs
wesentlich die Härte
und die Komprimierbarkeit der Emulsion für eine verbesserte Stabilität, aber
ohne das Erhöhen
der Kohäsion,
was ein gutes Verbreiten der Creme auf der Haut ermöglicht.
Der Einfluss auf die Klebkraft ist für einen minimalen Filmrest
und eine niedrige Klebrigkeit minimal.
-
Beispiel 8
-
Öl/-in-Wasser-Emulsion
als Sonnenschutz
-
Tabelle 9: Sonnenschutzmittel: Wasser-in-Öl-Emulsion
Bestandteile | INCI-Name | C-1
oder 2-1, C30+ |
Phase A |
Parsol
MCX | Ethylhexylmethoxycinnamat | 4
% |
Sepicide
HB | | 0,5
% |
Witconol
TN | | 7,0
% |
DC
5200 | Lauryl
PEG/PPG-18/18 methicone | 2,0
% |
C-1
oder Silsesquioxan-Harzwachs
(2-1, C30+) | Siliconwachs | 2,0
% |
Phase B |
Dow
Corning 245 | Cyclopentasiloxan | 8,5
% |
Phase C |
Propylenglycol | | 3,5
% |
NaCl | | 1,0
% |
Destilliertes
Wasser | | 71,5 |
-
Prozedur:
-
- 1. Mische die Bestandteile der Phase A und
erwärme
auf 60 °C
unter langsamem Rühren
(200 Upm).
- 2. Gib Phase B direkt vor dem Emulgieren zu Phase A.
- 3. Mische die Bestandteile der Phase C in einem anderen Becherglas
und erwärme
auf 60°C.
- 4. Gib die Phase C sehr langsam in die Phase A + B unter sehr
intensivem Rühren
(1.900 Upm).
- 5. Wenn die Zugabe vollständig
ist, lasse für
weitere 5 Minuten rühren
und führe
durch einen Homogenisator.
-
Beispiel 9
-
Formulierung des Silsesquioxanharzwachses
in physikalischen Sonnenschutzmitteln
-
Tabelle 10: Physikalische Sonnenschutzformulierung
Bestandteile | INCI-Name | |
Phase A |
Tioveil
OP | Titandioxid
(und) C12-C15 Alkylbenzoat und Polyhydrostearinsäure (und) Aluminiumstearat (und)
Aluminiumoxid | 12,5
% |
Sepicide
HB | | 0,5
% |
DC
5200 | Lauryl-PEG/PPG-18/18
Methicon | 3,0
% |
| Mineralöl | 5,0
% |
Witconol
TN | C12-C15
Alkylbenzoat | 6,0
% |
Silsesquioxanharzwachs
(2-1, C30+) | C30+ | 2,0
% |
Phase B |
Propylenglycol | | 3,5
% |
NaCl | | 1,0
% |
Destilliertes
Wasser | | 66,5
% |
-
Prozedur:
-
- 1. Mische die Bestandteile der Phase A und
erwärme
auf 60 °C
unter langsamem Rühren
(200 Upm)
- 2. Mische die Bestandteile der Phase B in einem anderen Becherglas
und erwärme
auf 60°C.
- 3. Gib die Phase B sehr langsam unter sehr intensivem Rühren (1.900
Upm) in die Phase A.
- 4. Wenn die Zugabe vollständig
ist, lasse weitere 5 Minuten rühren
und führe
durch einen Homogenisator.
-
Beispiel 10
-
Formulierung aus dem Silsesquioxanharzwachs
und Vitaminen
-
Tabelle 11: Vitaminformulierung
Bestandteile | INCI-Name | |
Phase A |
| Vit.
