本发明涉及一种新的亲水性两性聚合物。亲水性聚合物可以与水 缔合，对水具有亲合性，并溶解于水中。两性聚合物或两性聚电解质 是同时具有阳离子性和阴离子性基团的聚合物。本发明聚合物的用途 是在阳离子性和低pH(酸性)体系中用作流变改性剂，用作生物粘合 剂，用作除去胆汁盐和抑制酶的试剂，和用作磷酸盐结合剂。

两性聚合物是公知的。例如美国专利5,286,827、5,216,098、 5,130,391、5,116,927和5,075,399教导了高吸收性交联两性离子对 共聚物，它们是粉末形式以掺入婴幼儿尿布中。聚合物的两性特性促 进了对尿液的吸收。

用作流变改性剂或增稠剂的聚合物包括非离子、阳离子、阴离子 和缔合型增稠剂。非离子聚合物包括例如天然的和化学改性的树胶。 阳离子聚合物倾向于是已被季铵化以使其与阳离子体系相容的非离子 聚合物，例如天然树胶，尽管合成聚合物是已知的，例如美国专利 5,603,926(Matsumoto等)和5,608,021(Uchiyama等)，其中教导 了由具有氨基的丙烯酸酯类单体得到的聚合物，以及美国专利 5,321,110(J.S.Shih)，其中教导了基于乙烯基吡咯烷酮的聚合物， 该聚合物包括具有氨基的丙烯酸酯类单体，并被季铵化以使其呈阳离 子性。阴离子聚合物或聚电解质包括聚羧酸，例如聚丙烯酸等。缔合 聚合物增稠剂包括非离子和离子性聚合物的疏水改性形式，当其溶解 于含水体系时通过“自缔合”起作用。

但不幸的是，上述传统水溶性聚合物在实际应用时有许多严重的 缺陷或限制。例如通常将聚合物加入个人护理、医疗、药物和日用产 品中以改进物理形式、功能、美观性和配方的流变性能，以便用户能 以便利的形式使用这些产品。例如对洗发剂进行流变改性，以使一部 分配方易于从容器中倒出并保留在使用者手掌中而不进一步流动。但 是，其使用可能导致或受配方问题的影响，例如与配方的其它组分不 利地相互作用。特别是市售护发和个人护理配方通常含有阳离子和两 性表面活性剂，以及盐、其它聚合物、非水溶剂、油、着色剂、过氧 化物、酸和碱。头发调理组合物例如通常包括阳离子表面活性剂作为 改进调理和解缠头发的调理剂。参见例如美国专利5,100,657，其中 公开了含季铵的阳离子表面活性剂，例如二烷基二甲基氯化铵和脂肪 胺的盐。增稠聚合物与这些配方组分的相互作用导致粘度显著下降、 形成不溶性配合物或产生“粘稠的”或粘性流变形态。天然纤维素树 胶，即使进行改性以使其作为阳离子增稠剂，仍然倾向于在其流变学 方面是不可接受的，包括粘性和弹性流变学，这在最终配方中是在美 学和功能方面不期望的。

此外，来自例如阳离子和两性表面活性剂的阳离子通常用于以下 用品的配方，即化妆品、个人护理、日用、纺织品、纸张涂覆和印刷、 药物和其它产品，例如洗发剂、调理剂、发胶、摩丝、洗手皂、口服 给药组合物例如糖浆，作为片剂形式的药物载体，在牙用产品中，例 如牙膏等。问题是表面活性剂在体系中倾向于破坏增稠机理，使得增 稠剂在常用于化妆品组合物的表面活性剂存在下倾向于丧失其粘度。 已知能增稠并保持化妆品粘度的阴离子聚合物增稠剂，以及其它有效 且美观的配方，在阳离子表面活性剂存在下不能保持其粘度。一些非 离子增稠剂能保持含阳离子或两性表面活性剂的配方的粘度，但其问 题在于它们产生弹性或“粘性”配方，倾向于作为单一物质流动，在 美观方面是不可接受的。

多年来，亲水性聚合物已在牙科、口腔、给药和外科用途中用作 生物粘合体系。术语“生物粘合”已用于描述与一些合成的生物大分 子和水胶体粘合生物组织的能力相关的现象。对于给药，不同离子电 荷(中性、阴离子性或阳离子性)的天然和合成生物粘合剂聚合物根 据其生物粘合性能选择。生物体的pH在消化系统内变化。胃部例如具 有约1-2的pH，其中肠道具有约5-8的pH。通过选择具有合适离子电 荷的聚合物，吸收位置可根据pH而变化。最近，亲水聚合物在其它领 域作为生物粘合剂材料的应用已引起关注，例如基于软组织的人造替 代品和用于生物活性剂的局部释放的控释体系。这种用途包括用于在 口腔和鼻腔释放药物的体系和用于肠或直肠给药的体系。例如， Blanco-Fuente等公开了天然纤维素和交联丙烯酸聚合物的生物粘合 性能。(Int.J.Pham.138，103-112页(1996))。Robert等已报告 了聚N-乙烯基吡咯烷酮(PNVP)和聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)的 生物粘合性能(Acta Phar.Tehnol.，34(2)，95-98页(1988))。 已发现天然阳离子物质例如脱乙酰壳多糖呈现良好的生物粘合性能。 但是，因为这种聚合物有时与特定的活性剂例如要输送的药物不相容， 所以需要能提供相容性并在所需pH水平起作用的具有生物粘合性能 的聚合物。

在一些情况下，亲水聚合物体系本身已用作治疗剂。Burt等(J. Pharm.Sci.76(5)，379-383页(1987))公开了阴离子交换树脂用 于粘合血液中的磷酸盐。磷存在于许多蛋白质食品的来源中。在具有 健康的肾的人体内，过量的磷在其尿液中排出。但是，对于慢性肾炎 患者，肾不能保持血液中磷和钙水平的微妙平衡。磷不能有效地排出， 从而在血液中积累，这种状况称作高磷酸盐症。不受控的高磷酸盐症 引起钙-磷酸盐配合物沉淀在软组织中，例如动脉，基本上使其转化到 骨中。高磷酸盐症也引起甲状旁腺激素分泌增加，这又引起骨降解。 因为磷酸盐的食用量下降通常不足以扭转高磷酸盐症，所以已建议特 定磷酸盐结合剂的口服给药。磷酸盐结合剂包括钙或铝盐，其与磷酸 盐配合形成不溶性钙和铝盐。钙和铝盐的长期使用导致高钙症和铝中 毒。

