CN107001552A - 肽稳定的聚氨酯含水分散体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及肽稳定的聚氨酯含水分散体,由于其不含表面活性剂和溶剂且具有低VOC排放,可用于多个领域,包括粘合剂和化妆品领域。作为杂合材料,其提供了可以微调且结合了聚氨酯和肽材料的有利性质的通用体系。本发明也涉及其制备方法,包括将NCO‑封端的聚氨酯预聚物分散至包含一种或多种肽的连续的含水相,从而形成肽稳定的聚氨酯颗粒;涉及包含其的组合物及其在化妆品和粘合剂中的用途。
Description
本发明涉及肽稳定的聚氨酯含水分散体,由于其不含表面活性剂和溶剂且具有低VOC排放,可用于多个领域,如粘合剂和化妆品领域。作为杂合材料,其提供了可以微调且结合了聚氨酯和肽材料的有利性质的通用体系。本发明也涉及其制备方法,包含其的组合物及其在化妆品和粘合剂中的用途。
多年来,肽-聚合物结合物(conjugates)的合成引起了研究人员极大的兴趣。肽提供了合成聚合物不可获得的独特性质,例如选择性和与其他生物分子的特殊相互作用,高度限定的层级结构以及对各种外界刺激的响应性。另一方面,合成聚合物具有较高的抗降解能力且常给薄膜带来非常令人感兴趣的热机械性能例如弹性、玻璃化转变、结晶度、强度等。为了结合天然的和合成的聚合物各自的优点,针对肽和蛋白质的纯化或合成、具有期望性质的合成聚合物的合成、以及天然和合成聚合物不同偶合策略的研发进行了许多努力。
通常地,较短的肽使用诸如Merrifield固相合成方法通过氨基酸的顺序加成合成,而较长的蛋白质通常通过重组手段获得,典型地通过重组细胞的表达及随后细胞裂解、蛋白质纯化和分离获得。这些通常的合成路线是费力的且昂贵的,且因此对于不需要对肽结构严格控制的许多应用是不适合的。有前景的替代方案在于从羊毛、玉米、大豆和其他天然来源的天然存在的蛋白质的酶切或水解获得的肽的混合物。这些肽是用于由肽-聚合物结合物合成新材料的理想的试剂。
考虑到合成聚合物,已探索许多不同类型的聚合物用于与肽的结合。至今为止几乎没有探究过的一类聚合物颗粒是水性聚氨酯分散体(PUD)。PUD可由多种多元醇合成,通过使多种多元醇与多异氰酸酯的反应产生可水分散的聚合物,其在形成的膜中具有非常令人感兴趣的性质如部分结晶性、弹性和高模量。在合成的第一步最经常由多元醇和多异氰酸酯单体的加聚反应以形成PU预聚物组成。通常地,使用具有带电基团和可水溶胀部分的多元醇以产生所谓的“自稳定”结构,即,其可分散在水中,不需要加入表面活性剂。通过相对于醇类官能团的微微过量的异氰酸酯的加入,获得分子量适中的带有NCO端基的预聚物。这些端基可在分散后用于扩链以增加PU链的分子量和/或用于封端以将期望的官能团引入至聚合物结构。
将肽附着至纳米颗粒的通常的偶合策略包括简单的吸附、表面点击反应、共聚合等。欧洲专利申请EP 0773246A1描述了通过将NCO-封端的聚氨酯与蛋白质特别是酪蛋白反应产生接枝聚合物。接枝聚合物通过添加包含氨基的蛋白质至聚氨酯合成反应混合物中合成,如本领域已知的,通过加入胺类用于聚氨酯合成的终止。
但是,在本领域中仍存在对肽改性的聚氨酯聚合物特别是PUD的可替代的一般合成过程的需求。
本发明基于本发明人发现使用特别容易的路径获得具有肽冠(peptide corona)的PUD的一般合成方法。更具体地,发明人可证明使用肽混合物仔细控制反应条件使得可获得不仅具有肽冠而且由肽冠稳定的PUD。从而本发明一般地涉及通过施用剪切力制备具有肽冠的聚氨酯颗粒在水中的分散体。特别地,当肽冠是用于胶体稳定的重要组分,期望肽的生物功能性可有效地影响PUD的整体性质。因此弱的外界刺激如pH、温度、离子强度的小的改变或与其他分子和特定表面的相互作用,不仅影响到肽的原始态而且影响到整个肽-PU结合物。事实上,当肽的连接和其构象状态对PUD的稳定变得关键时,同样的弱的外界力可强烈地影响整个肽结合物体系的刺激响应。预期该重要的肽稳定化高度有利于各种应用,例如对各种接触面的沉积和粘合。
在一方面,本发明因此涉及制备肽稳定的聚氨酯分散体(PUD)的方法,其包括:
(1)提供NCO-封端的聚氨酯预聚物;且
(2)将所述NCO-封端的聚氨酯预聚物分散至连续的含水相,其中所述连续的含水相是包含一种或多种肽的含水溶液,从而形成肽稳定的聚氨酯颗粒。
在另一方面,本发明涉及可根据本文描述的方法获得的肽稳定的聚氨酯聚合物含水分散体。
本发明的另一方面还涉及组合物,特别是化妆品和粘合剂组合物,其包含文中公开的所述肽稳定的聚氨酯聚合物含水分散体以及所述肽稳定的聚氨酯聚合物含水分散体在化妆品和粘合剂组合物中的用途。
如本文所使用的,“一种或多种”指至少一种且包含1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多所指的物质。相似地,“至少一种”指一种或多种,即1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多种。如本文对任何组分所使用的“至少一种”指化学上不同的分子的数目,即指所指的物质的不同类型的数目,但不是指分子的总数。例如“至少一种多元醇”指使用落入多元醇的定义的至少一种类型的分子,但也指可存在落入该定义的两种或多种不同的分子类型,但不意味着存在仅一个所述多元醇分子。
如本文所使用的,术语“肽”指两个或更多个氨基酸通过肽键相互结合的聚合物。肽优选包含2个或更多个氨基酸,且通常长度至多1000,优选至多600个氨基酸。在优选的实施方案中,肽具有1000-100,000g/mol,更优选1500-75,000g/mol,且最优选2000-60,000g/mol的平均分子量。若在本文中提及到>10000g/mol的肽的分子量,其指通过SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳)测定的数均分子量。若本文中提到≤10000g/mol的肽分子量,在该尺寸范围选择的分析方法是尺寸排阻HPLC。
组成肽的氨基酸优选天然存在的蛋白来源的氨基酸,例如组成天然存在的蛋白质的20种氨基酸。所述氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、酪氨酸、和色氨酸。在多个其他实施方案中,组成肽的氨基酸也可包含非天然的氨基酸或非蛋白来源的氨基酸。
若本文提到合成聚合物的分子量,若没有另外明确指出,其指数均分子量Mn。数均分子量Mn可基于端基分析(OH数,依据DIN 53240)计算或可通过依据DIN 55672-1:2007-08用THF作为洗脱液通过凝胶渗透色谱测定。若没有另外指出,所有给出的分子量是通过端基分析测定的分子量。重均分子量Mw可通过GPC测定,如对于Mn所描述的。
若没有另外明确指出,本文给出的关于组合物或配制物的所有的百分比指相对于相应组合物或配制物的总重的重量%。
在所述方法的多个实施方案中,含水溶液包含基于预聚物总重量,≥4重量%,优选4-20重量%,更优选6-10重量%的一种或多种肽。更低量的肽通常不足以赋予聚氨酯颗粒期望的稳定性。更高量的肽由于在聚氨酯颗粒上的结合位点变得饱和而变得浪费的。已发现约7-10重量%,优选约8重量%的量提供在大于4周的长时间内稳定的分散体,由于其避免颗粒的聚集。另外,这些量提供了平均粒径为约200nm的窄的颗粒尺寸分布。
在多个实施方案中,含水溶液的pH大于一种或多种肽的等电点(IP)。在多个实施方案中,选择一种或多种肽使得一种或多种肽的等电点≤7,优选≤6。若肽是肽混合物,IP指混合物的平均IP。
一种或多种肽可以为多个肽的混合物。这样的多个肽的混合物可通过天然蛋白质的水解获得。水解可以是化学水解或酶水解,例如通过使用蛋白质水解酶,例如蛋白酶。作为肽源的天然蛋白质可以是任何适合的天然蛋白。可使用的示例性的蛋白质包括植物蛋白例如来自玉米和大豆,或者动物蛋白例如来自羊毛、皮肤、毛发、指甲、角、蹄、奶等。优选的蛋白来源是不可溶的纤维状蛋白质,例如角蛋白和胶原,其存在于毛发、指甲、皮肤、***等。这样的蛋白质特别是角蛋白的纯化和处理,接下来的水解,产生特别适合所描述目的的肽混合物。应当理解这样的肽混合物包含多种具有不同组成和分子量的不同的肽。应当进一步理解肽的长度及其分子量及其平均长度和平均分子量可通过水解技术和条件控制。优选的肽具有5-1000个氨基酸,更优选12-600个氨基酸的平均长度。在特别优选的实施方案中,使用水解的羊毛蛋白,其中所述水解的羊毛蛋白包含具有约50,000Da的平均分子量的不同长度的多个肽的混合物。
肽天然地具有氨基末端,即游离–NH2基团以及羧基末端,即羧酸或羧酸酯基团。此外,取决于肽的组成,氨基酸侧链包含羟基(丝氨酸、苏氨酸,酪氨酸)、巯基(半胱氨酸)、羧酸基(天冬氨酸、谷氨酸)、氨基基团(赖氨酸)、胍基(精氨酸)、氨基甲酰基(天冬酰胺、谷氨酰胺)、或咪唑基团(组氨酸)。在多个实施方案中,这些基团中的至少一个,通常是氨基或羟基,与PU预聚物的NCO基团(对于肽来说是可反应的)反应,且在肽和PU预聚物之间形成共价键。取决于肽的官能性和空间限制,肽和PU预聚物之间的连接可经由仅一个共价键或通过两个或更多个共价键进行。作为替代地或另外地,肽可吸附至PU预聚物颗粒或液滴的表面。再次取决于肽的组成,这样的吸附通常是非共价地且通过静电或疏水相互作用介导。
在多个实施方案中,预聚物在连续的含水相中分散期间或通过预聚物在连续的含水相中分散,PU预聚物和肽之间的反应特别地产生具有肽冠的PU颗粒。如本文所使用的,“肽冠”指在PU颗粒的表面用非共价或共价结合的肽改性且从而以冠的形式包围颗粒表面。肽可采取的结构使得其亲水部分暴露于含水溶剂中而更多疏水部分埋在肽折叠内或朝向PU颗粒表面。
在本发明的多个实施方案中,步骤(1)包括由反应混合物形成NCO-封端的聚氨酯预聚物,所述反应混合物包含:
(a)至少一种多元醇,优选具有400-10000g/mol的数均分子量Mn;以及
(b)至少一种多异氰酸酯,优选至少一种脂肪族二异氰酸酯和/或三异氰酸酯,其中所述至少一种多异氰酸酯相对于反应混合物中所述至少一种多元醇的羟基以摩尔过量使用,以获得NCO-封端的聚氨酯预聚物。
至少一种多元醇可为至少一种聚酯多元醇,至少一种聚醚多元醇,至少一种聚碳酸酯多元醇或优选地它们的混合物,特别是至少一种聚醚多元醇和至少一种聚酯多元醇的混合物。也考虑两种或更多种聚酯多元醇和/或两种或更多种聚醚多元醇的混合物。还考虑聚酯多元醇和聚二甲基硅氧烷(PDMS)多元醇的混合物或者聚酯多元醇、聚醚多元醇和PDMS多元醇的混合物。若使用聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物或聚酯多元醇和PDMS多元醇的混合物,重量比可在约10:1-1:10,优选1:2-2:1的范围内。
在多个实施方案中,至少一种多元醇包括至少一种非官能化的多元醇,即除羟基外不包含官能团如阴离子或阳离子基团(例如羧基、磺酰基、铵等)的多元醇。
在本文描述的方法中使用的聚酯多元醇包括可通过二羧酸与多元醇在缩聚反应中反应获得的聚酯多元醇。二羧酸可以为脂肪族、脂环族或芳香族和/或其衍生物如酐、酯或酰基氯。这些具体的实例是琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸或癸二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、偏苯三酸、邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、戊二酸酐、马来酸、马来酸酐、富马酸、二聚脂肪酸和对苯二甲酸二甲酯。合适的多元醇的实例是单乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、3-甲基戊烷-1,5-二醇、新戊二醇(2,2-二甲基-1,3-丙二醇)、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、环己烷二甲醇、2-甲基丙烷-1,3-二醇、二乙二醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇。作为替代地,它们可通过环状酯优选ε-己内酯的开环聚合获得。
在多个实施方案中,聚酯多元醇具有>0℃,优选>30℃,更优选>40℃的熔融温度Tm和/或具有400-5000g/mol,优选500-3000g/mol,更优选800-2500g/mol,最优选1000-2000g/mol的数均分子量Mn。
聚醚多元醇可以是聚亚烷基二醇均聚物或共聚物,优选聚丙二醇均聚物或共聚物、聚乙二醇均聚物或共聚物、聚丁二醇均聚或共聚物、聚丙二醇/聚乙二醇嵌段共聚物。
在多个实施方案中,聚乙二醇具有1000-4000g/mol,优选1000-3000g/mol的数均分子量。
可通过碳素酸衍生物例如碳酸二苯酯、碳酸二甲酯或光气与二醇反应获得适合的聚碳酸酯。这样的二醇的实例包括乙二醇、1,2-丙二醇和1,3-丙二醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、1,4-双羟甲基环己烷、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇,二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、双酚A、四溴双酚A以及内酯改性二醇。二醇组分优选包含40-100重量%己二醇,优选1,6-己二醇和/或己二醇衍生物。更优选二醇组分包括除了末端OH基团外存在醚或酯基团的实例。
羟基聚碳酸酯应基本上是线性的。但是,它们可任选地通过引入多官能的组分特别是低分子的多元醇而轻微地支化。适合的实例包括丙三醇、三羟甲基丙烷、1,2,6-己三醇、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、对环己二醇、甘露糖醇、山梨糖醇、甲基糖苷、1,3,4,6-二脱水己糖醇(dianhydrohexites)。
适合的聚碳酸酯多元醇包括但不限于以商品名C3200(Bayer)和C2050(聚-(3-甲基-1,5-戊二醇,1,6-己二醇)碳酸酯;Kuraray)获得的这些。
在多个实施方案中,反应混合物包含:
(a)至少一种结晶或半结晶多元醇,优选聚酯多元醇,具有400-5000g/mol的数均分子量Mn,至少20%优选35%且更优选50%的结晶度,以及30-150℃,优选40-120℃且更优选40-80℃的熔融温度Tm;结晶度和熔融温度通过差示扫描量热仪(DSC)依据ISO11357测定;以及任选存在的
(b)至少一种无定型多元醇,优选聚醚多元醇,具有400-5000g/mol的数均分子量Mn,小于10%的结晶度,以及-60-40℃,优选-40-30℃的玻璃化转变温度Tg;结晶度和玻璃化转变温度通过差示扫描量热仪(DSC)依据ISO11357测定,其中多元醇(a)与多元醇(b)的摩尔比是1:10-10:1。
根据本文所描述的实施方案可使用的无定型多元醇优选地是聚醚多元醇,特别是聚丙二醇(PPG)或丙二醇的共聚物和聚乙二醇,和/或具有400-5000g/mol,优选500-3000g/mol,更优选800-2500g/mol,最优选1000-2000g/mol的数均分子量Mn。
如本文所使用的,关于(聚酯)多元醇的“无定型”指(聚酯)多元醇具有依据ISO11357由差示扫描量热仪(DSC)测定的小于10%,优选小于5%,更优选小于2%的结晶度。而且无定型(聚酯)多元醇具有-60-40℃,优选-40-30℃的玻璃化转变温度Tg,也依据ISO11357由差示扫描量热仪(DSC)测定。在玻璃化转变温度以下,无定型聚合物是脆且刚性的。该性质是由于“冻住”的聚合物链段不能移动。当高于玻璃化转变温度,分子链相对于彼此变得可以动的且聚合物柔软,柔软程度取决于聚合物的类型、聚合物的分子量和温度。相比于(半)结晶聚合物,无定型聚合物在从更脆、更刚性的状态变为柔软的状态的转变过程中在依据ISO11357的DSC测量中仅显示出玻璃阶段。表明聚合物的半结晶性的熔融峰不出现在DSC测量中。
结晶或半结晶多元醇优选是聚酯多元醇且具有400-5000g/mol,优选500-3000g/mol,更优选800-2500g/mol,最优选1000-2000g/mol的数均分子量Mn。本文中使用的关于(聚酯)多元醇的“结晶”指依据ISO11357由差示扫描量热仪(DSC)测定的至少90%,优选至少95%的结晶度。类似的,本文中使用的关于(聚酯)多元醇的“半结晶”指(聚酯)多元醇具有至少20%,优选至少35%且更优选至少50%但小于90%的结晶度。从而半结晶(聚酯)多元醇包含结晶区域和非结晶即无定型区域。
在描述的混合物中使用的结晶和半结晶(聚酯)多元醇可具有也通过差示扫描量热仪(DSC)依据ISO11357测定的30-150℃,优选40-120℃且更优选40-80℃的熔融温度Tm。
在实施方案中,当使用无定型(聚醚)多元醇和结晶/半结晶(聚酯)多元醇的组合时,(聚醚)多元醇与(聚酯)多元醇的摩尔比可以是1:10-10:1,优选1:3-5:1,更优选1:2-2:1。
反应混合物还可包含多元醇,特别是二醇。这样的二醇可以为单体二醇例如1,4-丁二醇。
反应混合物还可包含作为羟基官能化的聚合物例如羟基官能化的硅氧烷的多元醇。可以使用的示例性的硅氧烷是羟基官能化的聚二甲基硅氧烷,特别是以液态的形式,例如可以商品名H-Si 2311(Evonik,Germany)商购的具有约2200g/mol的分子量Mn的那些。在多个实施方案中,这些与以上描述的半结晶/结晶聚酯多元醇组合和/或另外或代替以上描述的无定型多元醇使用。适合的聚二甲基硅氧烷(PDMS)多元醇是例如在US6794445B2中所描述的。基于使用的多元醇的总重量,它们可以以至多60重量%的量使用且通常地具有低Tg值,例如在-150℃至-100℃范围内。
在一些实施方案中,反应混合物还可包含至少一种稳定剂,所述稳定剂不同于所使用的肽。但是由于肽通过分散至含水相中提供了稳定效果,优选反应混合物不包含这样的稳定剂。
如本文所所使用的,术语“稳定剂”指在水基(水包油,缩写为o/w)分散体或乳液中稳定疏水液滴即避免凝聚或聚集的一类分子。稳定剂分子可结合至、粘合至或缔合至液滴表面。在本发明的多个实施方案中,肽作为稳定剂分子,优选作为唯一的稳定剂分子。如本文所所使用的,术语“稳定剂”优选指依据Griffin具有>10,优选>12且更优选>15的HLB值的分子和/或>10g/L,优选>50g/L,更优选>100g/L且最优选>150g/L的水溶性。此外考虑在水中在pH范围为pH3(±1)-pH 11(±1)内能够携带电荷的物质为稳定剂。实例包含阴离子或潜在的阴离子基团例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐或羧基的分子,但不限于此。另外包含阳离子或潜在的阳离子基团例如季胺或叔胺基团的分子也包括在术语“稳定剂”内,但不限于这些。
在本发明的优选实施方案中,肽对于稳定而言是必不可少的和/或作为唯一的稳定剂分子。这可意味着PUD是基本上不含其它稳定剂分子,且方法中没有使用除肽以外的稳定剂。
在本文中,“稳定”或“对稳定而言是必须的”指为聚氨酯(预聚物)体系在水中提供胶体稳定的肽的性质,所述聚氨酯(预聚物)体系在不存在肽时和即使当施用高剪切力时(剪切力可通过获得更小的颗粒尺寸和因此减弱浮力效应而能够支持稳定过程),在水中不能胶体地稳定。
在多个实施方案中,除了肽稳定物质,额外的稳定剂分子的使用被限定到在不存在肽时即使在施用高剪切力时不足以获得具有胶体稳定性的聚氨酯基o/w乳液或分散体。
如本文所使用的,术语“胶体稳定性”指在28天的储存期间其平均颗粒尺寸改变不超过100%,优选不多于50%,更优选不多于25%且最优选不多于10%的乳液或分散体。储存条件是室温,没有搅拌且没有直接光照且固含量为至少5重量%,优选至少10重量%,更优选至少20重量%且最优选多于30重量%。在乳化后pH和离子强度保持不变且没有其他组分,特别是没有用于稳定的表面活性组分,没有加入流变剂或溶剂。但是,如果有需要,作为免除在储存时可以加入至多0.5%的浓度的杀虫剂(例如Acticide MBS,Thor company)。对于颗粒尺寸测定,可使用如下文所描述的激光衍射(LD)测量。当初始颗粒尺寸低于500nm,作为可替代可使用动态光散射(DLS),依据ISO 22412:2008被定义为z-平均。
通常地,现有技术已知的稳定剂分子包含亲水和疏水部分,其中疏水部分与液滴相互作用且亲水部分暴露于溶剂中。通常使用的稳定剂是表面活性剂且可带有电荷,例如可以为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂或可替代地为非离子型表面活性剂。
但是,为了避免使用外加的表面活性剂且由于所提供的增加的稳定性,最近在预聚物形成期间构建入聚氨酯聚合物的反应性稳定剂化合物已变得更受欢迎,这是因为其在搅拌例如高速剪切乳化下提供可(自)乳化的聚氨酯或在没有外加乳化剂的协助下自发地在水中形成稳定的分散体。
为了并入聚氨酯结构,这些反应性稳定剂包含异氰酸酯-反应性官能团或由异氰酸酯-反应性官能团组成。优选的物质是多元醇,最优选二醇,或不同的多元醇和/或二醇的混合物。已知的非离子型聚合的稳定剂的平均分子量Mn为约4000g/mol,优选至多约3000g/mol,更优选至多约1000g/mol。适合的非离子型乙二醇/丙二醇稳定剂是例如那些从BASF以商品名商购的稳定剂,例如Pluronic PE3500。在多个实施方案中,非离子型稳定剂的HLB值(亲水亲油平衡值)为6-20,优选>10。通过分子的亲水部分例如环氧烷的分子量除以分子的总分子量计算分子的亲水部分,且随后将所得分数除以5计算出HLB值。
尽管上述稳定剂是非离子型的,其可通过阴离子或阳离子基团改性。这样的带电基团的存在可增加分散的聚合物液滴或颗粒的稳定性。适合的阴离子基团包括但不限于酸性基团如羧酸或磺酸基及其各自的盐。根据本发明适合作为阴离子稳定剂的具体化合物是2,2-双(羟甲基)丙酸(二羟甲基丙酸;DMPA)和分子量Mw至多1000g/mol,优选至多500g/mol的磺化的聚二醇。这样的磺化的聚二醇例如分子量Mw为约430g/mol的丙氧基化的1-甲基-2-羟甲基-3-羟基-1-丙磺酸钠,可以商品名GS-7Q商购(Yedang G&Co.Ltd)。
适合的阳离子基团包括但不限于铵类基团,特别是季铵基团。特别优选的是烷氧基化的,优选乙氧基化或丙氧基化的二烷基铵二醇,如乙氧基化的椰油烷基甲基铵甲磺酸盐。这样的化合物可以商品名CPEM商购自Evonik。
但是优选在本发明的反应混合物中不使用对PU颗粒提供自稳定的这样的离子型稳定剂,至少不使用在不存在肽时使得有效的胶体稳定的量。
如本文所使用的,术语“反应混合物”指多元醇和多异氰酸酯的混合物。如本文所使用的,对于包含多元醇的混合物,“多元醇混合物”指包含至少一种多元醇且任选存在的任何额外的多元醇(包括可存在的各种类型的多羟基改性的聚合物)的混合物。
优选多元醇混合物不包含任何有机溶剂或表面活性剂且没有其他的添加剂,即仅由多元醇(优选上述定义的那些多元醇)组成。
在多个实施方案中,相对于多元醇混合物的重量,多元醇混合物包含约20-100重量%,优选30-100重量%的至少一种多元醇,优选不同多元醇的混合物,例如聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。若稳定剂存在,相对于多元醇混合物的重量,通常以约1-30重量%,优选10-20重量的量包含稳定剂。
在聚氨酯预聚物的形成中使用的另一反应物是多异氰酸酯。包括至少两种异氰酸酯基团的任何化合物在本发明的考虑范围内。但是优选多异氰酸酯是二异氰酸酯。也考虑引入少量官能度高于2的异氰酸酯,特别地三异氰酸酯,且在特定情况下这甚至可以为有利的。这样的多异氰酸酯可作为交联剂。在这种情况下当多异氰酸酯作为交联剂,优选基于六亚甲基二异氰酸酯的多异氰酸酯。适合的二异氰酸酯包括但不限于二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚甲基-4,4-双(环己基)二异氰酸酯(H12MDI)和它们的混合物。尽管脂肪族和芳香族多异氰酸酯是在本发明的考虑范围内,优选多异氰酸酯是脂肪族的多异氰酸酯。因此在特别优选的实施方案中,多异氰酸酯是脂肪族的二异氰酸酯。在特别优选的脂肪族二异氰酸酯中是异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯及其混合物。适合的多异氰酸酯是例如购自Bayer AG(DE)的商品名为的多异氰酸酯。
相对于在反应混合物中存在的所有的多元醇的OH,多异氰酸酯以摩尔过量使用,OH/NCO当量比优选为1:1.1-1:4,更优选1:1.2至1:1.3。相对于反应混合物,在反应混合物中至少一种多异氰酸酯的量通常是10-20重量%。剩余的反应混合物可由如以上定义的多元醇混合物组成。
提供多元醇混合物可以包括混合多元醇和加热混合物的步骤。如果在室温下使用的多元醇是固体,可能需要加热且需要将其熔融以形成多元醇混合物。在优选的实施方案中,组合多元醇且加热至约70-95℃,例如优选约75℃,同时在真空中搅拌混合物至干燥。在混合后,为了异氰酸酯的加入,混合物可以冷却至60℃。
多元醇混合物随后与反应混合物中的至少一种多异氰酸酯组合以形成预聚物。预聚物反应通常在升高的温度优选在约70至约95℃,更优选约80℃下进行约1h至约24h。反应通常在催化剂的存在下进行,加入的催化剂优选是锡基催化剂、铋基催化剂或锌基催化剂,更优选二甲基二新癸酸锡,例如以商品名Fomrez UL28(Momentive PerformanceMaterials GmbH,Germany)商购。高反应性的可替代的催化剂是新癸酸铋和新癸酸锌,可以商品名BorchiKat 315和BorchiKat 0761(OMG Borchers GmbH,Germany)商购。因此在本发明的优选的实施方案中,反应混合物中还包含上述定义的催化剂。
反应继续直至用二丁胺通过标准滴定测定的游离的异氰酸酯的含量达到或非常接近于计算值。相对于混合物中多元醇(包括稳定剂)和多异氰酸酯的总量,在预聚物中优选的游离异氰酸酯的含量是0.2-3重量%,优选1-2重量%。
如本文所使用的,“约”指其涉及的数值的±10%,优选±5%。从而“约70℃”指70±7℃,优选70±3.5℃。
如上文所描述,在形成聚氨酯预聚物反应中,多异氰酸酯以超过与羟基完全反应所需的化学计量浓度的浓度反应。所使用的过量可包括OH/NCO当量比为1:1.1-1:4。优选地,多异氰酸酯的含量为超过与羟基完全反应所需的化学计量浓度的20%to 150%。
一旦游离异氰酸酯含量达到如上述定义的预定值,可以降低温度,例如至约60℃。随后,形成的预聚物可溶解在适合的有机溶剂中,包括但不限于乙酸乙酯或丙酮。
在多个实施方案中,预聚物的数均分子量Mn为3000-12000g/mol,优选4000-6000g/mol。
在多个实施方案中,预聚物包含结晶片段,例如具有至少20%或更大,优选至少35%,更优选至少50%的结晶度。结晶度可如以上描述的测定,例如通过差示扫描量热仪(DSC)依据ISO11357在加热速率10K/min下测定。在测定结晶度时,应该在乳化前和/或扩链前以低分子量的预聚物进行(测定)。优选为了此目的预聚物用适合的封端剂封端,例如二丁胺。结晶度的结果应与所用多元醇的文献值比较,或更优选通过x-射线测量确认。由于给定的聚合物的半结晶程度取决于热历史,聚合的和半结晶的材料应该放置至少24h,优选在低于依据ISO11357通过DSC所限定的相应熔融温度5K的温度下放置一周。
在多个实施方案中,如果有必要,在该阶段,预聚物可以通过使用适合的中和剂进行中和。通常地,这仅在使用离子型稳定剂时需要。例如,当使用阴离子酸性稳定剂时,胺类例如三乙胺可用于中和反应。
形成的预聚物随后在包含肽的连续的含水相中分散。优选地含水相包含水作为主要的溶剂(>50体积%,优选>80体积%,更优选>90体积%)或唯一的溶剂(即100体积%),即不包含其他液体溶剂。但含水相可进一步包含溶质,特别地为肽但若有需要也包含盐和缓冲物质。
在剧烈搅拌下可完成分散。在多个实施方案中,预聚物以预聚物在有机溶剂中的溶液的形式使用,该溶液随后在水中乳化。分散步骤可在室温或升高的温度下进行,例如约20-60℃,例如约40℃。分散步骤可仅通过机械搅拌完成或通过分散设备如高压均质器、微流均质机或定子转子分散器例如ultra-turrax设备完成。
分散步骤可包括将液态形式的聚氨酯预聚物乳化到连续的含水相优选水中,以形成预乳液;且将预乳液均质以形成稳定的细乳液。用以形成微乳液的预乳液的均化可通过施加剪切力优选施用高速剪切力例如高压均质器完成。均质器可具有每升乳液每秒103-105J的能量输入。
通常地,分散步骤,优选均化步骤可在高剪切过程下进行。优选地,高剪切处理涉及高剪切力的使用,其中高剪切力理解为施用(a)至少1,000,000/s的剪切速率,和/或(b)每次每升乳液每秒至少103J的能量输入。
对于分散步骤,预聚物优选以液态形式使用,即其或者是在室温下为液态,或者若在室温下是固态,则熔融或在适合的有机溶剂例如但不限于丙酮或乙酸乙酯中溶解。若使用有机溶剂,其可随后通过已知的手段例如通过旋转蒸发仪从分散体中移除。
如本文所使用,术语“微乳液”或“乳液”指水包油(O/W乳液)乳液,即乳液中使用过量的水且水是连续介质。在上述方法中,获得稳定的带有肽冠的PU预聚物的液滴/颗粒,其通常具有粒径50-500nm,优选100-400nm。乳化过程如图1所示。
除了与肽反应外,预聚物的剩余的异氰酸酯端基可与包含至少两个末端NCO-反应性基团的适合的扩链剂反应,例如二胺,如肼、亚烷基二胺或亚环烷基二胺,优选乙二胺、异佛尔酮二胺、哌嗪、或聚醚胺。二醇,如烷基二醇,包括但不限于1,4-丁二醇和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇,或也可以使用水。扩链反应可以进行直至异氰酸酯基团的基本上全部转化,即扩链剂持续加入直至不可检测到游离的异氰酸酯。通常优选扩链反应进行至异氰酸酯基团的全部转化。转化可通过本领域已建立的技术监控,如IR光谱。但是,在优选的实施方案中,可与聚氨酯预聚物在多个位点共价反应的稳定的肽作为唯一的扩链剂使用。这确保了PU预聚物颗粒表面被肽单元饱和。也可以需要催化剂和更高温度的存在。
本发明的反应还可包括步骤(3)将肽稳定的聚氨酯颗粒与未反应的肽分离。这可例如通过渗析或其他适合的技术例如层析完成。
如上述已描述的,肽稳定的聚氨酯聚合物颗粒是具有肽冠的聚氨酯颗粒。由于PU预聚物可不使用任何带电单体或构造嵌段合成,且分散体也可不包含额外的稳定剂,稳定性可唯一地通过肽单元的偶合/吸附至颗粒表面即肽冠提供。相应地,在多个实施方案中,聚氨酯预聚物基本上不含带电基团或带电的单体单元。在预聚物中通过肽冠的稳定和可能避免使用稳定单元也容许具有如上所述的一定的结晶度的预聚物的用途。
在本文中“基本上不含”或“基本上没有”指分散体和/或组合物包含小于5重量%,优选小于2重量%,更优选小于1重量%的给定的组分。
形成的聚氨酯含水分散体优选的固含量为5-70重量%,优选15-60重量%,更优选20-55重量%且最优选30-50重量%。
正如上文已经提到的,可通过描述的方法获得的肽稳定的聚氨酯颗粒分散体也形成本发明的一部分。
肽稳定的聚氨酯含水分散体可在多个领域使用例如但不限于化妆品以及治疗产品和组合物、粘合剂应用和腐蚀保护。粘合剂应用包括用于基材如皮革(鞋)和木材的层压应用。这样的组合物还可包含在本领域中已知的所有成分。相应地,这样的用途以及组合物本身,特别是化妆品组合物,例如但不限于头发护理产品,也涵盖于本发明内。
应理解相对于所述过程和方法,本文所公开的所有实施方式可类似地应用于所公开的分散体、组合物和用途,反之亦然。
引用的所有文献在此通过引用整体并入本文。
给出以下实施例用以说明本发明。由于这些给出的实施例仅用于说明性目的,本发明不应当被认为限制于此。
实施例
材料和方法
化学品
聚(氧化丙烯/氧化乙烯)二醇(Tergitol L-61,M=2117g/mol)购自Dow ChemicalCanada,Inc.,Canada。聚酯树脂(Realkyd XTR 20112,M=2117g/mol)购自ArkemaCoatings Resins Srl,Italy。醇封端的聚二甲基硅氧烷(Tegomer H-Si 2311,M=2200g/mol)购自Evonik Industries AG Essen,Germany。异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI,M=222.29g/mol)购自Sigma-Aldrich Chemie GmbH,Germany。锡基催化剂(Fomrez UL-28)购自Momentive Performance Materials GmbH,Germany。水解的肽混合物Keratec IFP PE由Croda GmbH Germany提供且在使用前是冻干的。消泡剂Foamaster 223购自Cognis GmbHGermany。乙酸乙酯(EA)购自Sigma-Aldrich Chemie GmbH Germany且用分子筛干燥。所有的其他化学品以所收到的状态使用。
FTIR
使用Bruker Optik GmbH,Ettlingen Germany的Alpha FT-IR光谱仪进行FTIR测量。在铂ATR单反射金刚石ATR模式操作。在测量之前,各样品在真空箱中室温下干燥30min以移除水。
BCA分析
为了进行BCA分析,从各合成(0重量%、4重量%、6重量%和8重量%肽)的各批次渗析水(1.5h、3h、18h、42h、66h、168h)中取10ml样品冻干且重新溶解至100μl去离子水中。对去离子水中包含1.25×10-3重量%、2.50×10-3重量%、7.50×10-3重量%、1.5×10-2重量%、3.0×10-2重量%、7.50×10-2重量%和1.0×10-1重量%肽的对照样品也进行同样的处理。加入25ml试剂1和500μl试剂2制备BCA工作溶液。对各待分析的溶液,取25μl所述溶液3次且倒入96孔板中。加入200μl工作试剂且该板在40℃下培养1h。取25μl去离子水3次也进行同样的处理用于比较。使用Tecan Group Ltd.,Switzerland的TecanM1000infinite读板器在590nm处测量荧光强度。
Zeta电势
使用Malvern Instruments Ltd.,Malvern,United Kingdom的Zetasizer NanoZS进行Zeta电势测量。为了避免未附着的肽的干扰,测量渗析后的样品。仅对不含肽的样品在合成后立即测量,因为不含肽的样品随后不能保持稳定。
激光衍射(LD)
使用Retsch Technology GmbH,Haan,Germany的Horiba LA-950颗粒分析仪进行LD测量。合成后1个月内每周测量来自各合成样品(使用0重量%、4重量%、6重量%和8重量%的肽)三次。
透射电子显微镜(TEM)
对于TEM样品的准备,施用包含8重量%肽的1滴稀释的分散体至碳涂覆的网格上。在罩下水在室温下蒸发。用在200kV的加速电压下操作的Tecnai F20(FEI DeutschlandGmbH,Frankfurt,Germany)获得TEM图像。
差示扫描量热仪(DSC)
对于DSC实验,膜由包含0重量%、4重量%、6重量%和8重量%的肽和分散前的预聚物的样品制备。膜在70℃储存1h,且随后在5℃储存1h,且在40℃储存3天以分别使得晶畴熔融、晶体成核和生长。
实施例1:PUD的合成
合成PU预聚物
Tergitol L-61(12.50g;5.905mmol),Realkyd XTR 20112(35.21g;16.63mmol),和Tegomer H-Si 2311(62.50g;28.41mmol)加热至80℃直至熔融,随后施用真空(P<0.1mbar)1h移除痕量水。将N2注入烧瓶且使得温度降至70℃。加入IPDI(14.795g;66.557mmol)。在氮气气氛且回流下,通过加入Fomrez-UL-28(0.01g)催化反应。在温度初始升高后,反应在80℃下进行。使用反向滴定方法每半小时检查NCO含量直至其达到1.05%(2h)的理论剩余值。
肽混合物Keratec IFP PE的表征
为了确保在肽混合物中存在的不同氨基酸残基对PU中NCO端基的反应性,首先使用等电点聚焦(IEF-PAGE)分析肽混合物。确定了水解的肽混合物由等电点(IP)为3.9、6.0的肽和IP为4.2-4.8的肽组成。为了确保大量残基可与聚合物中NCO端基反应,选择远高于肽混合物的最高的等电点的pH值用于分散体水,即pH为6.5-6.8。当水解的肽溶解于水中时达到这样的pH值,使得不加入额外的酸或碱。
使用反应性NCO端基将肽结合到PU聚合物时,因为NCO基团通常能够与任何种类的亲核物质(包括水)反应,pH值的仔细控制是根本的。因此,当PU开始与肽的含水溶液接触时,肽中的反应性基团与水分子竞争以与异氰酸酯基团反应。为了有助于肽中的亲核物质与NCO基团反应的程度高于NCO基团与水的反应,在pH为6.5-6.8时发生结合,此时肽带完全负电荷,从而大部分存在的残基去质子化且对异氰酸酯具有反应性。此外,由于采用的高剪切力进一步有利于大的和可能的空间位阻的肽与NCO基团的反应,如以下所描述,在分散步骤的过程中(与后者相反,当分散体已经形成时)直接进行偶合反应。
分散
将干燥的乙酸乙酯(125g)在强烈搅拌及回流下加入至预聚物中。从预聚物溶液中,4批各取35.5g。向各溶液中加入1滴消泡剂。准备包含0.7098g、1.0647g和1.4196g的肽(相对于PU预聚物分布对应4、6和8重量%)的三份肽溶液,且各加入去离子水使各自的总重为70.0g。对于阴性对照,准备70.0g去离子水。选择连续相的量使得在分散后NCO在体系内的初始浓度为0.175重量%。将预聚物溶液和肽溶液加热至40℃。随后使用UltraTurrax以13,000rpm操作10min形成4份分散体。每份分散体随后通过均质器4次。
渗析
为了从分散体中分离未附着的肽,在分散后进行渗析。根据制造商的信息,肽包含相当高的分子量片段(至多50,000g/mol)。因此,从Carl Roth GmbH&Co.KG,Karlsruhe,Germany获得由纤维素酯制备的渗析膜,其分子量截留值(MWCO)为100kDa。在渗析前,将膜切成约25cm长的4块,其在去离子水中浸泡30min以移除防腐剂。每块膜填充有40.00g分散体之一(包含0重量%、4重量%、6重量%和8重量%肽)且用夹具封闭。制备包含4000.00g去离子水的4份渗析浴且渗析一共进行一周。在1.5h、3h、18h、42h、66h和168h(1周)后更换渗析水。保留渗析水的样品,以便能够量化冲洗掉的肽。
实施例2:分析PUD
探索附着模式且量化附着的肽
在IEF探索且确定工作pH为6.5-6.8后,合成PU预聚物,溶解在乙酸乙酯中且分散在不同浓度的肽中(0重量%、4重量%、6重量%和8重量%),对于实施例1所描述的预聚物。
为了评估有多少肽混合物被共价结合至PUD上,有多少被吸附至颗粒上以及有多少根本没有反应,使用FTIR测量和BCA试验。
对于FTIR测量,分散前即刻在乙酸乙酯中的PU预聚物样品和分散后即刻具有不同量的水解肽的PUD分散体样品被真空干燥且立即通过分析在约2300cm-1处NCO键的峰来测量。观察到在PU乳化前和没有肽时乳化的PUD之间NCO峰没有显著的减小,表明在乳化期间NCO与水的副反应是可以忽略的。此外,发现相比于不含肽形成的分散体,包含肽的所有分散体的NCO峰的明确减小。这全面的下降是由于反应在肽混合物和NCO基团间发生。不能检测到用不同含量的肽进行乳化的NCO峰的显著差异。FTIR测量结果如图2所示。
为了完成该分析,以量化吸附量和反应现象,将分散体渗析且使用BCA试验分析各批渗析水。该试验依赖于肽和碱性Cu2+的缩二脲反应生成紫色络合物。已显示络合物的浓度随存在的肽的量成比例增加。也进行了水解的肽的不同含量的参比测量以获得吸附的肽的确定的含量的量化。发现在590nm测量的相对荧光强度随肽浓度线性地增加。图3示出BCA试验的结果。值为三份独立渗析试验的平均值且误差线代表标准偏差。
图3a示出渗析期间在不同时间点有多少肽从分散体中移出,图3b给出了对于不同样品附着至颗粒的肽的总量。图3b示出附着的肽的总量。可得出附着的肽的量随肽的存在量增多。该观测表明界面尚未被肽饱和。考虑到共价结合至NCO基团的肽的量,该观测并不令人惊讶因为在对所有样品在乳化作用后仍有反应性的NCO基团剩余(见图2)。考虑到吸附至颗粒的肽的量,也可以为颗粒/水界面仍未被肽饱和:可吸附更多的肽以允许更大的肽冠。
颗粒稳定性和形态
另一方面是通过肽探究PUD的稳定性。对于实验,选择不包含任何可赋予颗粒静电稳定性的基团的PU主链结构,以避免与肽的电荷相互作用。如上所描述,大多数合成的PUD由于磺酸酯基团或侧基羧酸基团而通常包含负电荷,该负电荷对其稳定性非常重要。但是,通过肽组分的稳定也可对分散体赋予另外的性质:通过使用经由pH、温度、离子强度等的微小改变而沉淀的刺激-响应的肽,可将这种响应性转移给颗粒。
已显示通过使用具有低IP的肽的混合物,阴离子的稳定作用可以通过肽赋予。因此,测量渗析后颗粒的Zeta电势且结果如图4所示。可以明确地得知附着至PUD上的肽赋予颗粒负电荷而没有肽的颗粒几乎不带电荷。此外,可注意到涂覆肽的颗粒具有-29mV至-40mV的Zeta电势,其足够给颗粒提供初始的阴离子稳定作用。精确值的差异说明肽和PU的相互作用是复杂的且高度依赖于分散溶液的浓度的事实,表明体系可进一步调整以随意适应诸如胶体稳定性、界面的组等性质。
使用激光衍射测量(LD)探究颗粒稳定性。使用该技术而不是动态光散射(DLS)以对在体系中随时间可形成的更大的颗粒和团聚体给出更精确的测量。在1个月的期间每周进行测量且结果如图5所示。
可发现没有任何肽时,产生直径约为1mm的非常大的团聚体,其非常不稳定且几乎立即聚集。图5示出使用4重量%水解的肽,最初可合成中值粒径约900nm具有相当大的粒径分布的颗粒,其在1周内保持稳定没有形成聚集体。在14天测量到三个不同的颗粒尺寸峰,其中一个对应于非常大的粒径(>10μm)表明颗粒是非稳定的且出现聚集。该三峰粒径分布也可在随后的测量中发现。此外,在最大粒径处的峰随两个亚微米的峰的减小而成比例增长,表明14天后,稳定的分散体不再存在。当在合成中使用6重量%水解的肽(图5b),初始粒径减小至400nm,但粒径分布相当大且在第7天在测量过程中观测到聚集。但是使用8重量%的肽,中值粒径减小至200nm且粒径分布是窄的(图5c)。非常值得注意的是该小的中值颗粒粒径和窄的粒径分布即使在1个月后仍保持不变。因此可得出结论,相对于PU预聚物,使用8重量%的肽可合成稳定的PUD。
此外,进行TEM(测量)以探究颗粒形态。作为示例,包含8重量%肽的样品的结果如图6所示。图6a示出整体颗粒形态且与在LD测量中观察到的稍大的粒径分布一致。此外,颗粒的椭圆形可以追溯到PU的硬链段的低玻璃化转变温度,其通常远低于室温。有意思的是,在颗粒中,可观察到层状结构,更多细节如图6b所描述。这些层状结构更可能是富含聚酯的链段的第一阶段的结晶。
热性能
为了进一步说明肽官能化的分散体的热性能,对各膜进行DSC测量(图7;结果显示为两次测量的平均值。误差线代表标准偏差)。在这之前,对膜进行加热和冷却的方案以产生均匀的热历史从而控制其结晶。图7a示出热流随温度的函数。引人注目地,预聚物拥有最显著地和最窄的熔融峰(Tm为50℃),其最可能是由于短PU预聚物链在膜中具有最高的移动性的事实且因此形成的微晶的尺寸非常均匀。另一方面,在不存在肽时分散的样品显示出在更低的温度(39℃和48℃)的两个熔融峰,这可以追溯到分散的样品完全水解的事实。较长的PU链有更小的移动性,该效果通过脲键(在水解期间形成)的存在而增加。由于脲键形成相对于氨基甲酸酯键更强的H键,膜中移动性进一步降低且可以预期结晶尺寸和形态的变化。结果是熔融峰很多且更宽。也可以对具有肽的样品进行通常的观测,但是在那种情况下,影响会没有那么显著。有意思的是熔融焓的减少随分散过程中肽的存在量而增加,其再次表明发生了肽的共价连接。可得出结论肽比氨基甲酸酯键更多地干扰结晶且这种影响随着附着肽的量明显增加。这样的趋势进一步通过图7b中所示的熔融焓值而强调。对于预聚物,测量的熔融焓是39J/g,对于分散的样品其减小至16J/g。该值对于包含肽的样品也是相似的,随着肽含量的增加从16减小至6J/g。这些结果再次强调了膜中移动性的减小,这更可能是由于共价连接的肽的量的增加。
Claims (16)
1.制备肽稳定的聚氨酯分散体(PUD)的方法,其包括:
(1)提供NCO-封端的聚氨酯预聚物;且
(2)将所述NCO-封端的聚氨酯预聚物分散至连续的含水相,其中所述连续的含水相是包含一种或多种肽的含水溶液,从而形成肽稳定的聚氨酯颗粒。
2.权利要求1的方法,其中相对于所述预聚物的总重量,所述含水溶液包含≥4重量%,优选4-20重量%,更优选6-10重量%的量的所述一种或多种肽。
3.权利要求1或2的方法,其中所述含水溶液的pH高于所述一种或多种肽的等电点,其中任选地,所述一种或多种肽的等电点≤7。
4.权利要求1-3之一的方法,其中所述一种或多种肽是肽混合物,任选地,所述肽混合物可通过天然蛋白质的水解获得。
5.权利要求1-4之一的方法,其中步骤(1)包括由反应混合物形成NCO-封端的聚氨酯预聚物,所述反应混合物包含:
(a)至少一种多元醇,优选具有400g/mol-10000g/mol范围内的数均分子量Mn;以及
(b)至少一种多异氰酸酯,优选至少一种脂肪族二异氰酸酯和/或三异氰酸酯,其中所述至少一种多异氰酸酯相对于反应混合物中至少一种多元醇的羟基以摩尔过量使用,以获得NCO-封端的聚氨酯预聚物。
6.权利要求5的方法,其中所述至少一种多元醇包含
(a)聚醚多元醇;和/或
(b)聚酯多元醇;和/或
(c)聚二甲基硅氧烷多元醇。
7.权利要求5或6的方法,其中所述反应混合物包含:
(a)至少一种结晶或半结晶多元醇,优选聚酯多元醇,具有400-5000g/mol范围内的数均分子量Mn,至少20%优选35%且更优选50%的结晶度,以及30-150℃,优选40-120℃且更优选40-80℃范围内的熔融温度Tm,结晶度和熔融温度通过差示扫描量热仪(DSC)依据ISO11357测定;以及任选存在的
(b)至少一种无定型多元醇,优选聚醚多元醇,具有400-5000g/mol范围内的数均分子量Mn,小于10%的结晶度,以及-60-40℃,优选-40-30℃的玻璃化转变温度Tg,结晶度和玻璃化转变温度通过差示扫描量热仪(DSC)依据ISO11357测定,其中多元醇(a)与多元醇(b)的摩尔比是1:10-10:1。
8.权利要求5-7之一的方法,其中
(1)所述至少一种多异氰酸酯相对于混合的多元醇中羟基以摩尔过量使用,所述OH/NCO当量比优选为1:1.1-1:4;和/或
(2)所述至少一种多异氰酸酯是至少一种二异氰酸酯或三异氰酸酯,优选地选自由以下组成的组:异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、基于IPDI或HDI的聚合的多异氰酸酯及它们的任意混合物。
9.权利要求1-8之一的方法,其中所述NCO-封端的聚氨酯预聚物
(a)以在有机溶剂中的溶液的形式提供;和/或
(b)具有3000-12000g/mol,优选4000-6000g/mol的数均分子量Mn;和/或
(c)包含结晶片段;和/或
(d)基本上不含带电荷的基团或单体单元。
10.权利要求1-9之一的方法,其中步骤(2)包括
(a)将聚氨酯预聚物乳化至所述连续的含水相以形成预乳液;以及
(b)将所述预乳液均化以形成稳定的微乳液。
11.权利要求1-10之一的方法,其中分散步骤(2),优选地均化步骤
(a)以高剪切工艺进行,优选地以(i)至少1,000,000/s剪切速率,和/或(ii)每次每升乳液每秒至少103J的能量施用的高剪切工艺进行;和/或
(b)包括施用剪切力下将预聚物或预聚物溶液分散至所述连续的含水相中以获得具有50-500nm,优选100-400nm的液滴尺寸的乳液。
12.权利要求1-11之一的方法,其中所述方法进一步包括步骤(3)将肽稳定的聚氨酯聚合物颗粒与未反应的肽分离,优选地通过渗析分离。
13.权利要求1-12之一的方法,其中
(a)所述肽稳定的聚氨酯聚合物颗粒是具有肽冠的聚氨酯颗粒;和/或
(b)基本上不使用不同于肽的额外的稳定剂分子或该额外的稳定剂分子的使用量低于在肽不存在时即使在施用高剪切力时获得具有胶体稳定性的基于聚氨酯的o/w乳液或分散体所需的量。
14.根据权利要求1-13之一的方法可获得的肽稳定的聚氨酯含水分散体。
15.包含根据权利要求14的所述肽稳定的聚氨酯含水分散体的组合物,优选化妆品或粘合剂组合物。
16.根据权利要求14的所述肽稳定的聚氨酯含水分散体在化妆品或粘合剂组合物中的用途。
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