水性分散体、水性分散体的制造方法、水包油型乳液、水包油型乳液的制造方法、和设计方法技术

为了提供表现出水性分散体所需的性能并且实现稳定性和均匀性的水性分散体；和水性分散体的制备方法。该水性分散体包含以聚集形式分散在水中的无机颗粒群，并且特征在于(从相应无机颗粒群获得的无机颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数)/(从相应无机颗粒群获得的无机颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)的总摩尔数比在不小于预定的下限值的数值范围内，这其取决于无机颗粒的聚集性质，并且其结果是，无机颗粒群包含自胶束状聚集体和富疏水性聚集体。

Aqueous dispersions, methods for manufacturing aqueous dispersions, oil in water emulsion, water in oil emulsion manufacturing method, and design method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性分散体、水性分散体的制造方法、水包油型乳液、水包油型乳液的制造方法、和设计方法
本专利技术涉及水性分散体(aqueousdispersion)及水性分散体的制造方法，以及水包油型乳液(oil-in-watertypeemulsion)、水包油型乳液的制造和设计方法。更具体地，本专利技术涉及表现出水性分散体所需的性质并且实现水性分散体的稳定性和均匀性的水性分散体，该水性分散体的制造方法，以及可靠地获得稳定性的水包油型乳液、水包油型乳液的制造方法以及有助于设计实用的乳液产品的水包油型乳液的设计方法。
技术介绍
为了实现乳化状态、悬浮状态等，其中将诸如二氧化硅和氧化钛的无机固体颗粒分散在水中的已知水性分散体广泛用作待配制成化妆品的流变控制剂(rheologycontrolagent)和配混剂(compoundingagent)。在这种含有无机颗粒的水性分散体中，无机颗粒不溶于水。因此，稳定性和均匀性(homogeneity)很重要。稳定性表明无机颗粒处于分散状态并且长时间不沉降，而均匀性表明在处于分散状态的水性分散体中不存在局部不均匀性。特别地，当将气相二氧化硅(fumedsilica)用作无机颗粒并且使用疏水性二氧化硅时，赋予水性分散体增加的粘度和触变性(thixotropy)，但是水性分散体自身粘度过度增加，并且引起不稳定性，例如疏水性二氧化硅颗粒的沉淀。另一方面，当使用亲水性二氧化硅时，亲水性二氧化硅溶解在水中以可靠地实现稳定性，但是不适合于作为水性分散体需要高粘度的用途应用。如上所述，所需性质取决于水性分散体的用途应用而变化，并且在技术上难以同时获得所需性质以及水性分散体的稳定性和均匀性。在这方面，专利文献1公开了一种包含二氧化硅作为无机颗粒的水性分散体，其中已经关注了处于本体状态(bulkstate)的二氧化硅的接触角，并且这种接触角被优化以改善稳定性，其中在二氧化硅的水性分散体中，二氧化硅的沉淀由于时间的流逝而被抑制。然而，没有公开专利文献1的水性分散体不仅可靠地获得分散状态下的稳定性，而且还可靠地获得分散状态下的均匀性。勿庸置疑，关于是否可以同时实现水性分散体所需的性能以及水性分散体的稳定性和均匀性并没有建议。另一方面，在处于固相或液相与作为分散体的一个方面的液相之间的乳化状态的乳液中，已知使用表面活性剂形成乳化状态的技术。对于乳液而言，与对于水性分散体类似，在乳化状态下具有稳定性也很重要，因为固相或液相以及液相不会随着时间的流逝而分离。特别地，在专利文献2中，在化妆品等用途应用中，使用通过乳化各种油成分与氧化钛颗粒作为皮克林乳液(Pickeringemulsion)(其包括无机颗粒作为表面活性剂的替代物)获得的产品。此外，专利文献3公开了一种通过乳化硅油和其他硅酮物质与二氧化硅颗粒而获得的已知皮克林乳液。这样的皮克林乳液，作为水包油型乳液，包括包含油滴作为核以及存在于油滴表面上的无机颗粒用作油相和水相之间的界面的复合颗粒。这样的复合颗粒在水相中以乳化状态作为复合颗粒群存在。该乳液是在不使用有机表面活性剂的情况下形成的。因此，可以消除环境有害的有机表面活性剂造成的有害影响。另外，作为功能剂的二氧化硅可以不作为颗粒而是作为水性体系来提供。在这方面，期望将这种皮克林乳液作为水包油型乳液开发用于多种用途应用，例如药物、食品和消泡剂。