[发明专利]表面活性剂响应性分散体聚合的微凝胶

说明书

披露了稳定的水性组合物物，其含有交联的非离子两亲性聚合物，该聚合物能够在表面活性剂的存在下形成屈服应力流体。该屈服应力流体能够悬浮需要悬浮或稳定的粒状物和/或液滴形式的不溶材料。

发明领域

本发明涉及流变改性剂，更具体来说，涉及包含响应于表面活性剂的微凝胶的屈服应力流体。此外，本发明还涉及形成流变学上和相稳定的响应于表面活性剂的微凝胶组合物，其可以用于在宽pH范围悬浮粒状物和不溶材料。

发明背景

我们每天的生活都被屈服应力流体。简单来说，屈服应力流体保持稳定，直到足够的应力施加到该流体上，这时该流体将流动。这可以被认为是对应力下流动的初始抵抗，并且也被称作屈服值。屈服应力流体是可测量的量，类似于粘度，但不依赖于粘度。虽然某种流变改性剂可增稠或改进包含它的组合物的粘度，但这不一定具有期望的屈服应力流体性质。

期望的屈服应力流体性质对于在液体介质中实现某些物理和美观特性，例如颗粒、不溶液滴的永久悬浮，或气泡在液体介质内的稳定，是至关重要的。如果介质的屈服应力流体(屈服值)足以克服分散在液体介质中的颗粒上的重力和浮力效应，则这些颗粒则将保持悬浮。不溶性液滴可以被防止上升和聚结，并且气泡可以悬浮并均匀地分布在利用屈服值作为配制工具的液体介质中。屈服应力流体的一个实例是微凝胶流变改性剂，它被用于调节或改变水性组合物的流变性质。这样的性质包括，但不限于，粘度、流速、随时间对粘度变化的稳定性，以及永久悬浮颗粒的能力。它们可用于多种消费者和工业应用中。重要的消费者应用包括它们在配制个人护理产品例如浴液、皮肤霜剂、牙膏、香波、发胶和其他化妆品中的用途。在工业应用中，它们可在油气工业中用作地下处理流体，作为钻探和压裂流体中的组分。典型地，它们包含化学交联的聚合物，其具有对碱或酸敏感的pH-响应性官能度。该聚合物可在制剂中与其它成分混合，然后通过添加中和剂例如酸或碱来中和。酸敏感的增稠剂在与酸性试剂接触后活化，而碱敏感的增稠剂在与碱性试剂接触后活化。中和后，该聚合物显著溶胀以形成溶胀的交联微凝胶颗粒的无规密排(RCP)阻塞网络，赋予了期望的流变特性，即屈服应力流体、弹性模量、和粘度，并赋予了制剂光学清澈度。

这些类型的流变改性剂是本领域已知的。例如，美国专利2,798,053；2,858,281；3,032,538；和4,758,641描述了基于丙烯酸、马来酸、衣康酸或甲基丙烯酸单体的交联羧酸聚合物。美国专利6,635,702描述了交联的可碱性溶胀的丙烯酸酯共聚物，其包含一种或多种羧酸单体和一种或多种非酸乙烯基单体。美国专利7,378,479披露了可酸性溶胀的交联的聚合物，其含有至少一个碱性氨基取代基(该取代基在低pH下离子化)，至少一个得自缔合乙烯基单体的疏水改性的聚氧亚烷基取代基，和至少一个得自半疏水乙烯基表面活性剂单体的聚氧亚烷基取代基。这些pH-响应性微凝胶的关键特征是，中和后个体交联聚合物颗粒的直径(或尺寸)提高非常大。高溶胀功效使配制者利用相对少量的聚合物就实现期望的屈服应力流体和粘度，使得使用成本低。Dalmont，Pinprayoon和Saunders(Langmuir24卷，2834页，2008)认为，用丁二醇二丙烯酸酯交联的丙烯酸乙酯、和甲基丙烯酸的共聚物的微凝胶分散体中的单个颗粒在pH活化或中和后直径提到了至少3倍。溶胀程度使得体积分量提高了至少27(3³)倍。在相对低浓度的聚合物(小于3wt.％)下中和(或活化)后就形成了阻塞的网络。

虽然pH-响应性微凝胶以配制者期望的高功效提供了高屈服应力流体，它们仍有重要确定。流变性质在宽范围的pH内不都是均匀的，并且表现出与pH相关的显著变化。为了克服这些困难，提出了许多非离子型增稠剂。美国专利4,722,962描述了非离子型缔合增稠剂，其包含水溶性单烯属不饱和单体和非离子型氨基甲酸酯单体。这些聚合物为水洗配制剂提供了相对独立于pH的粘度提高或增稠，但该聚合物没有交联，纯粹的缔合相互作用不会产生屈服应力流体。