A-palmitat | 0,6
% |
Sepicide
HB | | 0,5
% |
DC
5200 | Lauryl-PEG/PPG-18/18
Methicon | 3,0
% |
| Mineralöl | 17,0
% |
Dow
Corning® 200
FL 5 cSt | Dimethicon | 5,0
% |
Silsesquioxanharzwachs
(2-1, C30+) | C30+ | 4,0
% |
Phase B |
Glycerin | | 3,0
% |
NaCl | | 1,0
% |
Destilliertes
Wasser | | 65,9
% |
-
Prozedur:
-
- 1. Mische die Bestandteile der Phase A und
homogenisiere außer
Vit. A-palmitat und erwärme
auf 60°C unter
langsamem Rühren
(200 Upm)
- 2. Mische die Bestandteile der Phase B in einem anderen Becherglas
und erwärme
auf 6000
- 3. Gib die Phase B sehr langsam unter sehr starkem Rühren (1.900
Upm) in die Phase A.
- 4. Wenn die Zugabe vollständig
ist, gib das Vit. A-palmitat hinzu und lasse für weitere 5 Minuten rühren und führe durch
einen Homogenisator.
-
Beispiel 11
-
Grundierungscreme mit Silsesquioxanharzwachs
-
Tabelle 12: Formulierung einer Grundierungscreme
Bestandteile | INCI-Name | |
Phase A |
Dow
Corning® 1501 | Cyclomethicon
(und) Dimethiconol | 10
% |
Dow
Corning® 245
Fluid | Cyclopentasiloxan | 3
% |
TiO2 W877 | Titandioxid | 11,0
% |
Gelb
W 1802 | Eisenoxid | 2,5
% |
Rot
W 3801 | Eisenoxid | 1,5
% |
Schwarz
W 9801 | Eisenoxid | 0,6
% |
Phase B |
Silsesquioxanharzwachs
(2-1, C30+) | C30+ | 2,0
% |
Sepicide
HB | | 0,5
% |
Dow
Corning® 5225
c | Cyclomethicon
(und) PEG/PPG-18/18 Dimethicon | 10
% |
Phase C |
| Polysorbat
20 | 0,5
% |
NaCl | | 1,0
% |
Destilliertes
Wasser | | 57,4 |
-
Prozedur:
-
- 1. Mische die Bestandteile der Phase A und
homogenisiere sie unter Verwendung eines stark scherenden Mischers.
- 2. Erwärme
die Phase A auf 60°C
und gib das Silsesquioxanharzwachs hinzu, wenn es geschmolzen ist, und
gib den Rest der Phase B hinzu.
- 3. Mische die Bestandteile der Phase C in einem anderen Becherglas
und erwärme
auf 60 °C.
- 4. Gib die Phase C sehr langsam unter sehr starkem Rühren (1.900
Upm) in die Phase A + B.
- 5. Wenn die Zugabe vollständig
ist, lasse für
weitere 5 Minuten rühren
und führe
durch einen Homogenisator.
-
Beispiel 12
-
Lippenstiftformulierungen
-
Tabelle 13: Formulierung eines auf Cyclopentasiloxan
basierenden Lippenstiftes
Produkte | | % |
PHASE
A | | |
Weißer Ozokeritwachs | | 4 |
Cerilla
G | Candelillawachs | 11 |
Eutanol
G | Octyldodecanol | 25 |
Dow
Corning 245 | Cyclopentasiloxan | 5 |
Silsesquioxanharzwachs
(2-1, C30+) oder C-1 | C30+ | 5 |
Petrolatum
(Vaselium) | | 4 |
Fluilan | Lanolinöl | 9 |
Avocadoöl | | 2 |
Novol | Oleylalkohol | 8 |
Pigmentgemisch | | 27 |
| | 100 |
Phase
B | | |
Covasil
TiO2 | | 5 |
Dow
Corning 245 | | 77,5 |
Covasil
Rot W3801 | | 17,5 |
| | 100 |
-
Prozedur
-
- 1. Erwärme
die Phase A auf 85°C.
- 2. Gib die Phase B hinzu.
- 3. Gieße
die Formulierung in ein Lippenstiftformwerkzeug.
- 4. Platziere für
60 Minuten in einen Gefrierschrank.
- 5. Entferne aus dem Formwerkzeug.
-
Tabelle 14: Formulierung eines auf Castoröl basierenden
Lippenstiftes
Phase
A | | % |
Castoröl | | 43,7 |
Softisan
100 | Hydrierte
Cocosglyceride | 8 |
Cerilla
G | Candelilla
Cera | 9 |
Softisan
645 | Bis-diglycerylpolyacyladipat | 8 |
Cerabeil
blanchie DAB | Cera
Alba | 3 |
Cerauba
T1 | Cera
Carnauba | 2 |
Trivent
OC-G | Ticaprylin | 15 |
Vitamin
E-acetat | Tocopherylacetat | 0,5 |
Propylparaben | | 0,1 |
BHT(2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol) | 0,05 |
Silsesquioxanharzwachs
(2-1, 30+) oder C-1 | C30+ | 5 |
| | 94,3 |
Phase
B | | |
COD
8008 | Weiß | 1 |
COD
8005 | Gelb | 3 |
COD
8006 | Rot | 1,7 |
COD
8004 | Schwarz | 0 |
| | 5,7 |
-
Prozedur
-
- 1. Erwärme
die Phase A auf 85°C.
- 2. Gib die Phase B hinzu.
- 3. Gieße
in Lippenstiftformwerkzeuge.
- 4. Platziere für
60 Minuten in einen Gefrierschrank.
- 5. Entferne aus den Formwerkzeugen.
-
Test der Transferbeständigkeit für Lippenstifte
-
Prozedur:
-
Es
sind 15 Probanden für
zwei Vergleiche für
2 Formulierungen erforderlich (ein Vergleich auf jedem Vorderarm).
Die Probanden müssen
verschiedene Kriterien bewerten:
- 1. Leichtigkeit
des Auftragens: Der Proband wird gebeten, die Lippenstifte selbst
durch das Herstellen einer Linie auf dem Rücken seiner oder ihrer nicht
dominanten Hand aufzutragen und anzuzeigen, welches das am einfachsten
aufzutragende Produkt ist.
- 2. Nicht-Transfer: Der Durchführende trägt einen Mikroskopobjektträger auf
2 Flecken des Lippenstiftes für 10
Sek. auf; der Proband zeigt dann an, welches Produkt er oder sie
als am wenigstens auf den Objektträger übertragen ansieht.
-
Wenn
13 von 14 Probanden A wählen,
dann gibt es einen Unterschied mit einer Signifikanz von 0,1 %.
-
Wenn
12 von 14 Probanden A wählen,
dann gibt es einen Unterschied mit einer Signifikanz von 1 %.
-
Wenn
11 von 14 Probanden A wählen,
dann gibt es einen Unterschied mit einer Signifikanz von 5 %. Tabelle 15: Nicht-Transferergebnisse von
Lippenstiftformulierungen
| Kombinationen | Einfachheit
des Auftragens | Nicht-Transfer |
Auf Cyclopentasiloxan basierender
Lippenstift | 2-1,
C30+ | 10 | 7 |
C-1 | 4 | 7 |
Auf Castoröl basierender
Lippenstift | 2-1,
C30+ | 4 | 14 |
C-1 | 10 | 0 |
-
Zusammenfassung
-
Das
Silsesquioxanharzwachs war genau so leicht wie das C-1 in beide
Lippenstiftformulierungen einzubringen. Der auf Cyclopentasiloxan
basierende Lippenstift mit dem Silsesquioxanharzwachs zeigte ein
leichteres Auftragen und der auf Castoröl basierende Lippenstift zeigte
bessere Nicht-Transfereigenschaften gegenüber C-1.
-
Beispiel 13
-
Haushalts- oder Automobilpflegeprodukte
-
Silsesquioxanharzwachsproben
wurden in ein Lösungsmittel
zu 10 % Feststoffen eingebracht und auf Aluminium- und Vinylplattenquadrate
aufgetragen und auf den Reibungskoeffizienten (ReK), den Kontaktwinkel
und den Glanz getestet. Tabelle 16: Glanz & ReK eines dünnen Films auf Aluminium
Beispiel
# | Erscheinungsbild | Statischer ReK** | Kinetischer ReK** | Glanz
bei 20 ° | Glanz
bei 60 ° | Glanz
bei 85 ° |
2-1,
C30+ | Gleichmäßige Beschichtung/
weißer
Wachsfilm/trocken | 0,848 | 0,777 | 2,7 | 5,4 | 2,7 |
2-1, C26-28 | Gleichmäßige Beschichtung/
weißer
wachsartiger Film/ trocken | 0,52 | 0,452 | 4,2 | 9,4 | 6,2 |
2-1, C20-24 | Trockener/weißer/ wachsartiger
Film | 0,784 | 0,681 | 7,0 | 16,2 | 50,7 |
- * Auftgetragen aus einer 10 %-igen Lösung in
Lösungsmittel
und Trocknen gelassen
Tabelle 17: Kontaktwinkel von verschiedenen
Flüssigkeiten
auf einem dünnen
Film, der auf einer Aluminiumplatte aufgebracht ist Beispiel
#* | Dispersiv (Dyn/cm) | polar (Dyn/cm) | Oberflächenenergie (Dyn/cm) | H2O (Grad) | Methiodid (Grad) | Hexadecan (Grad) |
1-1,
C30+ | 21,2 | 5,8 | 27 | 97,83 ° | 81,33 ° | 27,17 ° |
1-1,
C18 | 23,7 | 2,2 | 25,9 | 100,33 ° | 64 ° | 35,17 ° |
2-1,
C30+ | 22,6 | 0,1 | 22,7 | 116,5 ° | 73,5 ° | <150 ° |
2-1,
C26-28 | 26,6 | 3,2 | 29,8 | 98,83 ° | 57,29 ° | 25,38 ° |
2-1,
C20-24 | 27,1 | 3,5 | 30,6 | 96,33 ° | 56,17 ° | 22,33 ° |
- * Auftgetragen aus einer 10 %-igen Lösung in
Lösungsmittel
und Trocknen gelassen
Tabelle 18: Glanz eines dünnen Films
auf Vinyl Beispiel
#* | Erscheinungsbild | Glanz
bei 20 ° | Glanz
bei 60 ° | Glanz
bei 85 ° |
2-1,
C30+ | trockene
wachsartige Haptik/matt/gleichmäßig | 0,3 | 1,5 | 2,3 |
2-1,
C26-26 | weiß/matt/kein
Kleben | 0,4 | 3,3 | 4,9 |
2-1,
C20-24 | matt/wachsartige Haptik | 0,5 | 4,5 | 6,1 |
Dow
Corning 200 Fluid, 350 cst | Glänzend, schmierig | 2 | 17,1 | 23,9 |
- * Auftgetragen aus einer 10 %-igen Lösung in
Lösungsmittel
und Trocknen gelassen
-
Testverfahren für Glanz, Kontaktwinkel und
ReK:
-
Die
resultierenden Filme wurden durch sichtende Beobachtungen und Messungen
des Glanzes bei 20°,
60° und
80° mit
einer Gardner Tri-Gloss-Meter-Glanzmessvorrichtung gemessen.
-
Das
Video-Kontaktwinkelzubehör
VCA 2000 von Advanced Surface Technology Inc., USA, wurde verwendet
(auch als ein Goniometer bekannt), um die Oberflächenenergie und den Kontaktwinkel
zu messen. Der Kontaktwinkel wird an der Grenzfläche des Films und der drei
Probenflüssigkeiten
gemessen: deionisiertes Wasser, Methylendiiodid in Reagenzqualität und Hexadecan
in Reagenzqualität.
-
Die
Probenflüssigkeiten
werden als ein einzelner Tropfen (~0,1-0,2 Mikroliter) aus einer
Spritze aufgetragen, die in einem Gradwinkel zur Filmoberfläche befestigt
ist. Es wird sofort ein digitales Bild genommen und der Kontaktwinkel
gemessen. Das Mittel von drei Tröpfchen
pro Flüssigkeit
wird aufgezeichnet. Die Oberflächenenergie
wird aus den Kontaktwinkeln der drei Flüssigkeitsproben unter Verwendung
des Owens/Wendt-Verfahrens oder des Geometric Method Programms auf
der Software SE 2000 berechnet.
-
Die
Messungen des Reibungskoeffizienten (ReK) wurden unter Verwendung
einer Monitor Slip and Friction-Testvorrichtung, Modell 32-06, von
Testing Machines, Inc., erhalten. Eine 3 Inch mal 6 Inch Aluminiumplatte
wurde unter die Klammer positioniert. Vier Schichten Käsetuch wurden
unter dem „B"-Schlitten befestigt,
der 200 g wiegt. Die Messungen wurden bei 6 Inch pro Minute aufgenommen,
wobei die ersten zwei Inch der Testmessungen den statischen ReK
bereitstellen und die verbleibenden Messungen den kinetischen ReK
bestimmen. Die Ergebnisse werden als das Mittel von drei Tests der
gleichen Probe berichtet.
-
Wenn
es aus einem Lösungsmittel
verabreicht wurde und auf Aluminiumplatten aufgetragen wurde, dann
hatte das Silsesquioxanharzwachs einen Schlupf, wie er durch den
ReK zu erkennen ist, der mit niedrigem Transfer und Antiblockierungseigenschaften
in Bezug stehen kann. Zudem variiert der Kontaktwinkel und der ReK
und sie kann basierend auf der Zusammensetzung des Silsesquioxanharzwachses
manipuliert werden. Wenn es auf Vinylsubstrate aufgetragen wird,
dann kann die Wirkung eine nicht klebrige, matte Oberfläche mit
einer angenehmen Haptik sein. Diese Eigenschaft kann in einigen
Automobilpflegemitteln für
Vinyl vorteilhaft sein. Diese Eigenschaften könnten auch erreicht werden,
wenn das Silsesquioxanharzwachs als ein Additiv in einer Oberflächenbeschichtung
verwendet wird.
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Beispiel 14
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Hemmung der Wachsabscheidung in Rohöl
-
- Verwendetes Rohöl:
Mittlere Dichte GOM (Golf von Mexico) roh
- Test: Standard Kaltfingertest. Öl bei 105 ° F mit einem ΔT von 15 °F.
-
Tabelle 19: Ergebnisse des Kaltfingertests
Material | Dosierung
(ppm) | %
Hemmung im Vergleich zur Blindprobe ohne Additiv | Kommentare |
2-1,
C30+ | 150 | 61,9 | Abscheidung
dünner
als bei Blindprobe |
2-1,
C30+ | 112 | 51,7 | Abscheidung
dünner
als bei Blindprobe |
1-2,
C30+ | 147 | 3,3 | Weiche
Abscheidung, etwas blanke Probe im Vergleich zur Blindprobe |
1-3,
C30+ | 150 | 62,0 | Hauptsächlich blanke Probe |
1-3,
C30+ | 111 | 41,9 | ~
50 % blanke Probe |
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Kaltfingertestverfahren:
-
Es
ist die Basis dieses Verfahrens, die Menge an Wachs zu messen, das
auf einer kalten Oberfläche abgeschieden
wird, während
das Öl
bei einer Temperatur oberhalb des Trübungspunktes gehalten wird.
Die Öltemperatur
wird durch das Eintauchen des Ölbehälters in
ein isothermes Bad aufrecht gehalten. Die kalte Oberfläche ist
eine Sonde mit einer darin zirkulierenden Flüssigkeit (der kalte Finger).
Sobald das Öl
die gewünschte
Testtemperatur hat, wird der kalte Finger in den Ölbehälter getaucht.
Nach einem festen Zeitraum wird die Sonde aus dem Öl entfernt
und die Menge an Wachs, die auf der Sonde abgeschieden ist, wird
gemessen. In diesem Beispiel ist die Öltemperatur 105°F und der
kalte Finger ist 15 °F
kühler
(ΔT = 15 °F). Die %-Hemmung
steht im Vergleich zu einer Blindprobe, wobei 0 % = keine Hemmung
und 100 % = keine Wachsabscheidung ist.
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Im
Wege dieses Beispiels wird gezeigt, dass die Verwendung des Silsesquioxanharzwaches
die Menge der Wachsabscheidung reduzieren kann, sowie das Wesen
des abgeschiedenen Wachses ändern
kann, was die Entfernung erleichtern kann.