KR102455927B1

KR102455927B1 - 하이드로겔 조성물

Info

Publication number: KR102455927B1
Application number: KR1020177003581A
Authority: KR
Inventors: 낸시 에스. 마르찬트; 제임스 알. 박스터; 폴 엠. 바손
Original assignee: 루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2022-10-17
Also published as: TW201609925A; US20170202999A1; EP3166650A1; ES2860763T3; WO2016007692A1; TWI707909B; BR112017000338B1; MX2017000368A; KR20170028431A; EP3166650B1; JP6873897B2; JP2017521528A; US10493178B2; CN106687149B; BR112017000338A2; CN106687149A

Abstract

본 발명은 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머 및 열가소성 폴리우레탄 조성물로부터의 하이드로겔 조성물에 관한 것이다. 하이드로겔은 낮은 전단에서 높은 항복 응력을 나타낸다. 하이드로겔 조성물은 무엇보다도 퍼스널 케어, 헬쓰 케어, 의학 및 약제 적용에 유용한 물질을 제공한다.

Description

하이드로겔 조성물 {HYDROGEL COMPOSITIONS}

본 발명은 가교된 폴리(아크릴)산 및 열가소성 폴리우레탄으로부터 형성된 하이드로겔(hydrogel) 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 하이드로겔은 겔화 및 결합제(gelling and binding agent), 증점제, 안정화제, 에멀젼화제, 확산 및 함침 보조제(spreading and deposition aid) 및 퍼스널 케어(personal care), 헬쓰 케어(health care), 및 약제학적 적용에서의 화학적 및 생리적 활성 성분의 레올로지(rheology), 효능, 함침, 정신감각(psychosensory), 심미 및 전달을 향상시키기 위한 캐리어(carrier)로서 사용될 수 있다.

하이드로겔은 수중 팽윤되는 폴리머이다. 용어 "팽윤(swelling)"은 부피 증가와 함께 겔에 의한 액체의 흡수를 나타낸다. 겔을 용매화하는 그러한 액체 만이 팽윤을 유발시킬 수 있다. 이온성 하이드로겔의 팽윤은 pH, 및 전해질의 존재에 의해 영향을 받는다. 마이크로겔(microgel)은 이들이 너무 크기 때문에 일반적으로 통상적인 방법에 의해 측정될 수 없는 큰 분자량을 지니며, 폴리머 백본 및 가교(crosslink)로 구성된다. 가교는 가교제 대 비-가교제의 비가 낮은 경우에 폴리머의 분자량을 늘리기 위해 사용될 수 있으며, 중합은 겔 포인트(gel point) 아래로 한정된다. 그럼에도 불구하고, 가교 모노머(crosslinking monomer) 대 비-가교 모노머(non-crosslinking monomer)의 비가 충분히 높을 경우, 용매 중에서 여전히 팽윤할 수 있지만 실제로 용해되지 않는 겔이 형성된다.

가교된 다가전해질 마이크로겔의 점도 거동은 밀집 구체(close packed sphere)를 기반으로 한 모델의 측면에서 이해되어 왔다. 저 농도에서, 항복 응력(yield stress)(여기서, 항복 응력은 구조적 유체 흐름(structural fluid flow)을 만들기 위해 초과되어야 하는 적용 응력으로서 정의됨)이 없고, 점도가 거의 관찰되지 않는데 그 이유는 팽윤된 마이크로겔이 치밀하게 패킹되지 않기 때문이다. 소정의 최소 패킹 농도 위에서, 입자는 밀집된 변형가능한 입자인 것으로 간주되고, 점도가 엄청나게 높아진다. 항복 거동 및 점도는 단지 입자가 밀집하게 되는 농도가 될 때 시작된다.

열가소성 폴리우레탄의 용액 점도 거동은 랜덤 배열의 선형 폴리머의 용액 점도 거동이다. 점도는 폴리머의 분자량 및 용해 매질의 용해력(solvency) 둘 모두에 의존한다. 선형 랜덤 코일형 폴리머는 폴리머의 부피 및 분자량과 관련되는, 저 농도에서의 고유 점도를 갖는다. 보다 고 농도에서, 랜덤 코일의 얽힘은 용액의 겉보기 점도를 증가시킬 것이다. 랜덤 배열의 선형 폴리머의 용액은 일반적으로 항복 거동을 나타내지 않으며, 입자를 부유시킬 수 없다.

증점제, 에멀젼화제 및 현탁 보조제로서 사용되는 이들 물질을 특징화함에 있어서, 응력 및 단순 유동장(simple flow field)에 대한 이들 물질의 응답이 이들의 물질적 기능, 예컨대 점도 및 응력에 대한 응답을 측정하는데 사용될 수 있다.

이들 성질을 설명하기 위해 수학적 모델이 개발되었다. 겔 또는 증점 및 현탁 물질에 대한 레올로지 측정은 물질의 구조 및 성질을 정의하며, 현재 사용되고 있는 것에 비해 개선된 물질의 변화 및 특징을 확인하는데 사용될 수 있다. 당업자에게, 폴리머 분산물 또는 겔의 응력 및 스트레인(strain)에 대한 응답의 해석은 물질을 잘 나타내는 것이다.

현재 높은 항복점, 항복 응력 성질 뿐만 아니라 전단에 대한 높은 응답을 갖는 폴리머 조성물이 필요할 뿐만 아니라 이러한 폴리머 조성물을 제조하는 개선된 방법이 필요하다. 또한, 증점제, 에멀젼화제, 현탁 보조제, 방출이 조절되는 약제학적 부형제로서 사용하기 위한 개선된 폴리머 조성물이 필요하다.

발명의 개요

기재되는 기술은 기분좋은 감각적 특징을 갖는, 낮은 전단에서 강한 점도 프로파일을 나타내는 하이드로겔 조성물을 제공한다. 본원에서 기재되는 바와 같은 겔은 열가소성 폴리우레탄 (TPU)으로 인한 우수한 기계적 성질과 함께 폴리(아크릴)산 폴리머와 관련된 증점(thickening)을 제공한다.

본 발명은 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머, 임의의 코모노머, 및 i) 폴리이소시아네이트, 및 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜 폴리올을 포함하는 폴리올 성분의 반응 생성물을 포함하는 열가소성 폴리우레탄(TPU)를 포함하는 하이드로겔로서, 조성물은 낮은 전단에서 높은 항복 응력을 나타내는 하이드로겔을 제공한다.

본 발명은 가교된 폴리머가 카보머 코폴리머, 카보머 호모폴리머, 카보머 인터폴리머, 또는 폴리카보필인 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 폴리(아크릴)산 폴리머가 알릴 에테르 가교제 또는 디비닐 글리콜로 가교되는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 알릴 에테르 가교제가 알릴 펜타에리트리톨, 알릴 수크로즈, 트리메트프로판디올릴 에테르 (TMPDE) 중 하나 이상을 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 열가소성 폴리우레탄이 (i) 적어도 하나의 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트; (ii) 적어도 1450의 수평균 분자량을 갖는 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜 폴리올을 포함하는 폴리올 성분, 및 (ii) 임의로, 사슬 연장제 성분의 반응 생성물을 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 지방족 디이소시아네이트이 H12MDI를 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 방향족 디이소시아네이트가 MDI, TDI 또는 XDI를 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 사슬 연장제 성분이 지방족 디올을 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 폴리올 성분이 적어도 300 및 적어도 1450의 수평균 분자량(Mn)을 갖는 폴리에틸렌 글리콜의 블렌드를 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 폴리올 성분이 적어도 1450 및 적어도 8000의 수평균 분자량(Mn)을 갖는 폴리에틸렌 글리콜의 블렌드를 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 가교된 폴리머가 부분적으로 중화되는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 하기 식의 적어도 하나의 아크릴산 에스테르 중 하나 이상을 카복실산 또는 무수물과 아크릴산 에스테르를 합한 중량을 기준으로 하여 30 중량 퍼센트 미만의 양으로 포함하는 코모노머를 추가로 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다:

상기 식에서, R³는 수소, 메틸 또는 에틸이고, R⁴는 1 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이다.

본 발명은 가교된 폴리머 대 열가소성 폴리우레탄의 비가 약 1:9 내지 약 2:1인 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 친수성 열가소성 폴리우레탄이 조성물의 총 중량의 약 0.02 wt% 내지 1.5 wt%를 형성하는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 가교된 폴리머가 조성물의 총 중량의 약 0.01 wt% 내지 약 1.0 wt%를 형성하는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 약제, 생물학적 활성 화합물, 흡수 물질, 퍼스널 케어 화합물, 활성 성분, 치료 보조제, 또는 이들의 조합물을 추가로 포함하는, 본원에서 기술되는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 본원에서 기술되는 하이드로겔을 포함하는 상처 피복재를 추가로 제공한다.

본 발명은 본원에서 기술되는 하이드로겔을 포함하는 겔, 크림 또는 로션을 추가로 제공한다.

본 발명은 수용성인 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 3,000 내지 200,000 mPa*s의 점도를 갖는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 브룩필드(Brookfield)에 의해 측정되는 경우 50 내지 2500 Pas의 항복 응력을 갖는 하이드로겔을 추가로 제공한다.

본 발명은 디에틸렌 글리콜 또는 C₃-C₁₂ 디올 중 하나 이상을 포함하는, 0.4 wt% 내지 4.0 wt%의 양의 사슬 연장제 성분을 추가로 제공한다.

본 발명은 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머, 임의의 코모노머 및 지방족 디이소시아네이트 및 적어도 1450의 수평균 분자량(Mn)을 갖는 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 폴리올 성분의 반응 생성물을 포함하는 열가소성 폴리우레탄 (TPU)을 포함하는 하이드로겔 조성물로서, 조성물은 낮은 전단에서 높은 항복 응력을 나타내는, 하이드로겔 조성물을 추가로 제공한다.

본 발명은 하이드로겔 조성물을 제조하는 공정으로서, (I) a) 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머 및 b) i) 지방족 또는 방향족 및 ii) 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜 폴리올을 포함하는 폴리올 성분의 반응 생성물을 포함하는 열가소성 폴리우레탄을 반응시키는 단계를 포함하며, 형성되는 하이드로겔 조성물이 3,000 내지 200,000 mPa*s의 점도를 갖는 공정을 추가로 제공한다.

본 발명은 디이소시아네이트가 H12MDI, MDI, TDI, 또는 XDI를 포함하는, 하이드로겔을 제조하는 공정을 추가로 제공한다.

본 발명은 a) 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머의 호모폴리머; 및 b) 친수성 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 하이드로겔 조성물로서, 하이드로겔 조성물이 3,000 내지 200,000 mPa*s의 점도, 미세점도에 의해 측정되는 경우 130 mPa*s 내지 약 2,500 mPa*s의 전단 응답(shear response)을 나타내는 하이드로겔 조성물을 추가로 제공한다.

본 발명은 조성물이 브룩필드에 의해 측정되는 경우 50 내지 2500 Pas의 항복 응력을 나타내는, 하이드로겔 조성물을 추가로 제공한다.

도 1은 증가하는 폴리(아크릴)산의 함량과 함께 일정한 폴리머 농도에서 가교된 폴리(아크릴)산과 통상적인 폴리에틸렌 옥사이드의 블렌드와 비교하여 본 발명의 하이드로겔 조성물의 점도 프로파일을 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 두 개의 상이한 가교된 폴리아크릴산 포뮬레이션을 사용한, 일정한 폴리머 농도에서의 본 발명에 따른 하이드로겔의 점도 프로파일을 그래프로 나타낸 것이다.

발명의 상세한 설명

여러 바람직한 특징 및 구체예가 하기에서 비제한적 예시에 의해 기술될 것이다.

본원에서 기술되는 하이드로겔은 적어도 두 개의 폴리머, 즉, 부분 중화된, 가교된 폴리머 및 수용성 열가소성 폴리우레탄 (TPU)을 함유하는 용액으로부터 제조된다. "겔(gel)"이란, 점도가 20 RPM에서 브룩필드 회전 스핀들 방법(Brookfield rotating spindle method)에 의해 시험할 경우 일 구체예에서, 3,000 Cps 내지 200,000 mPa*s, 및 또 다른 구체예에서, 3,000 내지 150,000 mPa*s, 또는 3,000 내지 120,000 mPa*s일 것임을 의미한다.

용어 폴리(아크릴)산 또는 아크릴산 폴리머는 펜던트 카복실산 기 또는 폴리카복실산의 무수물과 함께 그 안에 높은 비율의 중합성 모노머를 지닌 여러 폴리머를 포함하는데 사용된다. 이들은 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 제2,798,053호; 제3,915,921호; 제4,267,103호; 제5,288,814호; 및 제5,349,030호에 보다 자세히 기술되어 있다. 용어 폴리아크릴산은 적어도 50 또는 75 몰 퍼센트의 반복 단위가 펜던트 카복실산 기 또는 디카복실산 기의 무수물인 여러 호모폴리머, 코폴리머, 및 인터폴리머를 포함하기 위해 사용된다. 아크릴산이 폴리아크릴산을 형성하는데 사용되는 가장 보편적인 주요 모노머이지만, 이 용어는 이로 제한되는 것이 아니라 일반적으로 미국 특허 제5,349,030호에 기재된 바와 같은 카복실 펜던트기 또는 디카복실산의 무수물과 함께 모든 α-β 불포화된 모노머를 포함한다.

카복실 함유 폴리머는 적어도 하나의 활성화된 >C=C< 기 및 카복실기를 함유하는 모노머로부터 제조된다. 이러한 폴리머는 불포화된, 중합성 카복실 모노머, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 이타콘산, 말레산 무수물, 등의 호모폴리머 및 중합성 카복실 모노머와 아크릴레이트 에스테르, 아크릴아미드, 올레핀, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 또는 스티렌계의 코폴리머이다. 카복실 함유 폴리머는 수백만, 일반적으로 약 10,000 초과 내지 900,000 또는 그 초과와 같이 높은, 약 500 초과의 분자량을 갖는다.

코폴리머는 예를 들어, 아크릴산과 겔형 폴리머인, 특히 그것들의 염 형태에서 차후 실질적인 부피 증가와 함께 다량의 물 또는 용매를 흡수하는, 소량의 폴리알케닐 폴리에테르 가교제의 코폴리머를 포함한다. 그 밖의 유용한 카복실 함유 폴리머는 불포화된 카복실산 및 알킬기가 10 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 적어도 하나의 알킬 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르의 폴리머에 대해서는 미국 특허 제3,940, 351호에 기술되어 있고, 비닐 에테르와의 말레산 무수물 코폴리머에 대해서는 미국 특허 제5,034,486호; 제5, 034,487호; 및 제5,034,488호에 기술되어 있다. 이러한 코폴리머의 그 밖의 타입은 미국 특허 제4,062,817호에 기술되어 있으며, 여기서 미국 특허 제3,940,351호에 기술되어 있는 폴리머는 추가로 또 다른 알킬 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르를 함유하고, 알킬기는 1 내지 8개의 탄소 원자를 함유한다. 카복실 폴리머 및 코폴리머, 예컨대 아크릴산 및 메타크릴산의 것들은 또한 미국 특허 제2,340,110호; 제2,340,111호; 및 제2,533,635호에 기술된 바와 같이 디비닐 벤젠, 불포화된 디에스테르 등으로서 다작용성 물질과 가교될 수 있다. 이들 모든 미국 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.

카복실 모노머는 적어도 하나의 활성화된 탄소-대-탄소 올레핀성 이중 결합, 및 적어도 하나의 카복실기를 함유하는 올레핀계-불포화된 카복실산이다. 즉 카복실기,--C=C--COOH에 대해 알파-베타 위치에서, 또는 말단 메틸렌 그룹(grouping), CH₂=C<의 부분으로서, 모노머 분자 내 그 존재로 인해 중합시 용이하게 작용하는 올레핀성 이중 결합을 함유하는 산으로 용이하게 전환되는 산 또는 작용기이다. 이러한 부류의 올레핀계-불포화된 산은 아크릴산 그 자체로 대표화되는 아크릴산, 알파-시아노 아크릴산, 베타 메틸아크릴산(크로톤산), 알파-페닐 아크릴산, 베타-아크릴옥시 프로피온산, 신남산, p-클로로 신남산, 1-카복시-4-페닐 부타디엔-1,3, 이타콘산, 시트라콘산, 메사콘산, 글루타콘산, 아코니트산, 말레산, 푸마르산, 및 트리카복시 에틸렌과 같은 물질을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "카복실산"은 폴리카복실산 및 그러한 산 무수물, 예컨대 말레산 무수물을 포함하며, 무수물 기는 동일한 카복실산 분자 상에 위치한 두 개의 카복실기로부터 하나의 물 분자를 제거함으로써 형성된다. 본원에 유용한 말레산 무수물 및 그 밖의 산 무수물은 하기 일반 구조식을 갖는다:

상기 식에서, R 및 R'는 수소, 할로겐 및 시아노겐 (--C≡N) 기, 및 알킬, 아릴, 알크아릴, 아르알킬, 및 사이클로알킬기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 옥틸, 데실, 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질, 사이클로헥실 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

바람직한 카복실 모노머는 하기 일반식을 갖는 모노올레핀성 아크릴산이다:

상기 식에서, R²는 수소, 할로겐, 및 시아노겐 (--C≡N) 기, 일가 알킬 라디칼, 일가 아릴 라디칼, 일가 아르알킬 라디칼, 일가 알크아릴 라디칼 및 일가 지환족 라디칼로 이루어진 부류로부터 선택된 치환체이다. 이러한 부류 중, 아크릴산 및 메타크릴산이 가장 바람직하다. 그 밖의 유용한 카복실 모노머는 말레산 및 이의 무수물이다.

폴리머는 카복실산 또는 이의 무수물의 호모폴리머, 또는 적어도 하나의 말단 >C=CH₂ 기를 함유하는 하나 이상의 그 밖의 비닐리덴 모노머로 공중합되는 규정된 카복실산 둘 모두를 포함한다. 그 밖의 비닐리덴 모노머는 카복실산 또는 무수물과 비닐리덴 모노머(들)를 합한 중량을 기준으로 하여 30 중량 퍼센트 미만의 양으로 존재한다. 이러한 모노머는 예를 들어, 코폴리머 중에 예를 들어, 1 내지 40 중량 퍼센트 또는 그 초과의 양으로 존재하는, 그러한 아크릴산 에스테르 모노머, 예컨대 하기 화학식에 의해 표현되는 아크릴산의 유도체를 포함하는 아크릴레이트 에스테르 모노머를 포함한다:

상기 식에서, R⁴는 1 내지 30개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이고, R³은 수소, 메틸 또는 에틸이다. 대표적인 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 헵틸 아크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, 등을 포함한다. 고급 알킬 아크릴산 에스테르는 데실 아크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트 및 멜리실 아크릴레이트이다. 두 개 또는 세 개 또는 그 초과의 보다 긴 사슬의 아크릴산 에스테르의 혼합물이 카복실 모노머 중 어느 하나와 성공적으로 중합될 수 있다. 그 밖의 코모노머는 알파 올레핀, 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 및 이들의 혼합물을 포함하는 올레핀을 포함한다.

폴리머는 또한 어떠한 폴리엔, 예를 들어, 데카디엔 또는 또는 트리비닐 사이클로헥산; 아크릴아미드, 예컨대 메틸렌 비스 아크릴아미드; 다작용성 아크릴레이트, 예컨대 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트; 또는 예를 들어, 부타디엔, 이소프렌, 디비닐 벤젠, 디비닐 나프탈렌, 알릴 아크릴레이트 등을 포함하는 적어도 2개의 말단 CH₂ =C< 기를 함유하는 다작용성 비닐리덴 모노머로 가교될 수 있다. 코폴리머를 제조하는데 사용하는데 특히 유용한 가교 모노머는 분자 당 하나 초과의 알케닐 에테르 그룹을 갖는 폴리알케닐 폴리에테르이다. 가장 유용한 것들은 올레핀성 이중 결합이 말단 메틸렌 그룹, CH₂ =C<에 결합되어 존재하는 알케닐 기를 지닌다. 이들은 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 2개의 하이드록실기를 함유하는 다가 알코올의 에테르화에 의해 제조된다. 이러한 부류의 화합물은 알케닐 할라이드, 예컨대 알릴 클로라이드 또는 알릴 브로마이드를, 하나 이상의 다가 알코올의 강한 알칼리성 수용액과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 생성물은 달라지는 에테르 기의 수로 복잡한 폴리에테르 혼합물일 수 있다. 분석에 의해 각 분자 상의 에테르 그룹의 평균 수가 나타난다. 폴리에테르 가교제의 효능은 분자 상의 잠재적 중합성 기의 수로 증가한다. 분자당 평균 둘 이상의 알케닐 에테르 그룹을 함유하는 폴리에테르를 사용하는 것이 바람직하다. 그 밖의 가교 모노머는 예를 들어, 디알릴 에스테르, 디메트알릴 에테르, 알릴 또는 메트알릴 아크릴레이트 및 아크릴아미드, 테트라알릴 주석, 테트라비닐 실란, 폴리알케닐 메탄, 디아크릴레이트, 및 디메타크릴레이트, 디비닐 화합물, 예컨대 디비닐 벤젠, 디비닐 글리콜, 폴리알릴 포스페이트, 디알릴옥시 화합물 및 포스파이트 에스테르 등을 포함한다. 전형적인 작용제(agent)는 알릴 펜타에리트리톨, 알릴 수크로즈, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 테트라메틸렌 디메타크릴레이트, 에틸렌 디아크릴레이트, 에틸렌 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 등이다. 알릴 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판 디알릴에테르 및 알릴 수크로즈는 탁월한 폴리머를 제공한다. 가교제가 존재하는 경우, 폴리머성 혼합물은 일반적으로 카복실산 모노머와, 존재하는 경우 그 밖의 모노머의 합을 기준으로 하여 약 5 중량% 또는 그 미만, 및 더욱 바람직하게는 약 0.01 내지 3.0 중량 퍼센트의 가교 모노머를 함유한다.

아크릴 니트릴을 포함하는 그 밖의 비닐리덴 모노머가 또한 사용될 수 있다. 유용한 α,β-올레핀계 불포화된 니트릴은 바람직하게는 3 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 모노올레핀계 불포화된 니트릴, 예컨대 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 등이다. 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴이 가장 바람직하다. 사용되는 양은 예를 들어, 일부 폴리머에 대해 중합되는 총 모노머의 약 1 내지 30 중량 퍼센트이다. 모노올레핀계 불포화된 아미드를 포함하는, 3 내지 35개의 탄소 원자를 함유하는 아크릴 아미드 또한 사용될 수 있다. 대표적인 아미드는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-t-부틸 아크릴아미드, N-사이클로헥실 아크릴아미드, 질소 상의 알킬기가 8 내지 32개의 탄소 원자를 함유하는 고급 알킬 아미드, 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 것들을 포함하는, 알파, 베타-올레핀계 불포화된 카복실산의 N-알킬올 아미드를 포함하는 아크릴 아미드, 예컨대 N-메틸올 아크릴아미드, N-프로판올 아크릴아미드, N-메틸올 메타크릴아미드, N-메틸올 말레이미드, N-메틸올 말레암산 에스테르, N-메틸올-p-비닐 벤즈아미드, 등을 포함한다. 추가의 유용한 물질은 당업자들에게 공지되어 있는 바와 같이 2 내지 18개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 알파-올레핀; 4 내지 10개의 탄소 원자를 함유하는 디엔; 비닐 에스테르 및 알릴 에스테르 예컨대 비닐 아세테이트; 비닐 방향족, 예컨대 스티렌, 메틸 스티렌 및 클로로스티렌; 비닐 및 알릴 에테르 및 케톤, 예컨대 비닐 메틸 에테르 및 메틸 비닐 케톤; 클로로아크릴레이트; 시아노알킬 아크릴레이트 예컨대 α-시아노메틸 아크릴레이트, 및 α-, β-, 및 γ- 시아노프로필 아크릴레이트; 알콕시아크릴레이트 예컨대 메톡시 에틸 아크릴레이트; 할로아크릴레이트, 예컨대 클로로에틸 아크릴레이트; 비닐 할라이드 및 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드 등; 디비닐, 디아크릴레이트 및 그 밖의 다작용성 모노머, 예컨대 디비닐 에테르, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에틸렌-비스아크릴아미드, 알릴펜타에리트리톨, 등; 및 비스(β-할로알킬) 알케닐 포스포네이트, 예컨대 비스(β-클로로에틸) 비닐 포스포네이트 등이다. 카복시 함유 모노머가 부 구성요소이고, 나머지 비닐리덴 모노머가 주 성분으로 존재하는 코폴리머가 본 발명의 공정에 따라 용이하게 제조된다.

입체 안정화제는 접근하는 입자에 반발하는 입체 배리어를 제공하는 작용을 한다. 입체 안정화제에 대한 요건은 분산제의 세그먼트(즉, 소수체(hydrophobe))가 용매(비수성 분산 중합 공정에서 연속상) 중에서 매우 가용성이고, 다른 세그먼트(즉, 친수체)는 성장하는 폴리머 입자에 적어도 강하게 결합되어 있어야 한다. 따라서, 본 발명의 입체 안정화제는 친수성 기 및 소수성 기를 갖는다. 입체 안정화제는 일반적으로 1000 보다 충분히 높은 분자량 (즉, 사슬 길이)을 갖지만, 코사인 법칙(Law of Cosines)에 의해 계산되는 경우 50 옹스트롬(Angstrom) 초과의 소수체 길이를 갖는 가용성 블록 및 앵커(anchor) 블록을 포함하는 블록 코폴리머이다. 이들 치수는 결합 길이 및 각도에 대한 문헌 값을 사용하여 확장 구성으로 결정된다. 따라서, 본 발명의 입체 안정화제는 블록 코폴리머일 수 있으나 50 옹스트롬 미만의 소수체 길이를 갖는 종래 기술의 입체 계면활성제와는 차별가능하다. 본 발명의 입체 안정화제는 선형 블록 또는 콤(comb) 구성을 가지며, 만족스러운 입체 배리어를 제공하기 위해 충분한 길이의 소수체를 갖는다.

입체 안정화제가 선형 블록 코폴리머의 입체 안정화제인 경우, 하기 화학식에 의해 정의된다:

상기 식에서, A는 25℃에서 1% 또는 그 초과의 수중 용해도, 약 200 내지 약 50,000의 분자량을 갖는 친수성 모이어티이고, B 블록에 공유 결합되도록 선택되고,

B는 약 300 내지 약 60,000의 분자량, 25℃에서 수중 1% 미만의 용해도를 갖는 소수성 모이어티이고, A 블록에 공유 결합될 수 있고;

D는 A 또는 B일 수 있고; 동일하거나 상이할 수 있는 종결기(terminating group)이고, 그것들은 다른 작용성을 부가하기 위해, 또는 제조 공정의 결과로서 폴리머 길이를 조절하기 위해 존재할 수 있기 때문에 제조 공정에 의거할 것이고;

w는 0 또는 1이고;

x는 1 또는 그 초과의 정수이고,

y는 0 또는 1이고,

z는 0 또는 1이다.

친수성 기의 예는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리(1,3-디옥솔란), 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리(1,3-디옥솔란)의 코폴리머, 폴리(2-메틸-2-옥사졸린 폴리글리시딜 트리메틸 암모늄 클로라이드, 폴리메틸렌 옥사이드, 등이고, 폴리에틸렌 옥사이드가 바람직하다. 소수성 기의 예는 폴리에스테르, 2-하이드록시부티르산, 3-하이드록시부티르산, 4-하이드록시부티르산, 2-하이드록시카프로산, 10-하이드록시데칸산, 12-하이드록시도데칸산, 16-하이드록시헥사데칸산, 2-하이드록시이소부티르산, 2-(4-하이드록시페녹시) 프로피온산, 4-하이드록시페닐피루브산, 12-하이드록시스테아르산, 2-하이드록시발레르산으로부터 유도된 것들, 폴리락톤, 예컨대 카프로락톤, 부티로락톤, 폴리락탐, 예컨대 카프로락탐으로부터 유도된 것들, 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌 등이 있으며, 소수체는 50 옹스트롬 초과, 바람직하게는 75 옹스트롬 초과이고, 100 옹스트롬 초과도 또한 바람직한 입체 배리어를 제공해야 하고, 폴리하이드록시 지방산, 예컨대 폴리(12-하이드록시스테아르산)이 바람직하다. 입체 배리어는 완전-연장된 조건에 있는 길이의 소수체이다. 이러한 입체 안정화제는 Croda로부터 상표명 Hypermer®로 상업적으로 입수가능하다.

입체 안정화제 분자는 친수성 및 소수성 단위 둘 모두를 포함한다. 소수성 폴리머 단위 또는 소수성 블록은 다수의 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 이들 방법은 하이드록시산의 축합 반응, 폴리올(바람직하게는 디올)의 폴리카복실산(바람직하게는 이산)과의 축합을 포함한다. 그 밖의 유용한 방법은 락톤 및 락탐의 중합, 및 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응을 포함한다. 소수성 블록 또는 폴리머 단위는 당업자들에게 알려져 있는 바와 같은 그러한 반응에 의해 친수성 단위와 반응할 수 있다. 이들 반응은 예를 들어 축합 반응 및 커플링 반응을 포함한다. 입체 안정화제 제조 이후, 안정화제는 그 유용성을 증진시키기 위해 개질제와 추가로 반응할 수 있다. 미국 특허 제4,203,877호(Alan S. Baker)는 이러한 입체 안정화제의 제조를 교시하고 있으며, 이의 전체 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.

입체 안정화제가 랜덤 코폴리머 콤형 입체 안정화제인 경우, 그것은 하기 화학식에 의해 정의된다:

상기 식에서 R⁵ 및 R⁶는 종결기이고 동일하거나 상이할 수 있고, Z 및 Q과는 상이할 것이고,

Z는 25℃에서 수중 1% 미만의 용해도를 갖는 소수성 모이어티이고,

Q는 25℃에서 수중 1% 초과의 용해도를 갖는 친수성 모이어티이고,

m 및 n는 1 또는 그 초과의 정수이고, 폴리머의 분자량이 약 100 내지 약 250,000이 되도록 선택된다.

소수성 모노머 단위 또는 모이어티의 예는 디메틸 실록산, 디페닐 실록산, 메틸페닐 실록산, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 등이고, 디메틸 실록산이 바람직하다.

친수성 모노머 단위 또는 모이어티의 예는 메틸-3-폴리에톡시프로필 실록산-Ω-포스페이트 또는 설페이트, 및 이로부터 유도된 알칼리 금속 또는 암모늄 염; 1 내지 40 몰의 에틸렌 옥사이드를 함유하는 폴리에톡시 (메트) 아크릴레이트로부터 유도된 단위; 아크릴산; 아크릴아미드; 메타크릴산, 말레산 무수물; 디메틸 아미노 에틸 (메트)아크릴레이트; 또는 이의 메틸 클로라이드 또는 디메틸 설페이트와의 염; 디메틸 아미노 프로필(메트)아크릴아미드 및 이의메틸 클로라이드 또는 디메틸 설페이트와의 염 등이고, 메틸-3-폴리에톡시프로필 실록산-Ω-포스페이트가 바람직하다.

종결제의 예는 모노할로 실란, 머캅탄, 할로알칸, 알킬 방향족, 알코올 등이고, 이는 종결기, 예컨대 트리알킬 실릴, 알킬, 아릴 알킬, 알코올레이트 등을 생성할 것이며, 바람직한 종결기는 트리메틸 실릴이다.

가교된 폴리아크릴산의 특정 타입은 Carbopol® 981NF; Carbopol® 980NF; Pemulen TR1; Pemulen TR2; 및 카보머 인터폴리머 ETD-2020-NF; Ultrez 10NF, 아크릴산 및 알킬 아크릴레이트의 코폴리머; 아크릴산 및 알킬 비닐 에테르의 코폴리머; 및 에틸렌 및 말레산 무수물의 코폴리머를 포함한다. 약제 적용에 승인된 폴리아크릴산은 미국의 카보머 및 폴리카보필 개요 논문(compendia monograph)에 기술되어 있는 바와 같이, 카보머 호모폴리머, 카보머 코폴리머, 카보머 인터폴리머 또는 폴리카보필이다.

본원에서 기술되는 TPU 조성물은 a) 폴리이소시아네이트 성분을 사용하여 제조된다. 폴리이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 디이소시아네이트를 포함한다.

일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트 성분은 5 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 α, ω-알킬렌 디이소시아네이트를 포함한다.

적합한 폴리이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 지방족 디이소시아네이트를 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다. 그 밖의 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 하나 이상의 지방족 디이소시아네이트를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트 성분은 방향족 디이소시아네이트를 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다.

유용한 폴리이소시아네이트의 예는 방향족 디이소시아네이트 예컨대 4,4´-메틸렌비스(페닐 이소시아네이트) (MDI), m-자일렌 디이소시아네이트 (XDI), 페닐렌-1,4-디이소시아네이트, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 및 톨루엔 디이소시아네이트 (TDI); 뿐만 아니라 지방족 디이소시아네이트 예컨대 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트 (CHDI), 데칸-1,10-디이소시아네이트, 라이신 디이소시아네이트 (LDI), 1,4-부탄 디이소시아네이트 (BDI), 헥산-1,6-디이소시아네이트 (HDI), 3,3'-디메틸-4,4'-바이페닐렌 디이소시아네이트 (TODI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 (NDI), 및 디사이클로헥실메탄-4,4´-디이소시아네이트 (H12MDI)를 포함한다. 둘 이상의 폴리이소시아네이트의 혼합물이 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 MDI 및/또는 H12MDI이다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 MDI를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 H12MDI를 포함한다.

일부 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 H12MDI를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분으로 제조된다. 일부 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 H12MDI를 필수 성분으로 포함하는 폴리이소시아네이트 성분으로 제조된다. 일부 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 H12MDI로 구성된 폴리이소시아네이트 성분으로 제조된다.

일부 구체예에서, 열가소성 폴리우레탄은 H12MDI, 및 MDI, HDI, TDI, IPDI, LDI, BDI, PDI, CHDI, TODI, 및 NDI 중 적어도 하나를 포함하는(또는 이를 필수성분으로 포함하거나, 심지어 이로 구성되는) 폴리이소시아네이트 성분으로 제조된다.

일부 구체예에서, 본원에서 기술되는 TPU 및/또는 TPU 조성물을 제조하기 위해 사용되는 폴리이소시아네이트는 중량 기준으로 적어도 50%가 지환족 디이소시아네이트이다. 일부 구체예에서, 폴리이소시아네이트는 5 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 α, ω-알킬렌 디이소시아네이트를 포함한다.

일부 구체예에서, 본원에서 기술되는 TPU 및/또는 TPU 조성물을 제조하기 위해 사용되는 폴리이소시아네이트는 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2-메틸-1,5-펜타메틸렌 디이소시아네이트, 또는 이들의 조합물을 포함한다.

폴리올 성분

본원에서 기술되는 TPU 조성물은 b) 폴리올 성분을 사용하여 제조된다. 폴리올은 폴리에테르 폴리올을 포함한다.

존재하는 경우, 하이드록실 종결된 중간체로서 또한 기술될 수 있는 적합한 폴리올은 하나 이상의 하이드록실 종결된 폴리에테르, 폴리에테르/폴리에스테르 블록, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

적합한 하이드록실 종결된 폴리에테르 중간체는 총 2 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 디올 또는 폴리올로부터 유도된 폴리에테르 폴리올, 일부 구체예에서 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 옥사이드를 포함하는 에테르, 전형적으로 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물와 반응하는 알킬 디올 또는 글리콜을 포함한다. 예를 들어, 하이드록실 작용성 폴리에테르는 먼저 프로필렌 글리콜을 프로필렌 옥사이드와 반응시킨 후, 이어서 에틸렌 옥사이드와 반응시킴으로써 생성될 수 있다. 에틸렌 옥사이드로부터 형성되는 일차 하이드록실기는 2차 하이드록실기보다 반응성이 더 크며, 이에 따라 바람직하다. 유용한 상업적 폴리에테르 폴리올은 에틸렌 글리콜과 반응한 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리(에틸렌 글리콜), 프로필렌 글리콜과 반응한 프로필렌 옥사이드를 포함하는 폴리(프로필렌 글리콜)을 포함한다. 적합한 폴리에테르 폴리올은 또한 알킬렌 옥사이드의 폴리아미드 부가물을 포함하며, 예를 들어, 에틸렌디아민 및 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 에틸렌디아민 부가물, 디에틸렌트리아민과 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함하는 디에틸렌트리아민 부가물, 및 유사한 폴리아미드 타입 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다. 또한, 코폴리에테르가 기술되는 조성물에 사용될 수 있다. 전형적인 코폴리에테르는 THF 및 에틸렌 옥사이드의, 또는 THF 및 프로필렌 옥사이드의 반응 생성물을 포함한다. 이들은 BASF로부터 블록 코폴리머인 PolyTHF® B, 및 랜덤 코폴리머인 PolyTHF® R로서 상업적으로 입수가능하다. 여러 폴리에테르 중간체는 일반적으로 말단 작용기의 검정에 의해 결정되는 경우, 약 1450 초과, 예컨대 약 1,450 내지 약 8,000, 또는 약 1,450 내지 약 5,500, 또는 약 1,450 내지 약 3,000인 평균 분자량인 수평균 분자량(Mn)을 갖는다. 일 구체예에서, 폴리에테르 중간체는 8000의 Mn을 갖는 PEG를 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리에테르 중간체는 둘 이상의 상이한 분자량 폴리에테르의 블렌드, 예컨대 300 Mn 및 1,450 Mn PEG의 블렌드 또는 1450 Mn 및 8,000 Mn PEG의 블렌드를 포함한다.

존재하는 경우, 폴리올 성분은 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(트리메틸렌 옥사이드), 에틸렌 옥사이드 캡핑된 폴리(프로필렌 글리콜), 폴리(헥사메틸렌 카보네이트) 글리콜, 폴리(펜타메틸렌 카보네이트) 글리콜, 폴리(트리메틸렌 카보네이트) 글리콜, 다이머 지방산 기반 폴리에스테르 폴리올, 또는 이들의 어떠한 조합물을 포함할 수 있다.

