CN101980686A - 赋予超疏水性薄膜的化妆品组合物 - Google Patents
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Abstract
公开了赋予化妆品、特别是睫毛膏超疏水性的组合物和方法。这些组合物包含疏水性成膜剂与疏水改性的氧化铁颜料和/或碳黑。
Description
相关申请
本申请是2008年3月4日提交的悬而未决的美国顺序号US61/033,536的非临时对应申请并且要求其优先权,其悬而未决并且完整引入本文作为参考。
发明领域
本发明涉及赋予表面上疏水性薄膜的方法和组合物。更具体地说,本发明涉及在皮肤或毛发上形成超疏水性薄膜的化妆品组合物和方法。
发明背景
荷叶显示显著的疏水性和自洁性。尽管莲属(lotus)植物偏好生长在泥泞的河和湖内,但是叶和花保持清洁并且是基本上非可湿性的。莲属植物通过产生具有极其疏水性表面的叶和花达到这一效果。当叶接触水时,水滴基本上收缩成球形珠,它们从表面滚动下来,从而将它们所遇到的任何污物颗粒一扫而光。
在极其亲水性的表面上,水滴完全铺展并且提供基本上为0°的有效接触角。这种情况发生在具有对水具有极大亲和力的表面上,包括吸收水的材料。在许多亲水性表面上,水滴展示出约10°-约30°的接触角。相反,在与水不相容的疏水性表面上,观察到较大的接触角,典型地在约70°-约90°以上的范围。例如,广泛被视为疏水性表面基准的一些极为疏水性的材料例如TeflonTM提供了高至120°-130°的与水的接触角。
与比背景技术相反,值得注意的是,荷叶可以产生约160°的与水的接触角,它比TeflonTM基本上更具疏水性。荷叶因此是“超疏水性”表面的实例。就本发明的目的而言,可以认为超疏水性表面是提供与水的接触角大于约140°的表面。认为这种效果归因于叶的三维表面结构,其中蜡状结晶自我组织化以提供纳米-或微米级的糙度。疏水性表面的小隆起物减小了与水的有效表面接触面积,由此防止了水在叶上粘附和铺展。
上述荷叶特性的发现及其机理阐述已经产生了各种改造的超疏水性表面。这种超疏水性表面具有140°-约180°的水接触角。这种表面极其难以湿润。在这些表面上,水滴单纯静止在表面上,实际上没有湿润到任何显著的程度。已经以各种方式得到了超疏水性表面。实际上发现了这些极为疏水性材料中的一些。其他超疏水性材料以合成方式制成,有时作为天然物质的模拟物。
美国专利US 6,683,126描述了生产难以湿润表面的包含细粉的涂敷组合物,其中颗粒是多孔的并且具有疏水性表面,其合并有成膜粘合剂,使得粉末与粘合剂之比为1∶4。
美国专利US 6,852,389描述了用于自洁应用的超疏水性材料的生产方法。
美国专利US 6,946,170描述了自洁显示装置。
美国专利US 7,056,845描述了涂饰层的涂布方法,这种涂饰层是疏水性的,用于涂饰纺织品、织物和薄的纱织品。
美国专利US 6,800,354描述了玻璃、陶瓷和塑料的自洁基质的生产方法。
美国专利US 5,500,216描述了降低通过水的阻力的方法,通过将疏水性金属氧化物涂布于粗颗粒薄膜上来进行,其中颗粒具有两种不同大小范围的分布。
尽管上文已经描述了疏水性或超疏水性材料,但是在化妆品组合物中仍然需要疏水性或超疏水性材料以在表面例如皮肤、毛发或指甲上提供超疏水性薄膜。常用防水或疏水化妆品组合物一般由水包油型或油包水型乳剂制成。油包水型乳剂倾向于具有油性感觉,由此限制了其应用。配制防水或耐水化妆品组合物的常规手段依赖于应用疏水性成膜剂(例如蜡)以形成耐水性屏障。这种常用化妆品至多是疏水性的,与本发明的超疏水性薄膜相反。
常用的防水或耐水局部组合物并非超疏水性的,主要是因为它们纳米级或微米级的表面糙度。在没有纳米-或微米级糙度的存在下,目前已知疏水性材料制成的平滑薄膜显示非超疏水性范围的接触角,即它们小于140°。期望提供化妆品薄膜,其赋予用于改善疏水性、自洁性和耐久性的超疏水性薄膜。
因此,本发明的一个目的在于提供施用于皮肤、毛发或指甲上而在其上形成超疏水性薄膜的化妆品组合物。本发明的另一个目的在于提供赋予皮肤、毛发和指甲上超疏水性薄膜以获得防水、自净和/或耐用特性的方法。
发明概述
根据上述目的和其他目的,本发明提供了用于在表面、优选在生物皮肤例如皮肤、指甲或毛发上形成超疏水性薄膜的组合物和方法。
本发明在最宽泛的方面中提供了赋予表面超疏水性的组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂,
(b)一种或多种疏水改性的氧化铁颜料;
其中基于该组合物总重,所述一种或多种疏水性成膜剂与所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约5∶1;且其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%;
其中该组合物能够在存在的任何挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,其特征在于与水的接触角大于约140°。
疏水改性的氧化铁颜料可以包含表面处理,其选自、但不限于烷基、烯丙基、乙烯基、芳基、烷基-芳基、芳基-烷基、硅烷类、硅氧烷类、聚二甲基硅氧烷、脂肪酸、聚合硅烷类、聚氨基甲酸酯类、环氧化物及其氟-或全氟-衍生物。
还提供了赋予皮肤上超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;和
(b)一种或多种烷基硅烷处理的氧化铁颜料,其具有的表面处理百分比与平均粒度之比大于约2.3;
其中基于该组合物总重,一种或多种疏水性成膜剂与一种或多种烷基硅烷处理的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约5∶1,典型地约1∶5-约2∶1,更典型地约1∶2-约1∶1;且其中全部非挥发性水溶性或水可分散性有机成分在组合物中的聚集重量百分比小于15%,典型地小于10%,优选小于5%,且更优选小于2%;聚集物中全部多元醇的重量百分比低于1%;
该组合物能够在存在的任何挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,其特征在于与水的接触角大于约140°。
在一些实施方案中,一种或多种烷基硅烷处理的氧化铁颜料包含三烷氧基烷基硅烷处理的氧化铁颜料,且特别是三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁颜料。该颜料优选具有大于约2.5的表面处理百分比与平均粒度之比。
还提供了赋予皮肤超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;和
(b)一种或多种氟硅烷处理的氧化铁颜料,所述氧化铁颜料具有大于约1.2的表面处理百分比与平均粒度之比;
其中一种或多种疏水性成膜剂与一种或多种氟硅烷处理的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约5∶1,典型地约1∶5-约2∶1,更典型地约1∶2-约1∶1;且其中基于该组合物总重,全部非挥发性水溶性或水可分散有机成分在组合物中的聚集重量百分比小于15%,典型地小于10%,优选小于5%,且更优选小于2%;全部多元醇在聚集物中的重量百分比优选低于1%;
该组合物能够在挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,其特征在于与水的接触角大于约140°。
在一些实施方案中,氟硅烷处理的颜料包括一种或多种氟烷基硅烷处理的氧化铁颜料。例如,全氟烷基三烷氧基硅烷处理的氧化铁颜料例如全氟辛基三乙氧基硅烷处理的氧化铁颜料是适合的。氟硅烷处理的氧化铁颜料可以具有大于约1.5的表面处理百分比与平均粒度之比.
还提供了赋予皮肤超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;和
(b)碳黑;该碳黑优选具有约0.01μm-约1μm的平均粒度和/或约200-约260m2/g的表面积;
其中一种或多种疏水性成膜剂与碳黑粉末的重量比为约1∶10-约5∶1,典型地约1∶5-约2∶1,更典型地约1∶2-约1∶1;且其中基于该组合物总重,全部非挥发性水溶性或水可分散有机成分在组合物中的聚集重量百分比小于15%,典型地小于10%,优选小于5%,且更优选小于2%;全部多元醇在聚集物中的重量百分比优选低于1%;
该组合物能够在挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,其特征在于与水的接触角大于约140°,更典型地大于约145°,且优选大于约148°。
在本发明的一个特别令人意外的方面中,观察到疏水改性的氧化铁颜料与碳黑颜料的协同作用。根据该方面,提供了赋予皮肤超疏水性的薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;和
(b)疏水性颜料的组合,其包含:(i)一种或多种疏水改性的氧化铁颜料;和(ii)碳黑;所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料与所述碳黑的重量比为约1∶10-约10∶1;
其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述疏水性颜料组合的重量比为约1∶10-约5∶1,典型地约1∶5-约2∶1,更典型地约1∶2-约1∶1;且其中基于该组合物总重,所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%,典型地小于10%,优选小于5%,且更优选小于2%;全部多元醇在聚集物中的重量百分比优选低于1%;
该组合物能够在挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,其特征在于与水的接触角大于约140°,更典型地大于约145°,优选大于约148°,且更优选大于约150°。
碳黑粉末优选具有约0.01μm-约1μm的平均粒度和/或约200-约260m2/g的表面积。
该实施方案疏水改性的氧化铁颜料可以是任意的氧化铁颜料,包括,例如烷基硅烷处理的氧化铁颜料和全氟烷基硅烷处理的氧化铁颜料。三烷氧基烷基硅烷处理的氧化铁颜料包括、但不限于三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁颜料。全氟烷基三烷氧基硅烷处理的氧化铁颜料包括、但不限于全氟辛基三乙氧基硅烷处理的氧化铁颜料。然而,当与碳黑联用时对疏水改性的氧化铁颜料的选择没有特别限制,并且其他实施方案中涉及的表面处理百分比与粒度之比不严格应用于优选与碳黑具有协同作用的实施方案。
在本发明的另一个方面中,提供了化妆品薄膜,其包含疏水性成膜剂聚合物和选自烷基硅烷处理的氧化铁、氟硅烷处理的氧化铁、氟烷基硅烷处理的氧化铁、全氟烷基硅烷处理的氧化铁、碳黑及其组合的颜料;该薄膜的特征在于与水的接触角至少为140°。还提供了基质,例如角蛋白纤维(例如睫毛),其排列在本发明的化妆品薄膜上。
提供了赋予睫毛上疏水性薄膜的方法,包括对其施用本发明的组合物并且使挥发性成分蒸发,由此形成超疏水性薄膜,其特征在于与水滴的接触角至少为140°。
对包含在本发明组合物中的一种或多种疏水性成膜剂没有特别限制,并且可以包括,例如,选自(烷基)丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、氟聚合物、硅氧烷类及其共聚物的成膜剂。优选的疏水性成膜剂是丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物。一种或多种疏水性成膜剂还可以包括选自苯乙烯(S)、烷基苯乙烯(AS)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、丁二烯(B)、异戊二烯(I)、丙烯酸酯(A)和甲基丙烯酸酯(MA)的两个或多个嵌段的共聚物。本发明有代表性的聚合物是乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物。
为了得到期望的超疏水性效果,基于该组合物,总重组合物中全部非挥发性水溶性或水可分散的有机成分(即非挥发性亲水性有机分子)的聚集重量百分比应与15%,典型地低于10%,优选低于5%,且实际上低于2%;且全部多元醇包括保湿剂甘油的重量百分比应共同低于5%,优选低于2%,且实际上低于1%重量;因为这种成分倾向于吸水并且涂敷薄膜表面,由此降低其疏水性。
这些组合物可以用于各种产品,包括化妆品(睫毛膏、粉底、眼影、唇膏、指甲油等);皮肤护理产品;防晒霜;护发产品;宠物护理产品等。在优选的实施方案中,将组合物配制成睫毛膏产品并且能够赋予睫毛上长期耐久、抗性转移和疏水性。
还提供了在皮肤或毛发上提供超疏水性薄膜的方法。这些方法一般包括使本发明的组合物沉积在皮肤或毛发上,使挥发性成分蒸发,由此形成疏水性薄膜,其特征在于与水滴的接触角至少为140°。
本发明的这些和其他方面对本领域技术人员而言在阅读如下本发明详细描述包括附图和待批权利要求后显而易见。
附图简述
图1是作为碳黑颜料与烷基硅烷处理的氧化铁颜料之比的函数的接触角图。与如虚线和标记符号(◇)所示的基于碳黑和烷基硅烷处理的氧化铁颜料各自贡献的预测值相比,对组合的测定值观察到如实线和标记符号(□)所示的超疏水性的协同改善。
图2是作为碳黑颜料与烷基硅烷处理的氧化铁颜料之比的函数的接触角图。与如虚线和标记符号(◇)所示的基于碳黑和全氟烷基硅烷处理的氧化铁色各自贡献的预测值相比,对组合的测定值观察到如实线和标记符号(□)所示的超疏水性的协同改善。
详细描述
本文所用的术语“超疏水性”一般意指得到的与水的接触角大于约140°的任何表面。可以通过使用接触角测角仪测定与水的接触角或本领域已知的其他类似方法定量评价或可以通过视觉检查和观察疏水性即观察铸塑薄膜的水珠滚出定性评价超疏水性。
本文所有涉及的粒度中位值或平均粒度均基于体积。除非另作陈述,否则以重量百分比提供的所有用量均基于组合物整体。除非另作陈述,否则术语“烷基”旨在包括直链、支链或环状烃类,特别是具有1-20个碳原子的那些,且更具体地说C1-12烃类。
超疏水性为表面提供了疏水性且由此影响化妆品组合物在施用于皮肤、毛发或指甲后的长期耐久性和自洁性。此外,认为本发明的组合物因表面能的不相配而减少了污染物、污物等与皮肤、指甲或毛发的粘着性。结果,污染物、污物等无论是否使用水都易于被除去,从而产生自洁性。更重要的是,这些组合物提供了防水的屏障,使得皮肤或毛发不变成湿润或仅在接触水例如汗液、雨水等时也难以湿润。
本发明提供超疏水性薄膜的化妆品组合物可以有利地是睫毛膏的形式,并且一般是无水的,不过,适合于将它们配制成油包水型乳剂。本文所用的油包水型乳剂包括硅氧烷包水型乳剂。
这些组合物优选能够在挥发性溶剂蒸发后在表面上提供薄膜,其特征在于与水滴的接触角大于约140°,优选大于约145°,且更优选大于约150°。接触角是表面疏水性的测量值并且是液体/气体界面满足应固体表面的角度。适合于使用接触角测角仪测定接触角。在不同的实施方案中,与水的接触角为约140°、约141°、约142°、约143°、约144°、约145°、约146°、约147°、约148°、约149°或约150°。
本发明组合物的第一种所需的成分是成膜剂。成膜剂优选包括疏水性材料。疏水性成膜剂可以是适用于化妆品组合物的任意疏水性成膜剂,包括、但不限于疏水性成膜聚合物。术语成膜聚合物可以理解为表示通过自身或在有至少一种成膜助剂的存在下能够形成连续薄膜的聚合物,所述薄膜粘附表面并且作为颗粒材料的粘合剂起作用。术语“疏水性”成膜聚合物典型地意指在25℃具有低于约1%重量的水中溶解度的聚合物,或其中聚合物单体单元各自在25℃具有低于约1%重量的水中溶解度的聚合物。或者,可以认为“疏水性”成膜聚合物是在与等体积水和辛醇混合物一起振摇时主要分配入辛醇相的聚合物。所谓主要意指50%以上重量,但优选75%以上重量,更优选95%以上重量分配入辛醇相。
成膜剂可以是天然或合成的聚合物或非聚合物、树脂、粘合剂,其具有低或高摩尔质量。聚合物成膜剂可以是天然或合成的、加成或缩合的、同型或杂链的、单分散的或多分散的、有机或无机的、热塑性或热固性的、弹性、结晶或无定形的或它们两者、全同立构的或间同立构的或无规立构的。
聚合酶成膜剂包括聚烯烃类、乙烯类聚合物、聚丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、硅氧烷类、聚酰胺类、聚酯类、氟聚合物、聚醚类、聚乙酸酯类、聚碳酸酯类、聚酰亚胺类、橡胶、环氧化物、甲醛树脂和上述物质的均聚物和共聚物。
适合的疏水性(亲脂性)成膜聚合物包括、但不限于如下文献中所述的那些:Kalafsky等人的美国专利US 7,037,515;Ma等人的US 6,685,952;De La Poterie等人的US 6,464,969;Bodelin等人的US 6,264,933;Keller等人的US 6,683,126;和Samour等人的US 5,911,980,将这些文献公开的内容引入本文作为参考。
关注包含一种或多种选自苯乙烯(S)、烷基苯乙烯(AS)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、丁二烯(B)、异戊二烯(I)、丙烯酸酯(A)和甲基丙烯酸酯(MA)嵌段的共聚物是适合的疏水性成膜剂。特别举出的是由乙烯/丙烯/苯乙烯和丁烯/乙烯/苯乙烯共聚物构成的成膜剂,包括在来自Penreco作为IDD中的Gellants在商品名Versagel MD 1600下销售的那些。
特别举出的是由如下构成的成膜剂:聚烯烃类,且特别是C2-C20烯共聚物,例如聚丁烯;具有直链或支链的饱和或不饱和C1-C8烷基的烷基纤维素,例如乙基纤维素和丙基纤维素;乙烯基吡咯烷酮(VP)的共聚物,且特别是乙烯基吡咯烷酮和C2-C40、更好的是C3-C20烯的共聚物,包括乙烯基吡咯烷酮与二十碳烯或十二完单体的共聚,其在Ganex V 220和Ganex V 216 Polymers商品名下销售(Wayne,NJ的ISP Inc.);硅氧烷聚合物和聚有机硅氧烷类,包括、但不限于聚烷基硅氧烷、聚芳基硅氧烷或聚烷基芳基硅氧烷,其中特别举出的是由聚二甲基硅氧烷类构成;聚酸酐树脂例如购自Chevron在商品名PA-18下的那些;衍生自马来酸酐和C3-C40烯烃类例如十八烯-1的共聚物;聚氨基甲酸酯聚合物,例如Performa V 825(New Phase Technologies)和Gonzalez等人的美国专利US7,150,878中公开的那些,将该文献引入本文作为参考;和由乙烯酸单体的酯类构成的聚合物和共聚物,包括、但不限于(甲基)丙烯酸酯类(也称作(甲基)丙烯酸酯类),例如(甲基)丙烯酸烷基酯类,其中烷基选自直链、支链和环状(C1-C30)烷基,例如(C1-C20)烷基(甲基)丙烯酸酯类和(C6-C10)烷基(甲基)丙烯酸酯类。在可以举出的烷基(甲基)丙烯酸酯类中有选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯等的那些。在可以举出的(甲基)丙烯酸芳基酯类中有选自丙烯酸苄酯类、丙烯酸苯酯等的那些。上述酯类的烷基可以选自例如氟化和全氟化烷基,即烷基的一些或全部氢原子被氟原子替代。还可以举出由酸单体的酰胺类构成的那些,例如(甲基)丙烯酰胺类,例如,N-烷基(甲基)丙烯酰胺类,例如(C1-C20)烷基,包括、但不限于N-乙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-叔辛基丙烯酰胺和N-十一基丙烯酰胺。用于疏水性成膜聚合物的乙烯基聚合物也可以由至少一种单体的均聚化或共聚化得到,所述单体选自乙烯基酯类、烯烃类(包括氟烯烃类)、乙烯基醚类和苯乙烯单体。例如,这些单体可以与至少一种酸单体、其酯类及其酰胺类共聚化,例如上述举出的那些。可以举出的乙烯基酯类的非限制性实例选自乙烯基乙酸酯、乙烯基新戊酸酯、乙烯基苯甲酸酯和乙烯基叔丁基苯甲酸酯。在可以举出的烯烃类中有选自例如乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、辛烯、十八烯的那些和选自例如四氟乙烯、1,1-二氟乙烯、六氟丙烯和氯三氟乙烯的聚氟化烯烃类。可以举出的苯乙烯单体选自例如苯乙烯和α-甲基苯乙烯。对给出的单体清单没有限制,并且能够使用本领域技术人员已知丙烯酸和乙烯基单体种类中的任意单体(包括用硅氧烷链修饰的单体),它们产生疏水性薄膜。在这方面,具体举出的是由商购成膜剂环五硅氧烷(和)丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物(KP-545,Shinetsu Chemical Co.,Ltd)构成的那些。
