非离子型含硅水性聚氨酯分散体及其制备和在毛发清洁中的应用制造技术

本发明专利技术提供一种非离子型含硅水性聚氨酯分散体及其制备和在毛发清洁中的应用，该非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体应用于毛发清洁产品中，有助于同时达到干发爽滑和丰盈的效果。所述含硅改性水性聚氨酯分散体，采用包括二异氰酸酯封端预聚物、大分子硅氧烷和胺扩链剂的原料反应制得；其中，所述二异氰酸酯封端预聚物采用包括异氰酸酯、二元醇扩链剂、羟基硅氧烷、多元醇和亲水扩链剂的反应组分反应得到；所述亲水扩链剂为主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇。

Nonionic waterborne polyurethane dispersion containing silicon and its preparation and application in hair cleaning

【技术实现步骤摘要】
非离子型含硅水性聚氨酯分散体及其制备和在毛发清洁中的应用
本专利技术涉及一种非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体及其制备，以及其在洗发水等毛发清洁组合物中的应用。
技术介绍
随着人类社会的进步，人们对于清洁用品的需求越来越多的同时，也对清洁用品的性能提出了更高的要求。洗发水是人们在日常生活中经常使用的清洁用品，除了满足清洁这一最基本的要求之外，对其提出了更高的要求。对于头发细的人通常使用“丰盈”洗发水，以增加头发的体积。但是，常规的丰盈洗发香波具有某些缺点，例如，由于有效成分在头发上沉积过多而不能提供真正的丰盈效果。与丰盈洗发香波相关的,另一个缺点是它们提高头发丰盈度的同时,头发会很毛躁,不顺滑。目前一般会在洗发水中加入硅油来达到头发的顺滑感，但在使用硅油时会存在一个问题：随着洗发频率的增加,硅油会沉积在发丝上，使头发看起来很扁塌，缺乏丰盈感。目前市售的洗发水还没有能同时拥有干发爽滑和丰盈这两项功能的。中国专利申请CN107126378A介绍了《一种表面活性剂组合物及由其制成的清洁剂的使用》，其中主要涉及阴离子水性聚氨酯在洗发水的应用,起到定型的效果，但是无法同时达到丰盈和顺滑的功效。因而，如何改善现有洗发产品，以使得其同时能够达到干发爽滑和丰盈的这两项功能显得非常有必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，该非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体应用于毛发清洁产品中，有助于同时达到干发爽滑和丰盈的效果。本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供一种非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，采用包括二异氰酸酯封端预聚物、大分子硅氧烷和胺扩链剂的原料反应制得；其中，所述二异氰酸酯封端预聚物采用包括异氰酸酯、二元醇扩链剂、羟基硅氧烷、多元醇和亲水扩链剂的反应组分反应得到；所述亲水扩链剂为主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇。本专利技术所提供的非离子型含硅聚氨酯，通过羟基硅氧烷和异氰酸酯反应在聚氨酯的主链上接入了硅氧键，聚氨酯的重复单元和大分子硅氧烷的重复单元的结构很类似，在分散成乳液的过程中，由所述亲水扩链剂所引入的亲水的聚氧化乙烯链段分布在水相中，而疏水的硅氧烷和聚氨酯硬端部分在聚氨酯胶束的内部；由于相似相容，大分子硅氧烷能够很好地被包覆进聚氨酯胶束的内部，因而不需要额外去乳化大分子硅氧烷。本专利技术的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，应用于毛发清洁组合物中，例如应用于洗发水中，聚氨酯包覆的大分子硅氧烷在聚氨酯和头发上形成保护膜的同时吸附在头发的毛鳞片上，这样使得头发具有顺滑性；同时由于聚氨酯和头发表面极易形成氢键，从而在头发表面能形成一层保护膜，补充头发流失的天然胶质，填补了头发中空洞，这样也增加了发丝之间的间距，使得头发变得丰盈。因而，在毛发清洁组合物例如洗发水中添加本专利技术的含硅改性水性聚氨酯分散体，能同时达到干发爽滑和丰盈的效果。较佳的一些实施方案中，所述非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体采用包括二异氰酸酯封端预聚物和大分子硅氧烷的混合分散物与所述胺扩链剂反应制得；较优选所述二异氰酸酯封端预聚物为在与所述大分子硅氧烷形成所述混合分散物之前是未经过分散处理的。