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维生素在硅油包水(W/O)乳液中的稳定化
技术领域
本发明涉及将维生素如维生素E掺入硅油包水乳液(W/O)中并使之稳定化的组合物和方法。具体地，本发明涉及用通常为线型的硅酮聚醚作硅酮乳化剂与有机乳化剂一起使维生素在W/O乳液中稳定化。
背景技术
维生素A和维生素C掺入硅油包水(W/O)组合物用于护肤是已知的而且在市场上已获得一定程度的成功。
但活性形式的维生素E(即生育酚)在此W/O体系中常表现出降解和不稳定的迹象。因而，个人护理领域需要稳定的维生素，尤其是包含稳定维生素E的硅油包水乳液(W/O)。
虽然WO 00/72817 A1(2000-12-07)描述了一些含维生素的W/O乳液，但制备W/O乳液中所用硅酮弹性体组分是用交联剂得到的组合物，所述交联剂是含硅原子的不饱和化合物即乙烯基封端的硅酮。
但根据本发明，意外地发现可获得改进的新W/O乳液，其中省去此硅酮弹性体组合物，而用不含硅原子的不饱和化合物交联剂获得的硅酮弹性体组合物即α，ω-二烯交联的硅酮弹性体代替。
发明概述
本发明涉及含有分散在连续油相中的不连续水相的组合物如油包水(W/O)乳液。所述W/O乳液的连续油相包含线型硅酮聚醚、α，ω-二烯交联的硅酮弹性体和非离子有机乳化剂。所述W/O乳液不含利用含硅原子的不饱和化合物制备的硅酮弹性体。
优选所述W/O乳液的不连续水相或所述W/O乳液的连续油相分别包含水溶性活性成分或油溶性活性成分。
所述W/O乳液的连续油相可包括一种或多种溶剂如八甲基环丁硅氧烷、十甲基环戊硅氧烷、十二甲基环己硅氧烷、六甲基乙硅氧烷、八甲基丙硅氧烷、十甲基丁硅氧烷、十二甲基戊硅氧烷、十四甲基己硅氧烷和十六甲基庚硅氧烷。
本发明的这些和其它特征将在发明详述中体现。
发明详述
制备本发明组合物所用线型(即非交联的)硅酮聚醚一般可分散在所述油相中。其可有耙形结构，其中聚氧乙烯或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚单元接枝在硅氧烷骨架上，或者所述SPE也可有ABA嵌段共聚结构，其中A代表聚醚部分，B代表ABA结构的硅氧烷部分。
适用于本发明的非交联硅酮聚醚有通式MD_0-1000D’_1-100M、最优选有通式MD_0-500D’_1-50M，其中M代表单官能单元R₃SiO_1/2，D代表双官能单元R₂SiO_2/2，D’代表双官能单元RR’SiO_2/2。式中，R为含1-6个碳原子的烷基或芳基，R’为含氧化烯的部分。R’基团可仅含氧化乙烯(EO)单元，氧化乙烯(EO)和氧化丙烯(PO)单元的组合，或氧化乙烯(EO)单元、氧化丙烯(PO)单元和氧化丁烯(BO)单元的组合。优选的R’基包括近似比例为EO_3-100PO_0-100、最优选EO_3-30PO_1-30的氧化烯单元。
R’部分典型地包括用于使R’的氧化烯部分与硅氧烷骨架相连的二价基团如-C_mH_2m-，其中m为2-8。此部分还包含R’的氧化烯部分的端基如氢、羟基、或烷基、芳基、烷氧基或乙酰氧基。
适用于本发明的非交联硅酮聚醚还可以是式M’D_10-1000D’_0-100M’、最优选式M’D_10-500D’_0-50M’型的，其中M’代表单官能单元R₂R’SiO_1/2，D代表双官能单元R₂SiO_2/2，D’代表双官能单元RR’SiO_2/2。式中，R可以是含1-6个碳原子的烷基或芳基，R’还代表含氧化烯的部分。如前面所述，R’基典型地仅含氧化乙烯(EO)单元或氧化乙烯(EO)和氧化丙烯(PO)单元的组合。此R’基包括比例为EO_3-100PO_0-100、最优选EO_3-30PO_1-30的这些氧化烯单元。
如前面所述，R’部分典型地包括用于使R’的氧化烯部分与硅氧烷骨架相连的二价基团如-C_mH_2m-，其中m为2-8。此R’部分还包含R’的氧化烯部分的端基如氢、羟基、烷基、芳基、烷氧基或乙酰氧基。
此外，适用于本发明的非交联硅酮聚醚还可有式MD_0-1000D’_0-100D”_1-100M，其中D”代表双官能单元RR”SiO_2/2，R”为含1-40个碳原子的烷基。M、D、D’和R如前面所定义。
表I示出可用于制备本发明乳液的符合这些通式的一些典型的线型(即非交联)硅酮聚醚。
表I

线型硅酮聚醚    线型(即非交联)硅酮聚醚的标称结构    A    MD_8.6D’_3.6M，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₂OH    B    MD₁₀₈D’₁₀M，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₀(PO)₄OH    C    M’D’₇₅M’，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₈(PO)₁₈OAc    D    M’D’₅₀M’，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₈(PO)₁₈OH    E    M’D’₁₃M’，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₂OH    F    MD₂₂D’₂M，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₂(PO)₁₂OH    G    MD₃₉₆D’₄M，其中R为-CH₃，R’为-(CH₂)₃(EO)₁₈(PO)₁₈OH
本文所用溶剂是挥发性硅酮，一般为低分子量硅油，最典型的是式(R₂SiO)_d的环状烷基硅氧烷或式R₃SiO(R₂SiO)_eSiR₃的线型烷基硅氧烷，其中R为含1-6个碳原子的烷基，d为3-6，e为0-5。但最优选的是式{(CH₃)₂SiO}_d的挥发性环状甲基硅氧烷和式(CH₃)₃SiO{(CH₃)₂SiO}_eSi(CH₃)₃的挥发性线型甲基硅氧烷，其中d为3-6，e为0-5。优选所述挥发性甲基硅氧烷的沸点低于250℃，粘度为0.65-5.0厘沲(mm²/s)。
一些代表性的线型挥发性甲基硅氧烷是沸点为100℃、粘度为0.65mm²/s的式Me₃SiOSiMe₃的六甲基乙硅氧烷(MM)；沸点为152℃、粘度为1.04mm²/s的式Me₃SiOMe₂SiOSiMe₃的八甲基丙硅氧烷(MDM)；沸点为194℃、粘度为1.53mm²/s的式Me₃SiO(Me₂SiO)₂SiMe₃的十甲基丁硅氧烷(MD₂M)；沸点为229℃、粘度为2.06mm²/s的式Me₃SiO(Me₂SiO)₃SiMe₃地十二甲基戊硅氧烷(MD₃M)；沸点为245℃、粘度为2.63mm²/s的式Me₃SiO(Me₂SiO)₄SiMe₃的十四甲基己硅氧烷(MD₄M)；和沸点为270℃、粘度为3.24mm²/s的式Me₃SiO(Me₂SiO)₅SiMe₃的十六甲基庚硅氧烷(MD₅M)。这些和以下的通式中Me代表甲基CH₃。
一些代表性的环状挥发性甲基硅氧烷是在室温下为固体的沸点为134℃的式(Me₂SiO)₃的六甲基环丙硅氧烷(D₃)；沸点为176℃、粘度为2.3mm²/s的式(Me₂SiO)₄的八甲基环丁硅氧烷(D₄)；沸点为210℃、粘度为3.87mm²/s的式(Me₂SiO)₅的十甲基环戊硅氧烷(D₅)；和沸点为245℃、粘度为6.62mm²/s的式(Me₂SiO)₆的十二甲基环己硅氧烷(D₆)。
硅橡胶胶料是高分子量的，最典型地为硅烷醇官能聚合物，但也包括聚二甲基硅氧烷胶料。此胶料为本领域已知，易从Dow CorningCorporation，Midland，Michigan等商购。此材料有一般对应于下式的结构：

其中n为5000-50000、优选10000-50000的整数。R1代表-OH；有1-6个碳原子的烷基如甲基、乙基或丙基；芳基如苯基或联苯基；烷芳基如甲苯基或二甲苯基；或芳烷基如苄基、苯乙基或2-苯丙基。R2代表有1-6个碳原子的烷基如甲基、乙基或丙基；芳基如苯基或联苯基；烷芳基如甲苯基或二甲苯基；或芳烷基如苄基、苯乙基或2-苯丙基。还可使用其中R1为链烯基如乙烯基的硅橡胶胶料。但最优选的是其中R1为OH和R2为甲基的硅橡胶胶料；和其中R1和R2均为甲基的硅橡胶胶料。
本文所用术语α，ω-二烯交联的硅酮弹性体意指其结构中没有氧化烯单元的α，ω-二烯交联的硅酮弹性体。本领域一般称之为非乳化硅酮弹性体，意指不存在聚氧化烯单元。另外，适用于本发明的α，ω-二烯交联的硅酮弹性体是US 5654362(1997-08-05)中所述组合物。
如US5654362专利中所述，所述α，ω-二烯交联的硅酮弹性体是通过使(A)式R₃SiO(R’₂SiO)_a(R”HSiO)_bSiR₃的含≡Si-H的聚硅氧烷和非必需的式HR₂SiO(R’₂SiO)_cSiR₂H或式HR₂SiO(R’₂SiO)_a(R”HSiO)_bSiR₂H的含≡Si-H的聚硅氧烷(其中R、R’和R”为有1-6个碳原子的烷基；a为0-250；b为1-250；c为0-250)与(B)式CH₂＝CH(CH₂)_xCH＝CH₂的α，ω-二烯(其中x为1-20)反应而制备。所述反应在铂催化剂和(C)低分子量硅油或其它溶剂存在下进行。与制备硅橡胶粉末所用反应体系相反，所述反应体系是非水体系。
本文所用术语硅橡胶粉末意指通常按US 4742142(1988-05-03)中所述方法制备的组合物。
硅橡胶粉末(有时称为E-粉末)是硫化硅橡胶即交联聚二甲基硅氧烷(PDMS)的球形颗粒，平均粒度分布在约0.1-200μm。用水乳化法制备硅橡胶粉末，因为该方法导致所述颗粒为球形，和它提供所要粒度分布。本质上，所述乳化法包括用一种或多种表面活性剂使可固化的液态硅酮弹性体组合物在水中乳化，然后是固化步骤，最后除去水。乳化法的固有性质是颗粒为球形而且较好地使粒度分布控制在一定范围内。
一般利用两种固化反应使硅氧烷聚合物交联，其一是在铂催化剂存在下向乙烯基官能的硅氧烷中加入氢化硅(≡SiH)即氢化硅烷化，另一反应是硅烷醇官能的硅氧烷与活性硅缩合。用于制备硅橡胶粉末的聚合物是OH或乙烯基官能的聚合物，取决于所述交联步骤是利用缩合还是氢化硅烷化。这些聚合物通常是中等分子量(MW)的，以致其伴随的低粘度使之易通过常规技术乳化。优选用粘度在约1000cP(厘泊)以下的聚合物制备硅橡胶粉末。
交联剂实际上可以是可溶于所述聚合物的任何多官能反应性硅氧烷或硅烷。氢化硅(≡SiH)官能的硅氧烷是所选交联剂，因为其反应性高而且不存在副产物。可以是线型聚甲基氢硅氧烷或聚二甲基硅氧烷-聚甲基氢硅氧烷的共聚物。在乙烯基官能的硅氧烷中加入≡SiH所涉及的氢化硅烷化反应具有不生成副产物的优点。相反，涉及≡SiH与≡SiOH反应的缩合路线释放大量H₂。
所述乳化步骤用标准乳液高剪切设备如均化器或胶体磨进行。所用表面活性剂可以是离子或非离子型的或其组合，但优选非离子型。优选的非离子表面活性剂是烷基乙氧基化物。表面活性剂的量为硅酮聚合物的约0.5-5％重量。应理解，脱除水时所述表面活性剂留在硅橡胶粉末内。
硅橡胶粉末的交联必须在形成颗粒之后进行。但将在以下三种基本成分混合时开始交联：(i)官能聚合物、(ii)交联剂和(iii)催化剂。因此，必须用某些手段确保在显著的交联开始之前完成颗粒的形成。这可用催化剂抑制剂或在乳化后加催化剂实现。某些情况下，将所述乳液加热以增加交联反应速率。交联完成时，通过脱除水收获所述颗粒。脱水可用真空蒸馏或喷雾干燥等方法完成。真空蒸馏中，用混合器提供热量并在真空下搅拌。但喷雾干燥是优选的方法，因为它是高效的而且可连续操作。
本申请实施例中所用第二硅基乳化剂是一般如US4853474(1989-08-01)和5136068(1992-08-04)中详述的硅酮组合物，其中教导了此部分交联组合物的制备方法。这些组合物还容易从DowCorning Corporation，Midland，Michigan等商购。
本文所用术语有机乳化剂不包括含硅原子的乳化剂。另外所述有机乳化剂是非离子表面活性剂。一些适用的非离子表面活性剂是羧化醇乙氧基化物、羧化烷基酚乙氧基化物、乙氧基化醇、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化脂肪酸酯、乙氧基化脂肪油、甘油酯、聚甘油脂肪酸酯、乙氧基化甘油酯、脱水山梨醇衍生物、蔗糖酯及其衍生物、和葡糖酯及其衍生物。本发明最典型的有机乳化剂的例子是乙氧基化脂肪酸酯如EMULSYNT1055和脱水山梨醇衍生物如TWEEN 20。EMULSYNT 1055是聚甘油脂肪酸酯和乙氧基化脂肪酸酯的混合物，即聚甘油-4油酸酯和PEG-8丙二醇椰油酸酯。另一方面，TWEEN 20是聚氧乙烯(20)脱水山梨醇单月桂酸酯。
水溶性维生素和水溶性药物是可掺入本发明组合物中的代表性活性成分的一些实例，尤其是维生素B₁、维生素B₂、维生素B₆、维生素B₁₂、烟酸、叶酸、生物素和泛酸。
此外，所述组合物可还包含油溶性活性成分如维生素和药物，尤其是维生素E、生育酚、维生素E的酯、α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚、Δ-生育酚、水溶性维生素E(Tocophersolan)、乙酸生育酚酯、棕榈酸生育酚酯、亚油酸生育酚酯、烟酸生育酚酯、琥珀酸生育酚酯及其混合物。
本文所用术语“盐”意指无机盐或有机盐，包括常称为电解质的化合物。
适用的无机盐的一些例子包括氯化钙、硫酸镁、氯化镁、硫酸钠、硫代硫酸钠、氯化钠、磷酸钠、氯化铵、碳酸铵、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、水合氯化铝、水合倍半氯化铝、水合二氯化铝、水合四氯化甘氨酸铝锆、水合三氯化铝锆、水合四氯化铝锆、水合五氯化铝锆和水合八氯化铝锆。
适用的有机盐的一些例子包括乳酸铝钠、乙酸钠、脱氢乙酸钠、丁氧基乙氧基乙酸钠、辛酸钠、柠檬酸钠、乳酸钠、二羟氨基乙酸钠、葡糖酸钠、谷氨酸钠、羟甲磺酸钠、草酸钠、苯酚钠、丙酸钠、糖精钠、水杨酸钠、肌氨酸钠、甲苯磺酸钠、天冬氨酸镁、丙酸钙、糖精钙、d-糖二酸钙、硫基乙醇酸钙、辛酸铝、柠檬酸铝、二乙酸铝、氨基乙酸铝、乳酸铝、甲二磺酸铝、苯酚磺酸铝、天冬氨酸钾、邻苯二甲酸氢钾、酒石酸氢钾、乙醇硫酸钾、山梨酸钾、硫基乙醇酸钾、甲苯磺酸钾和乳酸镁。
由于乳液易受微生物污染，所以可能需要防腐剂作为所述组合物的非必需组分，可使用的一些典型化合物包括甲醛、水杨酸、苯氧基乙醇、DMDM乙内酰脲(1，3-二羟甲基-5，5-二甲基乙内酰脲)、5-溴-5-硝基-1，3-二噁烷、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、山梨酸、SuttonLaboratories，Chatham，New Jersey以商品名GERMALL II出售的咪唑烷基脲、苯甲酸钠、Rohm & Haas Company，Philadelphia，Pennsylvania以商品名KATHON CG出售的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、和Lonza Incorporated，Fair Lawn，New Jersey以商品名GLYCACILL出售的氨基甲酸碘代丙炔丁酯。
可包括冻融稳定剂作为所述组合物的非必需组分，包括乙二醇、丙二醇、甘油和亚丙基二醇等化合物。
所述乳液的另一种非必需组分是缓蚀剂如链烷醇胺、无机磷酸盐如二硫代磷酸锌、无机膦酸盐、无机亚硝酸盐如亚硝酸钠、硅酸盐、烃基硅羧酸盐(siliconate)、烷基磷酸胺、琥珀酸酐如十二碳烯琥珀酸酐、琥珀酸胺、或碱土金属磺酸盐如磺酸钠或磺酸钙。
还可包含螯合剂如乙二胺四乙酸(EDTA)和氨三乙酸(NTA)。
本发明组合物可通过混合油相A和水相B的各组分按以下典型量(以重量百分率范围表示)形成：(i)0.2-3.0％的硅酮乳化剂，基于100％乳化剂(不包括任何溶剂)；(ii)20-80％的挥发性硅酮；(iii)0-8％的硅橡胶胶料，基于100％胶料(不包括任何溶剂)；(iv)0.2-10％的硅酮弹性体，基于100％弹性体(不包括任何溶剂)；(v)0-5％的用于非本发明组合物的硅橡胶粉末；(vi)0.1-4％的有机乳化剂，包括用于所述油相和所述水相的乳化剂；(vii)15-75％的水；(viii)0.1-3％的电解质，即氯化钠；(ix)0.1-3％的螯合剂，即EDTA或其它非必需组分；和(x)0.1-8％的活性成分，即维生素。
本发明组合物可用机械方法制备，简单地涉及使所述油相和所述水相混合在一起并用实验室均化器或施加剧烈搅拌的其它装置使所述相混合物均化。
提供以下实施例更详细地说明本发明。
如表2中所示，制备三种维生素E的W/O组合物。示出制备这些组合物所用成分的量，以重量百分率表示。对比例I和II几乎立即出现分离的迹象，或在约两天内出现颜色变化；而实施例III中的本发明W/O组合物在50℃下储存时在约七周的时间内和在室温下储存时长达五个月的时间是稳定的。
表2相A描述-油相I-对比例II-对比例III-本发明主硅酮乳化剂10％线型(即非交联)硅酮聚醚&90％D₅8.510.08.5挥发性硅酮十甲基环戊硅氧烷(D₅)16.2520.018.0硅橡胶胶料&挥发性硅酮15％OH端封的聚硅氧烷&85％D₅1.01.02.0硅酮弹性体12％α，ω-二烯交联的硅酮弹性体&88％D53.05.03.0硅酮粉末硅橡胶粉末2.5 0.5无主有机乳化剂非离子表面活性剂，Emulsynt 1055，聚甘油-4油酸酯&PEG-8丙二醇椰油酸酯无无2.0第二硅酮乳化剂部分交联的硅酮聚醚无1.0无相B描述-水相I-对比例II-对比例III-本发明H₂O水66.560.764.7第二有机乳化剂聚氧乙烯(20)脱水山梨醇单月桂酸酯-TWEEN200.50.50.5电解质氯化钠1.01.01.0螯合剂乙二胺四乙酸，EDTA0.10.10.1维生素E生育酚0.70.70.7
对比例I中，观察到加入生育酚时粘度下降，几乎立即分离。对比例II中，仅观察到粘度稍微下降。注意，对比例II中所用的硅橡胶粉末是后加入的。但对比例II中的W/O组合物仅保持稳定几天。根据本发明的实施例III中，W/O组合物的粘度在制备所述组合物的整个过程中保持稳定。该W/O组合物在塑料容器中室温储存时保持稳定达五个月。
用100g份制备表2所示三种W/O组合物。这些W/O组合物如下制备：使硅酮乳化剂、挥发性硅酮、硅橡胶胶料、硅酮弹性体、和/或形成某些组合物的油相A中所用硅橡胶粉末、主有机乳化剂混合。将用于形成水相B的组分分散在另一容器中。向油相A中缓慢加入水相B并在湍流状态下混合。将水相B加至油相A中所用时间为约15-20分钟。然后使混合相A和B再混合15-20分钟形成最终的W/O组合物。
应注意，对比例I和II均表示其中硅酮组分即硅橡胶粉末是采用交联剂(含硅原子的不饱和化合物即乙烯基封端的硅酮)获得的组合物的W/O乳液。相反，根据本发明的实施例III省去该硅橡胶粉末，用α，ω-二烯交联的硅酮弹性体代替。
按本发明制备的组合物可用于各种直销(OTC)的个人护理用品。因此，它们可用于止汗药、除臭剂、护肤霜、护肤液、保湿剂、面部治疗如粉刺或皱纹去除剂、人体和面部清洁剂、浴油、香水、古隆香水、香袋、遮光剂、剃须前和剃须后洗液、液体皂、剃须皂、剃须泡沫、洗发香波、头发调理剂、发胶、摩丝、烫发液、脱毛剂、指甲油、化妆品、美容品、粉底、胭脂、口红、唇膏、眼线笔、睫毛油、除油剂、卸妆剂和底粉。所述组合物还适合作药物、杀菌剂、除草剂、杀虫剂的载体，以在亲水和疏水体系中掺入各种类型的水溶性物质和油溶性物质。
可在不背离本发明必要特征的情况下对本文所述化合物、组合物和方法作其它改变。本文中具体说明的本发明实施方案只是举例而不是要限制所附权利要求书中限定的范围。