在非专利文献1、非专利文献2和非专利文献3中的皮克林乳液中指出，存在于界面处的无机颗粒作为表面活性剂的替代物的疏水性-亲水性平衡对于可靠地实现皮克林乳液的稳定性很重要。然而，已知的皮克林乳液具有以下技术问题。首先，已知的皮克林乳液在乳化状态下没有足够的稳定性。该稳定性表明，随着时间的流逝，固相或液相和液相并未分离。更具体地，非专利文献1和非专利文献2仅创建并研究在液相(例如，水相)和液相(例如，油相)之间的界面处包含球形颗粒的简化模型作为皮克林乳液模型，并且在水相和液相之间的关系以及当形成皮克林乳液时的乳化的剪切速度和剪切时间中，没有关注皮克林乳液的性能如何受到添加无机颗粒的时间的影响。因此，几乎没有阐明控制乳液稳定性的要素和机理。特别地，当采用二氧化硅作为无机颗粒时，没有提及疏水性-亲水性平衡如何受到由于二氧化硅的聚集性质而形成的一级聚集体(primaryaggregate)和二级聚集体(secondaryaggregate)的影响。在这方面，非专利文献3公开了尝试使用疏水性二氧化硅作为无机颗粒以将亲水性聚合物表面活性剂吸附到疏水性二氧化硅的表面以调节疏水性-亲水性平衡从而改变乳液的性质。然而，非专利文献3具有以下问题：使用疏水性二氧化硅基质作为无机颗粒仅吸附亲水性聚合物表面活性剂，并且作为核的油相的类型为一种，结果导致待乳化的油剂的类型有限。另外，即使疏水性-亲水性平衡影响乳液的性能，用于调节疏水性-亲水性平衡的方法也是复杂且昂贵的，并且尚未建立为制备市售的乳液的产品设计技术。通常，设计含有二氧化硅颗粒的皮克林乳液的这种工业方法仅包括在原料阶段对二氧化硅的疏水化程度进行预处理，以便通过乳化来部分疏水化二氧化硅表面上的硅烷醇基团以包围油。同样，不清楚在工业水平上工业制备稳定化乳液应注意什么设计参数。第二，从形成的皮克林乳液中除去水分，以分离并产生复合颗粒群，其各自包含油滴作为核和存在于油滴表面(界面)上的二氧化硅颗粒。在复合颗粒群中，作为无机颗粒的二氧化硅颗粒覆盖油滴的表面，使得二氧化硅颗粒可以牢固地粘附至核表面。当作为复合颗粒群被施用于应用目标时，作为功能剂的二氧化硅颗粒和作为不同功能剂的核是有利的，因此与分别施用于应用目标时相比，期望被用作多种用途中的复合颗粒。尽管这样的事实，但未研究复合颗粒群之间的变化问题。更具体地，复合颗粒的规格包括二氧化硅颗粒的粒径、涂层厚度、涂覆度和对于核表面的嵌入度(embeddingdegree)(接触角(contactangle))。粒度、涂层厚度和涂覆度与复合颗粒的硬度密切相关，并且二氧化硅颗粒对于核表面的嵌入度与二氧化硅颗粒与核之间的粘附度密切相关。当这种规格在复合颗粒群之间变化时，难以提供可靠的产品。第三，当形成皮克林乳液时，根据用途应用，无需注意调节粒径、涂层厚度、涂覆度和嵌入度(接触角)作为复合颗粒的规格。更特别地，例如，在化妆品用途中，经常使用含有硅橡胶颗粒作为核的复合颗粒。然而，即使粒径和涂层厚度影响使用期间的感觉，也没有检验使用哪种技术来调节粒径和涂层厚度。更具体地，当整个复合颗粒柔软时，在施用复合颗粒之后对皮肤的粘附感极好。然而，由于复合颗粒在施用时变形，因此与皮肤的接触面积和颗粒间的摩擦阻力增加。因此，复合颗粒在皮肤上的延展性降低。在这种情况下，需要一种技术，该技术软化作为核的橡胶颗粒并且使构成外壳的二氧化硅涂层硬化，从而可靠地实现这种延展性。引用列表专利文献专利文献1：日本专利申请特许公开号2004-203735专利文献2：日本专利申请特许公开号2000-9563本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机颗粒的水性分散体，包括以聚集状态分散在水中的无机颗粒群，其中由(从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在规定的下限值或更大值的范围内，这取决于无机颗粒的聚集性质，从而所述无机颗粒群包含自胶束状聚集体和富疏水性聚集体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无机颗粒的水性分散体，包括以聚集状态分散在水中的无机颗粒群，其中由(从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在规定的下限值或更大值的范围内，这取决于无机颗粒的聚集性质，从而所述无机颗粒群包含自胶束状聚集体和富疏水性聚集体。


2.一种无机颗粒的水性分散体，包括以聚集状态分散在水中的无机颗粒群，其中由(从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在规定的上限值或更小值的范围内，这取决于无机颗粒的聚集性质，从而所述无机颗粒群包含自胶束状聚集体和富亲水性聚集体。


3.一种无机颗粒的水性分散体，包括以聚集状态分散在水中的无机颗粒群，其中由(从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个无机颗粒群获得的整个无机颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在规定的下限值或更大值和规定的上限值或更小值的范围内，这取决于无机颗粒的聚集性质，从而所述无机颗粒群包含自胶束状聚集体。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的无机颗粒的水性分散体，其中所述无机颗粒群包含二氧化硅。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的无机颗粒的水性分散体，其中所述无机颗粒群包含气相二氧化硅，规定的下限值为20/80，并且规定的上限值为80/20。


6.一种用于制备气相二氧化硅颗粒的水性分散体的方法，包括以聚集状态分散在水中的气相二氧化硅颗粒群，其中由(从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在气相二氧化硅颗粒群的原料阶段设定变为20/80或更大，并且气相二氧化硅颗粒的水性分散体包含自胶束状聚集体和富疏水性聚集体。


7.一种用于制备气相二氧化硅颗粒的水性分散体的方法，包括以聚集状态分散在水中的气相二氧化硅颗粒群，其中由(从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在气相二氧化硅颗粒群的原料阶段设定变为80/20或更大，并且气相二氧化硅颗粒的水性分散体包含自胶束状聚集体和富亲水性聚集体。


8.一种用于制备气相二氧化硅颗粒的水性分散体的方法，包括以聚集状态分散在水中的气相二氧化硅颗粒群，其中由(从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比在气相二氧化硅颗粒群的原料阶段设定变为20/80或更大和80/20或更小，并且气相二氧化硅颗粒的水性分散体包含自胶束状聚集体。


9.一种通过在二级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群制备包含自胶束状聚集体群的水性分散体的方法，包括
制备在二级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群的阶段，使得由(从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比为20/80或更大和80/20或更小，和
将制备的在二级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群加到水中以形成在二级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群的自胶束状聚集体的阶段。


10.根据权利要求8和9中任一项所述的用于制备气相二氧化硅颗粒的水性分散体的方法，包括施加足以使在二级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群中的在一级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群交换的剪切力的过程，同时将所述气相二氧化硅颗粒群分散在水中。


11.一种水包油型乳液，包括复合颗粒群，每个复合颗粒群具有包含在二级聚集水平下的气相二氧化硅颗粒群的自胶束状聚集体中的油，其中由(从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面亲水基团的总摩尔数/从每个气相二氧化硅颗粒群获得的整个气相二氧化硅颗粒群的表面疏水基团的总摩尔数)表示的总摩尔数比为20/80或更大和80/20或更小，其中每个所述复合颗粒群包含涂覆有自胶束状聚集体的油滴。


12.根据权利要求11所述的水包油型乳液，其中在每个气相二氧化硅颗粒群中的总摩尔数比的平均值与由(表面亲水性基团的摩尔数/表面疏水性基团的摩尔数)表示的摩尔比之间的差为规定值...

【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚宪二，仙石文衣理，浅川幸彦，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE