纤维素基有机颜料制造技术

本发明专利技术提供了一种包含经染色的结晶纤维素颗粒的颜料，其包含：具有表面电荷的结晶纤维素芯；可选地一个或多个吸附在结晶纤维素芯上的在彼此顶部上具有交替电荷的聚电解质层，最接近芯的聚电解质层具有与芯的表面电荷相反的电荷；以及至少一种具有电荷的有机染料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维素基有机颜料相关申请的交叉引用本专利技术要求于2015年11月30日提交的美国临时申请号62/260,747的、根据35U.S.C.§119(e)的权益。
本专利技术涉及纤维素基有机颜料。更具体地说，本专利技术涉及基于结晶纤维素的有机颜料及其制造方法。
技术介绍
术语“颜料”适用于不溶于其中使用它们的施用介质(载体)的着色剂。有机颜料的典型示例是酞菁、偶氮颜料、二酮吡咯并吡咯类和喹吖啶酮类。无机颜料包括各种铁氧化物、铬氧化物和金属硫化物。颜料不同于染料，染料可溶于其中使用它们的载体中。颜料可以表现出比染料更高的化学和光化学稳定性。可溶性染料在与金属离子结合后通过使可溶性染料沉淀以形成不溶性盐，从而转化为颜料。所得到的颜料通常被称为色淀颜料。用于化妆品的颜料必须被转化成能够在各种介质(如油和蜡)中容易分散和可再现的颜色的形式。研磨是实现这些性能的一种方式。事实上，研磨会增加颜料的表面积和视觉效果。然而，研磨通常需要添加能够改变颜料颜色的润湿剂。此外，研磨对最终产品的质量(包括其感觉)有着至关重要的影响。在化妆品工业中已知通过添加填料可以赋予化妆品材料理想的感觉。具体而言，球形二氧化硅(SiO2)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)颗粒被用作化妆品中的填料，以赋予人皮肤自然外观并使皱纹不明显。消费者知道使用颜料来使彩色化妆品与皮肤颜色和色泽相匹配的重要性。但是需要一种美容底妆，其给予用户自然的外观，提供效仿或复制健康皮肤外观(即健康光泽和自然色彩)的自然光辉。然而，很难得到一种底妆化妆品，其同时遮盖皮肤瑕疵，创造出均匀的皮肤色泽，并产生健康且充满活力的干净清爽的皮肤。这些期望的特性难以同时满足。一个原因是用于提供期望的颜色和遮盖的无机化合物(如二氧化钛和铁氧化物)颜料基本上是不透明的，并且这掩盖了预期的活力，通常给浅色皮肤赋予白垩外观并给深色皮肤赋予灰色外观，尤其是在紫外线、日光灯、甚至自然光下。用来赋予光泽而掺入的珠光颜料常常给皮肤带来不自然的外观。即使是与皮肤色泽相匹配的彩色颜料也经常会产生哑光外观，因此无法匹配健康正常皮肤的外观和光泽。有时添加成分(如润肤剂)以赋予光辉，但是这种益处随着时间而改变，因为由于皮脂的分泌而使得组合物在皮肤上可移动、擦除或改变其组成。许多研究致力于理解皮肤的光学性质。这些研究集中在光的吸收、散射、透射、反射和空间能量分布上。有时球形颗粒涂覆有一层赋予颜色的层。包含表现出高光散射的球形SiO2颗粒的颜料混合物也已被公开。一些颗粒涂覆有TiO2，一些涂覆有Fe2O3。已知这样的填料具有相对良好的皮肤感觉。然而，它们在皮肤上具有白色、不自然外观的缺点。这在某种程度上是由于球体上表面颗粒的存在增加了光散射或衰减(吸收)光的事实。最近，已经向仅仅基于有机成分的颜料偏移，特别是与水性制剂相容的那些颜料。无机颜料目前在市场上占据主导地位，但有机颜料市场正在迅速增长。需要基于有机成分的新型颜料，其部分或全部来源于可再生资源。预计有机颜料是目前使用的无机颜料的无毒可生物降解的替代品。虽然有机颜料的市场正在增长，但是可用的产品的种类仍然有限，而且许多产品的耐光性较差，这导致随着时间会褪色。颜料和染料的不同溶解性或可分散性可能使得难以生产跨越CIE色彩空间色度图的颜色。需要制造一种颜料，其能够被组合(混合)，而不用考虑颜料和染料的不同溶解性或可分散性。为了解决日益增长的消费者对个人健康和卫生问题的关注，有机个人护理产品(有时被称为绿色个人护理产品)是期望的。为了提供此类产品，要克服的关键挑战是有限的保质期、原材料供应和严格的法规限制。对有机个人护理产品功效和生活方式改变的强烈认识是消费者采用绿色个人护理产品(包括以此为基础的化妆品)的重要动力。另一方面，纤维素是个人护理产品(包括一些化妆品)中广泛使用的物质。它也是一种广泛可用的原料，具有很长的保质期，具体取决于其配方。纤维素被认为是可持续来源的材料。纤维素是一种半结晶有机聚合物，是一种作为植物、藻类和一些真菌样微生物的细胞壁的结构材料而天然产生的多糖。纤维素被天然地组织成连接的聚(β-1,4-吡喃葡萄糖)单元的长直链，其通过强的分子内氢键和分子间氢键组装成在原纤维内具有无定形区域的高度结晶的原纤维。纤维素聚合物链之间广泛的氢键使得纤维素非常难溶于水中。纤维素材料和它们的分散体已广泛用作药物片剂中的赋形剂，并作为化妆品和加工食品中的增稠剂和稳定剂。通过破坏无定形区域中的化学键，纤维素可以转化为纤维素纳米晶体，也称为纳米结晶纤维素(NCC)。因此，纳米结晶纤维素可以通过木浆和其它生物材料的无定形组分的强酸水解而由纤维素生产，其中浆状物质中的纤维素的无定形区域被破坏以释放纳米晶体。当使用浓硫酸通过酸水解制备NCC时，它含有硫酸酯。硫酸法可以产生尺寸相当均匀的微晶。盐酸、氢溴酸和混合的醋酸-硝酸也能够水解纤维素以产生NCC，而无需向表面添加酯官能团。无机过硫酸盐(如过硫酸铵)可以产生含有不同量的羧酸(-COOH)基团的纳米结晶纤维素。过氧化氢可以产生含有不同量的羧酸(-COOH)基团的纳米结晶纤维素。羧酸基团也可以通过称为TEMPO氧化的方法或通过高碘酸盐氧化引入。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了：1、一种包含经染色的结晶纤维素颗粒的颜料，其包含：·具有表面电荷的结晶纤维素芯，·可选地一个或多个吸附在结晶纤维素芯上的在彼此顶部上具有交替电荷的聚电解质层，最接近芯的聚电解质层具有与芯的表面电荷相反的电荷；以及·至少一种具有电荷的有机染料，其中：A)当有机染料的电荷与结晶纤维素芯的表面电荷相反时，1)有机染料直接吸附在结晶纤维素芯的表面上，而没有介入聚电解质层，或者2)有机染料吸附在具有交替电荷的偶数个聚电解质层上，并且B)当有机染料的电荷与结晶纤维素芯的表面电荷相同时，有机染料吸附在具有交替电荷的奇数个聚电解质层上。2、如上所述的颜料，其中有机染料的电荷与结晶纤维素芯的表面电荷相反，并且有机染料直接吸附在结晶纤维素芯的表面上，而没有介入聚电解质层。3、如上所述的颜料，其中结晶纤维素芯具有负表面电荷，并且有机染料具有正电荷。4、如上所述的颜料，其中结晶纤维素芯具有正表面电荷，并且有机染料具有负电荷。5、如上所述的颜料，其中有机染料的电荷与结晶纤维素芯的表面电荷相反，并且有机染料吸附于在彼此顶部上具有交替电荷的偶数个聚电解质层上，所述聚电解质层吸附在结晶纤维素芯上，最接近芯的聚电解质层具有与芯的表面电荷相反的电荷。6、如上所述的颜料，其中具有交替电荷的聚电解质层的数量是2。7、如上所述的颜料，其中结晶纤维素芯具有负表面电荷，最接近芯的聚电解质层具有正电荷，紧邻的聚电解质层具有负电荷，并且有机染料具有正电荷。8、如上所述的颜料，其中结晶纤维素芯具有正表面电荷，最接近芯的聚电解质层具有负电荷，紧邻的聚电解质层具有正电荷，并且有机染料具有负电荷。9、如上所述的颜料，其中有机染料的电荷与结晶纤维素芯的表面电荷相同，并且有机染料吸附于在彼此顶部上具有交替电荷的奇数个聚电解质层上，聚电解质层吸附在结晶纤维素芯上，最接近芯的聚电解质层具有与芯的表面电荷相反的电荷。10、如上所述的颜料，其中具有交替电荷的聚电解质层的数量是1。11、如上所述的颜料，其中结晶纤维素芯具有负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含经染色的结晶纤维素颗粒的颜料，其包含：·具有表面电荷的结晶纤维素芯，·可选地一个或多个吸附在所述结晶纤维素芯上的在彼此顶部上具有交替电荷的聚电解质层，最接近所述芯的聚电解质层具有与所述芯的表面电荷相反的电荷；以及·至少一种具有电荷的有机染料，其中：A)当所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相反时，1)所述有机染料直接吸附在所述结晶纤维素芯的表面上，而没有介入聚电解质层，或者2)所述有机染料吸附在具有交替电荷的偶数个聚电解质层上，并且B)当所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相同时，所述有机染料吸附在具有交替电荷的奇数个聚电解质层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 US 62/260,7471.一种包含经染色的结晶纤维素颗粒的颜料，其包含：·具有表面电荷的结晶纤维素芯，·可选地一个或多个吸附在所述结晶纤维素芯上的在彼此顶部上具有交替电荷的聚电解质层，最接近所述芯的聚电解质层具有与所述芯的表面电荷相反的电荷；以及·至少一种具有电荷的有机染料，其中：A)当所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相反时，1)所述有机染料直接吸附在所述结晶纤维素芯的表面上，而没有介入聚电解质层，或者2)所述有机染料吸附在具有交替电荷的偶数个聚电解质层上，并且B)当所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相同时，所述有机染料吸附在具有交替电荷的奇数个聚电解质层上。2.根据权利要求1所述的颜料，其中，所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相反，并且所述有机染料直接吸附在所述结晶纤维素芯的表面上，而没有介入聚电解质层。3.根据权利要求2所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯具有负表面电荷，并且所述有机染料具有正电荷。4.根据权利要求2所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯具有正表面电荷，并且所述有机染料具有负电荷。5.根据权利要求1所述的颜料，其中，所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相反，并且所述有机染料吸附于在彼此顶部上具有交替电荷的偶数个聚电解质层上，所述聚电解质层吸附在所述结晶纤维素芯上，最接近所述芯的聚电解质层具有与所述芯的表面电荷相反的电荷。6.根据权利要求5所述的颜料，其中，具有交替电荷的聚电解质层的数量是2。7.根据权利要求6所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯具有负表面电荷，最接近所述芯的聚电解质层具有正电荷，紧邻的聚电解质层具有负电荷，并且所述有机染料具有正电荷。8.根据权利要求6所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯具有正表面电荷，最接近所述芯的聚电解质层具有负电荷，紧邻的聚电解质层具有正电荷，并且所述有机染料具有负电荷。9.根据权利要求1所述的颜料，其中，所述有机染料的电荷与所述结晶纤维素芯的表面电荷相同，并且所述有机染料吸附于在彼此顶部上具有交替电荷的奇数个聚电解质层上，所述聚电解质层吸附在结晶纤维素芯上，最接近所述芯的聚电解质层具有与所述芯的表面电荷相反的电荷。10.根据权利要求9所述的颜料，其中，具有交替电荷的聚电解质层的数量是1。11.根据权利要求10所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯具有负表面电荷，所述聚电解质层具有正电荷，并且所述有机染料具有负电荷。12.根据权利要求10所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯具有正表面电荷，所述聚电解质层具有负电荷，并且所述有机染料具有正电荷。13.根据权利要求1至12中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含微晶纤维素。14.根据权利要求1至13中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含带正电荷的微晶纤维素。15.根据权利要求14所述的颜料，其中，所述微晶纤维素是用缩水甘油基三甲基氯化铵官能基团或者用吸附的阳离子支链淀粉改性的微晶纤维素。16.