일부 구체예에서, 폴리올 성분은 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 일부 구체예에서, 폴리올 성분은 폴리에스테르 폴리올을 본질적으로 함유하지 않거나 심지어 전혀 함유하지 않는다.

일부 구체예에서, 폴리올 성분은 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 스티렌 옥사이드, 폴리(프로필렌 글리콜), 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(에틸렌 글리콜) 및 폴리(프로필렌 글리콜)의 코폴리머, 에피클로로하이드린, 등, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서 폴리올 성분은 폴리(에틸렌 글리콜)을 포함한다.

폴리올 성분은, 일부 구체예에서, 다중-블록 폴리올을 포함할 수 있다. 다중-블록 폴리올은 폴리에테르과 폴리에스테르의 조합물, 예를 들어, 친수성, 분해 및 기계적 성질에 대한 우수한 조절을 제공하는, 폴리에틸렌 옥사이드 폴리에테르 (PEO)-폴리카프로락톤 (PCL)) 또는 (PCL-PEO-PCL)을 포함할 수 있다. 다중블록 폴리에테르 생성물 PEO-PPO (Pluronics® (BASF Corporation의 등록 상표)으로서 보다 잘 알려져 있는 폴리프로필렌 옥사이드-PEO) 및 블록 폴리에스테르, 예컨대 PCL-PEO-PPO-PEO-PCL가 또한 사용될 수 있다. 또한, 대안의 에스테르 및 에테르 블록, 예를 들어, 블록 폴리에스테르와 함께 다중블록 폴리에테르가 사용될 수 있음이 고려된다.

임의의 사슬 연장제 성분

본원에서 기술되는 TPU 조성물은 c) 사슬 연장제 성분을 추가로 포함할 수 있다. 사슬 연장제는 디올, 디아민, 및 이들의 조합물을 포함한다.

적합한 사슬 연장제는 비교적 소분자량의 폴리하이드록시 화합물, 예를 들어 2 내지 20, 또는 2 내지 12, 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 저급 지방족 또는 단쇄 글리콜을 포함한다. 적합한 예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올 (BDO), 1,6-헥산디올 (HDO), 1,3-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올(CHDM), 2,2-비스[4-(2-하이드록시에톡시) 페닐]프로판 (HEPP), 헥사메틸렌디올, 헵탄디올, 노난디올, 도데칸디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 에틸렌디아민, 부탄디아민, 헥사메틸렌디아민, 및 하이드록시에틸 레소르시놀 (HER), 등 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구체예에서, 사슬 연장제는 BDO, HDO, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서, 사슬 연장제는 BDO를 포함한다. 그 밖의 글리콜, 예컨대 방향족 글리콜이 사용될 수 있지만, 일부 구체예에서 본원에서 기술되는 TPU는 이러한 물질을 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다.

일부 구체예에서, TPU를 제조하기 위해 사용되는 사슬 연장제는 1,6-헥산디올을 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다. 일부 구체예에서, TPU를 제조하기 위해 사용되는 사슬 연장제는 고리형 사슬 연장제를 포함한다. 적합한 예는 CHDM, HEPP, HER, 및 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서, TPU를 제조하기 위해 사용되는 사슬 연장제는 방향족 고리형 사슬 연장제, 예를 들어 HEPP, HER, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서, TPU를 제조하기 위해 사용되는 사슬 연장제는 지방족 고리형 사슬 연장제, 예를 들어 CHDM를 포함한다. 일부 구체예에서, TPU를 제조하기 위해 사용되는 사슬 연장제는 방향족 사슬 연장제, 예를 들어 방향족 고리형 사슬 연장제를 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다. 일부 구체예에서, TPU를 제조하기 위해 사용되는 사슬 연장제는 폴리실록산을 본질적으로 함유하지 않거나, 심지어 전혀 함유하지 않는다.

일부 구체예에서, 사슬 연장제 성분은 1,4-부탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2,2,4-트리메틸 펜탄-1,3-디올, 1,6-헥산디올, 1,4-사이클로헥산 디메틸올, 1,3-프로판디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌 글리콜 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서, 사슬 연장제 성분은 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 구체예에서, 사슬 연장제 성분은 1,4-부탄디올을 포함한다. 존재하는 경우, 사슬 연장제 성분은 0.4 wt% 내지 약 4.0 wt%의 양으로 사용될 수 있다.

추가의 TPU 성분

일부 구체예에서, 본원에서 기술되는 TPU는 임의의 사슬 종결제를 추가로 포함할 것이다. 사슬 종결제는 잘 알려져 있으며, 모노하이드록실 또는 모노 일차 아민 또는 디-이소시아네이트와 반응하여 폴리 사슬의 단부에서 성장 중합 단계를 종결시키는 어떠한 다른 일작용성 화합물일 수 있다. 이들은 폴리머의 어느 한 단부에 대해 동일하거나 상이할 수 있다. 사슬 종결제는 100 내지 8000 범위의 수평균 분자량을 가질 수 있으며, 우레탄 또는 우레아 결합을 통해 폴리머에 연결된다.

사슬 종결제의 예는 모노 아민- 또는 모노 알코올-종결된 폴리알킬렌 옥사이드, 실리콘, 알킬, 알킬에스테르, 폴리알킬렌 에스테르 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구체예에서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 코폴리머에 사용될 수 있는 사슬 종결기는 일작용성 폴리에틸렌 옥사이드, 일작용성 폴리테트라메틸렌 옥사이드, 일작용성 폴리프로필렌 옥사이드, 일작용성 실록산, 및 이들의 혼합물 및/또는 코폴리머를 포함한다. 도데실아민, 알콕실화 알코올, 예컨대 세테레트-20, 스테아레트 20 등을 포함한다. 일 구체예에서, 사슬 종결기의 양은 건조된 폴리우레탄 코폴리머의 총 중량을 기준으로 하여 0 wt% 내지 2 중량%이다.

본원에서 기술되는 조성물은 일반적으로 가교된 폴리(아크릴)산 폴리머를 물에 분산시킴으로써 형성된다. 가교된 폴리(아크릴)산 폴리머의 양은, 일 구체예에서, 물 100 중량부 당 약 0.01 wt% 내지 약 2.5중량부, 및 또 다른 구체예에서, 약 0.05 wt% 내지 약 1.5 wt%, 및 또 다른 구체예에서, 약 0.1 wt% 내지 약 1.0 wt%이다. 친수성 TPU 폴리머는 일 구체예에서, 물 100 중량부당 약 0.01 wt% 내지 약 2.5 wt% 및 또 다른 구체예에서, 약 0.05 wt% 내지 약 1.5 wt%, 및 또 다른 구체예에서, 약 0.1 wt% 내지 약 1.0 wt%의 양으로 물 혼합물 중에 용해된다.

폴리(아크릴)산 폴리머의 중화도(degree of neutralization)는 블렌딩된 폴리(아크릴)산 폴리머 및 TPU의 제조 뿐만 아니라 최종 하이드로겔 성질에 직접적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 일 구체예에서, 두 폴리머의 블렌딩 전에, 폴리(아크릴)산 폴리머는 약 2.0의 초기 pH로부터 약 8.0 이하 또는 약 2.0으로부터 약 6.5 이하 또는 약 2.0으로부터 약 4.0 이하로 부분적으로 중화된다. 또 다른 구체예에서, TPU, 및 폴리(아크릴)산 폴리머를 중화시키기 위한 염기가 블렌딩된다. 이후, 폴리(아크릴)산 폴리머는 중화제에 분산되며, 일구체예에서 사용되는 중화제의 양은 pH 7의 폴리머 용액을 달성하는데 필요한 이론적 값의 25% 내지 50%이다. 또 다른 구체예에서, 중화의 양은 폴리머의 산 함량의 10% 내지 75%이다. 추가의 구체예에서, 폴리머 용액의 pH는 4 내지 8이다. 중화는 어떠한 편리한 중화제 또는 화합물, 예컨대 암모늄 하이드록사이드, 소듐 하이드록사이드, 그 밖의 알칼리 하이드록사이드, 보레이트, 포스페이트, 피로포스페이트 또는 폴리포스페이트; 아미노산, 예컨대 아르기닌; AMP-95 (2-아미노-2-메틸-1-프로판올) Angus Chemical의 제품, 코카민, 올레아민, 디이소프로판올아민, 디이소프로필아민, 도데실아민, PEG-15 코카민, 모르폴린, 테트라키스(하이드록시프로필)에틸렌디아민, 트리아밀아민, 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 또는 트로메트아민 (2-아미노 2-하이드록시메틸-1,3-프로판디올)으로 수행될 수 있다. 일부 구체예에서, 중화제는 NaOH, 테트라키스(하이드록시프로필)에틸렌디아민, 트리에탄올아민, 및 트로메트아민을 포함한다.

이후, 폴리(아크릴)산 폴리머 및 친수성 TPU는 함께 블렌딩된다. 일 구체예에서, 폴리(아크릴)산 폴리머 대 친수성 TPU의 중량비는 1:9 내지 2:1, 및 또 다른 구체예에서, 1:3 내지 1:1이다. 임의로, 추가의 물 또는 그 밖의 용매, 예컨대 알코올, 폴리올, 또는 폴리알콕사이드가 첨가될 수 있다. 이러한 추가의 물 또는 용매는 개별 포뮬레이션의 요망하는 최종 특질 및 물리적 제약에 의거한다.

일부 구체예에서, 본원에서 기재되는 하이드로겔은 멸균될 수 있다. 멸균은 미생물 생명, 세균, 진균 및 바이러스를 포함하는, 가능한 오염물의 물질을 제거하는 처리 과정이다. 이들 오염물의 전파를 제한하기 위해, 의학 산업은 특정 수준의 멸균을 요한다. 수개의 멸균 방법이 사용될 수 있다. 일 구체예에서, 멸균은 생성물을 챔버 내 에틸렌 옥사이드 가스 중에 침지시킨 후, 그것을 통기(aerating)시킴으로써 수행될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 생성물을 진공되고, 과산화수소 증기로 채워진 멸균 챔버 내에 넣은 후, 통기시킨다. 낮은 투과율을 갖고, 오염물을 제거하는데 높은 선량률을 사용하는 이온화 에너지를 포함하는 멸균이 사용될 수 있다. 가속화제는 멸균되어야 하는 생성물에 촛점을 맞춘 전자 빔을 생성한다. 동위원소 소스(isotope source), 일반적으로 코발트-60을 사용하여 생성물을 통해 흐르는 이온화 에너지를 생성하는 멸균이 또한 사용될 수 있다. 이 에너지는 유기체에 대해 세포 손상을 초래하여 그 생성물의 제거한다. 장비를 통해 유도 열인 고온 공기를 사용하는 멸균이 사용될 수 있다. 사물이 항온으로 가열되고, 물질에 의거하여 특정 시간 길이 동안 유지된다. 건식 가열 멸균은 그것이 조립된 생성물의 모든 표면에 이를 수 있기 때문에 매유 효과적이다.

본원에서 기술되는 바와 같은 겔은 로션, 스프레이, 스프레이 겔, 압축액, 액상 현탁액 등을 포함하여 여러 형태로 사용될 수 있다.

적용되는 물질은 선택된 기재에 대해 유리한 효과를 갖는 것으로 알려져 있거나, 주장되거나, 여겨지는 어떠한 물질, 예컨대 선행 문단에서 나열된 물질일 수 있다. 수용성 활성 성분은 가장 용이하게 혼입되지만, 비-수계 캐리어, 에멀젼화제, 분산된 유기(탄화수소) 상 등의 사용은 비극성 화합물(예를 들어, 탄화수소 물질, 예컨대 지방족 및 방향족 화합물)의 전달을 허용할 수 있다.

한 부류의 물질은 치료 보조제이며, 이는 보습제(또는 기재(피부)가 수분을 보유하도록 돕는 것); 오일(또는 피부가 유분을 유지하게 돕는 것); 약제; 항미생물제; 항균제; 살진균제; 항염증/마취제(예를 들어, 자극을 감소시키는 것); 연화제; 강화제; 기재의 탄성을 증진시키는 작용제; 세포 성장 또는 세포 재생을 촉진시키는 작용제; 세포 성장 또는 세포 재생을 지연시키는 작용제; 세포 또는 신경 자극제; 항히스타민제; 국소 마취제 등을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.

하이드로겔은 하기 이점 중 하나 이상을 갖는 하나 이상의 활성 성분을 포함할 수 있다: 지속적인 전달, 용량의 일관성, 증진된 전달, 용량 조절, 효능, 및 상처 치유, 화상 치료, 흉터 감소 등에 대한 생체이용률; 피부 또는 각질 색 변화(라이트닝(lightening), 다크닝(darkening), 착색(coloring)), 장식 이미지 적용, 하이라이팅(highlighting); 피부 또는 그 밖의 기재를 통한 또 다른 활성 성분 또는 의약의 침투 증진; 기재의 향 또는 향기를 변화시키거나, 지방 개선, 예를 들어 셀룰라이트 감소; 호르몬, 스테로이드, 또는 페로몬 적용 등.

활성 성분은 항료, 착색제, 안료, 연고 등을 포함하여 저극성 내지 고극성의 성분일 수 있다. 요망에 따라, 수용해도가 다른 캐리어, 첨가제 등을 첨가함으로써 증진될 수 있다. 다수의 구체예에서, 독립적으로 또는 서로 함께 작용하는, 둘 이상이 활성 성분의 혼합물이 사용될 것이다. 활성 성분은 하기 중 어느 하나일 수 있다: 모이스쳐라이저(moisturizer), 안티-에이징제(노화 제거 효과 또는 노화 회복 효과); 아스트린젠트(astringent), 산(예를 들어, 글리콜산, 시트르산, 및 비타민); 피부 자극제(예를 들어, 멘톨, 캠퍼(camphor), 및 카이엔 페퍼 추출물(cayenne pepper extract)); 고화제(firming agent); 슬리밍제(slimming agent); 라디칼 스캐빈져(scavenger); 가용화제(solubilizer), 항히스타민(예를 들어, 디펜하이드라민 또는 클로르페니라민 말레에이트); 메틸 살리실레이트; 글리콜 살리실레이트; 아로마-치료제(aroma-therapeutic); 습윤제; 연화제(emollient); 피토케미컬(phytochemical)(천연 추출물, 예컨대 허브 및 식물, 예를 들어, 대나무, 티트리 오일(tea tree oil) 등), 항산화제, 피부 화이트닝제(skin whitening agent)(예를 들어, 하이드로퀴논, 퍼옥사이드, 및 코직산(kojic acid)); 셀프-태닝제(self-tanning agent) 또는 피부 착색제 첨가제(예를 들어, 디하이드록시 아세톤); 피부 보호제(예를 들어, 모이스쳐라이저, 왁스, 썬블록(유기 또는 무기)); 스팟 리무버(spot remover)(기재가 사람일 수 있음); 케라틴(keratin), 레티놀(retinol); 비타민; 복합 비타민; 활성 성분의 전구체, 예컨대 레티놀의 전구체; 살리실산 및 살리실산의 유도체; 펩티드; 올리고머 및 폴리머 펩티드; 효소; 코엔자임; 단백질 및 이들의 전구체; 아미노산(예를 들어, 다이머, 고리형 및 지방족 아미노 산); 글리코사미노글리칸; 사카라이드; 사카라이드의 유도체; 폴리사카라이드; 올리고머 사카라이드; 고리형 올리고머 사카라이드; 탄수화물, 지방산 트리글리세라이드 필수 지방산; 지질; 렉시틴(lecithin); 인지질; 컨디셔닝제(conditioning agent); 밀크 유도체; 카로틴(carotene); 사이클로덱스트린; 토코페롤; 피토스테롤(phytosterol); 양이온제(cationic agent); 오일(동물성 및 식물성과 같은 천연, 합성, 예로, 프림로즈 오일(primrose oil), 호호바 오일, 미네랄 오일, 캐스터유, 팜유, 코코넛유, 옥수수유, 실리콘, 및 이들의 유도체화된 형태; 젤라틴, 천연 전부, 가공 전분, 셀룰로즈계 및 화학적으로 개질된 셀룰로즈계, 소듐 알기네이트, 아카시아, 옥수수 전분, 카신(cascin), 천연 검, 및/또는 개질된 천연 검; 왁스(천연, 예컨대 식물성, 및 합성); 4차화된 화합물; 실리콘 및/또는 실리콘 유도체; 단백질 하이드로질레이트(protein hydrozylate) 또는 유도 단백질; 키틴(chitin); 변성 키틴(denatured chitin); 키토산(chitosan); 해양 유래 화합물 또는 해양 기원 물질(예를 들어, 켈프(kelp), 산호, 해초, 해양 모이스쳐라이징 팩터(marine moisturizing factor), 조류, 해초, 식물성 플랑크톤, 켈프 및 이들의 추출물과 같은 것들을 포함하는 바다로부터 얻어지는 것들); 가수분해된 동물성 및/또는 식물성 단백질; 아스트린젠트(예를 들어, 산화아연, 타닌산(tannic acid), 알럼(alum), 알루미늄 설페이트, 비타민, dl-α-토코페롤); 습식제; 발수제; 항미생물제; 데오도란트(deodorant); 살진균제; 과일산; 너트 추출물/오일; 항료; 플라워 액시드(flower acid); 세라미드; 플라보노이드(flavonoid); 생물학적으로 유래된 물질(생명공학); 소듐 히알루로네이트; 히알루론산 등.

일 구체예에서, 본 발명의 하이드로겔의 투명도 및/또는 외관은 조절될 수 있다. 하이드로겔의 투명도는 시각적 탁함(haze)가 거의 없는 실질적으로 투명에서, 불용성 성분 첨가제, 예컨대 비즈, 기포(air bubble), 진주광택제가 명백히 시각적으로 불투명하게 보이는 정도까지 다양할 수 있다. 하이드로겔은 불용성 액적인 입자의 장기간 현탁 또는 매질 내 가스 버블의 멸균을 포함할 수 있다. 현탁될 수 있는 물질 또는 화합물은 가용성 또는 불용성일 수 있다. 일부 구체예에서, 하이드로겔은 진주빛깔로 알려져 있는 매혹적인 진주같은 외관을 달성하도록 그 안에 진주빛깔 물질을 신중히 혼입시킴으로써 불투명화된다. 이러한 그 밖의 불용성 화합물의 예는 안료, 미네랄, 예컨대 비스무트, 항미생물제, 예컨대 은 또는 아연 입자, 염료 등을 포함한다.

한 상이 투명하고, 또 다른 상이 불투명한, 시각적으로 구별되는 다상 조성물이 또한 고려된다. 본 발명의 일 구체예에서, 서로 시각적으로 구별되는 상을 포함하는 패턴은 투명 성분 및 불투명 성분을 혼합함으로써 형성될 수 있다. 각 상 간의 시각적 구별은 그 안에 함유되는 불용성 성분 또는 유익제(benefit agent)의 색상, 질감, 밀도 및 타입에서 있을 수 있다. 특정 패턴은 광범위하게 다양한 패턴으로부터 선택될 수 있다.

겔 성질

TPU 성분의 선택, 및 폴리(아크릴)산 폴리머 및 TPU 성분 간의 비, 뿐만 아니라 폴리(아크릴)산 폴리머의 중화도는 각각 형성되는 하이드로겔의 물리적 성질에 영향을 미칠 것이다. 이들 파라미터는 형성되는 하이드로겔의 요망되는 성질들의 조합을 선택하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 물리적 성질은 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 점도, 항복 응력, 염 반응. 몇몇 보다 중요한 물리적 성질은 하기에서 추가로 언급된다.

점도는 브룩필드 점도에 따라 측정될 수 있다. 일부 구체예에서, 하이드로겔의 점도는 20RPM에서 브룩필드 회전 스핀들 방법에 의해 시험하는 경우, 약 3,000 Cps 내지 200,000 mPa*s, 및 또 다른 구체예에서, 3,000 내지 150,000 mPa*s, 또는 3,000 내지 120,000 mPa*s일 것이다.

도 1과 관련하면, 가교된 폴리아크릴산과 고분자량 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO) 간의 시너지 결여와 비교하여 가교된 폴리아크릴산 및 TPU의 본 발명의 하이드로겔로 얻어진 점도에 대한 시너지 효과가 도시되어 있다. 알 수 있드시, 본 발명의 하이드로겔은 가교된 폴리아크릴산 및 고분자량 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO)과 비교하여 증가된 점도 프로파일을 제공한다.

도 2는 가교된 폴리아크릴산의 비율을 증가시키면서, 총 폴리머의 1.0 wt%에서 열가소성 폴리우레탄과 함께 보다 고점도 가교된 폴리아크릴산(실선), 그리고 열가소성 폴리우레탄과 함께 보다 저점도 가교된 폴리아크릴산(점선)을 함유하는 본 발명의 하이드로겔에서의 20 RPM에서 브룩필드 점도의 시너지를 추가로 도시한 것이다. 고점도 및 저점도 가교된 폴리아크릴산 둘 모두 열가소성 폴리우레탄과 블렌딩된 경우 보다 고점도를 나타낸다.

항복 응력 및 전단 응답은 Casson 레올로지컬 모델(rheological model) 또는 레올로지(rheology)로의 추정 피팅(estimated fitting)에 의해 미세점도에 따라 측정될 수 있다. 일부 구체예에서, 하이드로겔의 전단 응답은 약 130 mPa*s 내지 약 1,000 mPa*s, 및 또 다른 구체예에서, 약 215 mPa*s 내지 약 1,000 mPa*s일 것이다.

항복 응력 및 전단 응답은 또한 이후 실시예에서 언급되는 바와 같이 브룩필드 방법을 통해 결정될 수 있다.

전단 응답은 20 RPM에서 1 wt% 중량의 하이드로겔 조성물 및 1 wt%의 염화나트륨에서 측정되는 브룩필드 점도에 따라 측정될 수 있다. 일부 구체예에서 하이드로겔의 전단 응답은 약 325 mPa*s 내지 약 50,000 mPa*s일 것이다.

지수 법칙 유체(power law fluid)의 전단 박화 거동은 상이한 속도에서 블룩필드 점도를 사용하여 측정될 수 있다. 점도가 스핀들 속도에 대해 플롯팅되어 하기 형태의 관계를 나타낸다:

지수 용어 k는 기울기에 상응하고, 이는 브룩필드 점도에 의해 측정되는 경우 샘플의 전단 박화를 나타내고, 유동 거동 지수(무차원 수)로서 언급될 수 있다. k가 1 미만인 경우, 지수 법칙은 유효 점도가 전단 속도를 증가시킴에 따라 감소할 것으로 예상한다.

산업상 적용

본 발명의 일부 구체예는 퍼스널 케어, 헬쓰 케어, 가정용, 기관용 및 산업용 제품 적용 등에서의 다작용성 폴리머 성분으로서 하이드로겔의 용도에 관한 것이다. 하이드로겔은 화학적 및 생리적 활성 성분 및 화장품 소재의 효능, 함침 및 전달을 증진시키기 위한 에멀젼화제, 스프레딩 보조제(spreading aid) 및 캐리어로서, 그리고, 이들이 포함되는 포뮬레이션의 정신감각적 및 미적 성질을 개선시키기 위한 비히클로서 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "퍼스널 케어 제품"은 사람 및 동물의 스킨, 헤어, 두피, 및 손톱에 적용되는 화장품, 세면 용품, 코슈메슈컬(cosmeceutical), 미용 보조제(beauty aid), 개인 위생 및 클렌징 제품을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "헬쓰 케어 제품"은 비제한적으로, 제약품, 파마코스메틱스(pharmacosmetics), 구강 케어 제품(구강, 치아), 눈 케어 제품, 귀 케어 제품, 및 처방전 없이 살 수 있는 제품(over-the-counter product) 및 용품, 예컨대 패치, 파스, 드레싱 등을 포함한다. 이 용어는 또한 건강 관련되거나 의학적인 상태를 개선하기 위한 사람 및 동물의 몸에 또는 몸 안에 외부적으로 적용되는 의학 기구를 포함한다. 용어 "몸"은 몸 전체의 각질 피부 영역(헤어, 손톱) 및 비각질 피부 영역(얼굴, 몸통, 팔다리, 손발), 몸의 개구부 및 눈의 조직들을 포함한다. 용어 "피부"는 두피 및 점막을 포함한다.

본 발명의 하이드로겔은 비제한적으로, 피부 케어 제품(얼굴, 몸, 손, 두피 및 발), 예컨대 크림, 로션 및 클렌징 제품, 항여드름 제품, 안티에이징(antiaging) 제품(각질 제거제(exfoliant), 각질 용해제, 안티셀룰라이트(anticellulite), 주름방지제(antiwrinkle) 등), 피부 보호제(썬 케어 제품(sun care product), 예컨대 썬스크린(sunscreen), 썬블록(sunblock), 배리어 크림(barrier cream), 오일, 실리콘 등), 피부색 제품(skin color product) (화이트너(whitener), 라이트닝제(lightener), 실내 태닝 촉진제(sunless tanning accelerator) 등), 목욕 및 샤워 제품(바디 클랜저(body cleanser), 바디 워시(body wash), 샤워 젤(shower gel), 액상 비누, 컨디셔닝 액체 배쓰 오일(conditioning liquid bath oil), 버블 배쓰(bubble bath), 등)을 포함하는, 퍼스널 케어 (화장품, 세면 용품, 코스메슈컬) 및 국소 헬쓰 케어 제품에 적합하다.

국소 건강 및 미용 보조제는 스프레딩 보조제로서 본 발명의 하이드로겔을 포함할 수 있으며, 필름 형성제는 비제한적으로, 피부 보호 스프레이, 크림, 로션, 젤, 예컨대 곤충 기피제, 가려움 완화제, 방부제, 소독제, 썬블록, 썬스크린, 피부 강화 및 토닝 밀크 앤 로션(skin tightening and toning milk and lotion), 사마귀 제거 조성물 등을 포함한다.

본 발명의 하이드로겔은 미립자를, 미립자, 미세 연마제(microabrasive) 및 연마제를 함유하는 피부 제품, 예컨대 각질제거 스크럽제(exfoliative scrubs agent)를 함유하는 샤워 젤, 마스크 및 피부 클랜져에 적합하게 만드는 현탁제로서의 용도를 찾을 수 있다. 전형적인 미립자는 외피, 종자 및 돌 알갱이(stone granule), 예컨대, 아몬드, 살구(종자, 커널 분말, 껍질), 아보카도, 코코넛, 옥수수 속, 올리브, 복숭아, 로즈힙 종자, 월넛 껍질 등, 알루미늄 실리케이트, 호호바(왁스, 종자 분말), 굴껍질 분말, 달맞이꽃 종자, 분쇄된 아즈키(adzuki) 콩 등, 폴리에틸렌(과립, 구체), 폴리에틸렌 (및) 하이드록시셀룰로즈 과립, 미정질 셀룰로즈, 폴리스티렌, 폴리스티렌 (및) 탈크 과립, 분쇄된 경석(ground pumice), 분쇄된 수세미, 분쇄된 해조, 쌀, 귀리 기울, 실리카(수화된, 콜로이드 등), 분쇄된 달걀껍질, 분쇄된 푸른 양귀비 종자, 염, 예컨대 염화나트륨, 사해 염, 등, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 하이드로겔은 컨디셔너, 모이스쳐라이저, 항산화제, 각질 제거제, 각질 용해제, 비타민 등을 함유하는, 노화, 건조, 광손상, 여드름 등에 의해 유발되는 피부 상태를 국소적으로 개선시키기 위해 사용되는 여러 피부과, 코스메슈컬 조성물에서 증점제 및 필름 형성제로서 유용하다. 본 발명의 하이드로겔은 이러한 활성 성분, 산성의 안티-에이징제, 안티-셀룰라이트, 및 항여드름제로서, 예컨대 알파-하이드록시 산(AHA), 베타-하이드록시 산(BHA), 알파 아미노-산, 알파-케토 산(AKA), 및 이들의 혼합물을 함유하는 활성 피부 치료 로션 및 크림을 위한 증점제로서 사용될 수 있다. 이러한 코스메슈컬에서, AHA는 락트산, 글리콜산, 과일산(fruit acid), 예컨대 말산, 시트르산, 타르타르산, AHA를 함유하는 천연 화합물의 추출물, 예컨대, 사과 추출물, 살구 추출물 등, 꿀 추출물, 2-하이드록시옥탄산, 글리세린산(디하이드록시프로피온산), 타르트론산(하이드록시프로판디오산), 글루콘산, 만델산, 벤질산(benzilic acid), 아젤라산(azelaic acid), 아세트산, 알파-리포익산, 살리실산, AHA 염 및 유도체, 예컨대 아르기닌 글리콜레이트, 암모늄 락테이트, 소듐 락테이트, 알파-하이드록시부티르산, 알파-하이드록시이소부티르산, 알파-하이드록시이소카프로산, 알파-하이드록시이소발레르산, 아트로락트산, 등을 포함할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. BHA는 3-하이드록시프로판산, 베타-하이드록시부티르산, 베타-페닐 락트산, 베타-페닐피루브산, 등을 포함할 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 알파-아미노 산은 알파-아미노 디카복실산, 예컨대 아스파르트산, 글루탐산, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니며, 때로는 과일 산과 함께 사용된다. AKA는 피루브산을 포함한다. 일부 안티에이징 조성물에서, 산성 활성제는 레티노산, 할로카복실산, 예컨대 트리클로로아세트산, 산성 항산화제, 예컨대 아스코르브산(비타민 C), 무기산(mineral acid), 피트산(phytic acid), 라이소포스파티드산(lysophosphatidic acid), 등일 수 있다. 일부 항여드름제는, 예를 들어, 살리실산, 살리실산의 유도체, 예컨대 5-옥타노일살리실산, 레티노산 및 이의 유도체를 포함할 수 있다.

본 발명의 하이드로겔이 사용될 수 있는 그 밖의 헬쓰 케어 제품은 의학 제품, 예컨대 국소 및 비-국소 의약품 및 기구이다. 의약품의 포뮬레이션에서, 본 발명의 하이드로겔은 그러한 제품에서, 바인더, 코팅, 방출 조절제, 크림, 포마드, 젤, 페이스트, 연고, 젤 캡슐, 정화액(purgative fluid)(관장, 토약제, 장세척제 등), 좌제, 항진균 포움, 눈 제품(안과 제품, 예컨대 점안액, 인공 눈물, 녹내장 약물 전달 드롭(glaucoma drug delivery drop), 컨택트 렌즈 클리너(contact lens cleaner) 등), 귀 제품(왁스 연화제, 왁스 제거제, 중이염 약물 전달 드롭 등), 비강 제품(드롭, 연고, 스프레이 등), 상처 케어(액체 붕대, 상처 커버링, 항생제 크림, 연고 등), 및 화상 젤과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 증점제 및/또는 윤활제로서 사용될 수 있다.

기술된 각 화학적 성분의 양은 달리 명시되지 않는 한, 상업적 물질 중에 통상적으로 존재할 수 있는 어떠한 용매를 제외하고, 즉, 활성 화학약품에 기초하여 제공된다. 그러나, 달리 명시되지 않는 한, 본원에서 언급되는 각 화학약품 또는 조성물은 이성질체, 부산물, 유도체, 및 상업적 등급에서 존재하는 것으로 일반적으로 이해되는 그 밖의 이러한 물질을 함유할 수 있는 상업적 등급 물질인 것으로 해석되어야 한다.

상기 기술된 물질 중 일부는 최종 포뮬레이션에서 상호작용할 수 있으므로, 최종 포뮬레이션의 성분들은 초기에 첨가되는 물질들과 상이할 수 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 금속 이온(예를 들어, 세제의)은 다른 분자의 산성 또는 음이온성 자리로 이동할 수 있다. 의도된 용도로 본 발명의 조성물의 사용시에 형성된 생성물을 포함하는, 이에 따라 형성된 생성물은 용이하게 설명되기 어려울 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 모든 변형 및 반응 생성물은 본 발명의 범위 내에 포함되며, 본 발명은 상기 기술된 성분을 혼합함으로써 제조된 조성물을 포함한다.

실시예

본 발명은 특히 유리한 구체예를 제시하는, 하기 실시예에 의해 추가로 예시될 것이다. 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제시되는 것이지만, 그것을 제한하고자 하지 않는다. 달리 명시되지 않는 한, 중량 퍼센트 (wt. %)는 총 조성물의 중량을 기준으로 한 wt. %로 주어진다.

시험 방법

브룩필드 회전 스핀들 방법(본원에서 보고되는 대부분의 점도 측정은 Physica Rheolab MC100 레오미터 방법(rheometer method)에 의해서와 같이 구체적으로 기술되지 않는 한 브룩필드 방법에 의해 수행됨): 점도 측정을, 약 20 내지 25℃의 주위 실온에서 분당 약 20회 회전(revolutions per minute(rpm))으로 브룩필드 회전 스핀들 점도계, Model RVT (Brookfield Engineering Laboratories, Inc.)를 사용하여 센티포이즈(centipoise)(cPs 또는 mPas)로 산출하였다(이후, 점도로서 언급됨). 스핀들 크기는 제조업체의 표준 작동 권장사항에 따라 선택된다. 일반적으로, 스핀들 크기는 하기와 같이 선택된다:

스핀들 크기 권장사항은 단지 예시적 목적이다. 당업자들은 측정되어야 하는 시스템에 적합한 스핀들 크기를 선택할 것이다. 루브리졸 문서(Lubrizol document) TDS-244 - 항복값의 측정 및 이해(Measurement and Understanding of Yield Value)- 에서 보고된 브룩필드 항복값(응력) 측정 방법. 브룩필드 RVT 점도계를 사용하여 0.5 내지 100 rpm의 속도에서 액체 샘플을 통해 스핀들을 회전시키는데 필요한 토크(torque)를 측정하였다. 토크 판독값을 스핀들 및 속도에 대한 적합한 상수로 곱하면 겉보기 점도가 나온다. 스핀들 속도는 전단 속도에 상응한다. 항복값은 측정 값을 전단 속도 0으로 외삽한 값이다. 브룩필드 항복값(BYV)은 0.5 및 1 rpm의 스핀들 속도가 사용될 경우 하기에 의해 산출될 수 있다:

레올로지 측정

토션 흐름(torsional flow)에 대해 셋업된 Physica Rheolab MC100 레오미터를 하기 측정에 사용하였다. 측정 온도는 25℃였고, 갭(gap)은 1개의 각을 갖는 75mm 콘(cone)에서 0.050 mm로 설정되었다. 300 sec에 0-50 sec-1의 선형 상승이 전방에 대해 사용되고, 300 sec에 50-0 sec-1 선형 감소가 사용되었다. 전단 속도를 제어하고, 토크로부터 전단 응력을 산출하였다. 실시예에서 제조된 바와 같은 공지된 점액질의 폴리머를 어떠한 기포를 제거하기 위해 원심분리시켰다. 샘플 점액질을 저부판에 로딩하고, 과량을 제거하였다. 유동 곡선 프로그램을 개시시키고, 증가 수준의 안정된 전단 하에 데이터를 수집하였다. 하기 정보는 Casson 모델로부터 얻은 마지막 두 성질로 생성되었다:

점도는 전단 속도의 함수임

틱소트로픽 지수(thixotropic index): 하기 식에 따른 전방 상승 곡선과 복귀 상승 곡선 사이의 면적:

상기 식에서, Y는 전단 응력이고, X는 전단 속도이고, p는 2이고;

항복 응력 ρ(항복값, 항복점)은 Y 절편(a)이고;

높은 전단 속도에서의 한계 점도(미세점도,

)는 기울기이다.

물질

물질은 일반적으로 화학 분야의 당업자들에게 알려져 있는 화학물질 공급처또는 하기 기재된 공급업체로부터 상업적으로 입수가능하다.

Carbopol® 980NF The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

카보머 호모폴리머 타입 C

Carbopol® 981 NF The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

카보머 호모폴리머 타입 A

Carbopol® Ultrez-10 NF The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

카보머 인터폴리머 타입 A

Carbopol® ETD 2020 The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

카보머 인터폴리머 타입 B

Euxyl-PE9010 Schulke, Inc.로부터 입수가능한

페녹시에탄올 및 에틸헥실글리세린을

기반으로 한 액체 보존제

Noveon® PolyCarbophil The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

AA-1 USP 폴리카보필

PolyOx WSR-301 Colorcon으로부터 입수가능한

1x10⁵ 내지 7x10⁶의 분자량을 갖는

폴리에틸렌 옥사이드

TPU1 The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

지방족 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄

TPU2 The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

지방족 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄

TPU3 The Lubrizol Corporation으로부터 입수가능한

지방족 폴리에테르 열가소성 폴리우레탄

Carbopol 980 NF (0.5 wt%) 마스터배치( Masterbatch )의 제조

497 g의 DI 물을 800 ml 비이커에 넣고, 3 블레이드 마린 임펠러(blade marine impeller)와 함께 1,000rpm에서 Lightnin 믹서로 교반하였다. 0.5 g Euxyl-PE를 상기 물에 첨가하고, 혼합하였다. 2.5 g Carbopol 980 NF을 20 메쉬 스크린을 통해 교반하면서 도입시키고, 완전히 수화될 때까지 20분 동안 혼합하였다. pH를 기록하고, 6.5 +/- 0.2의 최종 pH가 달성될 때까지 수중 18 wt% NaOH을 첨가하였다. pH 및 20 rpm에서 브룩필드 RVT-DV 점도계를 사용하는 브룩필드 점도를 측정하였다.

Carbopol ® 980 NF , 981 NF 및 ETD 2020 NF 의 마스터배치의 제조

Carbopol 980NF, Carbopol 981NF 및 ETD 2020NF의 마스터 배치를 표 1에 기재된 바와 같은 지정된 중량 %로 실시예 1에 기술된 것과 동일한 방식으로 제조하였다. 각각의 배치에 대한 데이터가 하기 표 1에 제시된다.

표 1: 중화 전 및 후의 가교된 폴리아크릴산 기준(baseline) 겔의 농도, pH 및 브룩필드 점도.

TPU1의 마스터배치의 제조

885.6 g의 DI 물을 뚜껑이 있는 1 ℓ 단지에 넣고, 자석 교반기로 교반하였다. 0.9 g의 Euxyl-PE을 상기 물에 첨가하고, 혼합하였다. 13.5 g의 TPU1을 상기 물에 첨가하고, 스무스(smooth) 용액이 달성될 때까지 혼합하였다. pH, 및 20rpm에서 브룩필드 점도를 측정하였다.

하기 표 2에 기재된 바와 같이 지정된 중량%에서의 TPU1의 마스터배치를 실시예 2에 기술된 바와 동일한 방식으로 제조하였다.

표 2: TPU 기준 겔의 농도, pH 및 브룩필드 점도

PolyOx 의 제조

885.6 g의 DI 물을 뚜껑이 있는 1 ℓ 단지에 넣고, 자석 교반기로 교반하였다. 0.9 g의 Euxyl-PE을 상기 물에 첨가하고, 혼합하였다. 13.5 g의 Sentry PolyOx WSR 301을 상기 물에 첨가하고, 스무스 용액이 달성될 때까지 혼합하였다. pH, 및 20rpm에서 브룩필드 점도를 측정하였다.

지정된 중량%에서의 PolyOx WSR 301의 마스터배치를 상기와 동일한 방식으로 제조하였다. 데이터가 하기 표 3에 제시된다.

표 3 폴리에틸렌 옥사이드 PolyOx (PEO) 기준 겔의 농도, pH 및 브룩필드 점도

표 1 내지 3의 각각의 샘플은 동일 농도에서의 100% 용액의 점도를 나타낸다. TPU1 (샘플 # 기준 4-6) 및 PEO Polyox (샘플 # 기준 7-9) 둘 모두는 0.5 wt% 및 1 wt%에서 저점도를 지녔고, 1.5 wt% 초과일 때까지 어떠한 유의한 점도 증가가 개시되지 않았다. 비교로, Carbopol 샘플(기준 # 1-3)은 0.5 wt% 및 1 wt%의 낮은 농도에서 점도가 증가하였다.

Carbopol 980 NF 및 TPU1 의 블렌드의 제조

마스터배치 980-1 (100 g) 및 마스터배치 TPU1 (100 g) 및 200 g의 DI 물을 스므스하게 될 때까지 800 ml 비이커에서 블렌딩하였다. pH, 및 20 rpm에서의 브룩필드 점도를 측정하였다.

지정된 wt%에서 Carbopol 980NF 및 TPU1의 추가의 블렌드를 상기와 동일한 방식으로 제조하였다. 기준 겔의 농도 및 최종 블렌드를 제조하기 위한 물에 대한 데이터가 하기 표 4에 제시된다.

표 4: 본 발명의 블렌드를 제조하기 위한 C-980 및 TPU1의 농도 및 물

Carbopol 980-1 및 PolyOx WSR 301의 블렌드

마스터배치 980-1 (100 g) 및 마스터 배치 PolyOx-1 (100 g) 및 200 g의 DI 물을 스므스하게 될 때까지 800 ml 비이커에서 블렌딩하였다. pH, 및 20 rpm에서의 브룩필드 점도를 측정하였다.

지정된 wt%에서 Carbopol 980 및 PolyOx WSR 301의 블렌드를 상기와 동일한 방식으로 제조하였다. 비교 블렌드를 제조하기 위한 기준 겔의 농도 및 물에 대한 데이터가 하기 표 5에 제시된다.

표 5: 비교 블렌드를 제조하기 위한 C-980 및 PEO PolyOx의 농도 및 물

Carbopol 981 및 ETD 2020의 동일한 기준 겔을 사용하는 본 발명의 하이드로겔 조성물을 유사한 방식으로 TPU1의 기준 겔과 블렌딩하였다.

표 6: 기준, 본 발명 및 비교 겔의 농도 및 브룩필드 점도 데이터

표 6에서 알 수 있드시, 20 RPM에서의 브룩필드 점도는 점도 증가를 보여주며, 이는 Carbopol 980 및 PolyOx 블렌드와 비교하여 고점도 Carbopol 980 및 TPU1 간의 시너지를 나타낸다. 이는 추가로 동일한 총 폴리머 농도에서 기준 겔 및 비교 블렌드에 비해 본 발명의 블렌드에 대한 점도 증가를 나타내는 도 1에서 보여진다.

표 6은 또한 기준 폴리머 4 내지 9에 대한 브룩필드에 의해 측정된 항복 값(Pas)을 나타내고 있으며, 이는 이들 폴리머 용액이 현탁 능력이 전혀 없거나 거의 없음을 나타내고, 본 발명의 폴리머 1 내지 5는 동일한 폴리머 농도에서 비교 및 기준보다 더 높은 항복 값을 나타낸다.

유동 거동 지수(flow behavior index)로도 지칭되는, 브룩필드에 의해 측정되는 전단 응답(Shear Response)이 표 6에 기재된다. 기준 4, 5 및 6에 대해, 수치가 매우 낮으며, 이는 선에 대한 기울기가 거의 없음을 나타낸다. 폴리에틸렌 옥사이드 기준 7, 8, 9는 또한 전단 박화이고, 이는 잘 알려져 있다. 본 발명의 폴리머에서는, 브룩필드에 의해 측정되는 전단 응답이 두 개의 전단 박화 폴리머의 조합인 비교 폴리머보다 본 발명의 폴리머에 대해 더 큰 것으로 나타났다.

표 7: Carbopol 980 기준, 본 발명 및 비교 겔에 대한 농도 및 브룩필드 점도 데이터

상기 표 7에서 알 수 있드시, TPU1의 Carbopol 980NF로의 첨가는 20 RPM에서의 브룩필드 점도를 증가시키지만, Polyox의 Carbopol로의 첨가는 점도를 증가시키지 않는다. 추가로, 비교 샘플 1 및 3에서, 이들 샘플의 점도가 Polyox의 양을 증가시켰음에도 불구하고 본질적으로 동일하기 때문에, Carbopol은 점도 프로파일에 대한 주요 공헌물질이지만, Polyox은 그렇지 않음을 알 수 있다.

표 7은 동일 농도의 비교 폴리머에 대한 본 발명의 폴리머의 브룩필드 항복 응력의 비교를 추가로 나타낸다.

표 8 저점도 Carbopol 981 기준 및 본 발명의 겔의 농도 및 브룩필드 점도 데이터

표 8에서 알 수 있드시, 20 RPM에서의 브룩필드 점도는 저점도 Carbopol 981NF 및 TPU1 간의 시너지를 나타내는, 점도 및 전단 응답 데이터를 나타낸다. 도 2는 1 wt%의 일정한 총 폴리머 농도에서 고점도 가교된 카보머 및 저점도 카보머의 TPU1과의 블렌드에 대해 유사한 점도 증가가 보여졌음을 나타낸다.

폴리카보필의 마스터배치의 제조

표 9에 기재된 바와 같은 지정된 중량%로 폴리카보필 (Baseline 1D, 2D, 및 3D)의 마스터 배치를 상기 기술된 바와 동일한 방식으로 제조하였다. 각각의 배치에 대한 데이터가 표 9에 제시된다.

Carbopol ® Ultrez -10 NF의 마스터배치의 제조

표 9에 기재된 바와 같은 지정된 중량%로 Carbopol Ultrez-10NF (기준 1E, 2E, 및 3E)의 마스터 배치를 상기 기술된 바와 동일한 방식으로 제조하였다. 각각의 배치에 대한 데이터가 표 9에 제시된다.

표 9

폴리카보필 및 TPU1의 블렌드의 제조

200g의 마스터배치 0.5 wt% TPU1 (기준 4) 및 77g의 18 wt% NaOH를 블렌딩하였다. 200g의 0.5 wt% 폴리카보필 산 분산물을 첨가하였다. 용액을 균질하게 될 때까지 교반하였다. pH 및 2O rpm에서의 브룩필드 점도를 측정하였다.

지정된 중량 퍼센트로 폴리카보필 분산물 및 TPU1 (기준 4, 5 및 6)의 추가의 블렌드를 상기와 동일한 방식으로 제조하였다. 기준 겔의 농도 및 최종 블렌드를 제조하기 위한 물에 대한 데이터가 표 10에 제시된다.

표 10 폴리카보필 / Ultrez10 및 TPU1의 농도 및 본 발명의 블렌드를 제조하기 위한 물

표 11 폴리카보필 본 발명의 겔에 대한 농도 및 브룩필드 점도

상기 표 11에서 알 수 있드시, TPU1의 폴리카보필로의 첨가는 증가된 20 RPM에서의 브룩필드 점도 또는 항복 응력 중 하나 이상을 나타낸다.

표 12 Ultrez -10 본 발명의 겔에 대한 농도 및 브룩필드 점도 데이터

상기 표 12에서 알 수 있드시, TPU1의 Ultrez 10로의 첨가는 20 RPM에서의 브룩필드 점도를 증가시키고, 항복값을 극적으로 증가시켰다.

표 13: ETD 2020 본 발명의 겔에 대한 농도 및 브룩필드 점도 데이터

표 13에서 알 수 있드시, 본 발명의 실시예는 기준 TPU를 단독으로 하는 겔에 비해 더 큰 전단을 갖는 보다 높은 전단 박화 및 보다 높은 항복값으로 인해 20 rpm에서 유사한 브룩필드 점도를 나타낸다.

리도카인 약물 로딩(방법 A)

2 g의 Carbopol 980을 190 g의 물에 분산시켰다. 4 g의 리도카인을 8 g의 95% 에탄올에 용해시켰다 리도카인 에탄올을 Carbopol 분산물에 첨가하였다. TPU 용액을 Carbopol 용액에 첨가하였다. 최종 포뮬레이션의 pH는 7.02였으며, 20 rpm에서의 브룩필드 점도는 116,000 mPas였다. 투명도는 30 NTU(네펠로법 탁도 단위( nephelometric turbidity unit)였다. 이 실시예는 카보머를 부분적으로 중화시키기 위해 카보머 산 분산물을 약제학적 활성의 리도카인 아민과 블렌딩한 후, TPU 용액과 블렌딩하는 방법에 의해 만들어진 고점도 및 고투명도의 약제학적 겔을 나타낸다.

리도카인 약물 로딩(방법 B)

2 g의 Carbopol 980을 190 g의 물에 분산시켰다. 4 g의 리도카인을 8 g의 95% 에탄올에 용해시켰다 리도카인 에탄올을 TPU 용액에 첨가하였다. TPU 용액을 Carbopol 용액에 첨가하였다. 최종 포뮬레이션의 pH는 6.93였으며, 20 rpm에서의 브룩필드 점도는 115,800 mPas였다. 투명도는 32 NTU였다. 이 실시예는 아민 약물인 리도카인을 TPU에 용해시킨 후, 그것을 카보머의 산 분산물과 블렌딩시켜 고점도 및 우수한 투명도의 겔을 얻는 방법에 의해 제조된 고점도 및 고투명도의 높은 수성 함량의 하이드로알코올 겔인 약제학적 겔을 나타낸다.

멘톨 / 캠퍼 약물 로딩된 하이드로알코올 실시예 , 추가 폴리머 TPU -2

5.4 g의 Carbopol 980을 318 g의 물에 분산시켰다. 25 g의 멘톨 및 1.5 g의 캠퍼를 37 g의 이소프로필 알코올에 용해시켰다. 이소프로필 알코올/물 혼합물(80 wt% 알코올) 중의 30 g의 TPU-2 (TG-2000)의 10 wt% 용액을 0.26 g의 트리에탄올 아민이 첨가된 멘톨 캠퍼 혼합물에 첨가하였다. 멘톨 캡퍼 TPU-2 혼합물을 Carbopol 분산물에 첨가하였다(40 wt% 알코올). 최종 포뮬레이션의 pH는 이고, 20 rpm에서의 브룩필드 점도 11,800 mPas였다. 항복값은 106이었다. 투명도는 30 NTU이었다. 이 실시예는 고점도, 우수한 항복값, 우수한 전단 응답 및 높은 투명도의 하이드로알코올성 약제학적 겔을 나타내며, 이때 멘톨 및 캠퍼는 통증을 완화시키는 활성물질이었다.

멘톨 / 캠퍼 약물 로딩된 하이드로알코올 실시예 , 추가 폴리머 TPU -3

1.5 g의 Carbopol 980을 156 g의 물에 분산시켰다. 12.5 g의 멘톨 및 0.75 g의 캠퍼를 37 g의 이소프로필 알코올 및 43.3 g의 물에 용해시켰다. 이소프로필 알코올/물 혼합물(80 wt% 알코올) 중의 10 g의 TPU-3 (MPD-371D)의 15 wt% 용액을 0.26 g의 트리에탄올 아민이 첨가된 멘톨 캠퍼 혼합물에 첨가하였다. 멘톨 캡퍼 TPU-3 혼합물을 Carbopol 분산물에 첨가하였다. 20 rpm에서의 브룩필드 점도 26,300 mPas였고, 포뮬레이션은 330 NTU의 투명도로 탁하였다. 이 실시예는 0.5 wt% 카보머 및 0.5 wt% TPU-3를 지닌 우수한 점도의 27 wt% 이소프로판올 하이드로알코올성 약제 겔을 나타내며, 이때 멘톨 및 캠퍼는 통증을 완화시키는 활성물질이었다. 이 겔의 투명도는 크림같은 외관을 제공하기 위해 보다 낮은 알코올 함량을 가짐으로써 조절되었다.

멘톨 / 캠퍼 약물 로딩된 하이드로알코올 실시예 , 추가 폴리머 TPU -1

1.5 g Carbopol 980을 156 g의 물에 분산시켰다. 12.5 g의 멘톨 및 0.75 g의 캠퍼를 81 g의 이소프로필 알코올 및 10 g의 물에 용해시켰다. 멘톨 캠퍼 혼합물을 Carbopol 분산물에 첨가하였다. 수중 100 g의 TPU-3 (MPD-371D)의 3 wt% 용액은 첨가된 0.26 g의 트리에탄올 아민을 가졌다. 이 TPU-1 혼합물을 Carbopol 멘톨 캠퍼 분산물에 첨가하였다. 20 rpm에서의 브룩필드 점도는 65,800 mPas였고, 포뮬레이션은 941 NTU의 투명도로 탁하였다. 이 실시예는 0.5 wt% 카보머 및 1 wt% TPU-1의 고점도의 27 wt% 이소프로판올 하이드로알코올성 약제 겔을 나타내며, 이때 멘톨 및 캠퍼는 통증을 완화시키는 활성물질이었다. 이 겔의 투명도는 크림같은 외관을 제공하기 위해 보다 낮은 알코올 함량을 가짐으로써 조절되었다.

멘톨 / 캠퍼 약물 로딩된 하이드로알코올 실시예 , 비교 - TPU 없음

2 g의 Carbopol 980을 256 g의 물에 분산시켰다. 16.6 g의 멘톨 및 1 g의 캠퍼를 108 g의 이소프로필 알코올 및 14 g의 물에 용해시켰다. 멘톨 캠퍼 혼합물을 Carbopol 분산물에 첨가한 후, 0.58 g의 트리에탄올 아민을 첨가하였다. 멘톨 캠퍼 TPU-3 혼합물을 Carbopol 분산물에 첨가하였다. 20 rpm에서의 브룩필드 점도는 12,250 mPas였고, 포뮬레이션은 932 NTU의 투명도로 탁하였다. 이 실시예는 카보머와 TPU-3 및 TPU-1의 블렌드로 제조된 이전이 실시예와 비교하여 저점도를 갖는 0.5 wt% 카보머의 27 wt% 이소프로판올 하이드로알코올성 약제 겔을 나타낸다. 투명도는 TPU의 존재에 의해 영향을 받지 않았다.

전단 박화 (Shear Thinning)

레올로지 유동 곡선은 Carbopol 및 TPU 블렌드의 낮은 전단에서 고점도를 나타내며, 이들 곡선으로부터 산출된 데이터가 표 14에 기재된다. 유동 곡선은 1 내지 1000 s-1의 전단 속도 스윕(shear rate sweep)을 측정함으로써 생성되며, 이는 틱소트로피(thixotropy)의 척도를 제공한다. 항복 응력 및 미세점도는 Casson 레올로지 모델로 피팅함으로써 전단 응력 및 전단 속도 데이터로부터 추정된다. 곡선 Y 절편에 의해 측정되는 항복 응력은 무(no) 전단 및 낮은 전단에서 고점도를 입증하는 또 다른 방법이다. 또한, 항복 응력은 상이한 rmp 속도에서 브룩필도 점도 측정에 의해 측정될 수 있다. 항복 응력은 겔 흐름을 만들기 위해 초과되어야 하는 인가 응력이다. 보다 높은 항복 응력은 중력에 의해 유도되는 상대적으로 낮은 응력 하에서 유동을 억제할 것이다. 비교를 위해, 마요네즈는 전형적으로 약 100 Pa이고, 헤어 젤은 약 135 Pa이고, 케찹은 15 Pa이다.

표 14. 고점도 카보머 , 및 고점도 카보머와 TPU1의 블렌드의 기준 및 본 발명의 실시예의 항복 응력, 미세점도 및 틱소트로픽 지수

표 15 고점도 카보머 , 및 고점도 카보머와 PEO PolyOx의 블렌드의 기준 및 비교 실시예의 항복 응력, 미세점도 및 틱소트로픽 지수

표 14 및 15에 기재된 바와 같이, 본 발명의 샘플은 레오메트릭법(rheometric method)에 의해 측정되는 경우 동일한 총 폴리머 농도에서 기준 겔보다 더 높은 항복 응력(표 14) 뿐만 아니라 동일 블렌드 농도에서 비교 실시예보다 더 높은 항복 응력(표 14)을 나타낸다. 추가로, 본 발명의 샘플은 동일 농도에서 비교 실시예보다 레오메트릭법에 의해 측정되는 경우 보다 높은 미세점도를 나타내며, 이는 전단 인가시 하이드로겔의 보다 우수한 스프레딩능력을 나타내는 것이다.

상기에 언급된 문헌들 각각은 구체적으로 상기에 기재되거나 기재되어 있지 않거나 간에, 그로부터 우선권이 주장되는 어떠한 선행 출원을 포함하여 참고로 본원에 포함된다. 어떠한 문헌에 대한 언급이 이러한 문헌이 종래 기술로서 자격을 부여하거나 어떠한 관찰권에서 당업자들의 일반적인 지식을 이룬다는 인정은 아니다. 실시예를 제외하거나, 달리 명확하게 지시되지 않는 경우에, 물질의 양, 반응 조건, 분자량, 탄소 원자의 수 등을 명시하는 본 명세서에서 모든 수치들은 단어 "약"에 의해 수정되는 것으로 이해될 것이다. 본원에서 언급된 양, 범위 및 비의 상한 및 하한은 독립적으로 조합될 수 있다. 유사하게, 본 발명의 각 요소의 범위 및 양은 다른 요소중 어느 하나에 대한 범위 또는 양과 함께 사용될 수 있다.

"포함하는(including)", "함유하는(containing)" 또는 "에 의해 특징되는"과 동의어인 본원에서 사용되는 통상적인 용어 "포함하는(comprising)"은 포괄적이거나 개방형(open-ended)이고, 추가의 인용되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 그러나, 본원에서 "포함하는"의 각 언급에서, 상기 용어는 또한 대안의 구체예로서, 구 "필수적으로 포함하는" 및 "구성되는"을 포함하며, "구성되는"은 명시되지 않은 어떠한 요소 또는 단계를 배제하며, "필수적으로 포함하는"은 고려되는 조성물 또는 방법의 기본적이고 신규한 특징들에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가의 인용되지 않은 요소 또는 단계의 포함을 허용하는 것으로 의도된다.

Claims

a) 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머; 및
b) i) 폴리이소시아네이트; 및 ii) 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜 폴리올을 포함하는 폴리올 성분의 반응 생성물을 포함하는 수용성 열가소성 폴리우레탄(TPU)
을 포함하는, 하이드로겔(hydrogel) 조성물.
제1항에 있어서, 가교된 폴리머가 카보머 코폴리머, 카보머 호모폴리머, 카보머 인터폴리머, 또는 폴리카보필인 하이드로겔 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가교된 폴리머는 폴리(아크릴)산 폴리머이고, 폴리(아크릴)산 폴리머가 알릴 에테르 가교제 또는 디비닐 글리콜과 가교되는 하이드로겔 조성물.
제3항에 있어서, 알릴 에테르 가교제가 알릴 펜타에리트리톨, 알릴 수크로즈, 또는 트리메트프로판디올릴 에테르 (TMPDE) 중 하나 이상을 포함하는 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 (i) 적어도 하나의 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트; (ii) 적어도 1450의 수평균 분자량을 갖는 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜 폴리올을 포함하는 폴리올 성분 및 (ii) 임의로, 사슬 연장제 성분의 반응 생성물을 포함하는 하이드로겔 조성물.
제5항에 있어서, 지방족 디이소시아네이트가 H12MDI를 포함하는 하이드로겔 조성물.
제5항에 있어서, 방향족 디이소시아네이트가 MDI, TDI 또는 XDI를 포함하는 하이드로겔 조성물.
제5항에 있어서, 사슬 연장제가 지방족 디올을 포함하는 하이드로겔 조성물.
제5항에 있어서, 폴리올 성분이 적어도 300 및 적어도 1450의 수평균 분자량(Mn)을 갖는 폴리에틸렌 글리콜의 블렌드를 포함하는 하이드로겔 조성물.
제9항에 있어서, 폴리올 성분이 적어도 1450 및 적어도 8000의 수평균 분자량(Mn)을 갖는 폴리에틸렌 글리콜의 블렌드를 포함하는 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 가교된 폴리머가 부분적으로 중화되는 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 코모노머를 추가로 포함하고, 코모노머는 하기 화학식의 적어도 하나의 아크릴산 에스테르 중 하나 이상을 카복실산 또는 무수물과 아크릴산 에스테르를 합한 중량을 기준으로 하여 30 중량 퍼센트 미만의 양으로 포함하는 하이드로겔 조성물:

상기 식에서, R³는 수소, 메틸 또는 에틸이고, R⁴는 1 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이다.
제1항에 있어서, (a) 대 (c)의 비가 1:9 내지 2:1인 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 친수성 열가소성 폴리우레탄이 조성물의 총 중량의 0.01 내지 2.5 wt%를 형성하는 하이드로겔 조성물.
제14항에 있어서, 가교된 폴리머가 조성물의 총 중량의 0.01 wt% 내지 2.5 wt%을 형성하는 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 약제, 생물학적 활성 화합물, 흡수 물질, 퍼스널 케어(personal care) 화합물, 활성 성분, 치료 보조제, 또는 이들의 조합물 중 하나 이상을 추가로 포함하는 하이드로겔 조성물.
제1항의 하이드로겔 조성물을 포함하는 상처 피복재(wound covering).
제1항의 하이드로겔 조성물을 포함하는 겔.
제1항에 있어서, 열가소성 폴리우레탄이 수용성(water-soluble) TPU인 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 하이드로겔 조성물의 점도가 3,000 내지 200,000 mPa*s인 하이드로겔 조성물.
제1항에 있어서, 하이드로겔 조성물이 브룩필드(Brookfield)에 의해 측정되는 경우 50 내지 2500 Pa의 항복 응력을 나타내는 하이드로겔 조성물.
제8항에 있어서, 사슬 연장제 성분이 디에틸렌 글리콜 또는 C₃-C₁₂ 디올 중 하나 이상을 포함하고, 0.4 wt% 내지 4 wt%의 양으로 존재하는 하이드로겔 조성물.
a) 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머; 및
b) i) 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트; 및 ii) 적어도 1450의 수평균 분자량 (Mn)을 갖는 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는 폴리올 성분의 반응 생성물을 포함하는 수용성 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함하는, 하이드로겔 조성물.
제23항에 있어서, 지방족 또는 방향족 디이소시아네이트가 H12MDI, MDI, TDI, 또는 XDI를 포함하는 하이드로겔 조성물.
하이드로겔 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 방법이
a) 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머; 및
b) i) 폴리이소시아네이트; 및 ii) 적어도 하나의 폴리에틸렌 글리콜 폴리올을 포함하는 폴리올 성분의 반응 생성물을 포함하는 수용성 열가소성 폴리우레탄을 반응시키는 단계를 포함하고;
형성되는 하이드로겔 조성물이 3,000 내지 200,000 mPa*s의 점도를 갖는 방법.
a) 하나 이상의 올레핀계 불포화된 중합성 카복실 모노머로부터 유도된 가교된 폴리머의 호모폴리머; 및
b) 친수성 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 하이드로겔 조성물로서,
하이드로겔 조성물이
i) 3,000 내지 200,000 mPa*s의 점도; 및
ii) 미세점도에 의해 측정되는 경우 130 mPa*s 내지 2,500 mPa*s의 전단 응답(shear response)을 나타내는, 하이드로겔 조성물.
제26항에 있어서, 조성물이 브룩필드에 의해 측정되는 경우 50 내지 2500 Pa의 항복 응력을 나타내는, 하이드로겔 조성물.
제1항의 하이드로겔 조성물을 포함하는 크림.
제1항의 하이드로겔 조성물을 포함하는 로션.