阴离子交换树脂，其中一些是氯化物形式，已近来建议用于结合 磷酸盐和用于治疗高磷酸盐症。但是，因为它们的结合效率差，所以 需要使用高剂量以显著减少吸收的磷酸盐。美国专利5,667,775例如 公开了使用用于结合磷酸盐的含胺的交联均聚物。由表氯醇交联的聚 (烯丙基)胺已显示一些作为磷酸盐结合剂的有效性。但是，这种组 合物不适于口服给药。它们也不能从消化系统吸收入血流中。

聚合物的另一个潜在应用领域是吸收促进剂。对于口服给药的药 物，药物必须从消化系统输送到血流中。膜隔开血流和肠道。有许多 使物质例如药物通过膜的方式。在一种输送体系中，物质直接从细胞 的外层即上皮层通过。在第二个体系中，细胞中的受体吸引物质并使 其通过。在第三个体系中，物质从细胞间通过。在后者中，“薄壁细胞” 输送机理，细胞间的正常紧密连接点是开放的，以使物质通过。已知 一些化合物能通过协助这些连接点的开放而影响药物的吸收。几种不 同类型的吸收促进剂，例如表面活性剂、脂肪酸、螯合剂和聚合物(阴 离子和阳离子性)材料已获得一定的成功。例如，Borchart等公开了 使用脱乙酰壳多糖谷氨酸(天然产生的阳离子多糖)和交联聚丙烯酸 例如Carbopol934作为胰岛素的吸收促进剂。(G.Borcard等，J. Controlled Release 29，39页(1996))。

本发明提供能克服上述和其它问题的新的亲水性两性聚合物。

发明概述

本发明是一种新的亲水性两性聚合物或共聚物，它具有阳离子和 阴离子基团，通过氨基官能和羧基官能的烯键式不饱和单体与一种具 有高玻璃化转变温度(Tg)的亲水性非离子单体以及任选地一种交联 单体进行共聚来制备。该共聚物可溶解于水中，并当加入水基组合物 中时使粘度增加。该共聚物还可用作生物粘合剂和用于其它药物用途。

根据本发明的另一方面，提供一种通过共聚所需单体组分制备亲 水性两性共聚物的方法。

新聚合物与阳离子物质例如季铵化表面活性剂相容，并特别适用 于个人护理组合物，例如洗发剂、头发调理剂、发胶和通常使用阳离 子表面活性剂的各种其它化妆品组合物。但是应该理解的是，该材料 也可用于宽范围的水基组合物，以改进组合物的流变学或提高粘度， 例如日用产品、清洁组合物、牙膏、药物产品等。该材料也用于给药 组合物和选择性地从体液中去除离子，例如磷酸盐。

根据本发明的其它方面，共聚物与酸相容，并可引入酸性制剂中， 例如那些在低pH下含有有机和无机酸的那些、洗发剂和调理配方，包 括含有阳离子表面活性剂的配方、织物柔软剂、个人护理和日用清洁 配方和药物产品。

本发明的一个优势在于提供一种与高含量阴离子表面活性剂相容 的聚合物增稠剂。

本发明的另一个优势在于聚合物可分散于含水配方中，并能在宽 的pH范围内增稠含水配方。

本发明的另一个优势在于聚合物可与阴离子、阳离子和非离子体 系组合使用。

本发明的另一个优势在于聚合物是氨基官能化的，并能使生物基 质具有调理、抗静电性和改进的粘合性，生物基质例如毛发、皮肤和 胃肠体系的内膜，和作为酶抑制剂。

优选实施方案的详细描述

本发明是亲水性两性聚合物或共聚物，通过以下组分共聚形成：

a)0.05-20摩尔％至少一种具有至少一个羧基官能团的阴离子单 体，

b)10-45摩尔％至少一种具有至少一个氨基官能团的阳离子单体，

c)足量(约35-95摩尔％)的至少一种非离子亲水性单体，以提 供约50℃以上的玻璃化转变温度，

d)0-10摩尔％的第四疏水单体，和

e)0-1.5摩尔％的交联单体。

各种传统聚合技术可用于制备聚合物，例如溶液、悬浮、分散或 乳液聚合。优选的制备方法是从聚合介质沉淀或反悬浮聚合得到聚合 物，其中单体分散于合适的溶剂中。当共聚物具有高于50℃的Tg时， 它可作为非凝聚细粉从聚合介质中沉淀出来。

用于制备共聚物的单体优选是水溶性的且足以溶解于聚合介质中 以形成均匀的溶液。它们可进行聚合反应，形成水分散性或水溶性的 聚合物。

用于形成共聚物的阴离子单体具有至少一个羧基官能团，例如具 有以下结构的烯键式不饱和羧酸： 其中R1＝-H、-CH3、-CH2CH3，和 R2＝-(CH2-)n，其中n＝1-40，直链或支链烷基，环烷基，芳基，具有式 -(CH2-CH2-O-)p的聚氧乙烯链，其中p＝1-50，或具有式 -(CH2(CH3)-CH2-O-)p的聚氧丙烯链，其中p＝1-100。

烯键式不饱和羧酸的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富 马酸、马来酸和不饱和羧酸的磺烷基酯，例如甲基丙烯酸2-磺乙基酯， 它们可单独或组合使用。特别优选的阴离子单体是甲基丙烯酸和丙烯 酸。

用于形成共聚物的阳离子单体包括至少一个氨基官能团。在共聚 物中，氨基在酸的存在下被离子化并增稠。阳离子单体可以是具有以 下结构的单体： 或 其中R1＝-H、-CH3或-CH2CH3，和 R2＝-[CH2-]n，其中n＝1-40，直链或支链烷基，环烷基，芳基，具有式 -(CH2-CH2-O-)p的聚氧乙烯链，其中p＝1-50，或具有式-(CH2(CH3)-CH2-O-)p的聚氧丙烯链，其中p＝1-50。 R3、R4、Y1、Y2和Y3可以是-H、-CH3、-CH2-CH3、支链或直链烷基、芳基、 环烷基或其组合。

