说明书低刺激性组合物及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年5月10日提交的名为“降低个人护理组合物刺激性的方法”的美国临时申请系列号60/679,297的优先权。
发明领域
本发明涉及具有低刺激性特征的组合物，降低多种个人护理组合物相关刺激特征的方法，和所述组合物的用法。
相关领域描述
合成洗涤剂，例如阳离子型、阴离子型、两性和非离子型表面活性剂广泛用于各种洗涤剂和清洗组合物中以赋予它们清洁特性。此外，在某些组合物中(例如个人护理组合物，如香波、洗涤液等)，所用表面活性剂的组合与水平优选足以实现较高水平的泡沫体积和/或泡沫稳定性。
然而，本领域已知合成洗涤剂易刺激皮肤和眼睛。因此，随着为提高某些组合物相关的清洁和发泡特性而增加这种洗涤剂的水平，这种组合物相关的刺激性也随之增加，从而使得它们不适用在皮肤和/或眼睛上或其附近。
制备更温和清洁组合物的某些尝试将较少量的阴离子表面活性剂(发泡性较高但刺激性也高)与刺激性较低的表面活性剂，例如非离子型和/或两性表面活性剂混合。参见，例如美国专利4,726,915。制备温和清洁组合物的另一方法是将阴离子型表面活性剂与两性或阳离子型化合物结合，从而能产生表面活性剂复合物。参见，例如美国专利4,443,362；4,726,915；4,186,113和4,110,263。不利的是，通过这两种方法制备的温和清洁组合物的发泡性能和清洁性能不佳。
因此，申请人认识到需要能降低清洁组合物相关刺激性的方法和新的低刺激性组合物。此外，在某些实施方式中，申请人认为需要不仅对皮肤和/或眼睛温和、还能显示理想的发泡特性和/或其它理想的美观特性的组合物。
发明概述
本发明提供温和的清洁组合物、和降低多种个人护理组合物相关刺激性的方法，所述的组合物和方法克服了现有技术的缺点。具体地说，根据本发明的某些优选实施方式，申请人有利地发现，与含有可比的高分子量聚合物的组合物相比，可将能结合表面活性剂并且分子量较低的聚合物材料与表面活性剂混合，从而能产生对皮肤和/或眼睛显示出乎意料低刺激性的个人护理组合物，所述表面活性剂选自下组：阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂和其中两种或多种的组合。在某些实施方式中，本发明的温和组合物还显示发泡特性/泡沫稳定性较高，和/或独特的粘度特征。
因此，本发明一方面提供降低含有阴离子型和/或两性表面活性剂的个人护理组合物相关刺激性的方法，该方法包括将能结合表面活性剂并且分子量低于约10,000,000g/mol的聚合物材料与阴离子型表面活性剂混合，从而产生低刺激性个人护理组合物。
本发明另一方面提供了按照本发明制备的组合物，即含有表面活性剂和聚合物材料的组合物，所述表面活性剂选自下组：阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂和其中两种或多种的组合，所述聚合物材料能结合表面活性剂并且分子量低于约10,000,000g/mol。
本发明再一方面提供能以低刺激性清洁人体一部分的方法，包括使哺乳动物的身体与刺激性降低的组合物接触的步骤，所述组合物含有阴离子型和/或两性表面活性剂和能结合表面活性剂并且分子量低于约10,000,000g/mol的聚合物材料。
附图简述
图1图示了向两种溶液中加入阴离子型表面活性剂相关的理想化张力数据。
图2图示了本发明的两种聚合物和一种比较聚合物按照某些实施方式结合表面活性剂的相对功效。
图3图示了本发明的两种聚合物按照某些其它实施方式结合表面活性剂的相对功效。
图4图示了本发明的一种聚合物按照另一实施方式结合表面活性剂的相对功效。
图5图示了本发明一个实施方式的某些组合物与一种比较组合物的张力数据。
图6图示了本发明另一实施方式的某些组合物与一种比较组合物的张力数据。
图7图示了本发明另一实施方式的某些组合物与一种比较组合物的张力数据。
图8图示了本发明另一实施方式的某些组合物与一种比较组合物的张力数据。
图9图示了本发明一种组合物相关的张力数据。
图10图示了本发明一种组合物相关的流变学数据。
优选实施方式描述
本文所用的术语“低分子量”聚合物指重均分子量低于约10,000,000克每摩尔(“g/mol”)的聚合物。某些优选的低分子量聚合物包括重均分子量约为1,500-约10,000,000g/mol的聚合物。某些优选的低分子量聚合物包括重均分子量约为2,500-约5,000,000g/mol，更优选约3,000-约1,000,000g/mol，更优选约3,500-约500,000的聚合物。在某些特别优选的实施方式中，低分子量聚合物包括重均分子量约为3,500-约100,000g/mol，更优选约3,500-约60,000g/mol，更优选约5,000-约60,000，更优选约15,000-约50,000的聚合物。
虽然申请人以前发现过一些可用于降低个人护理组合物刺激性的疏水改性材料(其实例披露于2003年8月28日提交的美国申请系列号10/650226、10/650495、10/650573、10/650398，和2004年8月19日提交的美国申请系列号10/922668、10/959275和10/922669，各份申请全文纳入本文作为参考)，但如今申请人进一步发现与分子量较高的聚合物相比，可将分子量较低的聚合组合物用于本发明组合物和方法，从而能更有效地降低刺激性，即使加入的聚合物水平较高。
例如，申请人检测了本发明低分子量聚合物与可比的高分子量聚合物结合表面活性剂的能力(通过下述的Delta CMC检测，其中Delta CMC较高表明表面活性剂与聚合物结合程度较高)，图2-4是这些检测值与聚合物浓度的函数图，其说明了本发明聚合物结合表面活性剂的相对功效。如图2所示，申请人出乎意料地发现虽然组合物中聚合物材料的浓度增大至超过某一点时，高分子量聚合物材料(例如，附图中指定为“SF-1”的高分子量丙烯酸聚合物)倾向于丧失降低刺激性的功功效，但本发明低分子量聚合物(如图1所示指定为“PA-18”的低分子量十八烯/甲基丙烯酸酯共聚物和指定为“英纳特克(Inutec)SP-1”的低分子量多糖聚合物)在高浓度时不会显示相同的功效丧失。即，曲线图20是含有聚合物材料：(a)低分子量材料“英纳特克(Inutec)SP-1”21，(b)低分子量材料“PA-18”22，和十三烷基醚硫酸钠(sodium trideceth sulfate)(“TDES”)的组合物，随聚合物材料增加的delta CMC(CMC漂移)图，与高分子量“SF-1”材料23的比较图。曲线21和22相对更线性，显示随着聚合物浓度升高，其改变CMC和降低刺激性的功效丧失非常少(或较少)，而曲线23相对更非线性，其显示在高分子量聚合物的最高浓度之后改变CMC和降低刺激性的功效降低。
此外，申请人还通过下述C90测定检测了本发明聚合物和比较聚合物的相对功效，其中C90值较高表明聚合物能结合表面活性剂的浓度范围较高，从而能更有效地降低含有聚合物和表面活性剂的所得组合物的相关刺激性。申请人发现本发明聚合物显示的C90值比高分子量聚合物相关的C90值高1.5倍以上，在某些实施方式中高约1.7倍或更高，在某些实施方式中高2倍或更高。具体地说，申请人发现某些低分子量化合物适合与阴离子型和/或两性表面活性剂联用以实现C90值高于约250mg/L。在某些优选的实施方式中，本发明聚合物适合与阴离子型和/或两性表面活性剂联用以实现C90值为约300mg/L或更高，更优选约350mg/L或更高，更优选约400mg/L或更高，更优选约450mg/L或更高，和甚至更优选约500mg/L或更高。因此，借鉴上文，申请人发现本发明对于制备低刺激特性组合物能提供明显出乎意料的优点。
虽然申请人不希望局限于任何具体的操作理论，但据信适用于本发明方法的低分子量聚合物材料通过结合表面活性剂(游离(未结合)的表面活性剂分子和/或特别是表面活性剂游离(未结合)胶束)来降低组合物中存在的会刺激皮肤和/或眼睛的引起刺激的游离胶束浓度，从而能降低(至少部分)个人护理组合物相关的刺激性。即，申请人发现某具体组合物中含有的表面活性剂游离胶束的相对含量能影响该组合物相关的对皮肤和/或眼睛的相对刺激性，其中游离胶束含量较高，就倾向于导致刺激度较高，或者游离胶束水平降低，倾向于导致刺激性较低。聚合物材料通过在游离胶束形成前和/或达到具体刺激水平前与表面活性剂和/或表面活性剂胶束结合来降低组合物中未结合的表面活性剂胶束浓度，从而能够向组合物中加入较高水平的表面活性剂。图1进一步说明了在游离胶束形成之前所需的表面活性剂浓度的理想变化。
图1是曲线图10，其显示了向两种组合物中加入阴离子型表面活性剂相关的理想化表面张力数据曲线，其中一种组合物含有本发明聚合物材料，一种比较组合物不含聚合物材料。曲线11显示了随着所加入阴离子型表面活性剂水平的升高，通过常规张力学技术(例如下文所述的)检测的不含聚合物材料的某组合物中表面张力的变化情况。曲线15显示了随着加入的阴离子型表面活性剂水平升高，含有聚合物材料的某组合物中表面张力的变化情况。在曲线11中，随着表面活性剂加入溶液中，表面活性剂倾向于聚集在液/气界面，从而降低溶液的表面张力，直至基本上充满整个表面积。在该点(下文称为表面活性剂的“临界胶束浓度(CMC)”)，即点12之后，基本上所有加入组合物的表面活性剂在溶液中形成游离胶束，形成胶束对溶液的表面张力不会有明显影响，但会增加该组合物相关的刺激性。通过与曲线11相比，曲线15显示随着将阴离子型表面活性剂加入含有本发明聚合物材料的溶液中，表面活性剂既使自身排列在液/气界面上又结合多聚材料，直至CMC(点16)改变至明显较高的表面活性剂浓度，在该点加入的表面活性剂会形成胶束。