根据权利要求1至15中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含带负电荷的微晶纤维素。17.根据权利要求16所述的颜料，其中，所述微晶纤维素是具有磷酸盐和聚磷酸盐官能基团的微晶纤维素、羧甲基纤维素钠盐、羧甲基纤维素硫酸钠盐和与藻酸钙反应的微晶纤维素。18.根据权利要求1至17中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含微晶纤维素的颗粒。19.根据权利要求1至18中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含纳米结晶纤维素。20.根据权利要求1至19中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含带正电荷的纳米结晶纤维素。21.根据权利要求20所述的颜料，其中，所述纳米结晶纤维素是具有缩水甘油基三甲基氯化铵官能基团的纳米结晶纤维素、与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基铵或阳离子聚丙烯酰胺反应的纳米结晶纤维素、或者用诸如甲基丙烯酸氨基乙基酯和氨基乙基甲基丙烯酰胺的阳离子聚合物接枝的纳米结晶纤维素。22.根据权利要求19所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含带负电荷的纳米结晶纤维素。23.根据权利要求22所述的颜料，其中，所述纳米结晶纤维素是羧化的纳米结晶纤维素、磺化的纳米结晶纤维素、膦酸化的纳米结晶纤维素或其盐。24.根据权利要求23所述的颜料，其中，所述纳米结晶纤维素是羧化的纳米结晶纤维素或其盐。25.根据权利要求24所述的颜料，其中，所述纳米结晶纤维素是纳米结晶纤维素羧酸钠。26.根据权利要求23所述的颜料，其中，所述纳米结晶纤维素是磺化的纳米结晶纤维素或其盐。27.根据权利要求26所述的颜料，其中，所述结晶纤维素是纳米结晶纤维素磺酸钠。28.根据权利要求1至27中任一项所述的颜料，其中所述结晶纤维素芯包含由纤维素纳米晶体制成的纳米结晶纤维素，所述纤维素纳米晶体具有约2nm至约20nm的宽度尺寸和约80nm至约250nm的长度尺寸。29.根据权利要求28所述的颜料，其中，所述纤维素纳米晶体具有约5nm至约10nm的宽度尺寸和约150nm至约200nm的长度尺寸。30.根据权利要求1至29中任一项所述的颜料，其中，所述结晶纤维素芯包含纳米结晶纤维素的纳米晶体。31.根据权利要求1至30中任一项所述的颜料，其中，所述经染色的结晶纤维素包含带负电荷的聚电解质。32.根据权利要求31所述的颜料，其中，所述聚电解质是丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物或包含2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙烷磺酸钠盐的共聚物。33.根据权利要求1至32中任一项所述的颜料，其中，所述经染色的结晶纤维素包含带正电荷的聚电解质。34.根据权利要求33所述的颜料，其中，所述聚电解质是丙烯酰胺与丙烯酸或甲基丙烯酸酯的氨基衍生物的共聚物；季铵化的聚-4-乙烯基吡啶；聚-2-甲基-5-乙烯基吡啶；聚(乙烯亚胺)；聚-L-赖氨酸，聚(酰氨基胺)；聚(氨基-共-酯)或聚季铵盐。35.根据权利要求33或34所述的颜料，其中，所述聚电解质是聚季铵盐。36.根据权利要求33至35中任一项所述的颜料，其中，所述聚电解质是聚季铵盐-6。37.根据权利要求1至36中任一项所述的颜料，其中，所述经染色的结晶纤维素包含带正电荷的染料。38.根据权利要求37所述的颜料，其中，所述染料是红色染料#2GL、淡黄色染料#7GL。39.根据权利要求1至38中任一项所述的颜料，其中，所述经染色的结晶纤维素包含带负电荷的染...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·安德鲁斯，T·莫尔斯，
申请(专利权)人：阿诺米拉公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA