ассоциативные амфифильные катионные полимеры, способ их получения, применение их в качестве загустителей и содержащая их композиция

Формула изобретения

1. Полимер общей формулы (I)

R-X-[L-(Y)_m] _r-L'-X'-R' (I)

где

R и R', одинаковые или разные, обозначают гидрофобную группу,

Х и X', одинаковые или разные, обозначают группу,

содержащую третичную или четвертичную аминогруппу,

представленную следующими формулами:

для Х

для X'

где

R₂ обозначает линейный или разветвленный алкиленовый радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода и содержащий или не содержащий насыщенный или ненасыщенный цикл, или он обозначает ариленовый радикал, в котором один или несколько атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из N, S, О, Р;

r₁, r₃ и r₄, одинаковые или разные, обозначают алкильный или алкенильный линейный или разветвленный радикал C₁-С₃₀, арильный радикал, в котором по меньшей мере один из атомов углерода может быть заменен гетероатомом, выбранным из N, S, О, Р;

А^- обозначает физиологически приемлемый противоион;

L и L', одинаковые или разные, обозначают группу формулы

где

Z обозначает -О-,

R₅ обозначает двухвалентный алкиленовый линейный, разветвленный и/или циклический насыщенный или ненасыщенный радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода, который может содержать один или несколько гетероатомов, выбранных из N, S, О и Р;

Y обозначает гидрофильную группу, выбранную из этиленгликоля, диэтиленгликоля и пропиленгликоля; простых полиэфиров, сульфоновых сложных полиэфиров, сульфоновых полиамидов или смеси указанных полимеров,

r обозначает целое число от 1 до 100,

m обозначает число от 1 до 1000,

причем полимер содержит по меньшей мере одну протонированную или кватернизованную аминогруппу и по меньшей мере одну гидрофобную группу; при условии, что содержание кватернизованного аминного звена составляет по меньшей мере 85%.

2. Полимер по п.1, в котором содержание кватернизованного аминного звена составляет от 87 до 100%, предпочтительно от 88 до 99%.

3. Полимер по п.1, в котором r обозначает целое число от 1 до 50, в частности, от 1 до 25.

4. Полимер по любому из предыдущих пунктов, среднечисловая молекулярная масса которого составляет от 10000 до 60000, в частности, от 15000 до 55000, а наиболее предпочтительно от 20000 до 50000.

5. Полимер по любому из предыдущих пунктов, в котором гидрофобная группа обозначает радикал или полимер с насыщенной или ненасыщенной, линейной или разветвленной углеводородной цепью, которая может содержать один или несколько гетероатомов, таких как Р, О, N, S, или радикал с перфторированной или силиконовой цепочкой.

6. Полимер по п.5, в котором гидрофобная группа обозначает углеводородный радикал и содержит по меньшей мере 10 атомов углерода, предпочтительно от 10 до 30 атомов углерода, в частности, от 12 до 30 атомов углерода и, более предпочтительно от 18 до 30 атомов углерода.

7. Полимер по любому из предыдущих пунктов, в котором Y обозначает полиэтиленоксид или полипропиленоксид.

8. Полимер по любому из предыдущих пунктов, который обеспечивает значение вязкости ₀ водного раствора с концентрацией 7 мас.% при температуре 27°С в интервале от 5 до 100 Па·с, предпочтительно от 5 до 70 Па·с, еще более предпочтительно от 5 до 60 Па·с.

9. Полимер по любому из пп.1-8 в качестве загустителя.

10. Способ получения полимеров по любому из пп.1-9, в котором производное с кватернизованным амином вводят в реакцию с диизоцианатным форполимером.

11. Косметическая композиция, содержащая полимер по любому из пп.1-9.

12. Композиция по п.11, содержащая в косметически приемлемой среде полимер в количестве от 0,01 до 40 мас.% в расчете на сухое вещество, предпочтительно 0,05-35 маc.%, более предпочтительно 0,05-30 мас.% по отношению к массе конечной композиции.

13. Композиция по любому из пп.11 и 12, которая представляет собой композицию для ухода за телом или лицом; композицию для очистки тела или лица, такую как гель для душа, гель для ванны, средство для снятия макияжа; композицию для нанесения макияжа для тела или лица, такую как тональная пудра, губная помада, средство для ухода за губами, лак для ногтей, средство для ухода за ногтями, тушь для ресниц, подводка для глаз; парфюмерную композицию; композицию для ухода за волосами, такую как средство для окрашивания волос, средство для перманентной деформации волос; солнцезащитную композицию; композицию для очистки или ухода за волосами, такую как шампунь с ополаскивателем или без ополаскивателя, средство для ополаскивания волос, наносимое перед их окрашиванием или после их окрашивания, средство для осветления волос, средство для перманентной завивки или распрямления волос или средство, используемое в промежутке между двумя этапами перманентной завивки или распрямления волос; композицию по уходу за волосами для закрепления прически, такую как лак, гель, мусс или спрей для укладки волос.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к новым ассоциативным амфифильным катионным полимерам, являющимся водорастворимыми или вододиспергируемыми, а также к их использованию в композициях для местного нанесения, в частности для косметических или терапевтических целей.

Термин “водорастворимый” или “растворимый в воде”, относящийся к полимерам согласно настоящему изобретению, означает, что указанные полимеры имеют растворимость в воде при комнатной температуре (25°С), по меньшей мере равную 1% мас., т.е. до указанной концентрации невооруженным глазом нельзя наблюдать образование какого-либо осадка, и раствор остается идеально прозрачным и однородным.

Под терминами “вододиспергируемые” или “диспергируемые в воде” понимают такие полимеры, которые при их суспендировании в воде спонтанно образуют глобулы, имеющие средний размер, определяемый по методу диффузии света в аппарате Культера, от 5 нм до 600 нм, в частности от 5 нм до 500 нм.

Загущение и/или гелеобразование водных сред при помощи полимеров долгое время являлось основным объектом исследования, в частности, в области косметики и фармацевтики. Достижение необходимого эффекта загущения с использованием водорастворимого полимера обычно предполагает применение полимеров с высокой молекулярной массой и высоким гидродинамическим объемом. Процесс гелеобразования водной среды рассматривается таким образом как следствие наличия у полимера трехмерной структуры, получаемой поперечным сшиванием линейных полимеров или сополимеризацией бифункциональных или полифункциональных мономеров. Использование подобных полимеров с очень высокой молекулярной массой вызывает тем не менее ряд проблем, таких как малоприятная текстура и трудность растекания полученных гелей.

Один из перспективных путей в решении этой проблемы заключался в использовании в качестве загустителя полимеров, способных обратимо соединяться друг с другом и с другими молекулами или частицами. Указанное физическое соединение приводит к образованию макромолекулярных тиксотропных или вязкотекучих систем, т.е. систем, вязкость которых зависит от приложенных к ним сдвиговых усилий.

Подобные полимеры, способные обратимо соединяться друг с другом или с другими молекулами, называют ассоциативными полимерами. Силы взаимодействия между ними могут иметь очень разную природу, например они могут иметь электростатическую природу или иметь характер водородных связей или гидрофобных взаимодействий.

В частном случае ассоциативные полимеры являются амфифильными полимерами, т.е. полимерами, содержащими одну или несколько гидрофильных частей, которые придают им растворимость в воде, и одну или несколько гидрофобных зон, посредством которых полимеры взаимодействуют друг с другом и соединяются между собой или с другими молекулами.

Ранее уже предлагалось использовать в косметике ассоциативные полимеры и, в частности, ассоциативные полиуретаны. Однако реологические и косметические свойства указанных полимеров не являются оптимальными.

Теперь найдено новое семейство ассоциативных амфифильных катионных полимеров, являющихся водорастворимыми или вододиспергируемыми, загущающая способность которых выше, чем у полимеров, известных из области техники, и которые, кроме того, обладают хорошими косметическими свойствами.

Указанные высокие загущающие свойства позволяют использовать полимер в меньшем количестве. Это преимущество позволяет улучшить текстуру композиции, содержащей полимер. Гель, полученный при использовании полимеров согласно изобретению, является приятным на ощупь и легко растекается.

Объектом настоящего изобретения является, таким образом, полимер следующей общей формулы (I):

где

- R и R’, одинаковые или разные, обозначают гидрофобную группу или атом водорода;

- X и X', одинаковые или разные, обозначают группу, содержащую третичную или четвертичную аминогруппу, несущую или не несущую гидрофобную группу;

- L и L', одинаковые или разные, обозначают группу диизоцианатного производного;

- Y обозначает гидрофильную группу;

- r обозначает целое число от 1 до 100, предпочтительно, от 1 до 50 и, в частности, от 1 до 25;

- m обозначает число от 1 до 1000,

причем полимер содержит, по меньшей мере, одну протонированную или кватернизованную аминогруппу и, по меньшей мере, одну гидрофобную группу, при условии, что содержание кватернизованного аминного звена (или степень кватернизации) составляет, по меньшей мере, 85%.

Еще одним объектом изобретения является способ получения вышеуказанных полимеров, в котором производное с кватернизованным амином вводят в реакцию с диизоцианатным форполимером.

Еще одним объектом изобретения является применение, по меньшей мере, одного полимера, такого, как указано выше, в качестве загущающего агента.

Еще одним объектом изобретения является композиция, содержащая указанный выше полимер.

Термин “полимер”, выбранный для обозначения новых ассоциативных полимеров настоящего изобретения, включает полиуретаны как таковые, полимочевины и политиомочевины, а также их сополимеры.

Семейство ассоциативных амфифильных катионных водорастворимых или вододиспергируемых полимеров согласно изобретению может быть представлено следующей общей формулой (I):

где

- R и R’, одинаковые или разные, обозначают гидрофобную группу или атом водорода;

- X и X', одинаковые или разные, обозначают группу, содержащую третичную или четвертичную аминогруппу, несущую или не несущую гидрофобную группу;

- L и L', одинаковые или разные, обозначают группу диизоцианатного производного;

- Y обозначает гидрофильную группу;

- r обозначает целое число от 1 до 100, предпочтительно, от 1 до 50 и, в частности, от 1 до 25;

- m обозначает число от 1 до 1000,

причем полимер содержит, по меньшей мере, одну протонированную или кватернизованную аминогруппу и, по меньшей мере, одну гидрофобную группу, при условии, что содержание кватернизованного аминного звена составляет, по меньшей мере, 85%.

Предпочтительной группой ассоциативных катионных полимеров согласно изобретению является группа полимеров, в которых содержание кватернизованных аминогрупп составляет от 87 до 100%, предпочтительно, от 88 до 99%.

Кватернизованные функциональные аминогруппы полимеров получают кватернизацией третичного амина с помощью алкилирующих агентов, имеющих гидрофобные группы, т.е. соединений типа RQ или R’Q, где значения R и R’ указаны выше, а Q обозначает удаляемую группу, которая представляет такую, как, например, галоген или сульфатная группа.

Нейтрализованные функциональные аминогруппы полимеров получают нейтрализацией третичного амина; они могут также быть получены гидролизом изоцианатных функциональных групп, находящихся в избытке на конце цепи, с последующим алкилированием полученных первичных аминогрупп алкилирующими агентами, имеющими гидрофобные группы, т.е. соединениями типа RQ или R'Q, где значения R и R' указаны выше, а Q обозначает группу, которая обозначает галоген или сульфатную группу.

Предпочтительной группой полимеров согласно изобретению является такая группа, которая соответствует указанной выше формуле (I), где

- группы R и R’, обе, независимо представляют собой гидрофобную группу, и

- группы X и X’, обе, независимо представляют собой группу, содержащую четвертичный амин.

Гидрофобную группу полимера согласно изобретению получают в результате реакции кватернизации; эта группа вводится с помощью агента кватернизации.

Среднечисловая молекулярная масса ассоциативных амфифильных катионных полимеров согласно изобретению предпочтительно составляет от 10000 до 60000, в частности от 15000 до 55000, а наиболее предпочтительно от 20000 до 50000.

Под гидрофобной группой понимают радикал или полимер с насыщенной или ненасыщенной, линейной или разветвленной углеводородной цепью, которая может содержать один или несколько гетероатомов, таких как P, O, N, S, или радикал с перфторированной или силиконовой цепочкой. Если речь идет об углеводородном радикале, то гидрофобная группа, содержит, по меньшей мере, 10 атомов углерода, предпочтительно, от 10 до 30 атомов углерода, в частности от 12 до 30 атомов углерода, еще более предпочтительно, от 18 до 30 атомов углерода. Предпочтительно гидрофобная группа является линейной или разветвленной алкильной группой, содержащей 12-30 атомов углерода, такой как, например, децильная, додецильная, миристильная, пальмитильная или стеарильная группа.

Предпочтительно углеводородная гидрофобная группа происходит от монофункционального соединения. В качестве примера, указанная гидрофобная группа может быть внесена алкилирующим агентом, таким как галогенид или сульфат аммония, содержащим группу с подвижным атомом водорода, например спиртовую группу, и алкильную цепочку, содержащую 10-30 атомов углерода. Гидрофобная группа может также представлять собой углеводородный полимер, такой как полибутадиен.

Группы X и/или X(могут быть представлены следующими формулами:

где R₂ обозначает линейный или разветвленный алкиленовый радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода и содержащий или не содержащий насыщенный или ненасыщенный цикл, или он обозначает ариленовый радикал, в котором один или несколько атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из N, S, O, P;

R₁, R₃ и R₄, одинаковые или разные, обозначают алкильный или алкенильный линейный или разветвленный радикал C₁-C₃₀, арильный радикал, в котором, по меньшей мере, один из атомов углерода может быть заменен гетероатомом, выбранным из N, S, O, P;

A-обозначает физиологически приемлемый противоион.

Группы L и L' могут обозначать группу формулы:

где Z обозначает -O-, -S-или -NH-; и

R₅ обозначает двухвалентный алкиленовый линейный, разветвленный и/или циклический, насыщенный или ненасыщенный радикал, имеющий от 1 до 20 атомов углерода, который содержит один или несколько гетероатомов, выбранных из N, S, O и P.

Что касается обозначения для Y, то под гидрофильной группой понимают полимерную или неполимерную водорастворимую группу. Указанная группа содержит, по меньшей мере, одну функциональную группу с подвижным атомом водорода, предпочтительно, по меньшей мере, две функциональные группы с подвижным атомом водорода. Указанные группы с подвижным атомом водорода могут быть спиртовыми группами, первичной или вторичной аминогруппой или тиогруппой. Указанное соединение может быть молекулой или полимером, содержащим на концах цепей одну из указанных групп с подвижным атомом водорода.

Если речь не идет о полимерах, то в качестве примера можно привести этиленгликоль, диэтиленгликоль и пропиленгликоль.

Если речь идет о гидрофильном полимере, что соответствует предпочтительному варианту осуществления изобретения, то в качестве примера можно назвать простые полиэфиры, сульфоновые сложные полиэфиры, сульфоновые полиамиды или смеси указанных полимеров. В качестве предпочтительного варианта гидрофильным соединением является простой полиэфир, в частности полиэтиленоксид или полипропиленоксид.

Ассоциативные амфифильные катионные полимеры согласно изобретению обычно получают из диизоцианатов и различных соединений, содержащих функциональные группы с подвижным атомом водорода. Группы с подвижным атомом водорода могут быть спиртовыми группами, первичной или вторичной аминогруппой или тиогруппой, которые после взаимодействия с диизоцианатными группами образуют соответственно полиуретаны, полимочевины и политиомочевины.

Полимеры согласно изобретению могут, в частности, быть получены конкретным способом, в котором производное с кватернизованным амином вводят во взаимодействие с диизоцианатным форполимером.

Указанный способ позволяет, в частности, обеспечить высокую степень кватернизации, потому, что выход кватернизации становится управляемым и не зависит от массы полимера.

Диизоцианатный форполимер может быть получен конденсацией форполимера, имеющего группы с подвижным атомом водорода, которые уже были указаны выше, с диизоцианатом общей формулы O=C=N-R₅-N=C=O, где значение R₅ указано выше.

Получение концевых изоцианатных групп регулируется соотношением OH/NCO. Предпочтителен избыток групп NCO.

В качестве примера диизоцианата можно назвать метилендифенилдиизоцианат, метилендициклогексилдиизоцианат, изофорондиизоцианат, толуолдиизоцианат, нафталиндиизоцианат, бутандиизоцианат и гександиизоцианат.

Производное с кватернизованным амином представляет собой соединение, содержащее, по меньшей мере, одно звено, включающее кватернизованную аминогруппу, в частности, по меньшей мере, два и даже несколько звеньв, включающих аминогруппу. Указанное соединение предпочтительно содержит только одно звено, включающее аминогруппу. Указанное соединение также содержит, по меньшей мере, один подвижный атом водорода, например два подвижных атома водорода, и даже более, который(ые) несут, например, гидроксильная группа, первичная аминогруппа, вторичная аминогруппа или тиогруппа. Можно также использовать смесь монофункциональных, дифункциональных и/или многофункциональных соединений (1, 2 или несколько подвижных атомов водорода); однако процентное содержание многофункциональных соединений в смеси относительно невелико. Предпочтительным является монофункциональное соединение (только один подвижный атом водорода).

Можно, в частности, назвать в качестве производного с кватернизованным амином продукт реакции между i) соединением, выбранным из N-метилэтаноламина, N-метилдиэтаноламина, N,N-диметилэтаноламина, N,N-диэтилэтаноламина, N-третбутилдиэтаноламина и N-сульфоэтилдиэтаноламина, и ii) соединением, выбранным из галогенсодержащих алкилов, содержащих 10-30 атомов углерода, в частности, 12-18 атомов углерода и, в частности, из бромоктадекана, хлороктадекана, хлордодецила и бромдодецила.

Ассоциативный амфифильный катионный полимер общей формулы (I) согласно изобретению способен растворяться или диспергироваться в воде и увеличивает в значительной мере вязкость водного раствора, в котором он может растворяться или диспергироваться.

В частности, полимер согласно изобретению представляет собой такой полимер, который имеет вязкость ₀ при температуре 27°С в интервале от 5 до 100 Па·с, предпочтительно от 5 до 70 Па·с, еще более предпочтительно от 5 до 60 Па·с, в виде 7%-го водного раствора, при этом указанный раствор получают по способу, описанному ниже в примере 3.

Учитывая высокие загущающие свойства и очень высокое сродство к кератиновому материалу, указанный тип ассоциативного амфифильного катионного полимера согласно изобретению особенно хорошо подходит для получения композиций, предназначенных для использования в косметике или фармацевтике.

Предпочтительно полимер находится в композициях, в частности косметических композициях, в количестве в интервале от 0,01 до 40% мас. в расчете на сухое вещество, предпочтительно 0,05-35% мас., еще более предпочтительно 0,05-30% мас. по отношению к массе конечной композиции.

Композиции, в частности косметические композиции, содержащие полимер согласно изобретению, могут содержать в косметически приемлемой среде ингредиенты, обычно применяемые в указанном типе композиций. Они, в частности, могут содержать воду или смесь воды и растворителя, такого как спирт С₁-С₈ , в частности этанол, изопропанол, третбутанол, н-бутанол; полиол, в частности, глицерин; гликоль, такой как бутиленгликоль, изопренгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли, в частности PEG-8; простые эфиры полиола.

Композиции согласно изобретению могут также содержать одну или несколько добавок, таких как фиксирующие или нефиксирующие, анионные, амфотерные, цвиттерионные, неионные или катионные полимеры; поверхностно-активные вещества; агенты, придающие перламутровый блеск; опалесцентные добавки; органические растворители; ароматизаторы; загустители; гелеобразующие агенты; масла и/или воски минерального, растительного, животного или синтетического происхождения; сложные эфиры жирных кислот; красители; летучие или нелетучие органомодифицированные или неорганомодифицированные, циклические или ациклические, разветвленные или неразветвленные силиконовые соединения; минеральные или органические частицы; пигменты и наполнители; консерванты; косметические активаторы; солнцезащитные фильтры; стабилизаторы рН.

Специалист сможет выбрать указанные возможные дополнительные соединения и/или их количество таким образом, чтобы ценные свойства композиции согласно изобретению не были бы изменены или не были бы существенно изменены под действием указанных добавок.

Композиции согласно изобретению могут использоваться для лечения и ухода за кожей лица и/или тела, слизистых поверхностей (губ), за кожей головы и/или волосами.

Они преимущественно находят применение в качестве композиции для ухода за телом или лицом; в качестве композиции для очистки тела или лица, такой как гель для душа, гель для ванны, средство для снятия макияжа; в качестве композиции для нанесения макияжа для тела или лица, такой как тональная пудра, губная помада, средство для ухода за губами, лак для ногтей, средство для ухода за ногтями, тушь для ресниц, подводка для глаз; в качестве парфюмерной композиции; в качестве композиции для ухода за волосами, такой как средство для окрашивания волос, средство для перманентной деформации волос; в качестве солнцезащитной композиции; в качестве композиции для очистки или ухода за волосами, такой как шампунь с ополаскивателем или без ополаскивателя, средство для ополаскивания волос перед их окрашиванием или после их окрашивания, средство для осветления волос, средство для перманентной завивки или распрямления волос или средство, используемое в промежутке между двумя этапами перманентной завивки или распрямления волос; в качестве композиции по уходу за волосами для закрепления прически, такой как лак, гель, мусс или спрей для укладки волос.

Изобретение подробно иллюстрируется следующими примерами.

Определение степени кватернизации или содержания фрагментов, включающих кватернизованную аминогруппу

Содержание ионов галогена (брома или хлора) в исследуемом соединении определяют следующим образом.

Проводят отбор следующего количества исследуемого соединения исходя из предполагаемого содержания галогенов:

Предполагаемое %-ное содержание ионов галогенов	Навеска для анализа (г)
50	0,1
10	0,5
6	1,5
1	4
0,05	10

Навеску для анализа растворяют в 70 мл деминерализованной воды, добавляют 5 мл HNO₃ (6N), перемешивают и при перемешивании титруют потенциометрически раствором нитрата серебра (0,1N).

Аналогично проводят холостой опыт без навески для анализа и дополняют дистиллированной водой для получения такого же объема, что и анализируемый раствор.

Используют следующее оборудование:

- цифровой титратор Mettler DL 55

- комбинированный электрод для количественного анализа (Mettler DM 141).

Содержание ионов галогена (в мэкв/г) определяют по следующей формуле:

где

V₀ обозначает объем жидкости в холостом опыте (мл);

V_i обозначает объем жидкости, взятый для проведения количественного анализа (мл);

T обозначает титр раствора нитрата серебра (0,1N);

K обозначает коэффициент титра раствора нитрата серебра;

m обозначает массу навески для анализа (г).

Степень кватернизации равна отношению измеренного содержания фрагментов с кватернизованной аминогруппой к их теоретическому содержанию при 100%-ной кватернизации.

Пример 1: полимер согласно изобретению

Реакция протекает по следующей схеме:

На первом этапе получают бромид N-стеарил-N,N-диметилэтаноламмония кватернизацией 1 моля диметиламиноэтанола 1 молем бромоктадекана в 50%-ном растворе метилэтилкетона при кипячении с обратным холодильником в течение 2-х часов. Полученный продукт разбавляют ацетоном при температуре 20-25°С, отфильтровывают, промывают ацетоном и сушат в сушильном шкафу в вакууме. Получают продукт в виде белых перламутровых кристаллов, при этом степень кватернизации составляет 95% (2,30 мэкв/г; теоретическое значение=2,43 мэкв/г).

Растворяют в атмосфере азота 1280 г (0,128 мол) безводного полиэтиленоксида (Mn 10000) в 840 мл метилэтилкетона. Полученную смесь нагревают до кипения с обратным холодильником, а затем по каплям добавляют 60,4 г (0,23 мол) метилендициклогексилдиизоцианата и споласкивают продукт 30 мл метилэтилкетона. Реакционную смесь нагревают при кипении с обратным холодильником в течение 8 час.

Затем добавляют 38 г (0,114 мол) бромида N-стеарил-N,N-диметилэтаноламмония и 800 мл метилэтилкетона; концентрация полученной смеси составляет, таким образом, 52%. Кипятят смесь с обратным холодильником в течение 9 час.

Затем добавляют 2300 мл метилэтилкетона, полученный продукт при температуре 70°С дважды осаждают, выливая в 8 литров холодного гептана. Полученный продукт промывают 4 литрами гептана, фильтруют через фриттированное стекло и сушат в вакууме при температуре 40°С в течение 24 час. Получают 1356 г белого порошка (выход 98%).

Степень кватернизации составляет 91% (0,06 мэкв/г; теоретическое значение=0,066 мэкв/г).

Пример 2: полимер для сравнения

Реагенты:
Полиэтиленоксид (PEG) (Mn 10000):	0,010 мол
Метилендициклогексилдиизоцианат:	0,018 мол
N,N-диметилэтаноламин:	0,020 мол
Бромистый стеарил:	0,024 мол
Октаноат олова (катализатор):	0,2%

Растворяют 0,010 мол (100 г) полиэтиленоксида со среднечисловой молекулярной массой 10000 в 105 г тетрагидрофурана (ТГФ), содержащего 0,2% октаноата олова (катализатор), затем по каплям добавляют 0,018 мол (4,71 г) метилендициклогексилдиизоцианата. Реакционную смесь нагревают при температуре кипения ТГФ в течение 15 час, добавив по истечении 6 час дополнительно 100 мл ТГФ. В процессе реакции наблюдается частичное исчезновение в спектре ИК Фурье полосы поглощения группы NCO изоцианата и появление полос CO и NH образующихся амидных связей. Получают очень вязкую и прозрачную смесь.

Затем добавляют 0,020 мол (1,78 г) N,N-диметилэтаноламина и реакцию продолжают при кипении ТГФ с обратным холодильником в течение 4 час до полного исчезновения полосы NCO и полосы OH спирта.

Для осуществления кватернизации в реакционную смесь добавляют 0,024 мол (8 г) бромистого стеарила, т.е. 20%-й молярный избыток по отношению к N,N-диметилэтаноламину, затем, с целью разжижения очень вязкой реакционной смеси, добавляют 100 г ТГФ. Продолжают нагревание при кипении ТГФ с обратным холодильником в течение 36 час.

Осаждают полученный полимер петролейным эфиром, отфильтровывают и сушат в вакууме при температуре 40°С в течение 24 час.Получают рыхлый белый порошок.

Среднечисловая молекулярная масса, которую определяют методом гельпроникающей хроматографии (откалиброванной по полистиролу) в водной среде, составляет 70000, а средневесовая молекулярная масса составляет 115000, что соответствует индексу полидисперсности, равному 1,65.

Степень кватернизации составляет 30% (0,02 мэкв/г; теоретическое значение=0,066 мэкв/г).

Пример 3: измерения вязкости

Получают при комнатной температуре при перемешивании на магнитной мешалке в течение не менее 12 час водный раствор, содержащий 7% мас. полимера в деионизированной воде. Полученный раствор выдерживают при температуре 27°С не менее 12 час, а затем проводят изучение его реологических свойств.

Измерение вязкости проводят при температуре 27°С с помощью реометра с прилагаемыми усилиями модели Haake RS150, имеющего конфигурацию конус-плоскость с диаметром 35 мм и углом 2°.

Образец подвергают линейно возрастающему сдвиговому усилию по логарифмической шкале в диапазоне от 0,1 до 1000 Па. Продолжительность нарастания сдвигового усилия составляет 2 минуты 30 секунд.

Показатели вязкости определяют в первой ньютоновой области реограммы, т.е. области, в которой вязкость ₀ ( ₀=/V _c), иногда называемая вязкостью покоя, постоянна и не зависит от приложенного усилия () или измеряемой скорости сдвига (V_c).

Получают следующие результаты:

- полимер примера 1 (согласно изобретению):

₀=17,0±0,1 Па·с

- полимер примера 2 (сравнительный):

₀=0,6± 0,1 Па·с

Пример 4: полимер согласно изобретению

1) Получение бромида N-лаурил-N,N-диметилэтаноламмония формулы:

На первом этапе получают бромид N-лаурил-N,N-диметилэтаноламмония кватернизацией 1 моля диметиламиноэтанола 1 молем бромдодекана в 50%-ном растворе метилэтилкетона при кипячении с обратным холодильником в течение 4-х часов. Полученный продукт выливают в 1 л холодного гептана, отфильтровывают, промывают ацетоном и сушат в сушильном шкафу в вакууме при температуре 40°С. Получают продукт в виде белых перламутровых кристаллов, при этом степень кватернизации составляет 100% (2,96 мэкв/г).

2) Получение полимера

Растворяют в атмосфере азота 300 г безводного полиэтиленоксида (Mn 10000) в 300 мл метилэтилкетона. Полученную смесь нагревают до кипения с обратным холодильником, а затем по каплям добавляют 14,15 г метилендициклогексилдиизоцианата и споласкивают 10 мл метилэтилкетона. Реакционную смесь нагревают при кипении с обратным холодильником в течение 6,5 час.

Затем добавляют 7,1 г бромида N-лаурил-N,N-диметилэтаноламмония, после этого добавляют 100 мл метилэтилкетона. Кипятят смесь с обратным холодильником в течение 8 час.

Затем охлажденный до 60°С продукт осаждают, добавив 2 литра гептана. Осажденный продукт промывают 500 мл гептана, фильтруют через фриттированное стекло и сушат в вакууме при температуре 40°С в течение 24 час.

Получают 302 г белого порошка (выход 94%).

Степень кватернизации составляет 97% (0,064 мэкв/г; теоретическое значение=0,066 мэкв/г).