借鉴上文，申请人认为衡量某特定低分子量聚合物材料结合表面活性剂的功效的标准可表示为通过混合多聚材料和阴离子型表面活性剂以形成低刺激性组合物所达到的“Delta CMC”。本文所用的“Delta CMC”定义为经以下步骤获得的数值：(a)测定以下组合物的CMC：(i)含阴离子型表面活性剂和低分子量材料的本发明某具体组合物，和(ii)(i)所述组合物的“比较组合物”，其中采用实施例所述的正向或反向滴定张力测试方法(Forward or Reverse Titration Tensiomtry Testprocedure)测定CMC值；和(b)从组合物(i)获得的CMC数值中减去组合物(ii)获得的数值。本文所用的含阴离子型表面活性剂和聚合物材料的某具体组合物的“比较组合物”表示以相同重量百分比由与阴离子型表面活性剂/聚合物材料组合物相同的组分构成的组合物，除了该比较组合物中用相同重量百分比的水替代了阴离子型表面活性剂/聚合物材料组合物中的聚合物。例如，由7％阴离子型表面活性剂、15％两性表面活性剂、5％低分子量聚合物、5％甘油和68％水(其中所有百分比是以组合物总重计的重量百分比)构成的阴离子型表面活性剂/聚合物材料组合物的比较组合物是由7％阴离子型表面活性剂、15％两性表面活性剂、5％甘油和73％水构成的组合物。另一例子是，通过检测在溶液中只含聚合物材料和表面活性剂(例如，12％表面活性剂/3％低分子量聚合物/85％水)的组合物和在溶液中只含表面活性剂(例如，12％表面活性剂/88％水)的比较组合物的CMC值，并从前者中减去后者以获得Delta CMC，从而也不难测定本发明某具体聚合物材料与某具体表面活性剂的结合能力。
如今，申请人发现混合低分子量聚合物材料与阴离子型和/或两性表面活性剂会导致明显的正delta CMC(因此刺激性明显降低)，即就算不优于加入高分子量聚合物相关的delta CMC(和刺激性降低)，至少一样好。具体地说，与高分子量聚合物材料相比，低分子量聚合物获得的delta CMC明显高约1.7倍到2倍以上。因此，申请人认为与高分子量材料相比，可优选使用本发明的低分子量材料以更大和更有效地降低刺激性。在某些实施方式中，本发明方法优选低分子量材料，从而使获得的低刺激性组合物的相关Delta CMC是正值。在某些实施方式中，选择低分子量材料以获得Delta CMC约为+80或更高，更优选约+100或更高，甚至更优选约+120或更高，甚至更优选约+200或更高，甚至更优选约+300或更高的低刺激性组合物。在某些其它优选实施方式中，本发明使用的低分子量聚合物是能导致Delta CMC为约+400或更高，更优选约+450或更高，甚至更优选约+500或更高，甚至更优选约+600或更高的聚合物。
申请人认为某具体组合物相关的“TEP值”与该组合物相关的皮肤和/或眼睛刺激性有直接关系，该值可通过纳入本文作为参考的体外毒理学技术第86号方案(Invittox Protocol Number 86)(1994年5月)所述和以下实施例中进一步描述的经上皮渗透性检验(Trans-Epithelial Permeability Test)(“TEP检验”)检测。更具体地说，与TEP值较低的组合物(其对皮肤和/或眼睛的刺激性水平较高)相比，组合物的TEP值较高表明其相关的皮肤和眼睛刺激性较低。申请人认为本发明方法适合制备TEP值出乎意料地高/相关刺激性较低的个人护理组合物。例如，在某些实施方式中，本发明方法制备的组合物的TEP值至少是1.5或更高。在某些优选的实施方式中，本发明方法制备的组合物显示TEP值至少约2或更高，更优选至少约2.5或更高，甚至更优选至少约3或更高，还要更优选至少约3.5或更高。在某些特别优选的实施方式中，这些化合物显示的TEP值是至少约4.0或更高，甚至更优选约4.5或更高。
此外，为确定与不含聚合物材料的比较组合物相比，本发明方法制备的含阴离子型表面活性剂和聚合物材料的组合物何时显示刺激性降低以及为表示降低的程度，申请人在本文中将本发明组合物的术语“Delta TEP”定义为经以下步骤获得的数值：(a)测定以下组合物的TEP值：(i)含阴离子型表面活性剂和低分子量材料的本发明组合物，和(ii)这种组合物的“比较组合物”；和(b)从阴离子型/聚合物材料组合物的的TEP值中减去比较组合物的TEP值。某些优选的本发明低刺激性组合物包括Delta TEP至少约为+0.5的那些组合物。某些更优选的低刺激性组合物包括Delta TEP至少约为+0.75，更优选至少约为+1的那些组合物。某些特别优选的低刺激性组合物包括Delta TEP至少约为+1.2，更优选至少约为+1.5，更优选至少约为+1.8的那些组合物。
如上所述，申请人发现CMC的正变化与组合物相关的TEP较高和刺激性较低有关。因此，本文所用的术语“低刺激性组合物”通常指含有阴离子型表面活性剂和一种或多种能结合表面活性剂的聚合物材料的组合物，用反向滴定张力测试方法检测到该组合物具有正Delta CMC，通过纳入本文的体外毒理学技术方案检测到该组合物具有正Delta TEP值(即，组合物的TEP值高于比较组合物)。某些优选的低刺激性组合物显示出上文披露的优选Delta CMC和Delta TEP值的组合(包括至少一种Delta CMC和至少一种Delta TEP的优选、更优选和甚至更优选数值的任何组合)。
申请人进一步认为本发明能制备不仅显示刺激性降低，还显示理想的流变学特性和/或发泡特性的组合物。具体地说，申请人发现随着加入更多的聚合物，虽然某些高分子量聚合物会增加组合物相关的粘性和屈服点(yield point)，但本发明的低分子量聚合物对其所加入的组合物的流变学特性影响较低。因此，对于有效的个人使用，在某些实施方式中可加入较高量的本发明聚合物以更显著地降低刺激性而不会产生粘性太高的组合物。
根据某些实施方式，本发明组合物显示的发泡特性(例如，如下所示检测的Fmax)至少与比较组合物一样好，最好优于比较组合物。在某些优选的实施方式中，本发明组合物显示的Fmax是至少约250ml，更优选至少约300ml，更优选至少约350ml或更高。
本发明可使用能结合表面活性剂的各种低分子量聚合材料。合适的聚合材料的实例包括低分子量丙烯酸、多糖、纤维素、淀粉聚合物、其它烯键式不饱和聚合物、聚酯、聚碳酸酯、聚酐、聚酰胺、聚氨酯、聚脲、聚酰亚胺、聚砜、聚硫化物(polysulfide)、它们中两种或多种的组合等。合适的低分子量丙烯酸聚合物的实例包括疏水改性的丙烯酸、多糖、纤维素、淀粉聚合物、它们中两种或多种的组合等。合适的低分子量丙烯酸聚合物的实例包括疏水改性的丙烯酸聚合物以及其它丙烯酸聚合物，可以通过溶解、悬浮、沉淀、分散、乳液、反相乳液(inverse emulsion)、微乳液、胶束聚合方法和它们中两种或多种的组合制备所述的任一种丙烯酸聚合物。本发明所用的丙烯酸聚合物可以衍生自选自下组的一种或多种单体：(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、乙烯醚、乙烯酯和乙烯基酰胺，烯丙醚、烯丙酯、烯丙胺和烯丙基酰胺、衣康酸酯、巴豆酸酯、苯乙烯类(styrenics)和烯烃。丙烯酸聚合物可以是非离子型亲水性、非离子型疏水性、阴离子型、阳离子型、两性、非缔合大分子单体(nonassociative macromer)、缔合大分子单体(associativemacromer)或多功能/交联的。
本文所用的术语“疏水改性材料”通常指连接有或其中掺有一个或多个疏水性部分的任何材料。某些优选的疏水改性材料包括具有含6个或更多个碳(C6)，优选8个或更多个碳(C8)，更优选10-16个碳(C10-16)的疏水物的材料。优选的某些类型疏水改性材料的实例包括疏水改性聚合物。可以通过，例如聚合一种或多种疏水性单体和任选的一种或多种共聚单体来形成其中掺有疏水性部分的聚合物，和/或还可以通过使聚合物材料与含有疏水性部分的化合物反应而将这种化合物连接于这些聚合物来制备这种聚合物。授予Marchant等的美国专利6,433,061描述了某些疏水改性的聚合物和这种聚合物的制备方法，该份专利纳入本文作为参考。
适用于本发明的低分子量疏水改性丙烯酸聚合物可以是无规、嵌段、星形、接枝共聚物等的形式。在某些实施方式中，疏水改性丙烯酸聚合物是阴离子型丙烯酸共聚物。可以用至少一种酸性单体和至少一种疏水性烯键式不饱和单体合成这种共聚物。合适的酸性单体的实例包括可用碱中和的那些烯键式不饱和酸性单体。合适的疏水性烯键式不饱和单体的实例包括含有碳链长度至少为3个碳原的子疏水链的那些单体。
如纳入本文作为参考的美国专利6,433,061所述，在一优选的实施方式中，疏水改性的阴离子型丙烯酸共聚物包括源自以下的那些组成：至少一种不饱和羧酸单体；至少一种疏水性单体；疏水性链转移剂，包含含有烷基硫醇、硫酯、氨基酸-硫醇的化合物或肽片段，或它们的组合；交联剂；和任选的空间稳定剂；其中以所述不饱和单体和所述疏水性单体的总重计，所述不饱和羧酸单体的含量为约60％-约98％。
在另一优选的实施方式中，低分子量疏水改性丙烯酸聚合物是主链衍生自甲基丙烯酸酯和乙基丙烯酸酯，疏水性部分衍生自衣康酸酯单体的缔合大分子单体，该聚合物通过乳液聚合制备。另一优选的低分子量材料包括分子量约为20,000-约25,000的十八烯/甲基丙烯酸酯交替共聚物，其可购自谢弗隆飞利浦化学品公司(Chevron Phillips Chemical)的“PA-18”，以及这种聚合物的衍生物，包括水解和酰胺化衍生物，等等。
其它合适的低分子量聚合物的实例包括多糖，优选疏水改性的多糖，包括衍生自纤维素、淀粉、菊粉、瓜尔胶、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、果胶、裂殖菌多糖(schizophyllan)等的那些多糖。任何这种多糖可以是非离子型亲水性、非离子型疏水性、阴离子型、阳离子型、两性或多聚的。
各种疏水改性的菊粉多糖适用于本发明。某些优选的疏水改性多糖通常包括下式所示的：
其中m约为15-10,000，更优选约15-1,000，更优选约10-300；n约为5-10,000，更优选约15-1,000，更优选约10-300；和r约为6-30，更优选约8-24，更优选约8-18。hm-菊粉是从菊苣(Cichorium intybus)的根提取的hm-聚果糖。天然产生的菊粉是主要由β(2-1)果糖基果糖单元与在还原端的一个吡喃型葡萄糖(通常有但不一定)构成的多分散(polydisperse)多糖。用烷基(C4-C18)使菊粉疏水改性，所述烷基随机分散在糖主链的伯醇羟基以及仲醇羟基上。优选菊粉聚合物的一个实例可市售购自奥拉夫提公司(Orafti)的“英纳特克(Inutec)SP-1”。hm-菊粉英纳特克SP-1的聚合程度约为50，分子量(Mw)约为5000g/mol。疏水烷基链以约C12的平均烷基链长的分布在主链上。
各种疏水改性的纤维素或淀粉适用于本发明。合适的疏水改性纤维素的实例包括疏水改性的羟乙基纤维素(市售购自，例如赫拉克勒斯公司(Hercules Inc.)(威尔明顿，特拉华州)，“Natrosol Plus”)等。合适的疏水改性淀粉的实例包括疏水改性的羟丙基磷酸淀粉(市售购自，例如国家淀粉公司(National Starch)(布里奇沃特，新泽西州)的“Structure XL”)等。
可根据本发明方法的优选实施方式混合各种阴离子型表面活性剂与低分子量聚合物材料以形成低刺激性组合物。根据某些实施方式，合适的阴离子型表面活性剂包括选自以下类型的表面活性剂：烷基硫酸盐(alkyl sulfates)、烷基醚硫酸盐(alkyl ether sulfates)、烷基单甘油基醚硫酸盐(alkyl monoglyceryl ether sulfates)、烷基磺酸盐(alkyl sulfonates)、烷基芳基磺酸盐(alkylaryl sulfonates)、烷基磺基琥珀酸盐(alkyl sulfosuccinates)、烷基醚磺基琥珀酸盐(alkyl ethersulfosuccinates)、烷基磺基琥珀酰胺酸盐(alkyl sulfosuccinamates)、烷基酰胺基磺基琥珀酸盐(alkyl amidosulfosuccinates)、烷基羧酸盐(alkyl carboxylates)、烷基酰胺基醚羧酸盐(alkyl amidoethercarboxylates)、烷基琥珀酸盐(alkylsuccinates)、脂酰基肌氨酸盐(fatty acyl sarcosinates)、脂酰基氨基酸、脂酰基牛磺酸盐(fatty acyl taurates)、脂烷基磺基乙酸盐(fatty alkyl sulfoacetates)、烷基磷酸盐(alkyl phosphates)和它们中两种或多种的混合物。某些优选的阴离子型表面活性剂的实例包括以下盐和它们的混合物：
式R′-CH2OSO3X′所示的烷基硫酸盐；
式R′(OCH2CH2)vOSO3X′所示的烷基醚硫酸盐；
式所示的烷基单甘油基醚硫酸盐；
式所示的烷基单酸甘油酯硫酸盐(alkyl monoglyceridesulfates)；
式所示的烷基单酸甘油酯磺酸盐(alkyl monoglyceridesulfonates)；
式R′-SO3X′所示的烷基磺酸盐；
式所示的烷基芳基磺酸盐；
式所示的烷基磺基琥珀酸盐；
式所示的烷基醚磺基琥珀酸盐；
式所示的烷基磺基琥珀酰胺酸盐；
式所示的烷基酰胺基磺基琥珀酸盐；
式R′-(OCH2CH2)W-OCH2CO2X′所示的烷基羧酸盐；
式所示的烷基酰胺基醚羧酸盐；
式所示的烷基琥珀酸盐；
式所示的脂酰基肌氨酸盐；
式所示的脂酰基氨基酸；
式所示的脂酰基牛磺酸盐；
式所示的脂烷基磺基乙酸盐；
式所示的烷基磷酸盐；
其中
R’是具有约7-约22，优选约7-16个碳原子的烷基，
R’1是具有约1-约18，优选约8-14个碳原子的烷基，
R′2是天然或合成I-氨基酸的取代基，
X′选自下组：碱金属离子、碱土金属离子、铵离子和被约1到约3个取代基取代的铵离子，各取代基可以相同或不同并可选自具有1-4个碳原子的烷基或具有约2-约4个碳原子的羟基烷基，和
v是1-6的整数；
w是0-20的整数。
根据某些实施方式，本发明的阴离子型表面活性剂优选包含一种或多种烷基醚硫酸盐或它们的混合物。在某些更优选的实施方式中，本发明阴离子型表面活性剂包含聚氧乙烯十三烷基醚硫酸钠。聚氧乙烯十三烷基醚硫酸钠是硫酸化乙氧基化十三烷醇的钠盐，其符合式C13H27(OCH2CH2)nOSO3Na，其中n值在1-4之间，可以商品名“Cedapal TD-403M”市售购自伊利诺斯州诺斯菲尔德(Northfield)的斯特磐公司(Stepan Company)。申请人认为聚氧乙烯十三烷基醚硫酸钠特别优选用于制备其刺激性显著降低的本发明组合物。
本文所用的术语“两性”应表示：1)含有酸性和碱性位点的分子，例如同时含有氨基(碱性)和酸(例如，羧酸，酸性)官能团的氨基酸；或2)在同一分子中同时具有正电荷和负电荷的两性分子。后者的电荷可以依赖于或不依赖于组合物的pH。两性材料的例子包括但不限于：烷基甜菜碱和酰氨基烷基甜菜碱。本文披露的两性表面活性剂不含抗衡离子。本领域技术人员不难知道在本发明组合物的pH条件下，两性表面活性剂可通过具有平衡的正电荷和负电荷而呈电中性，或者它们具有抗衡离子，例如碱金属、碱土金属或铵抗衡离子。
适用于本发明的两性表面活性剂的实例包括但不限于：两性羧酸盐(amphocarboxylate)，例如烷基两性乙酸盐(alkylamphoacetates)(单或双)；烷基甜菜碱；酰氨基烷基甜菜碱；酰氨基烷基磺基甜菜碱(sultaine)；两性磷酸盐；磷酸化咪唑啉，例如磷酸甜菜碱(phosphobetaines)和焦磷酸甜菜碱(pyrophosphobetaines)；羧基烷基烷基聚胺(carboxyalkyl alkyl polyamine)；烷基亚氨基二丙酸盐(alkylimino-dipropionate)；烷基两性甘氨酸盐(alkylamphoglycinates)(单或双)；烷基两性丙酸盐(alkylamphoproprionate)(单或双)；N-烷基β-氨基丙酸(aminoproprionic acid)；烷基聚氨基羧酸盐(alkylpolyamino carboxylate)；和它们的混合物。
合适的两性羧酸盐化合物的实例包括下式所示的那些化合物：
A-CONH(CH2)xN+R5R6R7
其中
A是具有约7-约21，例如约10-约16个碳原子的烷基或烯基；
x是约2-约6的整数；
R5是氢或含有约2-约3个碳原子的羧基烷基；
R6是含有约2-约3个碳原子的羟基烷基或下式所示基团：
R8-O-(CH2)nCO2-
其中
R8是具有约2-约3个碳原子的亚烷基，n是1或2；和
R7是含有约2-约3个碳原子的羧基烷基；
合适的烷基甜菜碱的例子包括下式所示的那些化合物：
B-N+R9R10(CH2)pCO2-
其中
B是具有约8-约22，例如约8-约16个碳原子的烷基或烯基；
R9和R10各自独立为具有约1-约4个碳原子的烷基或羟基烷基；和
p是1或2。
本发明所用的优选甜菜碱是月桂基甜菜碱，其可以“艾姆皮金(Empigen)BB/J”市售购自英国西米德兰(West Midlands)的阿尔伯特和威尔逊有限公司(Albright&Wilson，Ltd)。
合适的酰氨基烷基甜菜碱的例子包括下式所示的那些化合物：
D-CO-NH(CH2)q-N+R11R12(CH2)mCO2-
其中
D是具有约7-约21，例如约7-约15个碳原子的烷基或烯基；
R11和R12各自独立为具有约1-约4个碳原子的烷基或羟基烷基；
q是约2-约6的整数；m是1或2。
一种酰氨基烷基甜菜碱是可以“特高甜菜碱(Tegobetaine)L7”为商品名市售购自弗吉尼亚州霍普韦尔(Hopewell)的戈德施密特化学品公司(GoldschmidtChemical Corporation)的椰油酰胺丙基(cocamidopropyl)甜菜碱。
合适的酰氨基烷基磺基甜菜碱的实例包括下式所示那些化合物：
其中
E是具有约7-约21，例如约7-约15个碳原子的烷基或烯基；
R14和R15各自独立为具有约1-约4个碳原子的烷基或羟基烷基；
r是约2-约6的整数；和
R13是具有约2-约3个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基；
在一个实施方式中，酰氨基烷基磺基甜菜碱是可以“Mirataine CBS”为商品名购自新泽西州克兰伯里(Cranbury)的罗恩-普朗克公司(Rhone-Poulenc Inc.)的椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱(camidopropyl hydroxysultaine)。
合适的两性磷酸盐化合物的实例包括下式所示那些化合物：
其中
G是具有约7-约21，例如约7-约15个碳原子的烷基或烯基；
s是约2-约6的整数；
R16是氢或含有约2-约3个碳原子的羧基烷基；
R17是含有约2-约3个碳原子的羟基烷基或下式所示基团：
R19-O-(CH2)t-CO2-
其中
R19是具有约2-约3个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基；和
t是1或2；和
R18是具有约2-约3个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基。
在一个实施方式中，两性磷酸盐化合物是以商品名“Monateric 1023”购自新泽西州帕特森的莫纳工业公司(Mona Industries)的月桂基两性PG-乙酸磷酸钠(sodium lauroampho PG-acetate phosphate)，和纳入本文作为参考的美国专利4,380,637所披露的那些化合物。
合适的磷酸甜菜碱的实例包括下式所示化合物：
其中E、r、R1、R2和R3如上定义。在一个实施方式中，纳入本文作为参考的美国专利4,215,064；4,617,414和4,233,192披露了磷酸甜菜碱化合物。
合适的焦磷酸甜菜碱的实例包括下式所示那些化合物：
其中E、r、R1、R2和R3如上定义。在一个实施方式中，纳入本文作为参考的美国专利4,382,036；4,372,869和4,617,414披露了焦磷酸甜菜碱化合物。
合适的羧基烷基烷基聚胺的实例包括下式所示的那些化合物：
其中
I是含有约8-约22，例如约8-约16个碳原子的烷基或烯基；
R22是具有约2-约3个碳原子的羧基烷基；
R21是具有约2-约3个碳原子的亚烷基；和
u是约1-约4的整数。
根据本发明可混合适合于制备低刺激性组合物的任何用量的低分子量聚合物材料和表面活性剂。根据某些实施方式，利用足够的低刺激性聚合物材料制备低刺激性组合物，以重量计，所述组合物中含有高于0-约15％的活性低分子量聚合物材料。利用足够的低分子量聚合物材料制备低刺激性组合物，所述组合物中优选含有约0.1-约7％，更优选约0.1-约5％，甚至更优选约0.1-约4％，甚至更优选约0.1-约3％的活性低分子量聚合物材料。在某些其它优选的实施方式中，本发明组合物含有约0.5-约15％，更优选约1.5-约10％，甚至更优选约2-约7％，甚至更优选约3-约7％的活性低分子量聚合物材料。
在包括利用阴离子型表面活性剂的实施方式中，本发明中阴离子型表面活性剂的用量优选足以制备低刺激性组合物的用量，在所述组合物中含有约0.1-约12.5％，更优选约0.5-约8.5％，甚至更优选约1-约8％的总活性阴离子型表面活性剂。在某些其它优选的实施方式中，活性阴离子型表面活性剂的用量足以制备低刺激性组合物，所述组合物中含有约3.5-约7.3％，更优选3.5％或更高-7.3％或更低，更优选3.5％-7％，甚至更优选4％-7％的总活性阴离子型表面活性剂。
在包括利用两性表面活性剂的实施方式中，本发明中两性表面活性剂的用量优选足以制备低刺激性组合物的用量，在所述组合物中含有约0.1-约12.5％，更优选约0.5-约8.5％，甚至更优选约1-约8％的总活性两性表面活性剂。在某些其它优选的实施方式中，活性两性表面活性剂的用量足以制备低刺激性组合物，所述组合物中含有约3.5-约7.3％，更优选3.5％或更高-7.3％或更低，更优选3.5％-7％，甚至更优选4％-7％的总活性两性表面活性剂。
根据本发明，可以通过混合两种或多种流体的任何常规方法混合低分子量聚合物材料和阴离子型/两性表面活性剂。例如，含有至少一种低分子量聚合物材料，基本上由其构成或由其构成的一种或多种组合物和含有至少一种阴离子型表面活性剂和/或两性表面活性剂，基本上由其构成或由其构成的一种或多种组合物的混合可以利用任何常规装置，例如机械搅拌螺旋桨、搅拌桨等，以任何顺序将含有低分子量聚合物材料或表面活性剂的一种组合物倾倒、搅拌、滴加、移液(pipetting)、抽吸(pumping)等方式加入另一种组合物或与之一起混合来实现。根据某些实施方式，混合步骤包括将含怒与阴离子型和/或两性表面活性剂的组合物混合入含有低分子量聚合物材料的组合物中或与之一起混合。根据某些其它实施方式，混合步骤包括将含有低分子量聚合物材料的组合物混合入含有阴离子和/或两性表面活性剂的化合物中或与之一起混合。
所制备的低刺激性组合物，以及在本发明方法的混合步骤中混合的含低分子量聚合物材料或阴离子型和/或两性表面活性剂的任何组合物还可非排他性地包含各种其它组分，包括一种或多种非离子型和/或阳离子型表面活性剂、珠光剂或乳浊剂、增稠剂、第二调理剂(secondary conditioner)、湿润剂、螯合剂和改善组合物的外观、感觉和香味的添加剂，如色素、香料、防腐剂、pH调节剂等。
各种非离子型表面活性剂适用于本发明。合适的非离子型表面活性剂的实例包括但不限于：脂肪醇酸(fatty alcohol acid)或酰胺乙氧基化物(amide ethoxylate)、单酸甘油酯乙氧基化物(monoglyceride ethoxylate)、山梨聚糖乙氧基化物(sorbitanester ethoxylate)、烷基聚糖苷(alkyl polyglycoside)和它们的混合物等。某些优选的非离子型表面活性剂包括多元醇酯的聚氧乙烯衍生物，其中所述聚氧乙烯衍生物(1)衍生自(a)含有约8-约22，优选约10-约14个碳原子的脂肪酸，和(b)选自以下的多元醇：山梨醇、山梨聚糖、葡萄糖、α-甲基葡糖苷、平均每个分子具有约1-约3个葡萄糖残基的多聚葡萄糖、甘油、季戊四醇和它们的混合物；(2)平均含有约10-约120，优选约20-约80个氧乙烯(oxyethylene)单元；和(3)每摩尔多元醇酯聚氧乙烯衍生物平均具有约1-约3个脂肪酸残基。多元醇酯的这种优选聚氧乙烯衍生物的实例包括但不限于：PEG-80失水山梨糖醇月桂酸酯和聚山梨醇酯20。PEG-80失水山梨糖醇月桂酸酯是用平均约80摩尔环氧乙烷乙氧基化的月桂酸山梨糖醇单酯，其可以“阿特拉斯(Atlas)G-4280”为商品名市售购自特拉华州威尔明顿的ICI表面活性剂公司(ICI Surfactants)。聚山梨醇酯20是山梨醇和山梨醇酐的混合物与约20摩尔环氧乙烷缩合的月桂酸单酯，其可以“吐温20”为商品名市售购自特拉华州威尔明顿的ICI表面活性剂公司。
另一类合适的非离子型表面活性剂包括长链烷基葡糖苷(alkyl glucoside)或多聚葡萄糖苷(polyglucoside)，其是(a)含有约6-约22，优选约8-约14个碳原子的长链醇与(b)葡萄糖或含葡萄糖的聚合物的缩合产物。优选的烷基葡糖苷在每个烷基葡萄糖分子中包含约1-约6个葡萄糖残基。优选的葡糖苷是癸基葡糖苷，其是癸醇与葡萄糖聚合物的缩合产物，可以“Plantaren 2000”为商品名市售购自新泽西州霍波肯的汉高公司(Henkel Corporation)。
适用于本发明的阳离子型表面活性剂的类型包括烷基季铵盐(单、二或三)、苄基季铵盐、酯季铵盐、乙氧基化乙胺盐、烷基胺和它们的混合物，其中所述烷基具有约6-约30个碳原子，优选约8-约22个碳原子。
各种市售可得的第二调理剂，例如挥发性硅酮适用于本发明，这些第二调理剂能赋予其它属性，例如赋予头发光泽度。在一个实施方式中，挥发性硅酮调理剂的大气压沸点低于约220℃。以组合物的总重计，挥发性硅酮调理剂的含量为约0％-约3％，例如约0.25％-约2.5％或约0.5％-约1.0％。合适的挥发性硅酮的非排他性实例包括聚二甲基硅氧烷、聚二甲基环硅氧烷、六甲基二硅氧烷、环二甲基硅酮液，例如以“DC-345”为商品名市售购自密歇根州米德兰的陶式康宁公司(Dow CorningCorporation)的聚二甲基环硅氧烷，和它们的混合物，优选环二甲基硅酮液。
能为个人护理清洁组合提供湿润和调理特性的各种市售可得湿润剂适用于本发明。以组合物的总重计，湿润剂含量为约0％-约10％，例如约0.5％-约5％或约0.5％-约3％。合适湿润剂的非排他性实例包括：1)选自下组的水溶性液体多元醇：甘油、丙二醇、己二醇、丁二醇、双丙二醇(dipropylene glycol)和它们的混合物；2)式HO-(R”O)b-H所示的聚亚烷基二醇，其中R”是具有约2-约3个碳原子的亚烷基，b是约2-约10的整数；3)式CH3-C6H10O5-(OCH2CH2)c-OH所示甲基葡萄糖的聚乙二醇醚，其中c是约5-约25的整数；4)脲；和5)它们的混合物，优选的湿润剂是甘油。
合适螯合剂的实例包括能保护和保存本发明组合物的那些螯合剂。螯合剂优选乙二胺四乙酸(“EDTA”)，更优选EDTA四钠，其可以“维尔烯100XL”为商品名市售购自密歇根州米德兰的陶式化学品公司(Dow Chemical Corporation)，以组合物的总重计，其含量为约0％-约0.5％，或约0.05％-约0.25％。
合适的防腐剂包括四-15，其可以“道斯尔(Dowicil)200”市售购自密歇根州米德兰的陶式化学品公司，以组合物的总重计，其含量为约0％-约0.2％，或约0.05％-约0.10％。
本发明方法还可在上述混合步骤之前、之后或同时包括各种步骤，从而将一种或多种上述任选成分与含有低分子量聚合物材料和/或阴离子型和/或两性表面活性剂的组合物混合，或将前者引入后者中。虽然在某些实施方式中，混合的顺序不重要，但在其它实施方式中，优选预先混合某些组分，例如香料和非离子型表面活性剂，再将这些组分加入含有低分子量聚合物材料和/或阴离子型表面活性剂的组合物中。
本发明制备的低刺激性组合物优选用作个人护理组合物或用于个人护理组合物中，例如香波、洗涤液、沐浴液、凝胶、洗液、乳膏等。如上所述，申请人出乎意料地发现本发明方法配制的这种个人护理组合物对皮肤和/或眼睛的刺激性降低并且具有理想美观特性的任选其它组合。
根据某些其它的优选实施方式，本发明提供了低刺激性处理和/或清洁身体一部分，包括皮肤、头发、牙齿、阴道等(优选皮肤或头发)的方法，包括使哺乳动物的身体与本发明低刺激性组合物接触。
本发明可采用使身体，优选哺乳动物皮肤和/或头发接触(本发明组合物)的任何常规方法。在某些优选的实施方式中，接触步骤包括将本发明低刺激性组合物施用于人的皮肤和/或人的头发。
本发明清洁方法还可包括与清洁头发和皮肤相关的各种额外的任选步骤，包括涂抹泡沫、清洗步骤等。
实施例
本发明方法和以下实施例中采用了以下经上皮渗透性检验(“TEP”)、张力检验和C90检测。具体地说，上述TEP检验测定组合物何时成为本发明的低刺激性组合物，张力检验和C90检测可用于测定具体聚合物材料与表面活性剂结合的稳定性和/或功效。
经上皮渗透性检验(“TEP检验”)：
可按照纳入本文作为参考的体外毒理学技术第86号方案(1994年5月)所述的“经上皮渗透性(TEP)试验”检测某给定制剂预计对眼睛和/或皮肤的刺激性。一般可通过测定某产品对细胞层渗透性的作用来估计其对眼睛和/或皮肤可能的刺激性，例如通过荧光素经由该细胞层的渗漏来评估。使Madin-Darby狗肾(MDCK)细胞单层在24孔板中的微孔插片上生长至汇合，该孔板在下部孔中含有培养基或试验缓冲液。将细胞单层与某产品的稀释液接触15分钟，然后检测该产品对细胞单层渗透性屏障的破坏作用来评估其可能的刺激作用。30分钟后通过分光光度法测定渗漏入下部孔的荧光素钠含量来评估对屏障的破坏。作出荧光素渗漏量与测试物质浓度的关系图来确定EC50(导致50％最大染料渗漏的测试物质浓度，即对渗透性屏障的破坏为50％)。评分越高表明配方越温和。
使生长在微孔膜上的MDCK细胞层与测试样品接触是当刺激物与眼睛接触时所发生的第一种现象的模型。在体内，角膜上皮的最外层因在细胞之间存在紧密连接处(tight junctions)而形成选择性可渗透屏障。与刺激物接触时，该紧密连接处分开，从而清除了可渗透屏障。液体吸入上皮的下层和间质中，导致胶原薄层(collagenlamellae)分开，进而产生混浊。TEP试验检测刺激物对生长在微孔插片上的MDCK细胞层中细胞之间紧密连接处的破坏作用。采用分光光度法通过检测经细胞层和微孔膜渗漏入下部孔中的标记染料(荧光素钠)的含量来评估破坏作用。
张力滴定检验：
检测表面活性剂溶液的表面张力的熟知方法是威廉米悬片法(Holmberg，K.；Jonsson，B.；Kronberg，B.；Lindman，B.；Surfactants and Polymers in Aqueous Solution，Wiley&Sons，第347页)。在该方法中，将一薄片浸没在液体中，检测该液体对该薄片施加的向下作用力。然后根据薄片上的作用力和该薄片的尺寸测定该液体的表面张力。也熟知通过检测一定浓度范围的表面张力后可测定临界胶束浓度(CMC)。
威廉米悬片法仪器可市售购得。在以下实施例中，利用装有铂威廉米悬片的Kruss K12张力仪(美国克鲁斯公司(Kruss USA)，马修斯(Mathews)，NC)测定一定浓度范围的各样品表面张力。该检验可以正向或反向进行。在各情况中，样品容器含有一些原始溶液，威廉米悬片在其中检测表面张力。然后将第二溶液加入该样品容器，搅拌，随后再次用威廉米悬片检测。根据美国克鲁斯公司的惯例，下文将滴定开始前在加入第二溶液的样品容器中原始存在的溶液称为原始溶液，在滴定期间加入该样品容器的溶液称为给料溶液。
在正向滴定中，原始溶液的浓度低于给料溶液的浓度。在正向滴定检验期间，原始溶液是不含表面活性剂的HPLC级水(费舍尔科学公司(Fischer Scientific)，新泽西州)。给料溶液是与聚合物结合的表面活性剂和HPLC级水(费舍尔科学公司，新泽西州)的溶液，其浓度是5750mg表面活性剂/L。事先制备大量给料表面活性剂溶液的储备液，4L；将表面活性剂加入HPLC级水(费舍尔科学公司，新泽西州)中达到浓度为5750mg/L。
正向滴定开始时，将30ml原始溶液加入样品容器。检测该原始溶液的表面张力，然后向该样品容器中加入一定体积的给料溶液。溶液先至少搅拌5分钟，然后检测下一表面张力。所有滴定在0mg/L-至少3500mg/L表面活性剂浓度上进行。下文将根据该方案的检验操作称为正向滴定张力检验。
或者在反向滴定中，原始溶液的浓度高于给料溶液。在以下实施例的反向滴定检验中，给料溶液是不含表面活性剂(0mg/L)的HPLC级水(费舍尔科学公司，新泽西州)。用HPLC级水(费舍尔科学公司，新泽西州)将所有浓度配方(例如，表5所示)稀释成约5重量％的稀释液。然后将该5％稀释液加入样品容器中，其为原始溶液。检测该原始溶液的表面张力，然后向该样品容器中加入一定体积的给料溶液。溶液先至少搅拌5分钟，然后检测下一表面张力。重复该给料、搅拌然后检测的步骤直至稀释度至少达到0.0008％。下文将根据该方案的检验操作称为反向滴定张力检验。
通过以下方式从原始张力数据测定各样品的CMC。首先，根据数据在高浓度的部分，即高于图中最低点的浓度拟合水平线的方程，其良好拟合成表面张力基本上恒定的区域，例如图9中的线91。然后，根据浓度较低而表面张力高于以上获得的水平线的数据拟合直线的方程，例如图9中的线92。这两条线/方程的交叉点93确定为该样品的CMC。
C90检测
如下所示计算聚合物结合表面活性剂的C90。制备含有用HPLC级水的聚合物的8种组合物，其浓度分别是(以mg/L计)：0、50、100、175、250、375、500和750。通过正向张力滴定检验计算含特定表面活性剂的各组合物相关的CMC。然后利用这些数据计算含聚合物的各组合物的Delta CMC。根据拟合成合适曲线的这些Delta CMC数据和/或Delta CMC图示与聚合物浓度的函数，能测定聚合物组合物的最低浓度，其显示的Delta CMC值是浓度为750mg/L的聚合物组合物的Delta CMC值的90％，这种浓度值表示这种聚合物和表面活性剂组合的C90值。例如，可参考实施例1所述的方法。
实施例1
以下实施例说明了与高分子量结合材料相比，本发明某些聚合物结合表面活性剂和降低刺激性的功效。
TDES
如下所述制备含有用水配制的低分子量聚合物的组合物(E1-E14)和不含聚合物或高分子量聚合物的比较组合物(C1-C8)。如下所述采用这些滴定张力检验计算含有表面活性剂十三烷基醚硫酸钠(TDES)的各组合物的CMC、Delta CMC和Delta CMC/750，结果见表2。
表1*
商品名 INCI名称 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7
英纳特克SP-1 菊粉月桂基 氨基甲酸酯0.0050.010 0.01750.025 0.03750.0500.075
氢氧化钠(20％) 氢氧化钠------ ------ ---------
去离子水 去离子水适量(Qs)适量 适量适量 适量适量适量
商品名 INCI名称 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14
PA-18 十八烯/MA 共聚物0.005 0.010 0.015 0.025 0.0375 0.050 0.075
氢氧化钠溶液 (20％) 氢氧化钠--- --- --- --- --- --- ---
去离子水 去离子水适量 适量 适量 适量 适量 适量 适量
商品名 INCI名称 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8
卡波泊水溶 液SF1(30％) 丙烯酸酯共 聚物---0.0050.0100.0150.0250.0375 0.050 0.075