本领域已知的其他成膜剂可以有利地用于组合物。它们包括丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯类C12-22烷基甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸酯/辛基丙烯酰胺共聚物、丙烯酸酯/VA共聚物、氨基二甲聚硅氧烷、AMP/丙烯酸酯共聚物、山萮基/异十八烷基、丁基化PVP、PVM/MA丁基酯的共聚物、钙/钠PVM/MA共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷共聚物、聚二甲基硅氧烷/巯基丙基聚甲基硅氧烷共聚物、聚二甲基硅氧烷丙基乙二胺山萮酸酯、聚二甲基硅氧烷醇乙基纤维素、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/MA共聚物、乙烯/VA共聚物、氟C2-8烷基聚二甲基硅氧烷、C30-38烯烃/马来酸异丙酯/MA共聚物、氢化苯乙烯/丁二烯共聚物、羟乙基乙基纤维素、异丁烯/MA共聚物、甲基丙烯酸甲酯交联聚合物、甲基丙烯酰基乙基甜菜碱/丙烯酸酯类共聚物、十八烯/MA共聚物、十八烯/马来酸酐共聚物、辛基丙烯酰胺/丙烯酸酯/丁氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物、氧化聚乙烯、全氟聚甲基异丙基醚、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、PVM/MA癸二烯交联聚合物、PVM/MA共聚物、PVP、PVP/癸烯共聚物、PVP/二十碳烯共聚物、PVP/十六碳烯共聚物、PVP/MA共聚物、PVP/VA共聚物、丙烯酸钠/乙烯醇共聚物、硬脂氧基聚二甲基硅氧烷、硬脂氧基三甲基硅烷、十八烷醇、十八烷基乙烯基醚/MA共聚物、苯乙烯/DVB共聚物、苯乙烯/MA共聚物、四甲基四苯基三硅氧、蜂花烷基PVP、三甲基五苯基三硅氧烷、三甲基甲硅烷氧基硅酸酯、VA/巴豆酸酯共聚物、VA/巴豆酸酯/乙烯基丙酸酯共聚物、VA/马来酸丁酯/丙烯酸异冰片酯共聚物、乙烯基己内酰胺/PVP/二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物和乙烯基聚二甲基硅氧烷。
其他非限制性有代表性的疏水性成膜聚合物包括至少一种缩聚物,其选自聚氨基甲酸酯类、聚氨基甲酸酯-丙烯酸类、聚氨基甲酸酯-聚乙烯吡咯烷酮类、聚酯-聚氨基甲酸酯类、聚醚-聚氨基甲酸酯类、聚脲类和聚脲/聚氨基甲酸酯类。聚氨基甲酸酯类可以是例如选自脂族、脂环族和芳族聚氨基甲酸酯类的至少一种、聚脲氨基甲酸酯类和包含如下至少一种的聚脲共聚物:至少一种脂族聚酯来源、脂环族聚酯来源和芳族聚酯来源的至少一种序列;至少一种支链和无支链硅氧烷序列,例如来自聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷;和包含氟化基团的至少一种序列。其他非限制性有代表性的缩聚物可以选自聚酯类、聚酯酰胺类、脂肪链聚酯类、聚酰胺树脂、环氧酯树脂、芳基磺酰胺-环氧树脂和由甲醛与芳基磺酰胺缩合产生的树脂。
疏水性薄膜还可以在原位通过施用树脂形成,其在施用于皮肤、指甲或毛发后固化,包括,例如通过原位硅氢化氢硅烷和烯烃-取代的硅氧烷或通过原位缩聚烷氧基官能化的硅氧烷形成的聚二甲基硅氧烷薄膜。
优选的聚合物成膜剂包括丙烯酸酯类、烷基丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、氟聚合物例如Fluomer(聚全氟全氢菲)和硅氧烷聚合物。特别优选硅氧烷丙烯酸酯类例如丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物,其在商品名KP-545或KP 550(Shin-Etsu)下销售。
可以使用的其他成膜剂包括、但不限于:天然、矿和/或合成蜡、天然蜡是动物来源的那些,包括、但不限于蜂蜡、鲸蜡、羊毛脂和虫胶蜡;和植物来源的那些,包括、但不限于巴西棕榈蜡、小烛树蜡、杨梅蜡和甘蔗蜡等。关注为有用的矿蜡包括、但不限于地蜡、纯地蜡、褐煤蜡、石蜡、微晶蜡、石蜡和矿蜡。合成蜡包括,例如,Fischer Tropsch(FT)蜡和聚烯烃蜡,例如乙烯均聚物、乙烯-丙烯共聚物和乙烯-己烯共聚物。有代表性的乙烯均聚物蜡商购自商品名POLYWAXPolyethylene(Baker Hughes Incorporated)。商购的乙烯-α-烯烃共聚物蜡包括在商品名PETROLITE共聚物(Baker Hughes Incorporated)下销售的那些。适合的另一种蜡是作为ULTRABEETM聚二甲基硅氧烷醇酯商购自Noveon的聚二甲基硅氧烷醇蜂蜡。
在一些实施方案中,期望将亲水性或水溶性成膜剂(例如纤维质、多糖类、聚季铵盐等)加入到组合物中以改善铺展性、乳化稳定性等。尽管优选性较低,但是它属于本发明范围以包括这种亲水性或水溶性成膜剂。对亲水性或水溶性成膜剂的用量没有限制,但是在高水平上(例如基于成膜剂总重大于20%重量)必需增加疏水性颗粒与成膜剂之比以抵抗表面疏水性下降。在一些实施方案中,基于所有成膜剂总重,亲水性或水溶性成膜剂的总重量百分比低于约20%,优选小于约15%,更优选低于约10%,且更优选低于约5%重量。在一个优选的实施方案中,亲水性成膜剂占乳剂中成膜剂总重的约2%重量以下。在一个实施方案中,乳剂基本上不含水溶性成膜剂,其含义是与没有水溶性成膜剂的存在下其他相同组合物相比,水溶性成膜剂的存在量不会赋予与水的接触角可测定的差异。
还关注为适合的上述任意成膜剂的组合,包括聚合或非聚合成膜剂的组合。
本发明第二种主要成分是性质上为疏水性或通过表面处理进行疏水改性的颗粒材料等。本文所用的性质上为疏水性的颗粒材料包括包含疏水性有机聚合物(如上述所定义)的聚合物颗粒和无机颗粒,其表面是疏水性的,包括,例如基于元素碳的颗粒。本文所用的疏水改性的颗粒是与没有表面改性的存在下颜料相比通过表面改性被赋予较低亲水性或更具疏水性的颗粒。
尽管不期望受到理论约束,但是认为颗粒材料在薄膜上提供了纳米级(1nm-~1,000nm)或微米级(1μm-~200μm)表面糙度或结构,它通过提供水滴可能定位的小隆起物提供超疏水性,由此以较大即减少表面粘附的方式将水与表面的接触减少到最低限度。可以通过AFM、SEM等观察到或测定表面糙度。在一些、但并非所有的实施方案中,颗粒材料不是多孔的。
本发明优选的颗粒材料是疏水改性的氧化铁。本文所用的术语“氧化铁”旨在包括、但不限于FeO、Fe2O3、Fe3O4种类及其组合及其水合物和所有具有INCI名称氧化铁的颜料,例如黑色氧化铁、红色氧化铁、黄色氧化铁、棕色氧化铁、橙色氧化铁、蓝色氧化铁等。这种颜料通常在本领域中被命名为氧化铁(CI 77489、CI 77491、CI 77492、CI 77499等)。优选黑色氧化铁(CI 77499)。
本发明的氧化铁颜料典型地被表面处理以提供疏水性涂层。表面处理可以是任意使得颗粒更具疏水性这样的处理。颗粒的表面例如可以与有机分子或基于硅的分子共价键合或离子键合或可以与之吸附,或可以以物理方式用疏水性处理层涂敷颗粒。对疏水性处理的性质基本上没有限制,并且可以举出烷基、芳基或烯丙基硅烷类、硅氧烷类、聚二甲基硅氧烷、脂肪酸(例如硬脂酸酯类)、聚合硅烷类及其氟和全氟衍生物。疏水性化合物可以通过任意适合的偶合剂、连接基或官能团(例如硅烷、酯、醚等)与氧化铁颗粒结合。疏水性化合物包含疏水性部分,其可以选自:例如,烷基、芳基、烯丙基、乙烯基、烷基-芳基、芳基-烷基、有机硅氧烷及其氟-或全氟-衍生物。还关注也是有用的疏水性聚合物涂层,包括聚氨基甲酸酯类、环氧化物等。
疏水改性的颗粒和疏水改性颗粒的制备方法是本领域众所周知的,如下列文献中所述:例如Schutte等人的美国专利US 3,393,155;Wagner等人的美国专利US 2,705,206;Wagner等人的美国专利US 5,500,216;Keller等人的美国专利US 6,683,126;和Müller等人的美国专利US 7,083,828;Russell等人的美国专利公开号US 2006/0110541;和Dietz等人的美国专利公开号US 2006/0110542,将这些文献的公开内容引入本文作为参考。在一个实施方案中,本发明实施方案中的疏水性颗粒可以由氧化铁颗粒形成,所述氧化铁颗粒的表面涂敷了非极性基团例如烷基、硅氧烷类、硅氧烷类、烷基硅氧烷类、有机硅氧烷类、氟化硅氧烷类、全氟硅氧烷类、有机硅烷类、烷基硅烷类、氟化硅烷类、全氟硅烷类、硅氧烷类和/或二硅氮烷类等(例如与之共价键合)。Farer等人的美国专利US 6,315,990描述了涂敷了颗粒的氟硅烷,所述颗粒通过使具有亲核基团例如氧或羟基的颗粒与含硅的烃基被至少一个氟原子取代的化合物和能够被亲核基团替代的反应性烃氧基反应形成,将该文献的公开内容引入本文参考。这孩子化合物的实例是十三氟辛基三乙氧基硅烷,其购自Sivento,Piscataway,N.J.,商品名为DYNASILANETM F 8261。
在一个实施方案中,氧化铁颜料已经被烷基硅烷例如C1-20烷基硅烷、更典型地是C1-12烷基硅烷表面处理,包括典型实施方案,其中氧化铁被C8烷基硅烷(例如辛酰基硅烷)表面处理。可以通过用烷基硅烷例如三乙氧基辛酰基硅烷(INCI)处理氧化铁制备三烷氧基颜料。被辛酰基硅烷基表面官能化的氧化铁颜料在商品名AS-5146烷基硅烷处理的黑色氧化铁黑(Color Techniques)、AS-5123烷基硅烷处理的氧化铁(Color Techniques)、AS-5126烷基硅烷处理的氧化铁(Color Techniques)、AS-5131烷基硅烷处理的铁黄(Color Techniques)、AS-5137烷基硅烷处理的铁黄(Color Techniques)、黑色氧化铁AS(Cardre)、红色氧化铁AS(Cardre)、黄色氧化铁AS(Cardre)和黑色NF-11S2(Kobo)等下商购。
在另一个实施方案中,氧化铁颜料已经被氟烷基硅烷且具体地是全氟烷基硅烷例如C1-20全氟烷基硅烷、或更典型地是C1-12全氟烷基硅烷表面处理,包括典型实施方案,其中氧化铁被C8全氟烷基硅烷表面处理。可以通过用三烷氧基氟烷基硅烷例如全氟辛基三乙氧基硅烷(INCI)颜料。被全氟辛基硅烷基表面官能化的适合的氧化铁颜料在商品名Cardre黑色氧化铁FS(Cardre)、Cardre红色氧化铁FS(Cardre)、Cardre色氧化铁FS(Cardre)和来自Sensient的Unipure系列包括Unipure黑LC 989等下商购。
尽管不一定,但是氧化铁颜料典型地具有约0.05μm-约20μm,更典型地,约0.1μm-约15μm的平均粒度。在不同的实施方案中,氧化铁颜料具有约0.1μm-约5μm、约0.2μm-约2.5μm或约0.25μm-约2.5μm的平均粒度。在某些非限制性的实施方案中,氧化铁颜料具有约0.4μm-约0.75μm和约1.75μm的平均粒度。
商购氧化铁颜料的表面处理程度基本上是可变的。本文所用的表面处理程度表示为表面处理百分比(ST)且计算为表面处理剂(例如三乙氧基烷基硅烷、全氟烷基三烷氧基硅烷等)与金属氧化物成分(例如氧化铁)的重量比,表示为百分比。因此,在三乙氧基辛酰基硅烷(INCI)处理的黑色氧化铁例如黑色NF 11S2(Kobo)或黑色氧化铁AS(Cadre)的典型情况中,将表面处理百分比(ST)定义如下:
其中就氧化铁而言,W1是三乙氧基辛酰基硅烷的重量,且W2是金属氧化物的重量。表面处理程度ST典型地在约0.5%-约5%,不过,对商品氧化铁而言更常见的是在约0.8%-约3%。
已经发现许多氧化铁颜料不能产生超疏水性薄膜,部分是因为表面处理百分比低。然而,单独的低ST不一定对效果有害,条件是颜料的平均粒度也极小,使得烷基链与颗粒的较大表面积发生相互作用。当颜料的平均粒度增加时,理论上表面处理百分比(ST)也必须增加(就指定的烷基或全氟烷基链长而言),以便得到超疏水性薄膜,因为需要增加的ST来维持颗粒的疏水性。因此,发现以微米计的ST与平均粒度之比定义的参数(“平均值”)与薄膜发疏水性高度相关。该参数在本文中称作“ST:平均值”。
得到超疏水性薄膜所需的ST:平均值的精确值依赖于表面处理性质(全氟烷基链提供了比相应烷基链更大的疏水性)。一般而言,可以认为ST:平均值之比0.5、0.75、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、5.75、6、7、8、9和10各自被视为本发明的不同的实施方案。
就包含一个或多个氟原子的表面处理而言,例如氟烷基硅烷和全氟烷基硅烷表面处理,期望ST:平均值大于1.1。更典型地,ST:平均值大于1.2、大于1.3、大于1.4、大于1.5、大于1.6、大于1.7、大于1.8、大于1.9或大于2.0。
类似地,就不含氟原子的基于烷基、芳基或硅氧烷的表面处理而言,包括烷基硅烷类、硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、硬脂酸酯、聚合硅烷表面处理等,期望ST:平均值大于约2.3。更典型地,ST:平均值大于2.4、大于2.5、大于2.6、大于2.7、大于2.8、大于2.9或大于3.0。
观察到得到其中氧化铁被烷基官能化的超疏水性表面所需的ST:平均值为约其中氧化铁被相应全氟烷基官能化所需的ST:平均值的2倍。
在其他实施方案中,本发明的颗粒材料是碳,例如碳黑。适合的碳黑粉末典型地具有约0.01μm-约5μm的平均粒度,更典型地约0.01-约1μm,且优选约0.01-约0.1μm(即约10-约100纳米)。碳黑粉末可以具有约50-约500米(m)2/克的表面积,更典型地约100-约350m2/克,且更典型地约150-约300m2/克,正如通过氮BET测定的。适合的碳黑是D&C黑No.2,其通过燃烧芳香石油原料形成并且主要由纯碳组成,其作为具有通过氮BET测定的200-260米(m)2/克范围表面积的聚集细颗粒形成。D&C黑No.2购自Sensient,商品名为Unipure黑LC 902。该材料具有约0.04μm的平均粒度。
关注通过使用疏水改性的氧化铁颜料和碳黑颜料的组合得到疏水性的协同作用改善。预计这些组合以氧化铁颜料与碳黑的所有比例起到协同作用,不过,在一些实施方案中,氧化铁颜料与碳黑之比在约1∶10-约10∶1,更典型地约1∶5-约5∶1,包括约1∶4-约4∶1、约1∶3-约3∶1、约1∶2-约2∶1的范围,和具有约1∶1之比的等重的混合物。协同作用组合提供了具有大于可以预计的是燃烧仅添加的每种成分的与水的接触角的薄膜。
颗粒与成膜剂在本发明组合物中之比受到控制,以产生具有期望的超疏水性效果的组合物。氧化铁和/或碳黑颜料典型地存在于聚集物、组合物和薄膜中,与疏水性成膜剂的重量比为约1∶10-约10∶1或约1∶5-约5∶1。例如,疏水性成膜剂与颗粒材料的重量比为约1∶2-约2∶1,包括约1∶2、约1∶1.75、约1∶1.5、约1∶1.25、约1∶1、约1.25∶1、约1.5∶1、约1.75∶1,-约2∶1之比。已经得到了特别良好的效果,其中疏水性成膜剂与颗粒材料的重量比为约1∶1。
除疏水改性的氧化铁和/或碳黑颜料外,组合物还可以包含一种或多种其他疏水性颗粒材料。本发明特别优选的颗粒材料是疏水改性的二氧化硅(SiO2)粉末,包括发烟二氧化硅或热解二氧化硅(例如具有约7nm-约40nm的粒度)。其他值得注意的颗粒材料是疏水改性的金属氧化物和非金属氧化物,包括、但不限于二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)及其组合。
有利地是,颗粒材料可以是给组合物提供官能度的颗粒材料,包括,如,就例如二氧化钛和氧化锌颗粒而言,提供紫外(UV)光吸收或散射;或提供美感特征,例如颜色(例如颜料)、珠光物质(pearlesence)(例如云母)等。例如,颗粒材料可以基于有机或无机颗粒颜料。有机颗粒颜料的实例包括色淀,主要是铝色淀、锶色淀、钡色淀等。无机颗粒颜料的实例是氧化铁,尤其是红色、黄色和黑色氧化铁、二氧化钛、氧化锌、铁氰化钾(K3Fe(CN)6)、亚铁氰化钾(K4Fe(CN)6)、三水合亚铁氰化钾(K4Fe(CN)63H2O)及其混合物。颗粒材料还可以基于无机填充剂,例如滑石粉、云母、二氧化硅及其混合物或EP 1 640 419中公开的任意的粘土,将该文献公开的内容引入本文作为参考。
另外关注为有用的是Keller等人的美国专利US 6,683,126中所述的任意疏水改性的颗粒材料,包括、但不限于通过用包含(全氟)烷基的化合物处理氧化物材料(例如SiO2、TiO2等)得到的那些,所述包含(全氟)烷基的化合物包含至少一种反应性官能团,其与氧化物支持物颗粒的近-表面-OH基团进行化学反应,所述氧化物支持物颗粒包括,例如六甲基二硅氮烷、辛基三甲氧基硅烷、硅氧烷油、氯三甲基硅烷和二氯二甲基硅烷,将该文献公开的内容引入本文作为参考。
适合的疏水改性的发烟二氧化硅颗粒包括、但不限于来自Parsippany,N.J.的Degussa Corporation的AEROSILTM R 202、AEROSILTM R 805、AEROSILTM R 812、AEROSILTM R 812S、AEROSILTM R 972、AEROSILTM R 974、AEROSILTM R 8200、AEROXIDETM LE-1、AEROXIDETM LE-2和AEROXIDETM LE-3。其他适合的颗粒包括在商品名TegotopTM 105下销售的硅氧烷蜡颗粒(Degussa/Goldschmidt Chemical Corporation)和在名称MincorTM300(BASF)下销售的乙烯基聚合物颗粒。尽管关注二氧化硅(SiO2)和疏水改性的二氧化硅特别用于一些实施方案,但是在其他实施方案中,组合物基本上不含二氧化硅或疏水改性的二氧化硅。所谓基本上不含二氧化硅或疏水改性的二氧化硅的含义是这些成分占一种或多种颗粒材料重量的约2%以下,优选小于约1%,且更优选小于约0.5%。适合的疏水改性的氧化铝颜料颗粒是来自Degus sa的ALU C 805。关注Dietz等人的美国专利公开号US 2006/0110542中所述的疏水改性的二氧化硅材料是特别适合的,将该文献引入本文作为参考。在一些实施方案中,组合物基本上不含氧化铝颜料或疏水改性的氧化铝颜料。
一种或多种颗粒材料还可以包含有机聚合物颗粒,例如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚甲基甲基丙烯酸酯(PMMA)、纤维质等,它们已经形成细粉。或者,颗粒材料可以是包含美国专利公开号US 2005/0000531中所述任意壳类材料的微囊,将该文献公开的内容引入本文作为参考。
一种或多种其他颗粒材料典型地是具有约1nm(纳米)-约1mm(毫米)粒度中位值的形式,更典型地约5nm-约500μm(微米),优选约7nm-约1μm、5μm、20μm、50μm或约100μm。如果使用一种以上颗粒材料(例如改性的TiO2和改性的SiO2),则每种粉末的粒度中位值优选在上述范围内。
具有约1mm以上粒度中位值的颗粒材料过大,除非颗粒自身包含适合大小范围的表面糙度。例如,具有聚合物链的20nm幅度的较大颗粒的表面处理可以提供可接受的表面糙度。得到薄膜的糙度的特征可以在于原始颗粒大小、聚集物中的聚集颗粒大小或粒度分布。
一般而言,一种或多种疏水性成膜剂与疏水性颗粒的重量比约1∶10-约10∶1、约1∶10-约5∶1、约1∶5-约5∶1、约1∶5-约2∶1或约1∶2-约1∶1,其中优选较高水平的颗粒材料。举出的是如下一种或多种疏水性成膜剂与疏水性颗粒之比∶约1∶15、约1∶10、约1∶9、约1∶8、约1∶7、约1∶6、约1∶5、约1∶4、约1∶3、约1∶2、约1∶1.5、约1∶1、约1.5∶1、约2∶1、约3∶1、约4∶1,-约5∶1。
一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料共同占化妆品组合物重量的例如至少约0.1%、0.5%、1%、2%、5%、10%、15%、20%或25%,至多占组合物总重的约30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%。在不同的实施方案中,一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料共同占组合物总重的约0.1%-约90%或约10%-约75%或约25%-约60%。在不同的实施方案中,一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料共同占组合物总重的约1-5%、约5-10%、约10-15%、约15-20%、约20-25%、约25-30%、约30-35%、约35-40%、约40-45%、约45-50%、约50-55%、约55-60%、约60-65%、约65-70%、约70-75%、约75-80%、约80-85%、约85-90%、约90-95%或约95-100%。
如果将组合物配制成睫毛膏,则一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料的总重典型地为约30%-约70%重量。在典型地包含更多非化妆品的挥发性物质的毛发产品中,一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料的总重典型地为约1%-约25%重量。在液体粉底中,一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料的总重典型地为约0.5%-约30%重量。在粉末化妆品中,例如胭脂,一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料的总重典型地为约1%-约30%重量。就唇膏而言,一种或多种疏水性成膜剂和疏水性颗粒材料的总重典型地为约30%-约70%重量。
疏水性成膜剂和氧化铁颜料和/或碳黑颗粒材料可以共同占组合物非挥发性物质部分重量的至少约50%、至少约60%、至少约70%或至少约80%。典型地,疏水性成膜剂和颗粒材料共同占组合物非挥发性物质部分重量的约95%以下、低于约90%或低于约85%,以容纳通常在化妆品中发现的其他成分。在一个实施方案中,疏水性成膜剂和颜料材料共同占组合物非挥发性物质部分重量的约80%-约90%。
无水制品
可以将本发明的组合物制成无水制品。所谓“无水”的含义是组合物中水的重量百分比小于约1%重量。优选无水组合物基本上不含水,其含义是不会有意地将水加入到组合物中并且水的水平不高于基于从空气中吸收水预计的水平。
无水组合物典型地包含挥发性疏水性溶剂,例如挥发性烃类、挥发性硅氧烷类等。在挥发性烃类中,具体举出的由在商品名Permethyl-99A(Presperse Inc.)下商购的异十二烷制成。
就氧化铁颜料被全氟烷基表面处理的情况而言,关注通过将少量氟化溶剂或聚合物掺入组合物得到其他优点。认为氟化溶剂或粘合剂的应用会增加具有全氟烷基的颜料在疏水性成膜剂中的可分散性且由此为得到的薄膜提供超疏水性。适合的氟化溶剂和聚合物包括、但不限于:例如全氟醚类、全氟十氢化萘、全氟甲基十氢化萘、全氟二甲基环己烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟壬烷、全氟甲基环己烷、全氟甲基环戊烷和氟化硅氧烷类,例如全氟壬基聚二甲基硅氧烷。这种氟化溶剂和聚合物可以以任意两存在于组合物中,但典型地约占0.05%-约20%重量,更典型地约0.1%-约10%重量,且优选约0.5%-约5%重量。
油包水型乳剂
可以将本发明的组合物配制成油包水型乳剂。这些乳剂包含含油的连续相和水间断相。
含油相典型地约占乳剂总重的10%-约99%、优选约20%-约85%且更优选约30%-约70%重量,且水相典型地约占乳剂总重的约1%-约90%,优选约5%-约70%,且更优选约20%-约60%。水相典型地包含约25%-约100%,更典型地约50%-约95%重量的水。
含油相可以由单一油或不同油的混合物组成。主要关注有用的任意油,不过,优选高度疏水性油。适合的非限制性实例包括植物油;酯类,例如棕榈酸辛酯、肉豆蔻酸异丙酯和棕榈酸异丙酯;醚类,例如二辛基醚;脂肪醇类,例如鲸蜡醇、十八烷醇和山萮醇;异链烷烃,例如异辛烷、异十二烷和异十六烷;硅油类,例如聚二甲基硅氧烷、环硅氧烷类和聚硅氧烷类;烃油,例如矿物油、凡士林油、异二十碳烷和聚异丁烯;天然或合成蜡等。
适合的疏水性烃油可以是饱和或不饱和的,具有脂族特性并且是直链或支链的或包含脂环族或芳族环。烃油包括具有6-20个碳原子、更优选10-16个碳原子这样的烃油。有代表性的烃类包括癸烷、十二烷、十四烷、十三烷和C8-20异链烷烃。石蜡族烃类购自Exxon的ISOPARS商标和Permethyl Corporation。此外,还关注由Permethyl Corporation制造的具有商品名Permethyl 99ATM的C8-20石蜡族烃类例如C12异链烷烃(异十二烷)为适合的。各种商购C16异链烷烃例如异十六烷(具有商品名Permethyl RTM)也是适合的。优选的挥发性烃类的实例包括聚癸烷类例如异十二烷和异癸烷,包括例如Permethyl-99A(Presperse Inc.)和C7-C8-C12-C15异链烷烃例如来自Exxon Chemicals的Isopar Series。有代表性的烃溶剂是异十二烷。
关键的是乳剂几乎没有或无非挥发性亲水性成分,包括一些常用的保湿剂。应消除例如甘油和多元醇,包括丙二醇、乙氧基二甘醇、甘油、丁二醇、戊二醇和己二醇这样的成分或应将其保持在使得聚集物中非挥发性亲水性成分不超过15%重量且优选低于10%、低于5%、低于2%或低于1%重量这样的水平上。已经发现甘油对活动超疏水性特别有害且由此应将其维持在低于2%重量的水平上或将其完全消除。
已经发现乳化剂的选择和用量对得到提供超疏水性的薄膜而言是重要的。因为乳化剂自身可能对消除超疏水性薄膜有害,所以组合物优选具有最低水平的能够产生适合乳剂的乳化剂。乳化剂的用量典型地约占组合物总重的0.001wt%-约10wt%,但优选约0.01-约5wt%,且最优选约0.1wt%-约1wt%。
就油包水型乳剂而言,乳化剂自身应具有低HLB,优选低于10,更优选低于8.5。尽管在本发明范围内关注一种以上乳化剂的组合,但是每种这种乳化剂各自应具有低HLB。因此,较不期望高和低HLB乳化剂的应用(其组合得到低HLB(例如低于8.5)),因为尽管系统的组合HLB低于8.5,但是较高HLB乳化剂的贡献对消除超疏水性薄膜有害。如果存在,则具有高于10的HLB的乳化剂的用量低于1%重量,更优选低于0.5%重量,且最优选低于0.2%重量。
如果乳化剂具有包含-(CH2CH2O)n-形式的链的聚乙氧基化类型(例如聚氧乙烯醚类或酯类),则优选n小于20,更优选小于10,最优选小于5。还关注丙氧基化乳化剂是适合的。还优选具有小于20、更优选小于10、最优选小于5的环氧丙烷重复单元的丙氧基化乳化剂。
可以用于本发明组合物的乳化剂包括、但不限于如下一种或多种:山梨坦酯类;聚甘油基-3-二异硬脂酸酯;硬脂山梨坦、三硬脂山梨坦、倍半油酸山梨坦、失水山梨糖醇单油酸酯;甘油酯类例如单硬脂酸甘油酯和甘油单油酸酯;聚氧乙烯苯酚类例如聚氧乙烯辛基苯酚和聚氧乙烯壬基苯酚;聚氧乙烯醚类例如聚氧乙烯鲸蜡基醚和聚氧乙烯十八烷基醚;聚氧乙烯乙二醇酯类;聚氧乙烯山梨坦酯;聚二甲基硅氧烷共聚多元醇类;聚甘油酯类例如聚甘油基-3-二硬脂酸酯;月桂酸甘油酯;硬脂醇聚醚-2、硬脂醇聚醚-10和硬脂醇聚醚-20等。其他乳化剂提供在INCI Ingredient Dictionary and Handbook第11版2006中,将该文献公开的内容引入本文参考。
本发明关注为有用的极低HLB乳化剂的实例是Span 83,即一油酸酯和二油酸酯按照2∶1摩尔比的倍半酯,其具有3.7的HLB。硬脂山梨坦(INCI)是另一种适合的乳化剂,其具有4.7的HLB值。
水相可以包括一种或多种其他溶剂,优选挥发性溶剂,包括低级醇类,例如乙醇、异丙醇等。挥发性溶剂也可以是化妆品可接受的酯,例如乙酸丁酯或乙酸乙酯;酮类,例如丙酮或乙基甲基酮等。挥发性溶剂在存在于水相中时,典型地占水相重量的约0.1%-约75%,更典型地占其重量的至多约35%且优选至多约15%。关注促进超疏水性薄膜形成的水和任选的挥发性溶剂,因为在溶剂蒸发时,颗粒倾向于挤压薄膜表面。
硅氧烷包水型乳剂
发现有用的一类油包水型乳剂是具有包含硅氧烷-油的连续相和水间断相的硅氧烷包水型乳剂。
包含硅氧烷的相典型地占总乳剂重量的约20%-约95%,优选约25%-约85%,且更优选约35%-约70,水相典型地占总乳剂重量的约5%-约90%,优选约10%-约70%,且更优选约20%-约60%。水相典型地包含约25%-约100%,更典型地约50%-约95%重量的水。
硅氧烷油相可以包括挥发性硅氧烷油、非挥发性硅氧烷油及其组合。所谓挥发性硅氧烷油意指油易于在环境温度下蒸发。典型地,挥发性硅氧烷油在25℃显示约1Pa-约2kPa的蒸气压;优选在25℃具有约0.1-约10厘沲、优选约5厘沲以下、更优选约2厘沲以下的粘度;且在大气压下在约35℃-约250℃沸腾。
挥发性硅氧烷类包括环状和线性挥发性二甲基硅氧烷硅氧烷类。在一个实施方案中,挥发性硅氧烷类可以包括环聚二甲基硅氧烷,包括四聚体(D4)、五聚体(D5)和六聚体(D6)环甲硅油或其混合物。具体举出的可以由挥发性环甲硅油-六甲基环三硅氧烷、八甲基-环四硅氧烷和十甲基-环五硅氧烷构成。适合的聚二甲基硅氧烷购自Dow Corning的名称Dow Corning 200Fluid并且具有0.65-600,000厘沲或更高的粘度。适合的非极性挥发性液体硅氧烷油公开在美国专利US 4,781,917中,将其完整引入本文作为参考。其他挥发性硅氧烷类物质描述在Todd等人,“Volatile Silicone Fluids for Cosmetics”,Cosmetics and Toiletries,91:27-32(1976)中,将其完整引入本文参考。线性挥发性硅氧烷类在25℃一般具有小于约5厘沲的粘度,而环硅氧烷类在25℃具有小于约10厘沲的粘度。不同粘度挥发性硅氧烷类的数量包括Dow Corning 200、Dow Corning 244、Dow Corning 245、Dow Corning 344和Dow Corning 345(Dow Corning Corp.);SF-1204和SF-1202 Silicone Fluids(G.E.Silicones)、GE 7207和7158(General Electric Co.);和SWS-03314(SWS Silicones Corp.)。线性挥发性硅氧烷类包括低分子量聚二甲基四硅氧烷和十二甲基五硅氧烷等。
非挥发性硅油类典型地包括聚烷基硅氧烷类、聚芳基硅氧烷类、聚烷基芳基硅氧烷类或其混合物。聚二甲基硅氧烷类是优选的非挥发性硅油类。非挥发性硅油类典型地在25℃具有约10-约60,000厘沲的粘度,优选约10-约10,000厘沲,且更优选和约10-约500厘沲;且在大气压下沸点高于250℃。非限制性实例包括二甲基聚硅氧烷(聚二甲基硅氧烷)、苯基聚三甲基硅氧烷和二苯基聚二甲基硅氧烷。
挥发性和非挥发性硅油类可以任选被不同官能团取代,例如烷基、芳基、胺基、乙烯基、羟基、卤代烷基、烷基芳基和丙烯酸酯基等。
硅氧烷包水型乳剂被非离子型表面活性剂(乳化剂)乳化。适合的乳化剂包括聚二有机硅氧烷-聚氧化烯烃嵌段共聚物,包括美国专利US 4,122,029中所述的那些,将该文献公开的内容引入本文参考。这些乳化剂一般包含具有包含-(EO)m-和/或-(PO)n-基团的侧链的聚二有机硅氧烷骨架,典型地聚二甲基硅氧烷,其中EO是乙烯氧基且PO是1,2-丙烯氧基,侧链典型地被被氢或低级烷基(例如C1-6,典型地C1-3)封端或终止。侧链优选包含50个EO和/或PO单元或更少的单元(例如m+n=<50),优选20个以下,且更优选10个以下。除烷氧基化侧链外,硅氧烷乳化剂还可以包含来自硅氧烷骨架的烷基链侧链。其他适合的硅氧烷包水型乳化剂公开在美国专利US6,685,952中,将该文献公开的内容引入本文参考。商购硅氧烷包水型乳化剂包括:购自Dow Corning的那些,商品名为3225C和5225C FORMULATION AID;购自General Electric的SILICONE SF-1528;购自Goldschmidt Chemical Corporation的ABIL EM 90和EM 97(Hopewell,VA);和OSI Specialties(Danbury,CT)销售的SILWETTM系列乳化剂。
硅氧烷包水型乳化剂的实例包括、但不限于聚二甲基硅氧烷PEG 10/15交联聚合物,聚二甲基硅氧烷共聚醇、鲸蜡基聚二甲基硅氧烷共聚醇、PEG-15月桂基聚二甲基硅氧烷交联聚合物、月桂基聚甲基硅氧烷交联聚合物、环甲硅油和聚二甲基硅氧烷共聚醇、聚二甲基硅氧烷共聚醇(和)辛酸/癸酸三酸甘油酯类、异硬脂酸聚甘油基-4酯(和)鲸蜡基聚二甲基硅氧烷共聚醇(和)月桂酸己酯和聚二甲基硅氧烷共聚醇(和)环五硅氧烷。
硅氧烷包水型乳化剂的优选实例包括、但不限于PEG/PPG-18/18聚二甲基硅氧烷(商品名5225C,Dow Corning)、PEG/PPG-19/19聚二甲基硅氧烷(商品名BY25-337,Dow Corning)、鲸蜡基PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷(商品名Abil EM-90、Goldschmidt Chemical Corporation)、PEG-12聚二甲基硅氧烷(商品名SF 1288,General Electric)、月桂基PEG/PPG-18/18聚甲基硅氧烷(商品名5200 FORMULATION AID,Dow Corning)、PEG-12聚二甲基硅氧烷交联聚合物(商品名9010和9011硅氧烷弹性体掺合物,Dow Corning)、PEG-10聚二甲基硅氧烷交联聚合物(商品名KSG-20,Shin-Etsu)和聚二甲基硅氧烷PEG-10/15交联聚合物(商品名KSG-210,Shin-Et su)。
硅氧烷包水型乳化剂典型地以约0.001%-约10%重量、特别是约0.01%-约5%重量且更优选低于1%重量的用量存在于组合物中。
在本发明的一个实施方案中,在表面上提供疏水性薄膜的组合物包含油包水型乳剂。油包水型乳剂包括:(i)连续油相;(ii)间断(内部)水相;(iii)具有小于10、优选小于8.5的HLB值的乳化剂;(iv)一种或多种疏水性成膜剂;和(v)疏水改性的氧化铁颜料和/或碳黑。
在一个相关实施方案中,在表面上提供疏水性薄膜的组合物包含硅氧烷包水型乳剂。硅氧烷包水型乳剂包括:(i)连续硅油相;(ii)间断水相;(iii)包含具有包含-(EO)m-和/或-(PO)n-基团侧链的有机硅氧烷聚合物的乳化剂,其中n和m是0-约20的整数,且其中n和m之和是50以下,侧链被氢或低级烷基终止;(iv)一种或多种疏水性成膜剂;和(v)疏水改性的氧化铁颜料和/或碳黑。
在油包水型和硅氧烷包水型乳剂中,一种或多种疏水性成膜剂与疏水改性的氧化铁颜料和/或碳黑的重量比如上所述,并且适合地为,例如约1∶10-约10∶1、约1∶10-约5∶1、约1∶5-约5∶1、约1∶5-约2∶1或约1∶2-约1∶1,优选较高水平的颗粒材料;且一种或多种疏水性成膜剂和疏水改性的氧化铁颜料和/或碳黑材料共同占油包水型或硅氧烷包水型乳剂重量的至少约1%,优选至少约2%,更优选至少约5%,占乳剂总重至多约10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%。
在本发明优选的实施方案中,首先将疏水性成膜剂和疏水性颜料分散于或溶于油或硅氧烷相。然后将油或硅氧烷与水相混合,形成乳剂。该乳剂典型地具有主要分散或溶于油或硅氧烷相中的疏水性成膜剂和疏水性颜料。
化妆品
本发明的化妆品组合物包括、但不限于颜色化妆品、皮肤护理产品、护法产品和个人护理产品。颜色化妆品包括,例如粉底和睫毛膏。皮肤护理产品包括、但不限于防晒霜、日晒后用品、洗液和霜剂。其他应用包括在护法产品、驱虫药、除臭剂、止汗药、唇膏、耳道产品、婴儿擦剂、婴儿霜或洗液、顶涂层中的应用以赋予上述应用的化妆品、个人护理产品、护法产品或急救产品防水或耐水性。例如,本发明的组合物可以作为顶涂层施用于上述应用的底涂层上以改善防水或耐水性。类似地,可以将该组合物作为预涂层施用于急救产品例如抗生素软膏或喷雾剂、绷带或伤口敷料。
本发明优选的化妆品是睫毛膏。本发明的组合物还可以具有任意常用于化妆品领域、特别是制备睫毛膏产品的成分。这些不同成分的用量典型地占组合物重量的约0.01-约20wt.%。这些成分的性质及其用量必须谨慎地选择以便对疏水性薄膜无害。在这方面,应注意所有非挥发性亲水性成分的聚集物应保持在低组合物重量的15%且优选低于约10%。
除氧化铁颜料和/或碳黑外,睫毛膏还可以包含其他颜料、珠光物质和/或着色剂作为这种产品中的常用物质。无机颜料包括二氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化铬、铁蓝和云母;有机颜料包括钡、锶、钙或铝的色淀、佛青和碳黑;着色剂包括D&C绿#3、D&C黄#5和D&C蓝#1。可以用一种或多种增容剂涂敷颜料和/或着色剂或处理表面,以有助于在水或蜡相任一相或它们两者中的分散。优选的颜料和/或着色剂是用聚二甲基硅氧烷共聚醇处理表面的那些。
可以加入各种填充剂和其他成分。适合的填充剂包括、但不限于二氧化硅、处理的二氧化硅、滑石粉、硬脂酸锌、云母、高岭土、尼龙粉例如OrgasolTM、聚乙烯粉末、TeflonTM、淀粉、一氮化硼、共聚物微球例如ExpancelTM(Nobel Industries)、PolytrapTM(Dow Corning)和硅氧烷树脂微珠(TospearlTM from Toshiba)等。
其他颜料/粉末填充剂包括、但不限于:无机粉末,例如树胶、白垩、Fuller氏土、高岭土、绢云母、云母石、金礞石、合成云母、红云母、黑云母、氧化锂云母、金精石、硅酸铝、淀粉、蒙脱石粘土、烷基和/或三烷基芳基铵蒙脱石类、化学改性的硅酸镁铝、有机修饰的胶岭石粘土、水合硅酸铝、淀粉辛烯基琥珀酸铝硫酸钡、硅酸钙、硅酸镁、硅酸锶、金属钨酸盐、镁、二氧化硅氧化铝颜料、沸石、硫酸钡、煅烧硫酸钙(煅石膏)、磷酸钙、氟磷灰石、羟磷灰石、陶瓷粉末、金属皂(硬脂酸锌、硬脂酸镁、肉豆蔻酸锌、棕榈酸钙和硬脂酸铝)、胶态二氧化硅和一氮化硼;有机粉末,例如聚酰胺树脂粉末(尼龙粉)、环糊精、甲基聚甲基丙烯酸酯粉末、苯乙烯和丙烯酸的共聚物粉末、苯并胍胺树脂粉末、聚(四氟乙烯)粉末和羧基乙烯基聚合物、纤维素粉末,例如羟乙基纤维素和羧甲基纤维素钠、乙二醇单硬脂酸酯;无机白颜料,例如氧化镁;和稳定剂/流变学改性剂,例如,Bentone Gel和Rheopearl TT2。其他有用的粉末公开在美国专利US 5,688,831中,将该文献公开的内容引入本文作为参考。
睫毛膏组合物可以包含一种或多种蜡,包括,例如,米糠蜡、巴西棕榈蜡、ouricurry wax、小烛树蜡、褐煤蜡、甘蔗蜡、地蜡、聚乙烯蜡、Fischer-Tropsch蜡、蜂蜡、微晶蜡、硅氧烷蜡、氟化蜡及其任意组合。
组合物、特别是睫毛膏组合物可以包含其他为阳离子型聚合物的成膜剂。适合的阳离子型聚合物包括、但不限于聚季铵盐-4、聚季铵盐-5、聚季铵盐-6、聚季铵盐-7、聚季铵盐-10、聚季铵盐-22、聚季铵盐-37、聚季铵盐-47或其任意组合。尤其优选聚季铵盐-7。聚季铵盐-7是丙烯酰胺/氯化二甲基二烯丙基铵共聚物的季铵盐。聚季铵盐-7作为SALCARESuper 7商购(由Ciba Specialty Chemicals,Inc.市售)。
本发明的组合物可以任选包含其他活性和无活性成分,典型地与化妆品或个人护理产品组合,包括、但不限于赋形剂、填充剂、乳化剂、抗氧化剂、表面活性剂、成膜剂、螯合剂、胶凝剂、增稠剂、软化剂、保湿剂、增湿剂、维生素、矿物、粘度和/或流变改性剂、遮光剂、角质层分离剂、脱颜料剂、类视颜料、激素化合物、α-羟基酸、α-酮酸、抗-分支杆菌剂、抗真菌剂、抗微生物剂、抗病毒剂、止痛剂、脂类化合物、抗-过敏反应剂、H1或H2抗组胺药、抗炎剂、抗刺激剂、抗肿瘤药、免疫系统加强剂、免疫系统抑制剂、抗痤疮剂、麻醉剂、抗菌药、驱虫药、皮肤冷却化合物、皮肤保护剂、皮肤渗透促进剂、剥脱剂、润滑剂、香料、着色剂、染色剂、脱颜料剂、颜料减少剂、防腐剂、稳定剂、药剂、光稳定剂及其混合物。如果存在,则应选择这种其他成分的水平,以便不会对乳剂形成超疏水性薄膜的能力产生不良影响。所有这种其他成分总计应优选占总组合物重量的5%以下、更优选低于2%且更优选低于1%。
疏水性成膜剂聚合物和疏水性颜料(例如疏水改性的颜料、碳黑等)的组合典型地占化妆品组合物的约0.5%-约99%。更具体地说,疏水性成膜剂聚合物疏水性颜料的组合物就可以占化妆品组合物重量的约1-5%、约5-10%、约10-15%、约15-20%、约20-25%、约25-30%、约30-35%、约40-45%、约45-50%、约50-55%、约55-60%、约60-65%、约65-70%、约70-75%、约75-80%、约80-85%、约85-90%或约90-95%。
疏水性颜料典型地占干燥薄膜重量的约20%-约95%,其含义是薄膜由任意存在的挥发性成分蒸发后化妆品组合物形成。在不同的实施方案中,疏水性颜料占干燥薄膜重量的约20-25%、约25-30%、约30-35%、约40-45%、约45-50%、约50-55%、约55-60%、约60-65%、约65-70%、约70-75%、约75-80%或约80-85%。观察到理想地将疏水性颜料在干燥薄膜中的量调节至上述范围的高端,在这种情况中,成膜剂的分子量较大(例如纤维质),或其中薄膜包含高水平的非挥发性水溶性或水可分散成分,其可以涂敷或掩蔽薄膜表面上的颜料。优选干燥薄膜中非挥发性水溶性或水可分散成分的共同用量低于干燥表面总重的约35%、低于约30%、低于约25%、低于约20%、低于约15%、低于约10%、低于约5%或低于约2.5%。在一些实施方案中,超疏水性薄膜包含低于1%重量的非挥发性水溶性或水可分散成分。
疏水性颜料可以包含疏水改性的氧化铁、主要由其组成或由其组成。所谓“主要由疏水改性的氧化铁组成”的含义是将存在的其他疏水性颜料排除至一定程度,该程度在于这种其他疏水性颜料的存在对得到的薄膜的接触角具有可测定的影响。在一些实施方案中,疏水性颜料成分可以包含大于约5%、大于约10%、大于约15%、大于约20%、大于约25%、大于约30%、大于约35%、大于约40%、大于约45%、大于约50%、大于约55%、大于约60%、大于约65%、大于约70%、大于约75%、大于约80%、大于约85%、大于约90%或大于约95%重量的疏水改性的氧化铁。
疏水性颜料可以包含碳黑、主要由其组成或由其组成。所谓“主要由碳黑组成”的含义是将存在的其他疏水性颜料排除至一定程度,该程度在于这种其他疏水性颜料的存在对得到的薄膜的接触角具有可测定的影响。在一些实施方案中,疏水性颜料成分可以包含大于约5%、大于约10%、大于约15%、大于约20%、大于约25%、大于约30%、大于约35%、大于约40%、大于约45%、大于约50%、大于约55%、大于约60%、大于约65%、大于约70%、大于约75%、大于约80%、大于约85%、大于约90%或大于约95%重量的碳黑。
本发明的睫毛膏还具有包含用于这种产品的任意常用成分,包括International Cosmetic Ingredient Dictionary and Handbook,第12版(2008)3435-3438页中举出的那些睫毛膏成分,将该文献公开的内容引入本文作为参考。
在一个实施方案中,将组合物配制成包含疏水改性的(即表面处理的)二氧化钛或氧化锌的防晒霜。疏水改性的二氧化钛或氧化锌可以占组合物总重的约1%-至少约15%。防晒霜任选包含一种或多种有机UVA和/或UVB填充剂(疏水性亲水性),不过,亲水性有机防晒霜在乳剂中的水平不应高至对形成超疏水性表面产生不良影响,且这种有机防晒霜的聚集量优选低于约10%重量,更优选低于约5%重量。本发明的防晒霜与常规的基于乳剂的防晒霜相比显示改善的耐水性。
本发明的组合物可以具有一种或多种活性防晒霜。这种防晒霜可以是有机或无机的和水溶性的或油溶性的。这种活性成分包括用于UVA和UVB保护(290-400纳米日光照射)的那些。这种防晒霜活性成分包括、但不限于如下的一种或多种:二苯酰甲烷、羟苯甲酮、舒利苯酮、二羟苯宗、邻氨基苯甲酸甲酯、对氨基苯甲酸(PABA)、辛基甲氧基肉桂酸酯、DEA甲氧基肉桂酸酯、氰双苯丙烯酸辛酯、甲酚曲唑三硅氧烷、辛基水杨酸酯、水杨酸三甲环己酯、辛基二甲基PABA、TEA水杨酸酯、4-甲基亚苄基樟脑、辛基三嗪酮、对苯二亚甲基二樟脑磺酸、苯基苯并咪唑磺酸、乙基PABA、羟基甲苯基苯并三唑、亚甲基双-苯并三唑基四甲基丁基苯酚、双-乙基己基氧基苯酚甲氧基苯酚三嗪、二氧化钛、氧化锌或其任意衍生物或任意组合。其他有用的防晒霜活性成分包括美国专利US5,000,937中公开的那些,将该文献引入本文作为参考。优选的防晒霜包括肉桂酸辛基甲氧基酯、辛基水杨酸酯、氰双苯丙烯酸辛酯、阿伏苯宗、二苯酮-3和聚硅氧烷-15(Parsol slx)。
在一个实施方案中,将组合物施用于皮肤,优选皮肤表面。将这种组合物配制成粉底、腮红、眼影等。在另一个实施方案中,将组合物制成防水、防转移口唇用产品(例如唇膏或润唇膏),就此而言,将组合物施用于口唇。在另一个实施方案中,可以将组合物配制成指甲油。颜色化妆品包括粉底、睫毛膏、指甲油、唇膏、眼影等任选包含一种或多种其他着色剂,包括染料、色淀、颜料或其组合。
在另一个实施方案中,将组合物施用于毛发(身体毛发、头皮、胡须、小胡子、睫毛等)并且提供防湿性。因此,例如可以在游泳前将组合物施用于头发,使得在浸入水中后头发不变湿,或仅变成最低程度的湿润。所谓最低程度的湿润的含义是头发在浸入水中后与浸入水中前的头发重量相比重量增加100%以下,优选50%以下,更优选25%以下,且更优选10%以下。此外,在一次或两次剧烈摇晃头发后,头发基本上干燥。所谓基本上干燥的含义是与浸入水中前的头发重量相比,头发重量增加约5%以下或约2.5%以下。可以使用用本发明组合物处理的头发样本测试上述情况。同样,可以在游泳前将组合物施用于宠物例如狗的毛发,使得宠物在游泳后无需擦干身子等就即刻基本上干燥,或将组合物施用于家畜类,以便它们不会被雪、雨或泥浸湿。
可以将其他成分掺入填充剂或用于不同功能目的,因为这是化妆品领域惯用的。然而,尽管可以包括符合配制上述化妆品组合物的其他成分,但是包含的其他成分限于那些不干扰超疏水性薄膜形成的那些成分。
实施例
实施例1
本实施例比较了基于与水滴的接触角的包含用全氟烷基疏水改性的氧化铁的三种薄膜。在每种情况中,氧化铁颜料是用全氟辛基三乙氧基硅烷(INCI)表面处理的黑色氧化铁(INCI)。这种颜料在粒度和表面处理程度方面不同。表1提供了用于本实施例的氧化铁颜料各自的平均粒度和粒度中位值、表面处理百分比(ST)和表面处理百分比(ST)与平均粒度和粒度中位值之比。
表1.
A=Unipure黑LC989 FS.8%(Sensient);B=Unipure黑LC989FS 1.6%(Sensient);和C=黑色氧化铁FS 3%(Sensient);1定义为100乘以全氟辛基三乙氧基硅烷(INCI)与氧化铁(INCI)的重量比
将表1的氧化铁颜料(样品A、B和C)加入到疏水性表面成膜剂在异十二烷中的无水分散液中,以制备表2的制品1A、1B和1C。将表2中举出的全部用量作为总组织的重量百分比提供。
表2.
INCI名称/描述 | 1A | 1B | 1C |
异十二烷1 | 64 | 64 | 64 |
异十二烷和丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物2 | 6 | 6 | 6 |
异十二烷和乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物和丁烯/乙烯/苯乙烯共聚物3 | 20 | 20 | 20 |
颜料(样品A) | 10 | -- | -- |
颜料(样品B) | -- | 10 | -- |
颜料(样品C) | -- | -- | 10 |
总计 | 100 | 100 | 100 |
1来自Presperse的Permethyl A;2来自Shin Etsu的KP 550;3来自Penreco的Versagel MD 1600
将制品1A、1B和1C施加于载玻片,使挥发性物质蒸发,得到薄膜。使用Kruss Drop Shape Analysis System DSA 10 MK2测定每种薄膜与水滴的接触角。通过仪器软件、使用循环拟合法计算接触角。将水的体积(即水滴大小)设定在5μl。将接触角测定为133°(1A)、138.6°(1B)和143.1°(1C)。
表3显示变量(x,y)的相关系数(rx,y)和决定系数(r2),其中y是测定的接触角,值x是如下独立变量:表面处理百分比(ST)、粒度中位值(中位值)、平均粒度(平均值)、ST与粒度中位值之比(ST:中位值),和ST与平均粒度之比(ST:平均值)。
表3.
ST | 中位值 | 平均值 | ST:中位值 | ST:平均值 | |
rx,y | 0.976 | -0.241 | -0.888 | 0.944 | 0.999 |
r2 | 0.953 | 0.058 | 0.789 | 0.891 | 0.999 |
如表3所示,用全氟辛基三乙氧基硅烷(INCI)处理的氧化铁颜料表面的ST:平均值之比(即表面处理百分比与微米计的平均值粒度之比)是优于其他独立变量的薄膜疏水性预测值。
实施例2
本实施例比较了包含基于与水滴的接触角的用烷基链疏水改性的氧化铁的三种薄膜。在每种情况中,氧化铁颜料包含用三乙氧基辛酰基硅烷(INCI)表面处理的黑色氧化铁(INCI)。这种颜料在粒度和表面处理程度方面不同。表4提供了用于本实施例的氧化铁颜料各自的平均粒度(平均值)、表面处理百分比(ST)和表面处理百分比与平均粒度之比(ST:平均值)。
表4.
D=黑色氧化铁AS # 4023(Sensient),三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁颜料;E=Covalumine黑AS(Sensient),三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁和氧化铝颜料颜料;且F=黑NF11S2(Kobo),三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁颜料;1定义为100乘以三乙氧基辛酰基硅烷与金属氧化物的重量比
将表4的烷基硅烷处理的氧化铁颜料(颜料样品D、E和F)加入到疏水性薄膜成膜剂在异十二烷中的无水分散液中,以制备表5的制品2D、2E和2F。将表2中举出的所有用量作为总组成重量百分比提供。
表5.
1来自Presperse的Permethyl A;2来自Shin Etsu的KP 550;3来自Penreco的Versagel MD 1600
将制品2D、2E和2F涂布于载玻片并且使挥发性物质蒸发至得到薄膜。使用Kruss Drop Shape Analysis System DSA 10MK2测定每种薄膜与水滴的接触角。通过仪器软件、使用循环拟合法计算接触角。将水的体积(即水滴的大小)设定在5μl。将接触角测定为113.2°(2D)、114°(2E)和142.8°(2F)。
就实施例1的全氟烷基硅烷处理的氧化铁颜料而言,ST:平均值之比(表面处理百分比与微米计的平均粒度之比)与得到的具有提供最大疏水性薄膜的最高ST:平均值颜料的薄膜的疏水性紧密相关。尽管在这种情况中,单独的表面处理百分比(ST)和单独的平均粒度(平均值)产生大于ST:平均值之比的rx,y和r2值,但是这种发现的意义降低,部分是因为数据组有限且部分是因为颜料样品E(来自Sensient的Covalumine黑AS)包含79%重量的氧化铝颜料和20%重量的氧化铁,而样品D和F的颜料仅包含氧化铁作为金属氧化物成分。
尽管如此,但是确立了具有微米计的表面处理百分比与平均粒度之比大于约2.5(ST:平均值)的烷基硅烷处理的氧化铁颜料能够提供超疏水性薄膜。
实施例3
本实施例提供了提供超疏水性薄膜的组合物,其包含在无水媒介物中的碳黑(D&C黑#2)和疏水性成膜剂。该组合物具有表6中提供的配方。
表6.
INCI名称/描述 | 样品3 |
异十二烷(1) | 64 |
异十二烷和丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物(2) | 6 |
异十二烷和乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物和丁烯/乙烯/苯乙烯共聚物(3) | 20 |
D&C Black#2(4) | 10 |
总计 | 100 |
1来自Presperse的Permethyl A;2来自Shin Etsu的KP 550;3来自Penreco的Versagel MD 1600;4来自Sensient的Unipure黑LC902
通过使表6的组合物沉积在载玻片上并且允许挥发性物质蒸发制备薄膜。将与水滴的接触角测定为148.2°。
实施例4
本实施例显示可使用碳黑颜料和烷基硅烷处理的氧化铁颜料混合物得到的超疏水性的协同改善。根据表7制备具有不同比例的碳黑颜料与氧化铁颜料的制品。
表7.