也就是说，所述混合分散物是采用没有经过分散处理的二异氰酸酯封端预聚物和大分子硅氧烷混合剪切分散而形成的。采用这种方案，大分子硅氧烷和二异氰酸酯封端预聚物在混合分散时，能得到大分子硅氧烷更完全的包覆在聚氨酯胶束内部的稳定性较佳的乳液；将其应用于毛发清洁产品中时能达到较好的效果。此处所述的“混合分散物”是指将大分子硅氧烷和二异氰酸酯封端预聚物的混合物在分散机中分散混合，例如在200-4000r/min的转速分散混合，在分散过程中加入水，例如蒸馏水，在具体实施方式中可将水在分散过程中缓慢加入其中。而未经过分散处理的二异氰酸酯封端预聚物，可以理解为未经过前面所述的在分散机中分散处理。本专利技术中，所述大分子硅氧烷是指平均分子量10000g/mol以上的硅氧烷，较佳的一些实施方案中，例如为10000-60000g/mol；而所用的羟基硅氧烷较佳的为平均分子量10000g/mol以下，较佳的一些实施方案中，例如平均分子量为1000-10000g/mol，采用符合上述分子量要求的大分子硅氧烷和羟基硅氧烷组合，一方面得到的二异氰酸酯封端预聚物粘度不会过大而造成无法分散成乳液，另一方面所得的含硅改性聚氨酯分散体应用于毛发清洁产品中，能更好改善毛发的顺滑性。一些实施方案中，所述大分子硅氧烷优选选自氨基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、(聚二甲基硅氧烷)(甲基乙烯基硅氧烷)共聚物和聚(二甲基硅氧烷)(二苯基硅氧烷)(甲基乙烯基硅氧烷)共聚物中的一种或两种以上的混合物；优选所述大分子硅氧烷的平均分子量为10000g/mol-60000g/mol，例如10000g/mol、20000g/mol、40000g/mol、60000g/mol等。大分子硅氧烷的具体原料可以采用市售的相应原料，例如但不限于斯洛柯公司的sicare2422，sicare2420，sicare2400，sicare2429等。在一些较佳的实施方案中，所述大分子硅氧烷为氨基硅氧烷，更优选所述氨基硅氧烷具有15000-60000g/mol的平均分子量，例如15000g/mol、20000g/mol、35000g/mol、50000g/mol、60000g/mol等。优选大分子硅氧烷为氨基硅氧烷，由于大分子硅氧烷氨基的位阻效应，与异氰酸酯反应的效率较低，不会发生凝胶，在与聚氨酯混合分散过程中，会发生亲水基团向水相迁移和疏水基团向油相迁移的过程(相反转过程)，大分子氨基硅氧烷会容易迁移到聚氨酯疏水链段中，能得到大分子硅氧烷在聚氨酯胶束内部的稳定性更佳的乳液，从而能提升在毛发干发爽滑和丰盈方面的效果。更进一步优选所述氨基硅氧烷的含氮量≤0.3wt％，而若含氮量太高，容易和二异氰酸酯预聚体反应，增加预聚体的粘度，增加分散的难度。在一些优选实施方式中，所述亲水扩链剂中，所述聚氧化乙烯链段的聚合单元中含有90-100wt％的环氧乙烷重复单元；可以采用市售的相应原料，例如采用Perstrop公司的YmerTMN120等。优选的一些实施方案中，制备所述二异氰酸酯封端预聚物的反应组分还包括二元硫醇扩链剂。采用该方案能获得含有硫元素的含硅聚氨酯，将这种含硅聚氨酯应用于毛发清洁组合物例如洗发水中时，可以很好的吸附在毛发例如头发表面上，具有持久发挥作用的特点。所述二元硫醇扩链剂为分子量小于500g/mol(数均分子量)的含有两个巯基的化合物；优选所述二元硫醇扩链剂选自1,2-乙二硫醇、1,4-丁二硫醇和1,3-丙二硫醇中的一种或两种以上的组合，更优选为1，4-丁二硫醇，采用优选的二元硫醇扩链剂，可以提高在毛发(例如头发)上的附着力，提高丰盈效果的持续性。一些实施方式中，所述羟基硅氧烷具有如下结构式(I)：式(I)中的两个R基团相同或不同，所述R基团选自烷基,烷基的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，采用包括二异氰酸酯封端预聚物、大分子硅氧烷和胺扩链剂的原料反应制得；/n其中，所述二异氰酸酯封端预聚物采用包括异氰酸酯、二元醇扩链剂、羟基硅氧烷、多元醇和亲水扩链剂的反应组分反应得到；所述亲水扩链剂为主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇；/n制备所述二异氰酸酯封端预聚物的反应组分优选还包括二元硫醇扩链剂；/n所述大分子硅氧烷的平均分子量为10000g/mol以上，优选为10000-60000g/mol；/n所述羟基硅氧烷的平均分子量为10000g/mol以下，优选1000-10000g/mol；/n优选的，所述非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体采用包括二异氰酸酯封端预聚物和大分子硅氧烷的混合分散物与所述胺扩链剂反应制得，所述二异氰酸酯封端预聚物为在与所述大分子硅氧烷形成所述混合分散物之前是未经过剪切分散处理的。/n

【技术特征摘要】
1.一种非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，采用包括二异氰酸酯封端预聚物、大分子硅氧烷和胺扩链剂的原料反应制得；
其中，所述二异氰酸酯封端预聚物采用包括异氰酸酯、二元醇扩链剂、羟基硅氧烷、多元醇和亲水扩链剂的反应组分反应得到；所述亲水扩链剂为主链和/或侧链含有聚氧化乙烯链段的一元醇和/或二元醇；
制备所述二异氰酸酯封端预聚物的反应组分优选还包括二元硫醇扩链剂；
所述大分子硅氧烷的平均分子量为10000g/mol以上，优选为10000-60000g/mol；
所述羟基硅氧烷的平均分子量为10000g/mol以下，优选1000-10000g/mol；
优选的，所述非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体采用包括二异氰酸酯封端预聚物和大分子硅氧烷的混合分散物与所述胺扩链剂反应制得，所述二异氰酸酯封端预聚物为在与所述大分子硅氧烷形成所述混合分散物之前是未经过剪切分散处理的。


2.根据权利要求1所述的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，
所述大分子硅氧烷选自氨基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、(聚二甲基硅氧烷)(甲基乙烯基硅氧烷)共聚物和聚(二甲基硅氧烷)(二苯基硅氧烷)(甲基乙烯基硅氧烷)共聚物中的一种或两种以上的混合物；
优选所述大分子硅氧烷为氨基硅氧烷，更优选所述氨基硅氧烷具有15000-60000g/mol的平均分子量；更进一步优选所述氨基硅氧烷的含氮量≤0.3wt％。


3.根据权利要求1或2所述的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述亲水扩链剂中，所述聚氧化乙烯链段的聚合单元中含有90-100wt％的环氧乙烷重复单元。


4.根据权利要求1-3任一项所述的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，所述二元硫醇扩链剂为数均分子量小于500g/mol的含有两个巯基的化合物；
优选所述二元硫醇扩链剂选自1,2-乙二硫醇、1,4-丁二硫醇和1,3-丙二硫醇中的一种或两种以上的组合，更优选为1，4-丁二硫醇。


5.根据权利要求1-4任一项所述的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，
所述羟基硅氧烷具有如下结构式(I)：



式(I)中的两个R基团相同或不同，所述R基团选自烷基；n的取值为13-60；
优选结构式(I)的羟基硅氧烷的平均分子量为1000-4000g/mol。


6.根据权利要求1-5任一项所述的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，
所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上的组合，优选为异佛尔酮二异氰酸酯；
所述二元醇扩链剂为数均分子量小于500g/mol的二元醇化合物；优选选自1，4-丁二醇、1，6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、新戊二醇、1，3-丙二醇和乙二醇中的一种或两种以上的组合；优选为1,4-环己烷二甲醇；
所述胺扩链剂的数均分子量小于500g/mol，为含有活泼氢的胺扩链剂，优选选自乙二胺、六亚甲基二胺、五亚甲基二胺、二亚乙基三胺、异佛尔酮二胺、羟乙基乙二胺、4,4-二苯基甲烷二胺和二乙醇胺中的一种或两种以上的组合，更优选为乙二胺。


7.根据权利要求1-6任一项所述的非离子型含硅改性水性聚氨酯分散体，其特征在于，
所述多元醇的平均分子量为500-5000g/mol，优选500-3000g/ml，更优选1000-2000g/mol；
优选所述多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇-丙二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚己二酸乙二醇酯二元醇、聚己二酸1,4-丁二醇酯二元醇、聚己二酸新戊二醇酯二元醇、聚己二酸1,6-己二醇酯二元醇和聚己二酸新戊二醇酯1,6-己二醇酯二元醇中的一种或两种以上的组合，更优选为聚丙二醇。

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【专利技术属性】
技术研发人员：周操，张洁，李棒棒，贾海东，
申请(专利权)人：上海万华科聚化工科技发展有限公司，万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31