阳离子单体的例子包括以下化合物：

1)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基胺、二烯丙基胺、乙烯基杂 环酰胺和其组合，包括N-(二甲基氨基丁基)丙烯酰胺、N-(二甲基 氨基丁基)甲基丙烯酰胺、N-(二甲基氨基丙基)丙烯酰胺、N-(二 甲基氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N-(二甲基氨基乙基)丙烯酰胺、N- (二甲基氨基乙基)甲基丙烯酰胺、N-(二甲基氨基甲基)丙烯酰胺、 N-(二甲基氨基甲基)甲基丙烯酰胺、N-(二乙基氨基丙基)丙烯酰 胺、N-(二乙基氨基丙基)甲基丙烯酰胺、N-(二甲基氨基乙基)甲 基丙烯酰胺、N-(二乙基氨基乙基)丙烯酰胺，其中N-(二甲基氨基 丙基)甲基丙烯酰胺是优选的。

2)丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类，选自例如N-(二甲基氨基甲 基)丙烯酸酯、N-(二甲基氨基甲基)甲基丙烯酸酯、N-(二甲基氨 基丙基)丙烯酸酯、N-(二甲基氨基丙基)甲基丙烯酸酯、N-(二甲 基氨基甲基)丙烯酸酯、N-(二甲基氨基乙基)甲基丙烯酸酯、N-(二 甲基氨基乙基)丙烯酸酯、N-(二乙基氨基乙基)丙烯酸酯、N-(二 乙基氨基乙基)甲基丙烯酸酯、N-(2-甲基丙烯酰氧乙基)亚乙基脲、 N-(二乙基氨基乙基)甲基丙烯酸酯、N-(二甲基氨基丙基)甲基丙 烯酸酯、以及它们的氯化物、硫酸盐和磺酸盐，以及乙烯基胺，例如 乙烯基吡啶和乙烯基吗啉，二烯丙基胺类、以及它们的硫酸盐和磺酸 盐和氯化物盐，其中甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯以及它们的氯化物 和磺酸盐是优选的；

3)N-(二甲基氨基丙基)丙烯酸酯、N-(二甲基氨基丁基)甲基 丙烯酸酯、N-(二甲基氨基丁基)丙烯酸酯、N-(二甲基氨基丙基) 甲基丙烯酸酯、N-(二甲基氨基乙基)甲基丙烯酸酯、N-(二甲基氨 基乙基)丙烯酸酯、N-(二乙基氨基乙基)甲基丙烯酸酯、N-(二甲 基氨基丙基)甲基丙烯酰胺的氯化物、硫酸盐和磺酸盐；

4)芳族和脂族乙烯基或烯丙基胺，选自乙烯基胺、乙烯基吡啶、 乙烯基吗啉、乙烯基咪唑、二甲基氨基甲基苯乙烯、二甲基氨基乙基 苯乙烯、以及它们的氯化物、溴化物、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、甲 基和乙基磺酸盐类；

5)具有以下结构的二烯丙基胺：

其中R1可以是：-H、-CH3、-CH2CH3，直链或支链烷基，芳基，环烷基， 或其组合。

R2是酸性基团，例如氯化物、溴化物、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、甲 基或乙基磺酸盐；和

6)它们的组合。

虽然阳离子和阴离子单体已作为单独单体描述，但应该理解的是， 同时具有氨基官能和羧基官能团的单个单体可代替两种类型的单体。

为了容易地从溶剂介质中分离，选择单体以使所得聚合物具有高 于约50℃的Tg。这使得可通过从反应混合物沉淀而以粉末形式分离出 共聚物。但是，许多低Tg的单体也可较少量地使用，且不损害共聚物 的形成。

选择非离子亲水单体，以使所得聚合物具有水溶性，优选是通常 使所得共聚物能达到高Tg的那些。示例的非离子单体包括具有以下结 构的烯键式不饱和酰胺： 其中R1＝-H、-CH3或-CH2CH3，和 R3和R2选自H、OH、甲基、乙基、月桂基、硬脂基、羧基和氨基，以 及它们的组合。具体地说，单体丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯 酰胺、二甲基丙烯酰胺、富马酰胺、二丙酮丙烯酰胺、和二甲基甲基 丙烯酰胺是优选的。

其它例子包括富马酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯 (HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯、羟甲基丙烯酰胺、甲 基丙烯酸羟丙酯。其它合适的非离子亲水单体属于甲氧基-聚氧乙烯、 丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯类，并可由以下结构表示： 其中R1＝-H、-CH3或-CH2CH3，和 其中R2是H、OH、甲基、乙基、月桂基、硬脂基、羧基或氨基，它们 可单独或组合使用，其中n＝1-100。该结构表示的单体倾向于降低共 聚物的Tg。所以，它们的用量优选较少。

其它非离子亲水单体可以是具有以下结构的环状酰胺： 其中R是亚烷基，例如-[CH2-]n，n＝1-4，例如乙烯基吡咯烷酮(n＝1)， 乙烯基己内酰胺(n＝2)，或可使用非离子单体的任何组合。

特别优选的亲水单体是甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基 丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸羟丙酯。

表1列出了由适于引入本发明共聚物的所选单体制成的均聚物的 玻璃化转变温度Tg。

                     表1

单体                                Tg℃

N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)                120

丙烯酸(AA)                           100

甲基丙烯酸(MAA)                      180 

甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)               80

甲基丙烯酸(MAA)                      185

二丙酮丙烯酰胺(DAAAm)                ＞80

二甲基丙烯酰胺(DMAAm)                ＞80

丙烯酰胺(AAm)                        ＞100

乙酰乙酰氧基乙基乙酰乙酸酯(AAEAA)     ＞60

二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)    96

任选地，疏水单体用于改进所得共聚物的性能。合适的疏水单体 包括具有以下性能的那些：(1)不溶于水，(即，小于0.2重量份的疏 水单体能溶解于100重量份水中)和(2)具有疏水缔合基团的烯键式 不饱和化合物，本文称作疏水部分，通常其添加量小于共聚物组合物 总量的2摩尔％。疏水单体通过分子内非极性缔合来提高共聚物的增稠 效率。

疏水部分优选具有至少4个碳原子，并最优选是侧链有机基团， 该基团具有与下列基团之一相当的疏水特性：具有至少4个碳原子的 脂族烃基，例如C4-C20烷基和环烷基；多核芳烃基团，例如萘基；烷 基芳基，其中烷基具有一个或多个碳，优选4-8个碳；具有4个或更 多碳的卤代烷基，优选全氟烷基；聚亚烷基氧基团，其中亚烷基是亚 乙基、亚丙基或高级亚烷基，每个疏水部分具有至少一个亚烷基氧单 元。疏水单体由下式表示： 其中R1选自氢、甲基或乙基， R2和R3选自具有1-30个碳原子的烷基。它们可以是直链或支链的， R2和R3也可选自氢或甲氧基封端的氧亚乙基和氧亚丙基，具有结构：

       -[CH2-CH2-O-]n     -[CH2(CH3)-CH2-O-]n其中n是1-100的整数。

示例的疏水单体包括α，β-烯键式不饱和羧酸的高级烷基酯，例 如丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三烷基酯、 甲基丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、 丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯；马来酸酐的乙基半酯， 马来酸二乙酯；和衍生自具有4-20、优选8-20个碳原子的链烷醇与 烯键式不饱和羧酸反应的其它烷基酯，烯键式不饱和羧酸例如丙烯酸、 甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸和阿康酸；烯键式不饱和羧 酸的烷基芳基酯，例如丙烯酸壬基-α-苯基酯、甲基丙烯酸壬基-α- 苯基酯、丙烯酸十二烷基-α-苯基酯、甲基丙烯酸十二烷基-α-苯基 酯；N-烷基烯键式不饱和酰胺，例如N-十八烷基丙烯酰胺、N-十八烷 基甲基丙烯酰胺、N，N-二辛基丙烯酰胺和其类似的衍生物；α-烯烃， 例如辛烯-1、癸烯-1、十二碳烯-1和十六碳烯-1；乙烯基烷基酯类， 其中烷基具有至少8个碳原子，例如月桂酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯； 乙烯基烷基醚类，例如十二烷基乙烯基醚和十六烷基乙烯基醚；N-乙 烯基酰胺，例如N-乙烯基月桂酰胺和N-乙烯基硬脂酰胺；和芳烷基苯 乙烯，例如叔丁基苯乙烯。

其中，优选的疏水单体是丙烯酸、甲基丙烯酸的烷基酯，N-烷基 丙烯酰胺和N-烷基甲基丙烯酰胺，其中烷基具有8-20个碳原子，以 及烷基苯乙烯类，其中烷基具有4-8个碳原子。甲基丙烯酸烷基酯， 其中烷基具有10-20个碳原子。甲基丙烯酸十二烷基酯和N-十二烷基 甲基丙烯酰胺是最优选的疏水单体。可使用一种或多种疏水单体，这 取决于共聚物的所需性能。

就选择用于聚合方法的聚合溶剂而言，溶剂的溶解度参数优选接 近所选单体的溶解度参数。溶解度参数已定义为内聚能密度的平方根， 代表引起分子结合的浓缩力。如果溶剂的溶解度参数远远高于单体之 一的溶解度参数，则单体不能溶解于溶剂中，或所得共聚物倾向于快 速沉淀，其作为增稠剂的有效性降低。如果其中一种单体的溶解度参 数显著高于溶剂的溶解度参数，则所得共聚物倾向于溶胀。结果，聚 合介质难以混合。优选，单体的溶解度参数比溶剂的溶解度参数低不 超过2(MPa)1/2。表2列出许多单体和溶剂及其相应的溶解度参数。

                                         表2 单体 SMALL的溶解度参数(MPa)1/2 N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)     17.0 甲基丙烯酸甲酯(MMA)     18.09 丙烯酸(AA)     21.96 甲基丙烯酸乙酯(EMA)     17.75 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)     20.60 甲基丙烯酸(MAA)     20.43 丙烯酸羟乙酯(HEA)     19.11 二丙酮丙烯酰胺(DAAAm)     22.09 二甲基丙烯酰胺(DMAAm)     20.39 甲基丙烯酰胺     NA 丙烯酰胺(AAm)     21.24 甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯(DMAEMA)     15.97 乙酰乙酰氧基乙基乙酰乙酸酯(AAEAA)     19.69 甲氧基-(EO9)-甲基丙烯酸酯(CD550)     18.84 甲氧基-(EO12)-甲基丙烯酸酯(CD552)     17.25 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)     19.94 溶剂 环己烷     15.5 乙酸乙酯     18.22 乙醇     24.77 乙酸正丁酯     17.65 乙酸叔丁酯     16.20 乙酸甲酯     18.97 苯     18.8 二氯甲烷     19.8 叔丁醇     21.7

从表2可见，优选的溶剂根据单体的选择而变化。例如，单体例 如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、二甲基氨 基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA)、甲基丙烯酸甲酯(MAA)和丙烯酸(AA) 能与环己烷、乙酸乙酯和乙酸丁酯溶剂相容。HEA、CD550和CD552在 乙酸乙酯中很好地聚合。

所选的溶剂可以是两种或更多种溶剂的混合物。这使得能调节溶 解度参数范围，以使溶剂与所选单体相容。一种优选的溶剂混合物是 烃(例如环己烷)与乙酸烷基酯(例如乙酸乙酯)的混合物。特别优 选的溶剂具有低于100℃的沸点，从而能通过在适中的温度和压力条 件下蒸发将它们从共聚物中除去。

合适的聚合溶剂的例子是脂族烃，例如戊烷、己烷、庚烷、环己 烷；溶剂油；矿物油；支化烃类，例如由Presperse、Piscataway、 NJ以商品名Permethyl 97A至106A销售的那些；醚类，例如二甲基 醚和二乙基醚；酯类，例如乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸丙酯、乙 酸乙酯和乙酸甲酯；芳烃，例如苯、甲苯和二甲苯；全氟化液体，例 如全氟己烷、全氟辛烷、全氟烷基醚、全氟烷基胺和三氟乙醇；醇类， 例如叔丁醇、异丙醇和甲醇；和卤化溶剂，例如二氯甲烷。这些溶剂 可单独或组合使用。

交联单体或交联剂可加入聚合介质中，以改进和控制所得共聚物 的性能。这将给出一种配方，该配方被本发明的聚合物增稠，具有所 需的艺术美感外观和流变学，并使部分产品按照需要分配。例如发胶 或牙膏将从可挤压的管中流出应用，同时在释放压力后使剩余产品返 回保留在包装材料中。    

所用的交联单体由下式表示： n，m＝1至4，n＋m≥2 R1、R3＝H，烷基 R2＝烷基、环烷基、芳基，   ＝-(CH2-CH2-O)p-，其中p＝1至50，   ＝-(CH2(CH3)-CH2-O)p-，其中p＝1至50，    ＝氨基、酯、聚氨基、聚酯

合适的交联单体包括二-、三-、或多官能单体，如乙烯基、烯丙 基、丙烯酸类或甲基丙烯酸类、丙烯酰氨基或甲基丙烯酰氨基。例子 包括三烯丙基-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮、乙二醇二丙烯酸 酯、三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙基 酯、柠檬酸烯丙基酯、二-和三-烯丙基胺、聚乙二醇二-和三-丙烯酸 酯、烯丙基季戊四醇、烯丙基蔗糖和亚甲基二丙烯酰胺。特别优选的 交联单体是乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、 烯丙基季戊四醇和三烯丙基-1，3，5-三嗪-2，4，6(1H，3H，5H)-三酮。

任选地，本发明的亲水两性聚合物可以是线型非交联形式连接的 聚合物。这种聚合物将用于抑制成片、分散剂用途、和通用的粘度改 性，特别是在阳离子物质存在下。

引发剂用于催化聚合反应。可以使用任何传统的自由基引发剂， 包括偶氮和过氧类型的引发剂。合适的偶氮型引发剂的例子是偶氮二 甲基戊腈，偶氮二异丁腈、偶氮二甲基丁腈和DuPont以商品名VAZO 销售的以及WAKO Pure Chemical Industries以商品名V-40至V-501 销售的其它偶氮引发剂。

合适的过氧型引发剂包括过氧化月桂酰、氢过氧化枯烯、过氧化 二碳酸乙基己基酯、过氧化二碳酸二异丙基酯、4-(叔丁基过氧化氢 过氧羰基)-3-己基-6-7-(叔丁基-过氧羰基)庚基环己烯(4-TBPCH)、 氢过氧化枯烯、和过氧化新癸酸叔丁基酯、氢过氧化叔丁基、过氧化 苯甲酰、以及Elf Atochem North America，Inc.以商品名Lupersol、 Luperco、Lucidol和Luperox销售的有机过氧化物。

具体地说，优选的引发剂是DuPont以商品名VAZO52销售的2，2’- 偶氮二(2-甲基丁腈)。其它适用于烯键式不饱和单体聚合的方法，例 如阳离子、阴离子或氧化还原型引发剂也可用于制备本发明的两性聚 合物。

单体、交联单体和引发剂优选在聚合介质中按照以下比例组合：

阴离子单体                0.05-20摩尔％

阳离子单体                10-45摩尔％

非离子亲水单体            45-90摩尔％

疏水单体                  0-10摩尔％

交联单体                  0.005-1.5摩尔％

引发剂                    0.005-1摩尔％

特别优选的单体范围是：

阴离子单体                0.05-10摩尔％

阳离子单体                20-35摩尔％

非离子亲水单体            55-75摩尔％

单体的优选比例由阳离子与阴离子单体的摩尔比如下确定：

比例(R)＝阳离子单体÷阴离子单体 优选的阳离子单体与阴离子单体的比例是约2-16，进一步优选该比例 为约3-16。在该范围内选择比例具有两个优点。第一，这促进聚合。 阳离子和阴离子单体形成分子内和分子间盐单元，这使共聚物以细粉 的形式从溶剂沉淀出来。这促进通过沉淀聚合形成共聚物。第二，阴 离子和阳离子基团在同一聚合物分子中的存在使得共聚物与常用于化 妆品、日用、清洁、药物和其它配方的阳离子、阴离子和两性表面活 性剂相容。

单体与溶剂的优选比率，即总固含量是反应器内容物的约10-30 重量％。当该量为约30重量％或以上时，反应难以进行，因为反应物倾 向于在反应器内形成凝胶或固化成紧密的物料，使得共聚物难以加工， 除非使用某些降低粘度或促进反应的方法。

在聚合期间或聚合之后，可以使用其它聚合添加剂，例如非离子 表面活性剂、聚合物稳定剂、分散剂、酸、碱和盐。这种聚合添加剂 用于通过防止聚合物粒子在反应器中形成时发生聚集而促进聚合。

用于该目的的合适的非离子表面活性剂的添加量是反应器内总物 料量的约0.01-4重量％，包括具有亲油/亲水平衡值(HLB)为约2-16 的那些。最优选的是HLB为2-8的那些。示例的表面活性剂包括由下 式表示的烷基聚氧乙烯化合物：

              RO(EO)n-H， 其中R是C8-C18烷基，EO是亚乙基氧基，n是1-10的整数。在上述表 面活性剂中，乙氧基化烷基苯酚和乙氧基化脂肪醇是更优选的。其它 合适的非离子表面活性剂包括McCutcheon在Detergents and Emulsifiers中所述的那些(North American Edition，1980年会)， 由ICI Co.以商品名Hypermer高分子表面活性剂或分散剂，二元醇和 二聚二甲基硅氧烷共聚物销售的那些，最广义地称为聚硅氧烷聚醚共 聚物，由下式表示： 其中x＝2-200；

y＝2-100；

PE＝(CH2)pO(EO)m(PO)nZ，烷基，(Me2SiO)pZ其中EO＝-CH2CH2O-，亚乙基氧；

PO＝-CH2CH(CH3)0，1，2-亚丙基氧；

p＝2-30；

m＝0-100；

n＝0-100；和

Z＝烷基。

许多这种聚合物可以商品名Silwet购自Witco Co.，以商品名DC 或DC Surfactant购自Dow Corning，和以商品名Abil Surfactant 购自Goldshmidt Co.。

为了制备本发明的共聚物，使所选的单体、交联剂、溶剂和表面 活性剂混合形成均匀的溶液。该混合物用惰性气体例如氮气保护，并 加热到约30-90℃，更优选约40-60℃。加入第一部分引发剂或批料引 发剂，并将反应物搅拌充足的时间以进行聚合，通常约5小时。当聚 合基本上完成时加入第二部分引发剂或“助”引发剂。这通过使任何 剩余单体共聚而降低了其浓度。“助”引发剂可以与批料引发剂相同， 或是不同的引发剂。

另外，增量加入一种或多种单体，其中在加入引发剂后加入一部 分单体。

在反应期间，共聚物作为细粉从溶剂中沉淀出来。这与溶剂形成 淤浆。例如通过旋转蒸发除去溶剂。共聚物产品可进一步经过干燥以 完全除去溶剂。共聚物保持为粉末或易碎的固体。

所形成的共聚物是用于各种含水配方的有效的流变改性剂和增稠 剂，这些配方包括有机酸配方、无机酸配方、头发调理剂、洗发剂、 织物柔软剂等，药物、个人护理和日用配方。这些配方在宽范围pH和 在阳离子表面活性剂存在下显示良好的粘度保持性。

共聚物与各种头发调理剂相容，包括有机硅调理剂、阳离子表面 活性剂调理剂、两性表面活性剂和其它用于护发组合物和个人护理产 品的调理剂。

相容性有机硅调理剂的例子包括挥发性聚硅氧烷，例如以下通式 所示的环状或线型聚二甲基硅氧烷：

(CH3)3Si-O-[-Si(CH3)2-O-]n-Si(CH3)3其中n是1-7的整数。

共聚物也与非挥发性有机硅调理剂相容，例如聚二甲基硅氧烷树 胶、氨基硅氧烷和苯基硅氧烷，例如聚烷基或聚芳基硅氧烷。特别优 选的这类硅氧烷是聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷和聚甲基苯基硅 氧烷。

能与共聚物相容的其它有机硅阳离子聚合物相应于下式：

(R1)aG3a-Si-(-OSiG2)n-(-OSiGb(R1)2b)m-O-SiG3a(R1) 其中G选自氢、苯基、OH、C1-C8烷基，优选甲基，其中a代表0或1-3 的整数，优选等于0；b代表0或1，优选等于1；n＋m的和是1-2000 的数，优选50-150，n代表0-1999的整数，优选49-149，m代表1-2000 的整数，优选1-10；R1是通式为CqH2qL的单价基团，其中q是2-8的 整数，L选自-N(R2)CH2-CH2-N(R2)2和-N(R2)2，其中R2选自氢、苯 基、苄基和饱和烃基，优选含1-20个碳原子的烷基。

刚性有机硅聚合物也与本发明共聚物相容。这些包括聚二甲基硅 氧烷树胶和聚苯基甲基硅氧烷树胶，通常称为聚二甲基硅氧烷、 amodimethicone、苯基甲基硅氧烷。例子包括填料增强的聚二甲基硅 氧烷树胶，例如具有端基如羟基的那些；交联的硅氧烷，例如有机取 代的有机硅弹性体；有机取代的硅氧烷树胶，包括具有端基例如羟基 的那些；树脂增强的硅氧烷；和交联的硅氧烷聚合物。一种该硅氧烷 树胶是二苯基-二甲基聚硅氧烷树胶，其具有至少约500000的分子量 并被二苯基取代。

与共聚物相容的有机硅树脂是具有通过使用三官能和四官能硅烷 引入高度交联键的有机硅聚合物。用于制备这种树脂的典型硅烷包括 单甲基、二甲基、单苯基、二苯基、甲基苯基、单乙烯基和甲基乙烯 基氯硅烷，和四氯硅烷。其它功能有机硅材料包括硅氧烷二醇共聚物， 例如由Dow Corning公司(Midland，MI)以商品名DC 190和DC 193 销售的那些。

与共聚物相容的阳离子表面活性剂调理剂包括季铵盐类，例如二 烷基二甲基氯化铵，其中烷基具有约12-22个碳原子，并衍生自长链 脂肪酸，例如氢化牛油脂肪酸(牛油脂肪酸生成季铵化合物，其中R1 和R2主要具有16-18个碳原子)。这种季铵盐的例子包括二牛油二甲 基氯化铵、二牛油二甲基甲基硫酸铵、二(十六烷基)二甲基氯化铵、 二(氢化牛油)二甲基氯化铵、二(十八烷基)二甲基氯化铵、二(二 十烷基)二甲基氯化铵、二(二十二烷基)二甲基氯化铵、二(氢化 牛油)二甲基乙酸铵、二(十六烷基)二甲基氯化铵、二(十六烷基) 二甲基乙酸铵、二牛油二丙基磷酸铵、二牛油二甲基硝酸铵、二(椰 子烷基)二甲基氯化铵、和硬脂基二甲基苄基氯化铵。其中，二牛油 二甲基氯化铵、二(十六烷基)二甲基氯化铵、硬脂基二甲基苄基氯 化铵、十六烷基三甲基氯化铵和山萮基三甲基氯化铵是优选用于本发 明的季铵盐。二-(氢化牛油)二甲基氯化铵是特别优选的水不溶性季 铵盐，用作与本发明共聚物相容的护发组合物中的调理剂。

伯、仲和叔脂肪胺的盐也是优选的水不溶性阳离子表面活性剂， 用作与本发明共聚物相容的头发调理剂。这种胺的烷基优选具有约 12-22个碳原子，并可被取代或未取代。仲胺和叔胺是优选的，叔胺 是特别优选的。用于本发明的胺包括硬脂氨基丙基二甲基胺、二乙基 氨基乙基硬脂酰胺、二甲基硬脂胺、二甲基大豆胺、大豆胺、十三烷 基胺、乙基硬脂胺、乙氧基化(2摩尔环氧乙烷)硬脂胺、二羟乙基 硬脂胺、和花生基山萮基胺。合适的胺盐包括卤素、乙酸盐、磷酸盐、 硝酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐和烷基硫酸盐。这种盐包括氢氧化硬脂胺、 氯化大豆胺、甲酸硬脂胺、二氯化N-牛油丙烷二胺、硬脂酰氨基丙基 二甲基柠檬酸胺、硬脂酰氨基丙基二甲基胺，和瓜尔(guar)羟丙基 三氯化铵。

与本发明共聚物相容的两性表面活性剂包括高级烷基甜菜碱、磺 基甜菜碱、氨基甜菜碱、和氨基磺基甜菜碱，例如十六烷基甜菜碱， 以及脂族仲和叔胺的衍生物，其中脂族基团可以是直链或支链的，其 中脂族取代基中的一个含有约8-18个碳原子，一个含有阴离子水溶性 基团，例如羧基、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐或膦酸盐。在该定义范围 内的化合物的例子是3-十二烷基氨基丙酸钠、N-烷基牛磺酸例如通过 十二烷基胺与羟乙磺酸钠反应得到的物质，以及N-高级烷基天冬氨酸。 其它包括烷基、优选C6-C22和最优选C8-C12烷基两性氨基乙酸酯；烷基、 优选C6-C22和最优选C8-C12烷基两性丙酸酯；及其混合物。

适用于护发组合物且与本发明共聚物相容的两性表面活性剂可由 那些示例，广泛定义为脂族季铵、鏻、和锍化合物的衍生物，其中脂 族基团可以是直链或支链的，其中脂族取代基团之一含有约8-18个碳 原子，一个取代基含有阴离子水溶性基团，例如羧基、磺酸盐、硫酸 酯、磷酸盐或膦酸盐基团。例子包括烷基氨基磺酸盐、烷基甜菜碱和 烷基氨基甜菜碱。

其它头发调理剂用于护发组合物中，以提供改进的调理益处，这 些调理剂也与本发明共聚物相容，是水解的动物和植物蛋白质调理剂。

在清洁组合物制剂中的普通组分是合成的阴离子表面活性剂，清 洁组合物例如洗发剂、头发调理、工业和日用清洁剂和洗涤剂组合物。 表面活性剂以约5-25％的量存在，优选约15-20％，且与本发明的聚合 物相容。这些合成的阴离子表面活性剂包括烷基和烷基醚硫酸盐，由 式ROSO3M和RO(C2H4O)xSO3M表示，其中R是具有约10-20个碳原子 的烷基或链烯基，x是1-10，M是水溶性阳离子，例如铵、钠、钾和 三乙醇胺。用于本发明的烷基醚硫酸盐是环氧乙烷与具有约10-20个 碳原子的一元醇的缩合产物。优选在烷基和烷基醚硫酸盐中的R具有 14-18个碳原子。醇可衍生自脂肪，例如椰子油或牛油，或可以是合 成的。月桂醇和直链醇是衍生自椰子油的那些。这种醇与摩尔比为 1-10、特别是3的环氧乙烷反应，例如具有平均3摩尔环氧乙烷每摩 尔醇的分子的所得混合物被硫酸盐化并中和。

用于本发明的烷基醚硫酸盐的具体例子是椰子烷基三氧亚乙基硫 酸钠、牛油烷基三氧亚乙基硫酸锂和牛油烷基六氧亚乙基硫酸钠。高 度优选的烷基醚硫酸盐是含有单个化合物的混合物的那些，所述混合 物具有平均烷基链长度为约12-16个碳原子，平均乙氧基化度为约1-4 摩尔环氧乙烷。这种混合物也含有约0-20重量％的C12-13化合物；约 60-100重量％的C14-15-16化合物，约0-20重量％的C17-18-19化合物；约3-30 重量％的乙氧基化度为0的化合物；约45-90重量％的乙氧基化度为1-4 的化合物；约10-25重量％的乙氧基化度为4-8的化合物；约0.1-15 重量％的乙氧基化度大于8的化合物。

与本发明聚合物相容的另一种阴离子表面活性剂是下面通式的有 机磺酸反应产物的水溶性盐：

                      RSO3M其中R选自直链或支链的饱和脂族烃基，具有8-24个碳原子，优选 12-18个碳原子；M是阳离子。例子是甲烷系列的烃的有机硫酸反应产 物的盐，包括异-、新-、ineso-和正-烷烃，具有8-24个碳原子，优 选12-18个碳原子，以及磺化剂，例如SO3、H2SO4、发烟硫酸，根据已 知的磺化方法获得，包括浸提和水解，例如碱金属和铵磺化的C12-18正 烷烃。

与本发明聚合物相容的阴离子合成洗涤剂的其它例子如下：

a)用羟乙磺酸酯化脂肪酸并用氢氧化钠中和的反应产物，其中例 如脂肪酸衍生自椰子油；甲氨基乙磺酸盐的脂肪酸酰胺的钠或钾盐， 其中例如脂肪酸衍生自椰子油，

b)琥珀酸盐，包括表面活性剂例如N-十八烷基磺基琥珀酸二钠； N-(1，2-二羧乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酸四钠；琥珀酸钠的二戊基 酯；琥珀酸钠的二已基酯；琥珀酸钠的二辛基酯，

c)含约12-24个碳原子的烯烃磺酸盐，包括可通过以下方法制备 的化合物，其中用未配合的三氧化硫磺化α-烯烃，然后在使反应中已 形成的任何磺内酯水解成相应的羟基-链烷磺酸盐的条件下中和酸反 应混合物。三氧化硫可以是液态或气态的，并通常(但非必须)用惰 性稀释剂稀释，例如当以液体形式使用时通过液体SO2、氯化烃等稀释， 或当以气体形式使用时通过空气、氮气、气态SO2等稀释。用于合成烯 烃磺酸盐的α-烯烃是具有12-24个碳原子、优选14-16个碳原子的单 烯烃。优选，它们是直链烯烃。合适的1-烯烃的例子包括1-十二碳烯、 1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯和1-二十四碳烯，

d)β-烷氧基链烷磺酸盐，例如β-烷氧基-链烷-1-磺酸盐，或 2-烷氧基-链烷-1-磺酸盐，其具有在此处有用的低硬度(钙离子)敏 感性，以在日用洗涤条件下提供超级清洁水平，包括：β-甲氧基癸烷 磺酸钾、2-甲氧基十三烷磺酸钠、2-乙氧基十四烷基磺酸钾、2-异丙 氧基十六烷基磺酸钠、2-叔丁氧基十四烷基磺酸锂、β-甲氧基十八烷 基磺酸钠、正丙氧基十二烷基磺酸铵，和

e)其它合成的阴离子表面活性剂，例如McCutcheon在Detergents and Emulsifiers(1994，M.C.Publishing Corporation出版)中描 述的那些，将其引入本文以供参考，以及1975年12月30日Laughlin 等人的美国专利3929678。上述表面活性剂可单独使用，或与本发明 的洗发剂组合物组合使用。烷基硫酸盐与乙氧基化烷基硫酸盐的混合 物优选用于此处。

