一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备方法和应用

摘要

本发明属于有机硅弹性体领域，公开了一种Si‑O‑C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备方法和应用。将含氢聚硅氧烷、聚乙二醇和溶剂混合均匀后升温至50～100℃，然后加入乙酰丙酮的金属络合物作为催化剂，保温反应2～10h，减压除去溶剂，得到聚醚基有机硅弹性体粉末；然后所得聚醚基有机硅弹性体粉末在机械搅拌下加入到分散剂中，混合分散均匀，得到Si‑O‑C型聚醚基有机硅弹性体凝胶。本发明使用聚乙二醇作为交联剂，所得有机硅弹性体不仅具有亲水性，可添加在水相配方中，而且得益于Si‑O‑C独特的水解性，在日用护理品配方应用中还能够部分的水解，提供独特的滑爽、滋润的肤感。

权利要求

1.一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用，其特征在于：所述Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶通过如下方法制备得到：(1)聚醚基有机硅弹性体粉末的制备：将含氢聚硅氧烷、聚乙二醇和溶剂混合均匀后升温至50～100℃，然后加入乙酰丙酮的金属络合物作为催化剂，保温反应2～10h，减压除去溶剂，得到聚醚基有机硅弹性体粉末；

(2)Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备：将步骤(1)所得聚醚基有机硅弹性体粉末在机械搅拌下加入到分散剂中，混合分散均匀，得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶；

步骤(1)中所述含氢聚硅氧烷为侧链或端基含有Si-H键的聚二甲基硅氧烷，其H含量为

0.5～1.5wt.％，25℃下粘度为5.0～200.0cSt；所述聚乙二醇具有式(Ⅰ)的结构，式中x表示

10～50的整数，

所述聚乙二醇中醇羟基与含氢聚硅氧烷中Si-H键的摩尔比为(1～2):1。

2.根据权利要求1所述的一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用，其特征在于：步骤(1)中所述溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、四氢呋喃中的至少一种，溶剂占所有反应物料的重量比例为40％～70％。

3.根据权利要求1所述的一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用，其特征在于：步骤(1)中所述乙酰丙酮的金属络合物为乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴中的至少一种，催化剂添加量为所有反应物料重量的0.2％～2％。

4.根据权利要求1所述的一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用，其特征在于：步骤(2)中所述分散剂是指25℃下粘度为1.0～50.0cSt的环状或线性聚硅氧烷，或矿物油、角鲨烷，分散剂的加入量占最终弹性体凝胶重量的60％～90％。

5.根据权利要求1所述的一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用，其特征在于：步骤(2)中所述混合分散均匀的方式为搅拌混合0.5～3.0h后，再经过三辊式研磨机、两辊式研磨机、沙研磨机、胶体磨中的至少一种进行处理。

说明书

一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于有机硅弹性体领域，具体涉及一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备方法和应用。

背景技术

[0002] 有机硅弹性体凝胶一般是由交联型的大分子量有机硅胶粉末分散至小分子载体流体中制得，常用的小分子载体流体有十甲基环五硅氧烷(D5)、低粘度甲基硅油、异构十二烷、环己烷等。如发明专利CN 106633076A、CN 102512339B报道了几种不同结构有机硅弹性体的制备方法。按照此方法合成出的有机硅弹性体亲油性强，一般添加于纯油体系配方或先添加至乳化体系的油相中，正是这一特性限制了其在纯水体系或油相比例较小的乳化体系中的使用，从而较大的限制了弹性体的使用范围。发明专利CN 106832300A虽然报道一种可添加于水系配方中的有机硅弹性体的制备方法，但其方法是先将含氢硅油与乙烯基硅油制备成乳液，然后通过加成反应制得，此方法在工艺上较为繁琐，且制备的弹性体乳液亲水性也有限。

[0003] 现有专利中，无论是制备传统有机硅弹性体还是亲水型弹性体，所用的方法几乎都是利用Si-H键与C＝C双键之间的加成反应，制备出的是Si-C型有机硅弹性体。而以醇羟基与含氢聚硅氧烷中的Si-H键反应，制备Si-O-C型有机硅弹性体却未见报道。这主要是因为在聚硅氧烷改性技术领域，普遍认为Si-O-C键耐水解性及稳定性差，而使其应用得到了限制。

发明内容

[0004] 针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备方法。该方法利用聚乙二醇作为交联剂，制备Si-O-C型有机硅弹性体凝胶，不仅能够改善现有弹性体在亲水配方中的使用局限，还能够利用Si-O-C键易水解的特性，在配方中提供独特的滑爽、滋润的肤感。

[0005] 本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶。

[0006] 本发明的再一目的在于提供上述Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用。

[0007] 本发明目的通过以下技术方案实现：

[0008] 一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备方法，包括如下制备步骤：

[0009] (1)聚醚基有机硅弹性体粉末的制备：将含氢聚硅氧烷、聚乙二醇和溶剂混合均匀后升温至50～100℃，然后加入乙酰丙酮的金属络合物作为催化剂，保温反应2～10h，减压除去溶剂，得到聚醚基有机硅弹性体粉末；

[0010] (2)Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶的制备：将步骤(1)所得聚醚基有机硅弹性体粉末在机械搅拌下加入到分散剂中，混合分散均匀，得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶。

[0011] 优选的，步骤(1)中所述含氢聚硅氧烷为侧链或端基含有Si-H键的聚二甲基硅氧烷，其H含量为0.5～1.5wt.％，25℃下粘度为5.0～200.0cSt。

[0012] 优选的，步骤(1)中所述聚乙二醇具有式(Ⅰ)的结构，式中x表示10～50的整数，[0013]

[0014] 优选的，步骤(1)中所述聚乙二醇中醇羟基与含氢聚硅氧烷中Si-H键的摩尔比为(1～2):1。

[0015] 优选的，步骤(1)中所述溶剂为分子量较小、沸点相对较低且与聚硅氧烷有良好相容性的小分子溶剂，主要包括乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、四氢呋喃等有机溶剂，溶剂占所有反应物料的重量比例为40％～70％。

[0016] 优选的，步骤(1)中所述乙酰丙酮的金属络合物主要包括：乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮钴等，催化剂添加量为所有反应物料重量的0.2％～2％。

[0017] 优选的，步骤(2)中所述分散剂是指25℃下粘度为1.0～50.0cSt的环状或线性聚硅氧烷，或矿物油、角鲨烷等油脂类化合物，分散剂的加入量占最终弹性体凝胶重量的60％～90％。

[0018] 优选的，步骤(2)中所述混合分散均匀的方式为搅拌混合0.5～3.0h后，再经过三辊式研磨机、两辊式研磨机、沙研磨机、胶体磨等设备中的至少一种进行处理。

[0019] 一种Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶，通过上述方法制备得到。

[0020] 上述Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶在日用护理品中的应用。

[0021] 本发明的原理为：利用Si-H键与醇羟基在乙酰丙酮类催化剂的作用下发生缩合反应，形成Si-O-C型结构，以聚乙二醇作为交联剂，与含氢聚硅氧烷反应形成交联聚合物，将亲水型的聚乙二醇引入至弹性体凝胶中，增加了弹性体凝胶的亲水性；另外，借助Si-O-C键不稳定、遇水可分解的特性，使得该中结构的弹性体凝胶在配方中具有独特的滋润肤感。

[0022] 本发明所制备的Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶具有如下优点及有益效果：

[0023] 本发明的Si-O-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶是通过含氢聚硅氧烷与聚乙二醇经过缩合反应先制备出弹性体粉末，随后分散至分散剂中制得；由于使用聚乙二醇作为交联剂，所制备出的有机硅弹性体不仅具有亲水性，可添加在水相配方中，而且得益于Si-O-C独特的水解性，在日用护理品配方应用中还能够部分的水解，提供独特的滑爽、滋润的肤感。

具体实施方式

[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0025] 实施例1

[0026] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取100.0g Si-H含量为0.5％、25℃下粘度为30.0cSt的含氢聚硅氧烷、269.4g聚乙二醇1(其中x＝20，平均数均分子量Mn＝898)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为1.2:1，并加入369.4g乙醇作为溶剂(溶剂占物料比例为50％)，在机械搅拌下升温至60℃，加入乙酰丙酮铝作为催化剂，添加量为物料总量的1％，并保持在该温度下反应6.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末1[0027] (2)取100.0g有机硅弹性体粉末1加入至1000mL开口烧杯中，加入400.0g 25℃时粘度为6.0cSt的线性小分子聚硅氧烷，此时分散剂所占比例为80％，在常温下搅拌1.0h后，将所得凝胶状化合物经过三辊式研磨机处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶1。

[0028] 实施例2

[0029] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取25.0g Si-H含量为0.5％、25℃下粘度为30.0cSt的含氢聚硅氧烷、166.4g聚乙二醇2(其中x＝50，平均数均分子量Mn＝2218)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为1.2:1，并加入191.4g正丙醇作为溶剂(溶剂占物料比例为
50％)，在机械搅拌下升温至80℃，加入乙酰丙酮锌作为催化剂，添加量为物料总量的1％，并保持在该温度下反应6.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末
2。

[0030] (2)取100.0g有机硅弹性体粉末2加入至1000mL开口烧杯中，加入400.0g 25℃时粘度为1.0cSt的线性小分子聚硅氧烷，此时分散剂所占比例为80％，在常温下搅拌1.0h后，将所得凝胶状化合物经过三辊式研磨机处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶2。

[0031] 实施例3

[0032] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取25.0g Si-H含量为1.0％、25℃下粘度为5.0cSt的含氢聚硅氧烷、134.7g聚乙二醇1(其中x＝20，平均数均分子量Mn＝898)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为1.2:1，并加入106.5g异丙醇作为溶剂(溶剂占物料比例为40％)，在机械搅拌下升温至50℃，加入乙酰丙酮铁作为催化剂，添加量为物料总量的2％，并保持在该温度下反应6.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末3。

[0033] (2)取100.0g有机硅弹性体粉末3加入至1000mL开口烧杯中，加入400.0g 25℃时粘度为50.0cSt的线性小分子聚硅氧烷，此时分散剂所占比例为80％，在常温下搅拌2.0h后，将所得凝胶状化合物经过两辊式研磨机处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶3。

[0034] 实施例4

[0035] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取25.0g Si-H含量为1.5％、25℃下粘度为30.0cSt的含氢聚硅氧烷、171.8g聚乙二醇3(其中x＝10，平均数均分子量Mn＝458)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为2:1，并加入196.8g正丁醇作为溶剂(溶剂占物料比例为50％)，在机械搅拌下升温至90℃，加入乙酰丙酮钴作为催化剂，添加量为物料总量的1％，并保持在该温度下反应6.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末4。

[0036] (2)取50.0g有机硅弹性体粉末4加入至1000mL开口烧杯中，加入450.0g十甲基环五硅氧烷(D5，25℃时粘度为2.8cSt)，此时分散剂所占比例为90％，在常温下搅拌3.0h后，将所得凝胶状化合物经过两辊式研磨机处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶4。

[0037] 实施例5

[0038] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取25.0g Si-H含量为1.0％、25℃下粘度为200.0cSt的含氢聚硅氧烷、134.7g聚乙二醇1(其中x＝20，平均数均分子量Mn＝898)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为1.2:1，并加入372.6g叔丁醇作为溶剂(溶剂占物料比例为
70％)，在机械搅拌下升温至100℃，加入乙酰丙酮铝作为催化剂，添加量为物料总量的
0.2％，并保持在该温度下反应10.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末5。

[0039] (2)取50.0g有机硅弹性体粉末5加入至1000mL开口烧杯中，加入450.0g矿物油，此时分散剂所占比例为90％，在常温下搅拌3.0h后，将所得凝胶状化合物经过沙研磨机处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶5。

[0040] 实施例6

[0041] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取50.0g Si-H含量为1.0％、25℃下粘度为50.0cSt的含氢聚硅氧烷、224.5g聚乙二醇1(其中x＝20，平均数均分子量Mn＝898)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为1:1，并加入274.5g四氢呋喃作为溶剂(溶剂占物料比例为50％)，在机械搅拌下升温至50℃，加入乙酰丙酮铝作为催化剂，添加量为物料总量的2％，并保持在该温度下反应10.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末6。

[0042] (2)取100.0g有机硅弹性体粉末6加入至1000mL开口烧杯中，加入400.0g角鲨烷，此时分散剂所占比例为80％，在常温下搅拌2.0h后，将所得凝胶状化合物经过沙研磨机处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶6。

[0043] 实施例7

[0044] (1)在1000mL圆底四口烧瓶中依次称取50.0g Si-H含量为1.0％、25℃下粘度为50.0cSt的含氢聚硅氧烷、224.5g聚乙二醇1(其中x＝20，平均数均分子量Mn＝898)，物料中醇羟基与Si-H键的比例为1:1，并加入274.5g叔丁醇作为溶剂(溶剂占物料比例为50％)，在机械搅拌下升温至100℃，加入乙酰丙酮铝作为催化剂，添加量为物料总量的1％，并保持在该温度下反应2.0h。反应结束后在减压条件下除去溶剂，得到有机硅弹性体粉末7。

[0045] (2)取100.0g有机硅弹性体粉末7加入至1000mL开口烧杯中，加入150.0g十甲基环五硅氧烷(D5，25℃时粘度为2.8cSt)，此时分散剂所占比例为60％，在常温下搅拌3.0h后，将所得凝胶状化合物经过胶体磨处理后即得到Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶7。

[0046] 对比例1

[0047] 本对比例使用含氢聚硅氧烷与α,ω-双乙烯基封端聚硅氧烷为原料，合成传统的有机硅弹性体凝胶，具体制备步骤如下：

[0048] 在1000mL带有机械搅拌及冷凝回流装置的四口圆底烧瓶中依次加入40g H含量为0.1wt.％、粘度为100cSt的含氢聚硅氧烷，93.4gα,ω-双乙烯基封端聚硅氧烷(Mn＝3886)(两种物料中C＝C与Si-H键的摩尔比为1.2:1)，533.6g十甲基环五硅氧烷(D5，溶剂的量为
80wt.％)，开启机械搅拌并升温至80℃，加入计算量的乙烯基铂络合催化剂，使体系中的金属铂浓度为4.0ppm，在该温度下反应5h，得到传统弹性体凝胶化合物1。

[0049] 本发明所得Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶的应用效果测试：

[0050] (1)采用以上实施例1和对比例1所得弹性体凝胶进行乳液配方中的稳定性效果测试：

[0051] 按表1的配方表配料，混合A相的原料，并搅拌均匀；混合B相的原料，并搅拌均匀，使用高速均质机将B相均质均匀，同时缓慢的将A相的原料倒入B相，直至加入完成为止。

[0052] 表1：乳液产品的配方表

[0053]

[0054]

[0055] 结果显示，使用实施例1所得Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶1制备出的配方乳液均一稳定，而使用对比例1所得传统有机硅弹性体凝胶1制备不出均一稳定的乳液，原因是此配方中未添加乳化剂，因而形成不了稳定的乳液。说明本发明所得Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶由于结构中含有亲水性的聚醚基团，因而具有一定的表面性能，在配方中具有自乳化的能力。

[0056] (2)将实施例1～7中的Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶按照表1的配方制备乳液，随后挑选市售的受欢迎程度高的一种Si-C型聚醚基有机硅弹性体凝胶按照相同的配方制备乳液，挑选10位经验丰富的化妆品工程师对所制备乳液的滋润感进行评测，滋润感最好为★★★★★，最差为★，将所有得分汇总，所得结果列于表2。

[0057] 表2：乳液滋润感评价结果

[0058]

[0059]

[0060] 从表2的评价结果可以看出，使用本发明中Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶制备出的乳液的滋润感显著优于使用市售的Si-C型聚醚基有机硅弹性凝胶制备的乳液，说明本发明中的Si-O-C型聚醚基有机硅弹性凝胶在配方中具有增强滋润感的作用。

[0061] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。