1来自Presperse的Permethyl A;2来自Shin Etsu的KP 550;3来自Penreco的Versagel MD 1600;4来自Sensient的Unipure黑LC 902
如实施例2中所述,经测定包含10%重量的烷基硅烷处理的氧化铁的样品(样品2D)与水的接触角为113.2°。包含10%重量的碳黑(D&C黑#2)的样品如实施例3所示,与水具有的接触角为148.2°。这些值用于预测具有7.5%重量的颜料样品D和2.5%重量的D&C Black #2;5%重量的颜料样品D和5%重量的D&C黑#2;和2.5%重量的颜料样品D和7.5%重量的D&C黑#2的样品的接触角,推定每种颜料对接触角的贡献是累加性的。将结果在图1中绘制为如虚线和标记符号(◇)所示。
由如上所述的样品4H、4I和4J制备薄膜,如上所述将每种薄膜的接触角测定为144.5°(4H)、147°(4I)、145.8°(4J)。将这些测定值在图1中绘制为如实线和标记符号(□)所示。在每种情况中,测定的接触角基本上大于预测值,显示碳黑与烷基硅烷处理的氧化铁在薄膜超疏水性方面的协同作用。
实施例5
本实施例显示可使用碳黑颜料和全氟烷基硅烷处理的氧化铁颜料混合物得到的超疏水性的协同改善。根据表8制备具有不同比例的碳黑颜料与氧化铁颜料的制品。
表8.
1来自Presperse的Permethyl A;2来自Shin Etsu的KP 550;3来自Penreco的Versagel MD 1600;4来自Sensient的Unipure黑LC 902
如实施例1中所述,经测定包含10%重量的全氟烷基硅烷处理的氧化铁的样品(样品1A)与水的接触角为133°。包含10%重量的碳黑(D&C黑#2)的样品如实施例3所示,与水具有的接触角为148.2°。这些值用于预测具有7.5%重量的颜料样品A和2.5%重量的D&C黑#2;5%重量的颜料样品A和5%重量的D&C黑#2;和2.5%重量的颜料样品A和7.5%重量的D&C黑#2的样品的接触角,推定每种颜料对接触角的贡献是累加性的。将结果在图2中绘制为如虚线和标记符号(◇)所示。
由如上所述的样品5K、5L和5M制备薄膜,如上所述将每种薄膜的接触角测定为148.1°(5K)、149.6°(5L)、150.3°(5M)。将这些测定值在图2中绘制为如实线和标记符号(□)所示。在每种情况中,测定的接触角基本上大于预测值,显示碳黑与全氟烷基硅烷处理的氧化铁在薄膜超疏水性方面的协同作用。
本文所述和请求保护的本发明并不限于本文公开的具体实施方案的范围,因为这些实施方案旨在作为本发明几个方面的示例。预期任何等效实施方案均属于本发明的范围。实际上,除了其中所示和所述的那些外,本发明的各种变型对本领域技术人员而言从上述描述中显而易见。这种变型也属于所附权利要求书的范围。将本文引述的全部公开文献完整地引入作为参考。
Claims (53)
1.赋予皮肤上超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;
(b)一种或多种烷基硅烷处理的氧化铁颜料,所述氧化铁颜料具有大于约2.3的表面处理百分比与平均粒度之比;
其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述一种或多种烷基硅烷处理的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约5∶1;且其中基于该组合物总重,所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%;
所述组合物能够在存在的任何挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,该薄膜的特征在于与水的接触角大于约140°。
2.权利要求1的组合物,其中所述颜料是三烷氧基烷基硅烷处理的氧化铁颜料。
3.权利要求2的组合物,其中所述颜料是三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁颜料。
4.权利要求3的组合物,其中所述颜料具有大于约2.5的表面处理百分比与平均粒度之比。
5.权利要求1的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含选自(烷基)丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、氟聚合物、硅氧烷类及其共聚物的成膜剂。
6.权利要求5的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物。
7.权利要求1的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含两个或更多个嵌段的共聚物,所述嵌段选自苯乙烯(S)、烷基苯乙烯(AS)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、丁二烯(B)、异戊二烯(I)、丙烯酸酯(A)和甲基丙烯酸酯(MA)。
8.权利要求1的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述一种或多种烷基硅烷处理的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约2∶1。
9.权利要求1的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于5%。
10.权利要求9的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于2%。
11.权利要求1的组合物,其中所有多元醇的重量百分比总计低于1%。
12.赋予皮肤上超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;
(b)一种或多种氟硅烷处理的氧化铁颜料,所述氧化铁颜料具有大于约1.2的表面处理百分比与平均粒度之比;
其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述一种或多种氟硅烷处理的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约5∶1;且其中基于该组合物总重,所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%;
所述组合物能够在存在的任何挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,该薄膜的特征在于与水的接触角大于约140°。
13.权利要求12的组合物,其中所述颜料是全氟烷基三烷氧基硅烷处理的氧化铁颜料。
14.权利要求13的组合物,其中所述颜料是全氟辛基三乙氧基硅烷处理的氧化铁颜料。
15.权利要求14的组合物,其中所述颜料具有大于约1.5的表面处理百分比与平均粒度之比。
16.权利要求12的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含选自(烷基)丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、氟聚合物、硅氧烷类及其共聚物的成膜剂。
17.权利要求16的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物。
18.权利要求12的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含两个或更多个嵌段的共聚物,所述嵌段选自苯乙烯(S)、烷基苯乙烯(AS)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、丁二烯(B)、异戊二烯(I)、丙烯酸酯(A)和甲基丙烯酸酯(MA)。
19.权利要求12的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述一种或多种全氟烷基硅烷处理的氧化铁颜料的重量比为约1∶5-约2∶1。
20.权利要求12的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于5%。
21.权利要求12的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于2%。
22.权利要求12的组合物,其中所有多元醇的重量百分比总计低于1%。
23.赋予皮肤上超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;
(b)疏水性颜料的组合,该组合包含:
(i)一种或多种疏水改性的氧化铁颜料;
(ii)碳黑;
所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料与所述碳黑的重量比在约1∶10至约10∶1之间;
其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述疏水性颜料的组合的重量比为约1∶10-约5∶1;且其中基于该组合物总重,所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%;
所述组合物能够在存在的任何挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,该薄膜的特征在于与水的接触角大于约140°。
24.权利要求23的组合物,其中所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料包含烷基硅烷处理的氧化铁颜料和全氟烷基硅烷处理的氧化铁颜料中的至少一种。
25.权利要求23的组合物,其中所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料包含三烷氧基烷基硅烷处理的氧化铁颜料。
26.权利要求25的组合物,其中所述三烷氧基烷基硅烷处理的氧化铁颜料是三乙氧基辛酰基硅烷处理的氧化铁颜料。
27.权利要求23的组合物,其中所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料包含全氟烷基三烷氧基硅烷处理的氧化铁颜料。
28.权利要求27的组合物,其中所述全氟烷基三烷氧基硅烷处理的氧化铁颜料是全氟辛基三乙氧基硅烷处理的氧化铁颜料。
29.权利要求24的组合物,其中所述接触角大于约145°。
30.权利要求24的组合物,其中所述接触角大于约148°。
31.权利要求24的组合物,其中所述接触角大于约150°。
32.权利要求23的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含选自(烷基)丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、氟聚合物、硅氧烷类及其共聚物的成膜剂。
33.权利要求32的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物。
34.权利要求23的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含两个或更多个嵌段的共聚物,所述嵌段选自苯乙烯(S)、烷基苯乙烯(AS)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、丁二烯(B)、异戊二烯(I)、丙烯酸酯(A)和甲基丙烯酸酯(MA)。
35.权利要求23的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述疏水性颜料的组合的重量比为约1∶5-约2∶1。
36.权利要求23的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于5%。
37.权利要求23的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于2%。
38.权利要求23的组合物,其中所有多元醇的重量百分比总计低于1%。
39.赋予皮肤上超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;
(b)碳黑;
其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述碳黑的重量比为约1∶10-约10∶1;且其中基于该组合物总重,所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%;
所述组合物能够在挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,该薄膜的特征在于与水的接触角大于约140°。
40.权利要求39的组合物,其中所述碳黑具有在约0.1μm和约1μm之间的平均粒度和在约50和约500m2/g之间的表面积。
41.权利要求39的组合物,其中所述与水的接触角大于约145°。
42.权利要求39的组合物,其中所述与水的接触角大于约148°。
43.权利要求39的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含选自(烷基)丙烯酸酯类、聚氨基甲酸酯类、氟聚合物、硅氧烷类及其共聚物的成膜剂。
44.权利要求43的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含丙烯酸酯类/聚二甲基硅氧烷共聚物。
45.权利要求39的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂包含两个或更多个嵌段的共聚物,所述嵌段选自苯乙烯(S)、烷基苯乙烯(AS)、乙烯/丁烯(EB)、乙烯/丙烯(EP)、丁二烯(B)、异戊二烯(I)、丙烯酸酯(A)和甲基丙烯酸酯(MA)。
46.权利要求39的组合物,其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述碳黑的重量比为约1∶10-约2∶1。
47.权利要求39的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于5%。
48.权利要求39的组合物,其中所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于2%。
49.权利要求39的组合物,其中所有多元醇的重量百分比总计低于1%。
50.赋予皮肤上超疏水性薄膜的化妆品组合物,包含:
(a)一种或多种疏水性成膜剂;
(b)一种或多种疏水改性的氧化铁颜料;
其中所述一种或多种疏水性成膜剂与所述一种或多种疏水改性的氧化铁颜料的重量比为约1∶10-约5∶1;且其中基于该组合物总重,所述组合物中所有非挥发性水溶性或水可分散的有机成分的聚集重量百分比小于15%;
所述组合物能够在存在的任何挥发性成分蒸发后在表面上提供薄膜,该薄膜的特征在于与水的接触角大于约140°。
51.权利要求50的组合物,其中所述疏水改性的氧化铁颜料包含表面处理,其选自烷基、烯丙基、乙烯基、芳基、烷基-芳基、芳基-烷基、硅烷类、硅氧烷类、聚二甲基硅氧烷、脂肪酸、聚合硅烷类、聚氨基甲酸酯类、环氧化物及其氟-或全氟-衍生物。
52.化妆品薄膜,包含疏水性成膜聚合物和颜料,所述颜料选自烷基硅烷处理的氧化铁、全氟烷基硅烷处理的氧化铁、碳黑及其组合;所述薄膜的特征在于与水的接触角至少为140°。
53.赋予睫毛上超疏水性薄膜的方法,包括对其施用权利要求1、22、23、39或50任一项的组合物并且使存在的任何挥发性成分蒸发,由此形成疏水性薄膜,该薄膜的特征在于与水滴的接触角至少为140°。
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Application publication date: 20110223 |
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