Пленкообразующий разветвленный блок-сополимер (варианты) и способы с его использованием, композиция для укладки волос (варианты) и способ ее получения (варианты)

Пленкообразующий разветвленный блок-сополимер (варианты) и способы с его использованием, композиция для укладки волос (варианты) и способ ее получения (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новым полимерам, имеющим разветвленную/блок-сополимерную структуру и используемые для обработки кератинсодержащих субстратов, прежде всего в косметических композициях, таких как лаки для волос, кондиционеры для волос, лосьоны для закрепления укладки волос, кремы и т.п., которые включают в себя полимеры. Полимеры придают косметическим композициям большую способность к фиксации укладки, меньшую степень отслаивания и улучшенную способность к укладке волос по сравнению с обычными полимерами, используемыми при получении средств для укладки волос и аналогичных косметических препаратов.

Уровень техники

В качестве лаков для волос, лосьонов для укладки волос и т.п. широко используются как природные, так и синтетические полимеры, обычно включенные в водный или водный/спиртовой раствор. Функцией таких полимеров является придание волосам густоты (объема) и фиксируемости.

В настоящее время основные полимеры или полимеры, используемые в лаках для волос, лосьонах для закрепления укладки и кондиционерах для волос, включают поливинилпирролидон (ПВП), гомополимеры и сополимеры, сложные полуэфиры поливиниловых простых эфиров и малеинового ангидрида, со- и терполимеры поливинилацетата и кротоновой кислоты, простые полуэфиры этилена и малеинового ангидрида, акрилаты и другие.

За исключением гомополимеров винилпирролидона обычно используемые синтетические полимеры и полимеры, используемые в лаках для волос и т.п., характеризуются тем, что придают волосам избыточную жесткость и тем самым приводят к неестественному внешнему виду. Кроме того, включение таких синтетических полимеров или других из вышеуказанных полимеров в композиции для ухода за волосами в некоторых случаях приводит к их значительному отслаиванию (шелушению) и к непригодности композиций с точки зрения коммерческих стандартов.

Несмотря на то что гомополимеры и сополимеры винилпирролидона способствуют более естественному виду волос и им несвойственны некоторые недостатки, которые характерны для других выпускаемых в промышленности продуктов, указанные полимеры обеспечивают меньшую фиксируемость волос при высоких уровнях влажности. Типичными полимерами для укладки волос являются статистические сополимеры, которые получают полимеризацией по меньшей мере двух гидрофильных, анионных, катионных или гидрофобных мономеров, таких как акриловый и виниловый мономеры. Цепь образующегося полимера обычно состоит из статистически распределенных мономеров. Отношение содержания этих мономеров выбирают способом, аналогичным способу получения смол с определенным содержанием гидрофильных и гидрофобных фрагментов.

Гидрофобные мономеры обычно обеспечивают лучшее закрепление укладки волос при высоких уровнях влажности. Тем не менее, полимеры со значительным преобладанием гидрофобных мономеров плохо растворяются в водно-этанольных смесях, с трудом смываются с волос, имеют тенденцию к отслаиванию и образованию на волосах пленки. Следовательно, они являются неподходящими к использованию в составах для укладки волос.

С другой стороны, полимеры с высоким содержанием гидрофильных групп хорошо растворяются в водно-этанольных смесях и легко смываются с волос. Однако они обычно слишком чувствительны к влажности, при которой становятся липкими и, следовательно, не закрепляют укладку в условиях с высокой влажностью. Например, в патенте США №3954960, выданном Valan, описан статистический сополимер с низким содержанием гидрофильных мономеров. Он представляет собой пленкообразующую смолу кватернизованного сополимера винилпирролидона и сополимеризующегося винилового мономера, такого как ди(низш.)алкилалкиламиноалкил- (или гидроксиалкил) акрилата или метакрилата. Однако кватернизованные полимеры поливинилпирролидона характеризуются высокой чувствительностью к влажности и обладают общей низкой эффективностью в отношении закрепления укладки волос и липкости.

В связи с этим, существует необходимость в разработке смолы, характеризующейся сбалансированным содержанием гидрофильных и гидрофобных групп, с целью достижения комбинации эксплуатационных характеристик, таких как сохранение укладки при высокой влажности, липкость, прочность, отслаивание, смываемость с волос и другие субъективные свойства.

Типичный пример статистического сополимера со сбалансированным содержанием гидрофильных/гидрофобных остатков раскрыт Valan в патенте США №3914403. Автор описывает пленкообразующую смолу, полученную из поливинилпирролидона, винилацетата и катионного мономера. Поливинилпирролидон и катионные группы образуют гидрофильный фрагмент смолы, в то время как винилацетат является гидрофобным фрагментом. Путем изменения отношения содержания поливинилпирролидона к содержанию винилацетата можно получить водо-растворимые и водо-нерастворимые полимеры. Полимеры с высокой растворимостью в воде имеют тенденцию плохо фиксировать укладку при высокой влажности, в то время как полимеры с низкой растворимостью в воде практически не смываются с волос и придают волосам слишком неестественный вид.

В патентах США №3925542 Viout и соавт. и №5196495 Chuang и соавт. описаны дополнительные примеры статистических сополимеров с различным гидрофильным/гидрофобным соотношением. Такие сополимеры используют в аэрозолях, лаках, лаках для волос неаэрозольного типа, кремах для закрепления укладки волос и лосьонах для закрепления укладки волос.

В патенте США №4007005 Patel описывает смолу для закрепления укладки волос на основе статистического сополимера реакционноспособного полиамида эпихлоргидрина и поливинилпирролидона. Сополимер обеспечивает долгосрочную сохранность укладки при высокой влажности. Однако реакционноспособные полимеры являются токсичными и практически не смываются с волос при использовании в виде аэрозолей, лаков для волос неаэрозольного типа и лосьонах для закрепления укладки.

В соответствии с правилами по охране окружающей среды от выброса летучих органических соединений (ЛОС) в атмосферу в некоторых штатах содержание ЛОС в составах для ухода за волосами ограничено до 80 мас.%, и ожидается дальнейшее ограничение до 55%. В соответствии с этими требованиями разрабатываются составы для укладки волос с пониженным содержанием ЛОС. Часть или все органические растворители, обычно используемые в таких составах, заменяют на воду. В патенте США №5565193 Midha и соавт. описывают статистическую сополимерную смолу для укладки волос, в исходном виде полученную из мономеров, таких как н-бутилакрилат (гидрофобный компонент) и акриловая кислота (гидрофильный компонент) с привитым силоксаном для уравновешивания свойств и создания смолы, подходящей для использования в составах с 80%-ным содержанием ЛОС. Однако такие полимеры являются слишком мягкими и в составе с низким содержанием ЛОС способствуют нежелательному образованию гранул на волосах.

В патенте США №5620683 Tong и соавт. описывают смолу, содержащую статистический сополимер н-алкилакриламида (гидрофобный компонент) и акриловой кислоты (гидрофильный компонент). Хотя сообщается, что эти полимеры подходят для использования в композициях с низким содержанием ЛОС, такие полимеры не растворяются в воде. Скорее они образуют суспензию в смесях воды и этанола. Такая смола растворяется только после добавления в упаковки с аэрозолем жидкого газа-вытеснителя, такого как диметиловый эфир. Приготовление суспензии и закачивание ее в упаковки с аэрозолем является непрактичным со многих точек зрения. К тому же, поскольку смола нерастворима в воде, могут возникнуть проблемы при смываниии ее с волос.

В патенте США №5599524 Morawski и соавт. описывают композицию лака для волос с 80%-ным и менее содержанием ЛОС. В обычную смолу для укладки волос добавляют пеногаситель для снижения поверхностного натяжения и для снижения пенообразования в лаках для волос аэрозольного и неаэрозольного типа. Данная композиция не имеет преимуществ по сравнению с обычными составами в отношении отслаивания, долгосрочности действия и устойчивости к влажности.

В патенте США №5501851 Mudge и соавт. описывают статистический сополимер бутилакрилата, метилметакрилата, гидроксиэтилакрилата и метакриловой кислоты для составов с низким содержанием ЛОС. Полимер диспергирован в эмульсии, что позволяет смыть его шампунем.

В настоящем изобретении описаны новые и улучшенные блок/разветвленные сополимеры и композиции для ухода за волосами, содержащие сополимеры, которые позволяют преодолеть упомянутые выше проблемы и другие недостатки.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение разработано в результате открытия того факта, что блок-сополимер, предназначенный для использования в композициях для укладки волос, может быть получен из ненасыщенных мономеров на основе этилена с использованием полифункционального органического мономера, содержащего по крайней мере две функциональные группы, или мономера для наращивания цепи, которые обладают значительным различием в реакционной способности функциональных групп, при этом образуется блок-сополимер АВ типа. Полифункциональный мономер полимеризуют с первым мономером или смесью мономеров с использованием функциональных групп с большей реакционной способностью, при этом получают первый блок или блок А. Второй мономер или смесь мономеров содержит по крайней мере одну карбоксильную группу и сополимеризуется с функциональной группой мономера для наращивания цепи с меньшей реакционной способностью, при этом получают второй блок или блок В. В результате образуется блок-сополимер, в котором блок А является более гидрофобным по сравнению с блоком В, и таким образом, сополимер содержит и гидрофобный и гидрофильный блоки, обладает множеством температур стеклования и характеризуется чрезвычайно уникальными свойствами в качестве композиций для укладки волос.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения композиции для укладки волос включают от приблизительно 1 до приблизительно 20 мас.% блок-сополимера по настоящему изобретению, а также от 20 до 99 мас.% воды и от 0 до 80 мас.% органического растворителя. Описан также способ приготовления композиции для укладки волос. Способ включает получение блок-сополимера АВ, содержащего гидрофобные и гидрофильные блоки, путем полимеризации полифункционального органического мономера(ов), содержащего(их) по крайней мере две функциональные группы, с первым ненасыщенным мономером(ами) на основе этилена с образованием блока А, и последующей полимеризацией второго ненасыщенного мономера(ов) на основе этилена, содержащего (их) по крайней мере одну карбоксильную группу, с блоком А с образованием блока В и сополимера, содержащего гидрофобные и гидрофильные блоки. Для получения композиций для укладки волос 1-20 мас.% блок-сополимера смешивают с 20-97 мас.% воды, от 0 до 80 мас.% органического растворителя, от 0 до 5 мас.% поверхностно-активного вещества (ПАВ) и кондиционирующих агентов, от 0 до 1 мас.% ароматизатора и других вспомогательных агентов.

Одним из преимуществ настоящего изобретения является возможность получения композиций для укладки волос с оптимальными рабочими характеристиками, такими как сохранение укладки при высокой влажности, сохранение завивки от опадания, восстановление укладки без повторного применения средства, способность увеличивать объем волос, липкость, прочность, отслаивание, смываемость с волос и другие субъективные свойства.

Другим преимуществом настоящего изобретения является возможность включения сополимеров по настоящему изобретению в водно-спиртовые составы для укладки волос, удовлетворяющие требованиям пониженного содержания ЛОС. Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в эффективности сополимеров в качестве агентов для укладки волос, которые могут быть использованы в многочисленных составах, включая аэрозольные спреи, муссы, гели, лосьоны для укладки и т.п.

Другим преимуществом настоящего изобретения является возможность использования сополимеров в ряде других областей техники, в которых требуется покровная композиция или пленкообразующий полимер, преимущества которых заключаются в содержании гидрофобных и гидрофильных блоков.

Перечень фигур чертежей и других материалов

На Фигурах 1 и 2 представлены результаты испытаний раствора сополимера на растекание по волосам.

На Фигурах 3-5 приведены результаты испытания на способность восстановления укладки при различной влажности воздуха.

На Фигуре 6 представлена фотография, демонстрирующая внешний вид волос.

На Фигуре 7 продемонстрировано повышение устойчивости укладки к влажности благодаря применению блок-сополимеров согласно изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Для придания композициям для ухода за волосами требуемых свойств может быть получен блок/разветвленный сополимер А, характеризующийся по меньшей мере двумя различными температурами стеклования или перехода (Тст). Сополимер имеет блочную структуру, состоящую в основном из жесткого гидрофильного блока, который вносит вклад в высокую Тст, и мягкого более гидрофобного блока, который вносит вклад в низкую Тст. Гидрофобный блок образует блок А сополимера, в то время как гидрофильный блок образует блок В. Гидрофильный блок В и гидрофобный блок А придают сополимеру различные свойства. Мягкий гидрофобный блок А с низкой Тст характеризуется такими свойствами, как образование однородной прозрачной пленки на поверхности волос, обеспечивающей длительную сохранность укладки в условиях высокой влажности, кондиционирование и расчесываемость влажных волос, придание сухим волосам ощущения мягкости, прилипание к волосам без отслаивания, восстановление укладки при использовании щипцов для завивки. Жесткий гидрофильный блок с высокой Тст придает сополимеру следующие преимущества: легкость диспергирования сополимера в воде, спирте или их смесях, способность к жесткой фиксации волос при нанесении средства, легкость смываемости с волос и расчесываемость влажных волос с помощью расчески. Эти свойства могут быть адаптированы посредством изменения состава и длины блоков. В случае композиций для укладки волос и для фиксации укладки в качестве гидрофобного блока А предпочтительно используют полиакрилат, в то время как в качестве гидрофильных разветвленных блоков предпочтительно используют полимеры на основе метакриловых кислот или других полимеробразующих карбоновых кислот.

Общая структура сополимера по настоящему изобретению может быть представлена следующими двумя формулами:

Структура 2

где А означает мономер или мономеры первого блока, обозначенный в данном контексте как "блок А", и В означает мономер или мономеры второго блока, обозначенного в данном контексте как "блок В". Х означает агент разветвления цепи или многофункциональный мономер, используемый для соединения блоков А и В. В этих формулах п означает степень полимеризации блока А, т.е. число мономерных звеньев в блоке А. Величина n обычно составляет более 100. Буквы q и р означают степень полимеризации блока В, т.е. число мономерных звеньев в блоке В. Их сумма обычно составляет более 100. Величины q или р в отдельности могут равняться 0, но не оба одновременно. Прямая линия между двумя мономерами (А-А) означает ковалентную химическую связь.

Сополимеры по настоящему изобретению, как представлено на структурах 1 и 2 выше, являются блочными и могут образовывать трехмерную сетку. Существование двух блоков подтверждено данными дифференциальной сканирующей калориметрии сухих образцов полимера. Хорошо известно, что наличие по меньшей мере двух температур перехода, Тст, является однозначным указанием на блочный характер сополимеров, см., например, книгу "Contemporary Polymer Chemistry" ("Современная химия полимеров"), 2-е изд. под ред. Н. Allcock и F. Lampe, Гл. 17, Prentice Hall Publishers, 1990. Блоки А и блоки В ковалентно или химически соединены через агент разветвления цепи X.

Средняя молекулярная масса сополимера может достигать 1000000. Молекулярная масса предпочтительно составляет от 20000 до 400000 и наиболее предпочтительно от 50000 до 250000. Предпочтительная молекулярная масса блока А находится в диапазоне от 10000 до 150000, а молекулярная масса блока В находится в диапазоне от 1000 до 50000.

Таким образом, сополимеры по настоящему изобретению обладают уникальными свойствами, необходимыми для укладки волос и фиксации укладки, благодаря наличию мягких и жестких блоков. Блок А является мягким, более гидрофобным блоком с низкой Тст, а блок В является жестким гидрофильным блоком с высокой Тст. Кроме того, длина и состав блоков полимера могут быть изменены для улучшения специальных рабочих характеристик. Прежде всего, сополимеры по настоящему изобретению разработаны для долгосрочности сохранения укладки в условиях высокой влажности, придания волосам естественного внешнего вида, легкого расчесывания, пониженного отслаивания и отсутствия спутывания волос, а также для улучшенной способности к укладке волос и к восстановлению укладки. Упомянутые сополимеры обладают высокой способностью к пленкообразованию, хорошей растворимостью в воде и спирте или диспергируются и смываются водой и шампунем.

Для получения сополимера по настоящему изобретению используют двухстадийный процесс. Данную полимеризацию можно проводить в одном реакторе, не выделяя блоки А или В в качестве промежуточных соединений. На первой стадии получают блок А сополимера, а на второй стадии происходит присоединение блока В с образованием конечного сополимера. На первой стадии мономеры А, такие как акрилат, метакрилат или виниловый мономер, сополимеризуют с относительно небольшим количеством второго мономера-агента наращивания цепи X. Мономер Х содержит по меньшей мере две функциональные группы, способные к полимеризации. Реакционная способность функциональных групп такова, что первый мономер А предпочтительно взаимодействует с первой функциональной группой, при этом вторая функциональная группа практически не реагирует. Предпочтительный мономер Х содержит одновременно аллильную, акрилатную и метакрилатную группы, например, аллилметакрилат. Акрилатные и метакрилатные группы полимеризуются быстрее вследствие их более высокой реакционной способности по сравнению с аллильными группами. На первой стадии аллильные группы практически не реагируют.

Первый и второй мономеры взаимодействуют с образованием полимера. Полимер может быть линейным или разветвленным полиакрилатом с аллильными функциональными боковыми ответвлениями.

где R и R₁ означают химические группы, описанные ниже, и где А означает включенный мономер А. Хотя на схеме показаны две структуры полимера, следует понимать, что могут быть получены комбинации двух структур, включая линейные и разветвленные участки.

На второй стадии добавляют мономеры В, такие как акриловый или метакриловый мономер, при этом они взаимодействуют с более медленно реагирующими вторыми функциональными группами полимера с образованием трехмерного разветвленного и блочного сополимера.

Разветвленный блок-сополимер

где R₂ означает предпочтительно алкильную группу и В означает включенный мономер В. Таким образом, сополимер состоит из цепи, в основном содержащей мономеры А, и из ответвлений, в основном состоящих из мономеров В.

Данный способ не ограничивается получением на первой стадии гидрофобного мономерного блока с многофункциональным мономером, а на второй стадии гидрофильного блока В. Порядок добавления может быть изменен, что представляется очевидным специалистам в области полимеризации.

Блок В сополимера является гидрофильным блоком, в то время как блок А более гидрофобен по сравнению с блоком В. Гидрофобность блока А может быть изменена для придания особых свойств путем включения гидрофильных мономеров в таком соотношении, чтобы содержание гидрофильных мономеров составляло менее чем 60 мол.%.

Подходящие гидрофобные мономеры А включают в себя а) такие водонерастворимые соединения, чтобы менее 0,2 мас.% гидрофобного мономера растворялось в одной сотой массовой части воды при комнатной температуре, и б) ненасыщенные соединения на основе этилена.

Гидрофобные мономеры А предпочтительно содержат по крайней мере от 2 до 30 атомов углерода и наиболее предпочтительно боковые органические группы, такие как:

где R₁ означает -Н₁, -СН₃, -CH₂СН₃, a R₂ означает алифатическую углеводородную группу, содержащую по крайней мере 2 атома углерода, такую как С₂-С₁₀ алкилы и циклоалкилы, полиядерные ароматические углеводородные группы, такие как нафтилы, дифенилы, аценафтены, флуорены и т.п.; алкиларилы, в которых алкил содержит по меньшей мере один атом углерода, предпочтительно от 4 до 8 атомов углерода; галоидалкилы, содержащие от 4 или более атомов углерода, предпочтительно перфторалкилы; полиалкиленокси группы, в которых алкилен является пропиленом или высшим алкиленом и содержит по крайней мере 1 алкиленокси группу на 1 гидрофобный остаток. Примеры гидрофобных мономеров включают высшие алкиловые сложные эфиры α, β-ненасыщенных карбоновых кислот на основе этилена, такие как метилакрилат, метилметакрилат, бутилакрилат, этилакрилат, октилакрилат, додецилакрилат, додецилметакрилат, тридецилакрилат, тридецилметакрилат, тетрадецилакрилат, тетрадецилметакрилат, октадецилакрилат, октадецилметакрилат, этиловый сложный полуфир малеинового ангидрида, диэтилмалеат и другие алкиловые сложные эфиры, полученные по реакции алканолов, содержащих от 2 до 20, предпочтительно от 2 до 8 атомов углерода, с ненасыщенными карбоновыми кислотами на основе этилена, такими как акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновый ангидрид, фумаровая кислота, итаконовая кислота и аконитовая кислота; алкилариловые сложные эфиры ненасыщенных карбоновых кислот на основе этилена, такие как нонил-α-фенилакрилат, нонил-α-фенилметакрилат, додецил-α-фенилакрилат и додецил-α-фенилметакрилат; ненасыщенные N-алкиламиды на основе этилена, такие как N-бутилакриламид, трет-бутилакриламид, октилакриламид, N-октадецилакриламид, N-октадецилметакриламид, N,N-диоктилакриламид и их аналогичные производные; α-олефины, такие как октен-1, децен-1, додецен-1 и гексадецен-1; винилалкилаты, в которых алкил содержит по крайней мере 8 атомов углерода, такие как виниллаурат и винилстеарат; винилалкиловые простые эфиры, такие как додецилвиниловый эфир и гексадецилвиниловый эфир; N-виниламиды, такие как N-виниллаурамид и N-винилстеарамид; и аралкилстиролы, такие как трет-бутилстирол.

Другие подходящие мономеры А включают N-замещенные акриламиды или метакриламиды, замещенные алкильными радикалами, содержащими от 2 до 12 атомов углерода. Используемые акриламиды и метакриламиды включают N-этилакриламид, N-трет-октилакриламид, N-децилакриламид, N-додецилакриламид наряду с соответствующими метакриламидами.

Предпочтительными гидрофобными мономерами по сравнению с вышеупомянутыми являются алкиловые сложные эфиры акриловой кислоты, метакриловой кислоты, N-алкилакриламиды и N-алкилметакриламиды, в которых алкил содержит от 2 до 8 атомов углерода, и алкилстиролы, в которых алкил содержит от 4 до 8 атомов углерода, такие как трет-бутил. Наиболее предпочтительными мономерами А являются N-бутилакрилат, этилакрилат и 2-этилгексилакрилат.

Мономеры-разветвители цепи X, используемые в составе сополимера:

а) должны быть многофункциональными, т.е. должны содержать по крайней мере две реакционноспособные, полимеризующиеся, ненасыщенные функциональные группы,

б) должны содержать в одной молекуле соответствующую комбинацию по меньшей мере двух ненасыщенных функциональных групп, таких как винил, аллил, акрилат, метакрилат.

Предпочтительными мономерами-разветвителями цепи являются вещества, содержащие комбинацию быстро и медленно взаимодействующих ненасыщенных групп. Быстро взаимодействующие группы предпочтительно включаются в основную цепь полимера на первой стадии, а медленно взаимодействующие группы вступают в реакцию на второй стадии.

Агент-разветвитель цепи может иметь следующую структуру:

где n, m равны от 1 до 4, m+n>2

R₁, R₃ означает Н, алкил, содержащий от 1 до 22 атомов углерода, предпочтительно 1-3,

R₂ означает алкилен, содержащий от 1 до 22 атомов углерода, циклоалкилен, содержащий от 3 до 6 атомов углерода, арилен, содержащий от 6 до 18 атомов углерода, алкарилен, содержащий от 7 до 24 атомов углерода,

-(СН₂-СН₂,-O)_р-, где р равно 1-50,

-(СН₂(СН₃)-СН₂-O)_р-, где р равно 1-50,

амидо, сложный эфир, полиамидо, сложный полиэфир.

Реакционная способность одной из функциональных групп должна быть относительно ниже, чем реакционная способность другой. Ниже в Таблице 1 представлены соотношения реакционных способностей r1 и r2 для аллильных, акриловых и метакриловых функциональных групп, опубликованные в книге "Polymer Handbook" (Справочник по полимерам), Н. Immergut и J. Brandrup, 3^-е издание, Interscience, 1989. Показано, что аллильные группы взаимодействуют в 3-10 раз медленнее, чем остальные группы.

Таблица 1Реакционная способность функциональных групп
Быстрый мономер/Медленный мономер	r1	r2
Акриловая кислота/Аллилацетат	0,500	0,061
Метакриловая кислота/Аллилацетат	1,129	0,066
Этилакрилат/Аллилацетат	0,600	0,165
Метилметакрилат/Аллилацетат	0,383	0,136
н-Бутилакрилат/Аллилацетат	0,427	0,199

Могут быть также использованы другие полифункциональные агенты-разветвители. Их выбор должен быть основан на относительной реакционной способности их полимеризующихся групп. Если реакционная способность функциональных групп практически совпадает, то в процессе полимеризации наблюдается тенденция к гелеобразованию. В этом случае образующийся полимер трудно извлечь из реактора.

Мономеры В являются гидрофильными или растворимыми в воде мономерами, их растворимость в воде является достаточной для образования по крайней мере 10 мас.%-ных водных растворов при растворении в воде, и они легко полимеризуются по механизму полиприсоединения с образованием водорастворимых полимеров. Мономеры В предпочтительно содержат по крайней мере одну доступную карбоксильную группу.

Например, гидрофильный мономер В, содержащий ненасыщенные амиды на основе этилена, имеет следующую химическую структуру:

где R₁ означает -Н, -СН₃, -СН₂-СН₃, разветвленный или линейный алкил, арил или циклоалкил; R₂ и R₃ означают -Н, -СН₃, -СН₂-СН₃, разветвленный или линейный алкил, арил или циклоалкил; кислотную или солевую группу, такую как -SO₃Н, -SO₂М (где М означает металл) или их комбинацию; аминофункциональную группу, такую как:

или четвертичную аминогруппу, такую как:

где Y₄, Y₅, Y₆, Y₇ означают -Н, -СН₃, -CH₂-CH₃, разветвленный или линейный алкил, арил, циклоалкил или их комбинации, X^- означает кислотный радикал, такой как хлорид, бромид, сульфат, сульфонат, фосфат, метил или этилсульфонат, фосфат.

Примеры включают акриламид, метакриламид и фумарамид, а также их N-замещенные производные, такие как 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислота (АМПС), N-(диметиламинометил)акриламид, а также хлорид N - (триметиламмонииметил)акрил амида и хлорид N-(триметиламмонийпропил)метакриламида.

Другие ненасыщенные водорастворимые гетероциклические амиды на основе этилена имеют структуру:

где R означает алкиленовую группу, такую как -[СН_2--]_n, где n равно 1-4.

Примеры включают винилпирролидон (n=1), винилкапролактам (n=2).

Другие подходящие водорастворимые мономеры включают ненасыщенные карбоновые кислоты на основе этилена с общей структурой:

где R₁ означает -Н, -СН₃, -СН₂CH₃.

R₂ означает -[CH_2-]_n, где n равно 1 -40, линейный или разветветвленный алкил,

циклоалкил, арил;

полиэтиленоксид, такой как -(CH₂-CH₂-O)_p-, где р равно 1-50;

полипропиленоксид, такой как -(CH₂(CH₃)-CH₂-O)_p-, где р равно 1-50.

Примеры включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, итаконовую и фумаровую кислоты, виниларилсульфонаты, такие как винилбензилсульфонат, а также соли вышеупомянутых мономеров: ненасыщенных соединений четвертичного аммония на основе этилена, такие как хлорид винилбензилтриметиламмония, сульфоалкиловые эфиры ненасыщенных карбоновых кислот, такие как 2-сульфоэтилметакрилат, и аминоалкиловые эфиры ненасыщенных карбоновых кислот, такие как:

или их четвертичные соли:

где R₁ означает -Н, -СН₃, -CH₂СН₃;

R₂ означает -[CH₂-]_n, где n равно 1-40, линейный или разветвленный алкил, циклоалкил, арил, полиэтиленоксид, такой как -(CH₂-CH₂-O)_p-, где р равно 1-50, полипропиленоксид, такой как -(CH₂(CH₃)-CH₂-O)_p-, где р равно 1-50;

Y₁, Y₂, Y₃ означают -Н, -СН₃, -СН₂-СН₃, разветвленный или линейный алкил, арил, циклоалкил или их комбинации;

X^- означает кислотный радикал, такой как хлорид, бромид, сульфат, сульфонат, фосфат, метил или этилсульфонат.

Примеры включают в себя 2-аминоэтилметакрилат, N,N-диметиламиноэтилметакрилат, N,N-диметиламиноэтилакрилат, 2-трет-бутиламиноэтилметакрилат, хлорид 2-триметиламмонийэтилметакрилата, хлорид 2-триметиламмонийэтилакрилата, виниламины, такие как винилпиридин и винилморфолин, диаллиламины и соединения диаллиламмония, такие как хлорид диаллилдиметиламмония.

Если мономер В является кислотным, то можно нейтрализовать образующийся сополимер путем взаимодействия с соответствующим основанием, чтобы сополимер обладал необходимым уровнем растворимости в воде. Например, сополимер может быть нейтрализован перед введением его в окончательную композицию для укладки волос, чтобы ее можно было удалить с волос простым смыванием водой. В другом случае, если сополимеры предварительно не нейтрализованы указанным способом, удаление композиции может быть легко осуществлено с использованием щелочного водного раствора, например мыла в воде.

Точное соотношение мономеров А и В не имеет решающего значения для растворимости. Сополимеры с высоким содержанием гидрофобного блока А могут быть растворены в воде путем изменения рН раствора.

Для того чтобы модифицировать или улучшить определенные свойства сополимера, например влагоустойчивость, способность к смыванию, и т.д., в качестве мономеров А и В могут быть использованы как отдельные мономеры, так и комбинации по меньшей мере двух мономеров.

Для получения сополимеров может быть использован любой из обычных известных в данной области техники способов полимеризации акриловых мономеров, таких как полимеризация в растворителе, суспензии, эмульсионная полимеризация или инверсионная эмульсионная полимеризация. Одним из предпочтительных методов получения сополимера является взаимодействие мономеров А, В и Х в подходящем растворителе. Инициатор, образующий свободные радикалы, добавляют в небольших количествах.

Подходящие свободнорадикальные инициаторы включают инициаторы азо- и пероксо-типа. Примерами азо-инициаторов являются азо-бис-диметилвалеронитрил, азо-бис-изобутиронитрил, азо-бис-метилбутиронитрил и другие, выпускаемые фирмами DuPont, Wilmington, DE под торговыми названиями VAZO, и фирмой WAKO Pure Chemical Industries, Richmond, VA под торговым названием V-40-V501. Примеры пероксо-инициаторов включают ди-трет-бутил пероксид, трет-бутилкумилпероксид, трет-бутилпероксипивалат, лаурилпероксид, кумолгидропероксид, этилгексилпероксодикарбонат, диизопропилпероксидикарбонат, 4-(трет-бутилпероксилпероксикарбонил)-3-гексил-6,7-(трет-бутилпероксикарбонил)гептилциклогексен (4-ТВРСН), кумолгидропероксид и трет-бутилпероксинеодеканоат, трет-бутилгидропероксид, бензоилпероксид и другие органические пероксиды, выпускаемые фирмами Elf Atochem North America, Inc., Philadelphia, PA под торговыми названиями Lupersol, Luperco, Lucidol и Luperox.

Инициатор предпочтительно добавляют в количестве приблизительно от 0,005 мол.% до 1 мол.% в расчете на общее количество мономеров в композиции. Предпочтительными инициаторами являются ди-трет-бутилпероксид, трет-бутилкумолпероксид, трет-бутилпероксипивалат, лаурилпероксид, кумолгидропероксид, этилгексилпероксодикарбонат, диизопропилпероксидикарбонат, 4-(трет-бутилпероксилпероксикарбонил)-3-гексил-6,7-(трет-бутилпероксикарбонил)гептилциклогексен, кумолгидропероксид и трет-бутилпероксинеодеканоат, трет-бутилгидропероксид, бензоилпероксид и их комбинации.

Полимеризацию можно проводить в различных растворителях, таких как спирты, простые эфиры, сложные эфиры, ароматические растворители, гликоли, гликолевые простые эфиры и гликолевые сложные эфиры. Предпочтительные растворители включают этиловый спирт, изопропиловый спирт, трет-бутиловый спирт, этилацетат, метилацетат, бутилацетат, бензол, толуол и хлористый метилен. Эти растворители могут быть также использованы в смеси с углеводородными растворителями, такими как гексан, циклогексан, уайт-спирит и т.д. Предпочтительным растворителем является смесь изопропилового спирта и воды.

Реакционный сосуд, содержащий растворитель, предпочтительно нагревают до подходящей для полимеризации температуры. Отмеренное количество мономеров А, В и Х добавляют в реакционный сосуд в виде смеси в течение нескольких часов. По выбору смесь мономеров изменяется в ходе реакции. Одновременно в реакционный сосуд добавляют инициатор, растворенный в дополнительной порции растворителя.

Полученный сополимер можно высушить и измельчить до порошкообразного состояния, или сополимер используют непосредственно в виде раствора.

Масса каждого мономера в смеси может изменяться в зависимости от требуемых свойств сополимера. В одном предпочтительном варианте воплощения изобретения содержание мономера А для блока А в сополимере составляет от приблизительно 28 до приблизительно 60 мас.% в расчете на массу смеси мономеров, мономера-разветвителя цепи Х - составляет от приблизительно 1 до приблизительно 1,5 мас.%, а содержание мономера В для блока В в сополимере составляет от приблизительно 38 до приблизительно 69 мас.% в расчете на массу мономерной смеси.

Сополимеры являются подходящими добавками для включения в составы для фиксации укладки волос, такие как лаки для волос аэрозольного и неаэрозольного типа, разбрызгиваемые смеси, гели, пены, муссы, кремы для укладки волос, составы для смягчения волос и т.д. Сополимер должен быть совместим с красителями и пигментами, подходящими для получения фиксирующих средств для окрашенных волос. Так как сополимеры растворимы в воде и в спиртовых смесях, они пригодны для получения фиксирующих средств для волос с пониженным содержанием летучих органических соединений (ЛОС). Сополимеры могут быть использованы для приготовления составов, содержащих 80, 55, 30% или менее ЛОС, и составов, не содержащих спирта.

Сополимер подходит также для изготовления шампуней, кондиционеров, ополаскивателей, жидкого мыла, твердого мыла, моющих средств, чистящих средств, освежителей воздуха в помещениях и т.п.

Сополимеры являются также подходящими добавками для изготовления кремов для кожи и волос, лосьонов, помады и мазей; медицинских мазей местного действия, кремов для защиты кожи, средств для удаления волос, кремов для бритья, лосьонов для р