氢氧化钠溶液 (20％) 氢氧化钠视需要视需要视需要视需要视需要视需要 视需 要 视需 要
去离子水 去离子水适量适量适量适量适量适量 适量 适量
*以w/w％表示
如下所示制备表1所列组合物：将HPLC级水(50.0份)加入烧杯中。将聚合物(如果有的话)搅拌加入水中。对于含有卡波泊水溶液SF-1的溶液，随后用20％氢氧化钠溶液(视需要)调节所得各溶液的pH直至最终获得的pH约为7.0。然后加入其余的水。
采用这些滴定张力检验测试表1所示组合物的临界胶束浓度(CMC)值。每个实施例的原始溶液是30ml。给料溶液是用HPLC级水配制的5750mg/L的聚氧乙烯十三烷基醚硫酸钠。测试了42种剂量，其中十三烷基钠浓度从原始溶液中的0mg/L增加至最终检测的3771mg/L，得到的张力数据作图示于图5和6中。根据比较组合物C1的CMC计算各组合物的Delta CMC，图2是这些数值与聚合物浓度的函数图，其说明了聚合物结合表面活性剂(和降低刺激性)的功效。
表2
组合物 英纳特克 SP-1 (mg/L) CMC TDES (mg/L) ΔCMC TDES (mg/L) 功效ΔCMC/750％
C1 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 0 50 100 175 250 375 500 750 136 182 258 370 452 595 777 830 na 46 122 234 316 459 641 694 na 0.9 1.2 1.3 1.3 1.2 1.3 0.9 na 7 18 34 46 66 92 100
实施例 PA-18 (mg/L) CMC TDES (mg/L) ΔCMC TDES (mg/L)功效ΔCMC/750％
E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 50 100 150 250 375 500 750 434 582 730 961 1097 1289 1550 298 446 594 838 961 1153 1414 6.0 4.5 4.0 3.4 2.6 2.3 1.9 21 32 42 59 68 82 100
实施例 Aqua SF-1 (mg/L) CMC TDES (mg/L) ΔCMC TDES (mg/L) 功效ΔCMC/750％
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 0 50 100 150 250 375 500 750 136 213 291 328 410 468 431 434 na 77 155 192 234 274 295 298 na 1.5 1.6 1.3 1.1 0.9 0.6 0.4 na 26 52 64 92 111 99 100
表2还显示了各组合物的功效，其在本文中定义为Delta CMC(mg/L)与聚合物浓度的比值。功效是在某给定浓度下聚合物结合了多少表面活性剂的度量标准。
为更好地评估随着聚合物浓度增加，其功效之间的差异，表2还显示了ΔCMC/750，其在本文中定义为某具体浓度时的ΔCMC与聚合物浓度为750mg/L的某组合物的ΔCMC的比值(乘以100得到数值％)。作为浓度的函数，ΔCMC/750是衡量聚合物可能的功效丧失程度的标准。例如，Aqua SF-1仅在聚合物浓度约为250mg/L时ΔCMC/750达到92％，而英纳特克SP-1直至聚合物浓度约为500mg/L时ΔCMC/750才达到92％。这提示Aqua SF-1在聚合物浓度超过250mg/L时倾向于结合较少的其它TDES，而英纳特克SP-1在浓度高于500mg/L时能结合显著量的其它表面活性剂。聚合物和表面活性剂组合的“C90值”是最低聚合物浓度，此时通过上述正向滴定张力检验检测的含聚合物和表面活性剂的组合物的ΔCMC/750等于90％。如上所示，相当的SF-1聚合物和TDES(组合)的相关C90值低于约250mg/L，而英纳特克SP-1聚合物和TDES(组合)的C90值高于约250mg/L(约500mg/L)，PA-18和TDES(组合)的相关C90值高于约250mg/L(高于约500mg/L)。
实施例2
以下实施例说明了与高分子量聚合物材料相比，本发明某些聚合物结合表面活性剂和降低刺激性的功效。
如下所述，采用正向滴定张力检验来计算含表面活性剂月桂基硫酸钠(SLES)的各组合物(E2、E4、E6、E7、E9、E11、E13和E14)与比较组合物C1的CMC、Delta CMC、功效和Delta CMC/750，结果见表3。
采用正向滴定张力检验测试各组合物的临界胶束浓度(CMC)值。每个实施例的原始溶液是30ml。给料溶液是用HPLC级水配制的5750mg/L的月桂基硫酸钠。测试了42种剂量，其中十三烷基钠浓度从原始溶液中的0mg/L增加至最终检测的3771mg/L。根据比较组合物C1的CMC计算各组合物的Delta CMC，图3是这些数值与聚合物浓度的函数图，其说明了聚合物结合表面活性剂(和降低刺激性)的功效。
表3
实施例 英纳特克 SP-1 (mg/L) CMC SLES (mg/L) ΔCMC SLES (mg/L) 功效 ΔCMC/750 ％
C1 E2 E4 E6 E7 0 100 250 500 750 42 116 176 332 439 na 74 135 291 398 na 0.7 0.5 0.6 0.5 na 19 34 73 100
实施例 PA-18 (mg/L) CMC SLES (mg/L) ΔCMC SLES (mg/L) 功效 ΔCMC/750 ％
C1 E9 E11 E13 E14 0 100 250 500 750 42 322 1467 592 714 na 279 425 549 672 na 2.8 1.7 1.1 0.9 na 42 63 82 100
如表3和图3所示，英纳特克SP-1聚合物和SLES(组合)、PA-18和SLES(组合)的相关C90值各自高于约250mg/L(和高于约500mg/L)。
实施例3
以下实施例说明了与高分子量聚合物材料相比，本发明某些聚合物结合表面活性剂和降低刺激性的功效。
如下所述，采用正向滴定张力检验来计算含表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)的各组合物(E9、E12、E13、E14和E15)与比较组合物C1的CMC、DeltaCMC、功效和Delta CMC/750，结果见表4。
采用正向滴定张力检验测试各组合物的临界胶束浓度(CMC)值。每个实施例的原始溶液是30ml。给料溶液是用HPLC级水配制的5750mg/L的CAPB。测试了42种剂量，其中十三烷基钠浓度从原始溶液中的0mg/L增加至最终检测的3771mg/L。根据比较组合物C1的CMC计算各组合物的Delta CMC，图4是这些数值与聚合物浓度的函数图，其说明了聚合物结合表面活性剂(和降低刺激性)的功效。
表4
实施例 PA-18 (mg/L) CMC CAPB (mg/L) ΔCMC CAPB (mg/L) 功效ΔCMC/750 CAPB％
0 50 250 350 500 750 309 1225 1611 2100 2675 na 254 1128 1481 1905 2333 na 5.1 4.5 4.2 3.8 3.1 na 11 48 63 82 100
如表4和图4所示，PA-18聚合物和CAPB(组合)的相关C90值高于约250mg/L(高于约500mg/L)。
实施例4
与可比的高分子量组合物相比，该实施例说明了本发明(组合物)的刺激特性低。
根据表5所列材料和用量制备本发明组合物E15和E16和比较(组合物)C9。
表5
商品名 INCI名称 C9 E15 E16
英纳特克(Inutec)SP-1 菊粉月桂基氨基甲酸酯 --- 0.9 1.8
卡波泊(Carbopol)水溶液 SF1(30％) 丙烯酸酯共聚物 6.0 --- ---
特高甜菜碱(Tegobetaine) L7V(30％) 椰油酰胺丙基甜菜碱 11.33 11.33 11.33
阿特拉斯(Atlas)G-4280 PEG-80失水山梨糖醇月桂酸酯
斯德泊(Cedepal)TD403LD (30％) 十三烷基醚硫酸钠 20.000 20.000 20.000
甘油917(99％) 甘油 1.900 1.900 1.900
道斯尔(Dowicil)200 四-15 0.050 0.050 0.050
维尔烯(Versene)100XL EDTA四钠 0.263 0.263 0.263
水 水 适量 适量 适量
如下所示分别制备表5所示各组合物：
将水(50.0份)加入烧杯中。将聚合物(E15和E16中的英纳特克SP-1，C9中的卡波泊水溶液SF1)加入水中并搅拌。分别加入以下成分并搅拌直至获得的各混合物均匀：特高甜菜碱L7V、阿特拉斯G-4280、斯德泊TD403LD、甘油917、道斯尔200和维尔烯100XL。然后用20％柠檬酸溶液或20％氢氧化钠溶液调节所得溶液的pH直至最终所得pH为约6.3-6.6。再加入其余的水。
然后根据以上TEP检验测试各组合物的温和程度，结果见表6。
表6
实施例TEP值
C9 3.19±0.7
E15 2.54±0.6
E16 3.64±0.5
如表6所示，在含等量的Aqua SF-1或英纳特克(Inutec)SP-1的两种制剂中，含英纳特克(Inutec)SP-1的制剂比含Aqua SF-1的制剂更温和。在两种制剂中，聚合物的浓度足够高，从而使得Aqua SF-1丧失结合TDES的功效，而英纳特克(Inutec)SP-1倾向于不丧失功效。
实施例5
与可比的高分子量组合物相比，本实施例说明了本发明(组合物)的刺激特性低。
根据表5所列材料和用量制备本发明组合物E17和E18和比较(组合物)C10。
表7
商品名 INCI名称 C10 E17 E18
英纳特克(Inutec)SP-1 菊粉月桂基氨基甲酸酯 --- 0.9 1.8
卡波泊水溶液(Carbopol AQUA)SF1(30％) 丙烯酸酯共聚物 6.0 --- ---
特高甜菜碱(Tegobetaine) L7V(30％) 椰油酰胺丙基甜菜碱 22.4 22.4 224
阿特拉斯(Atlas)G-4280 PEG-80失水山梨糖醇 月桂酸酯 2.00 2.00 2.00
斯德泊(Cedepal)TD403LD (30％) 聚氧乙烯十三烷基醚硫 酸钠 16.00 16.00 16.00
聚欧艾克斯(Polyox)WSR N-60K PEG-45M 0.075 0.075 0.075
苯甲酸钠NF 苯甲酸钠 0.50 0.50 0.50
维尔烯100XL EDTA四钠 0.25 0.25 0.25
水 水 适量 适量 适量
如下所示分别制备表7所示各组合物：
将水(50.0份)加入烧杯中。将聚合物(英纳特克SP-1或卡波泊水溶液SF1)加入水中并搅拌。分别加入以下成分并搅拌直至获得的各混合物均匀：特高甜菜碱L7V、阿特拉斯G-4280、斯德泊TD403LD、聚欧艾克斯(Polyox)WSR-N、苯甲酸钠和维尔烯100XL。然后用20％柠檬酸溶液或20％氢氧化钠溶液调节所得溶液的pH直至最终所得pH为约6.3-6.6。再加入其余的水。
然后根据以上TEP检验测试各组合物的温和程度，结果见表8。
表8
实施例 TEP值
C10 2.1±0.3
E17 2.3±0.4
E18 2.5±0.3
如表8所示，在含等量的水溶液SF-1或英纳特克SP-1的两种制剂中，含英纳特克SP-1的制剂比含水溶液SF-1的制剂更温和。在两种制剂中，聚合物的浓度足够高，从而使得水溶液SF-1丧失结合TDES的功效，而英纳特克SP-1倾向于不丧失功效。
实施例6
与可比的高分子量组合物相比，本实施例说明了本发明(组合物)的刺激特性低。
根据表9所列材料和用量制备比较组合物C11-C16。
表9*
INCI名称 C11 C12 C13 C14 C15 C16
卡波泊水溶液 SF-1(30％) 丙烯酸酯共聚物 ----- 0.900 2.700 3.600 4.500 6.000
阿特拉斯G-4280 (72％) PEG-80失水山梨 糖醇月桂酸酯 4.580 4.580 4.580 4.580 4.580 4.580
特高甜菜碱L7V (30％) 椰油酰胺丙基甜 菜碱 11.330 11.330 11.330 11.330 11.330 11.330
斯德泊TD403LD (30％) 聚氧乙烯十三烷 基醚硫酸钠 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
甘油917(99％) 甘油 1.900 1.900 1.900 1.900 1.900 1.900
聚合物JR-400 聚四-10 (Polyquaternium- 10) 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140
道斯尔200 四-15 (Quaternium-15) 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050 0.050
维尔烯100XL EDTA四钠 0.263 0.263 0.263 0.263 0.263 0.263
水 水 适量 适量 适量 适量 适量 适量
*以w/w％表示
如下所示分别制备表9所示各组合物：
将水(50.0份)加入烧杯中。例如，将C12-C16，卡波泊水溶液SF-1加入水中并搅拌。(例如，C11，该步骤省去)。然后加入阿特拉斯G-4280并搅拌。再分别加入以下成分并搅拌直至获得的各混合物均匀：特高甜菜碱L7V、斯德泊TD403LD、甘油917、聚合物JR400、道斯尔200和维尔烯100XL。然后用20％氢氧化钠溶液或20％柠檬酸溶液调节所得溶液的pH直至最终所得pH为约6.3-6.6。再加入其余的水。
然后根据以上TEP检验测试比较组合物C11-C16的温和程度，结果见表10。
表10
实施例 TEP值Delta TEP值
实施例C14 1.46±0.26 -
实施例C15 2.68±0.28 1.22
实施例C16 2.85±0.51 1.39
实施例C17 2.74±0.18 1.28
实施例C18 3.34±0.83 1.88
实施例C19 3.26±0.39 1.80
菊粉/SLES
根据表11所列材料和用量制备组合物E19-E20和比较组合物C20。
表11*
商品名 CTFA名称(％)C20 E19 E20
英纳特克SP-1 菊粉月桂基氨基甲酸酯 --- 0.50 1.00
聚合物JR 400 聚四-10(＞97％) 0.20 0.20 0.20
特克斯邦(Texapon) NA 月桂基硫酸钠(70％) 7.14 7.14 7.14
艾姆皮金(Empigen) CDL 30/J/35 月桂基两性乙酸钠(Sodium Lauroamphoacetate)(27％) 12.19 12.19 12.19
金刚沙(Emery)917 甘油 甘油(99.7％) 2.00 2.00 2.00
PEG-150二硬脂酸酯 PEG-150二硬脂酸酯 0.10 0.10 0.10
鲁维夸超护理 (Luviquat Ultra Care) 聚四-44 1.50 1.50 1.50
植物护理 (Plantacare)UP 椰油基-葡糖苷(Coco-Glucoside) (55％) 7.46 7.46 7.46
RO-1399 香料 0.20 0.20 0.20
阿特拉斯G-4280 POE-80失水山梨糖醇月桂酸酯 (72％) 0.80 0.80 0.80
吐温20 聚山梨醇酯20(＞95％) 0.10 0.10 0.10
乙酸生育酚 乙酸生育酚 0.10 0.10 0.10
超佛芦荟维拉 真芦荟(Aloe Vera) 0.10 0.10 0.10
维尔烯NA EDTA四钠(86％)/钠盐(8％) 0.076 0.076 0.076
苯甲酸钠 苯甲酸钠 0.50 0.50 0.50
薄软TM奔 乙二醇二硬脂酸酯/椰油基-葡糖苷/ 5.00 5.00 5.00
油酸甘油酯/硬脂酸甘油酯
柠檬酸 柠檬酸(92％)1.081.081.08
水 水适量适量适量
*以w/w％表示
如下所示分别制备表11所示各组合物：
将水(50.0份)加入烧杯中。例如，将E19和E20，英纳特克SP-1加入水中并搅拌。(例如，C20，该步骤省去)。然后加入阿特拉斯G-4280并搅拌。再分别加入以下成分并搅拌直至获得的各混合物均匀：特克斯邦、艾姆皮金、聚合物JR 400、甘油917、PEG-150二硬脂酸酯、鲁维夸超护理、植物护理(Plantacare) UP、香料、吐温20、乙酸生育酚、超佛芦荟维拉(Extrapone Aloe Vera)、维尔烯、苯甲酸钠和薄软奔(Lamesoft Benz)。然后用20％柠檬酸溶液调节所得溶液的pH直至最终所得pH为约6.3-6.6。再加入其余的水。
然后根据以上TEP检验测试组合物E19、E20和C20的温和程度，结果见表12。
表12
实施例 TEP值
C20 1.05±0.05
E19 1.5±0.4
E20 3.0±0.3
PA-18/CAPB
根据表13所列材料和用量制备组合物E21-E22和比较组合物C21。
表13*
商品名 CTFA Name(％)C21 E21 E22
椰油酰胺丙基甜菜碱 特高甜菜碱L7-V(30％)7.27.26.0
十八烯/MA共聚物 PA-18，LV-市售，溶液 (26％)--4.84.8
对羟基苯甲酸盐 尼帕斯泊(Nipasept) 钠0.300.300.30
EDTA四钠 维尔烯100XL(50％)0.250.250.25
柠檬酸 柠檬酸溶液(20％)适量适量适量
氢氧化钠 氢氧化钠(20％)适量适量适量
水 水适量适量适量
*以w/w％表示
如下所示分别制备表13所示各组合物：
将水(50.0份)加入烧杯中。加入PA-18(只是对于E21和E22)。然后分别加入以下成分并搅拌直至获得的各混合物均匀：苯甲酸钠。然后用20％柠檬酸溶液调节所得溶液的pH直至最终所得pH为约6.3-6.6。再加入其余的水。
然后根据以上TEP检验测试组合物E-21、E22和C21的温和程度，结果见表14。
表14
实施例 TEP值Delta TEP
C21 2.55±0.46 n.a.
E21 4.76±0.66 2.21
E22 5.51±0.20 -
PA-18/TDES
根据表15所列材料和用量制备组合物E23和比较组合物C22。
表15*
商品名 CTFA名称(％)C22 E23
PA-18，LV-市售 十八烯/MA共聚物，溶液(25％) -- 7.2
斯德泊 TD403MF-LD 十三烷基醚硫酸钠(30％) 16 16
特高甜菜碱L7-V 椰油酰胺丙基甜菜碱(30％) 22.4 22.4
香料RO-1399 香料 0.50 0.50
克柔德色QM PG-HEC椰油基二甲基氯化铵 (Cocadimonium Chloride)(20％) 0.75 0.75
克柔德色QS PG-HEC硬脂酰基二甲基氯 化铵(Stearyldimonium Chloride)(20％) 0.25 0.25
维尔烯100XL EDTA四钠(38％) 0.25 0.25
尼帕斯泊 (Nipasept)钠 对羟基苯甲酸甲酯钠、乙酯钠、 丙酯钠(Sodium Methyl，Ethyl， Propyl-Paraden)(16％) 0.30 0.30
柠檬酸 柠檬酸溶液，(20％) 适量 适量
氢氧化钠 氢氧化钠(20％) 适量 适量
水 水 适量 适量
*以w/w％表示
如下所示分别制备表15所示各组合物：
将水(50.0份)加入烧杯中。对于E23，加入PA-18。然后分别加入以下成分并搅拌直至获得的各混合物均匀：斯德泊TD403MF-D、特高甜菜碱L7-V、克柔德色(Crodacel)QM、克柔德色(Crodacel)QS、维尔烯100XL和尼帕斯泊。然后用20％柠檬酸溶液调节所得溶液的pH直至最终所得pH为约6.3-6.6。再加入其余的水。
然后根据以上TEP检验测试组合物E23和C22的温和程度，结果见表16。
表16
实施例TEP值Delta TEP
C22 1.9±0.4 n.a.
E23 2.4±0.7 0.5
实施例7
本实施例说明了与比较组合物相比，本发明某些组合物相关的理想流变学和美学特性。用TA仪器公司(TA Instruments)的AR 2000流变计(纽卡斯尔，特拉华州)进行所有的流变学检测。所用的几何形状是间隙为500μm，外径为20mm的双间隙同心圆筒(double gap concentric cylinders)。所有流变学检测在25℃进行，使用溶剂弯管(solvent trap)尽可能减少实验期间的蒸发。根据表17所列的材料和用量制备组合物E24、C23和C24。检测各组合物的粘度，结果见表18。
表17
商品名 INCI名称 C23 E24 C24
英纳特克SP-1 菊粉月桂基氨基 甲酸酯 --- 1.8 ---
卡波泊水溶液SF1(30％) 丙烯酸酯共聚物 --- --- 6.0
特高甜菜碱L7V(30％) 椰油酰胺丙基甜 菜碱 11.33 11.33 11.33
阿特拉斯G-4280 PEG-80失水山梨 糖醇月桂酸酯
斯德泊TD403LD(30％) 聚氧乙烯十三烷 基醚硫酸钠 20.00 20.00 20.00
甘油917(99％) 甘油 1.900 1.900 1.900
道斯尔200 四-15 0.050 0.050 0.050
维尔烯100XL EDTA四钠 0.263 0.263 0.263
水 水 适量 适量 适量
表18
剪切速率 粘度
C23 E24 C24
(l/s) (泊) (泊) (泊)
0.051 0.14 0.72 137
1.0 0.38 0.80 30
5.0 0.35 0.81 15
10 0.35 0.81 12
101 0.35 0.80 7.0
1007 0.33 0.73 4.0
如表18所示，表面活性剂基料(C23)粘度的量值类似于含英纳特克SP-1的表面活性剂基料(E24)。此外，C23和E24的粘度与剪切速率无关。相反，C24的粘度明显较高并经剪切稀化(shear thinning)。例如，剪切率速为1/s时，含英纳特克SP-1的E24的粘度是0.80泊，而含SF-1的C24的粘度是30泊。加入SF-1对该制剂的流变学特性有显著影响，而加入英纳特克SP-1对流变学特性的影响很小。参考图10，其显示了与该粘度数据有关的曲线。
实施例8
检测消费品的泡沫产生情况的工业上可接受的装置是Sita泡沫测试仪R-2000(萨特美斯泰克有限公司(SITA Messtechnik GmbH)，德累斯顿，德国)。Sita泡沫测试仪专门设计用于检测泡沫产生情况，其由加套的样品容器和搅拌器构成。为模拟自来水的硬水，将0.36g氯化钙溶解在995g去离子水中。将5克测试制剂加入该溶液，搅拌至均匀。然后将0.5％稀释度的测试制剂置于Sita泡沫测试仪的储液槽(holding tank)中。每次实验操作将250ml溶液引入测试容器，温度达到30℃±2℃。搅拌器转速设定在1300rpm，搅拌30秒，然后检测泡沫体积。重复搅拌，总共进行9轮。每份测试样品检测3次泡沫产生情况。
通过上述方法测试组合物E19、E20、C20和C24，检测90秒时的泡沫体积和各组合物的Fmax，结果见表19。
表19
制剂 泡沫体积 (90秒时的ml) 泡沫体积 (最高ml) (Fmax)
C20(英纳特克 0％) 300±2 351±8
E19(英纳特克 0.5％) 324±12 360±1
E20(英纳特克 1％) 324±17 366±4
C24 317±63 350±41
E21 289±6 393±22
实施例9
制备如E18的组合物，除了用衍生自以下的低分子量疏水改性丙烯酸聚合物取代英纳特克SP-1：至少一种不饱和羧酸单体；至少一种疏水性单体；疏水性链转移剂，包含一种或多种烷基硫醇、硫酯、含氨基酸-硫醇的化合物、肽片段或它们的组合；交联剂；和任选的空间稳定剂；其中以所述不饱和单体和所述疏水性单体的总重计，所述不饱和羧酸单体约为60％-约98％。检测CMC和TEP特性，其表明降低的刺激性至少与E18英纳特克SP-1组合物的一样好，或优于它。
实施例10
制备如E18的组合物，除了用低分子量疏水改性缔合大分子取代英纳特克SP-1，其具有衍生自甲基丙烯酸酯和丙烯酸乙酯的主链和衍生自衣康酸酯单体的疏水性部分，该聚合物通过乳液聚合制备。检测CMC和TEP特性，其表明降低的刺激性至少与E18英纳特克SP-1组合物的一样好，或优于它。
实施例11
本实施例阐明了制备12.5％水解PA-18溶液的水解过程。
向装有不锈钢搅拌桨、烤盘和温度计的800mL Pyrex烧杯中加入441g去离子水。加热溶液，中速搅拌，向容器中缓慢加入12.6g氢氧化钠颗粒。65℃将50.0g十八烯/MA共聚物(PA-18，低粘度工业级，谢弗隆飞利浦化学品公司)缓慢筛入溶液以获得均匀的不透明淡黄白色分散液。将该分散液加热至90-95℃，盖上盖子，高速搅拌1小时以完成聚合物的水解。分散的聚合物溶解以及(逐步)形成混浊、透明的黄色溶液表明水解(进程)。将水解的共聚物溶液冷却至室温，同时中速搅拌并加入适量(q.s.)去离子水达到100％。最终pH＝11.1，固体含量＝12.5％。