此外，在许多类型的配方组合物中，洗涤剂体系可用非离子表面 活性剂混合物制备。该表面活性剂的存在量是约5-25％，优选约 15-20％。合适的洗涤剂体系由疏水/亲水平衡值HLB为约2-16的非离 子表面活性剂组成。最优选的是HLB＝8-18的那些。这些表面活性剂的 例子包括由下式表示的烷基聚氧乙烯化合物，

                    RO(EO)n-H其中R是C8-18烷基，或苯基。EO是亚乙基氧，n是1-100的数。其它 合适的非离子表面活性剂如McCutcheon在Detergents and Emulsifiers(1994，M.C.Publishing Corporation)中描述的那些。 在上述表面活性剂中，乙氧基化烷基酚和乙氧基化脂肪醇是更优选的， 链烷醇酰胺例如Cocamide MEA、Cocamide DEA、Lauramide DEA是可 使用的链烷醇酰胺的一些例子。胺的氧化物例如椰油氨基(cocamido) 丙基氧化胺、氧化硬脂胺、氧化月桂胺、和氧化山萮胺。

为了改进流变学和/或增稠所选的组合物，可将共聚物作为细粉以 约0.01-20重量％的浓度加入组合物中，并搅拌该混合物。可加热以帮 助分散或共聚物的溶解。用无机酸、有机酸或氨基酸中和共聚物，以 进行增稠。所需酸的量取决于所需配方的粘度和pH值。适用于中和的 酸包括(但不限于)乙酸、盐酸、氢氟酸、氢碘酸、氢溴酸、硝酸、 磷酸、硫酸、聚丙烯酸、甲酸、乙醇酸、乳酸、马来酸、柠檬酸、苯 乙醇酸和酒石酸，通式为RnCOOH的羧酸，其中n是1-18的整数，以 及普通的氨基酸。

两性共聚物也适用于制备洗发剂、调理剂、漂洗剂、液体皂、皂 条、洗涤剂、清洁剂、居室除臭剂等。

一般来说，本发明的聚合物可用于许多用途，其中酸性和碱性基 团存在于同样的分子中是有用的性质。它们可用作化妆品用途中的添 加剂、身体植入物、用于导管的涂层、套管、防汗剂和除臭配方、用 于医疗设备的涂层、手套、可除去的保护涂层、伤口敷料等。它们可 用于油墨配方、用于织物的保护性可洗涤的涂层等。它们可用于增稠 有机或无机酸体系。

该共聚物适用作以下物质配方中的增稠和/或调理添加剂，包括发 乳、润肤霜、露、香脂、和软膏，局部医用霜、护肤膜、脱发剂、剃 须膏、洗手液和沐浴液、睫毛油、防晒品等。

该共聚物也可用作指甲护理配方中的添加剂，例如水基指甲油、 指甲修复品、指甲保护品等。

在化妆品应用中，该共聚物也可用作湿和干的调理剂、冲洗调理 剂、调理洗发剂、调理定型胶、2合1调理洗体液、调理/后处理(颜 色改进树脂)头发颜色、保湿洗体液、皮肤保湿剂、护肤膏、防汗剂、 含α-羟基酸(AHA)的配方、含二羟基丙酮(DHA)的自染色配方，含 曲酸、天然提取物和氢醌的皮肤增白配方。

所得共聚物可用于家庭护理或织物柔软剂、消毒清洁剂、浴室清 洁剂、盥洗用浮球、洗手皂、消毒剂和可剥离碱的乙烯基地面材料抛 光配方。

另一种用途是医用配方，如手膏、抗病毒(阴离子病毒)、抗生物、 胃部生物粘合剂、尿布用超级吸收剂、离子交换剂、在医院中使用的 非滴流可喷洒式消毒剂、在常规保养中使用的硬表面抗微生物漆、药 物在腹部的控释(片剂的低pH)。

进一步应用是织物、油墨和纸张用途，作为用于酚类的絮凝剂(碎 纸机流出液)、纸张涂料、防皱油墨喷墨、用于油墨配方的增稠剂，例 如用于印刷丙烯酸类织物的阳离子染料、用于纸张的粘合剂(阴离子 纸浆)、用于得到合成革的饱和非织造织物，和用于织物的可洗性保护 涂层。

该聚合物也可用于普通工业用途，例如甲板和栅栏洗涤、防冻、 剪切变稀防水剂、防酸和碱的塞子、水处理，作为环氧类的交联剂， 作为水泥增塑剂，用于在低pH下稳定沥青乳液，以制备透明的粘合剂， 作为粘土、二氧化钛、碳酸钙和其它矿物的分散稳定剂，在冷轧钢工 艺中的浸渍剂、低pH下的工业金属涂料，从含水体系中提取微生物， 皮革加工助剂(与羧基化蛋白质结合)。

该共聚物也可用于药物制剂的配方中，例如膏、香脂、凝胶、牙 膏、片剂、胶囊、灌肠液、呕吐剂、栓剂、发泡的抗真菌制剂。该共 聚物也可用作在局部和全身给药组合物中的载体，用于经皮递送活性 成分或通过皮肤的组合物，口服液、抗痤疮制剂、局部麻醉剂等。

该共聚物具有许多适合各种医用和牙科用途的性能。第一，该共 聚物可用作增稠剂，以提高液体形式的治疗剂的粘度，例如糖浆、凝 胶等。第二，该共聚物与阳离子物质相容，从而可用于使用阳离子剂 的口服护理和医用组合物。例如，用于血小板和牙垢控制的口服护理 组合物通常含有抗微生物剂。这些通常本身是阳离子性的，从而许多 传统增稠剂与抗微生物剂不相容。此外，两性聚合物的阴离子特征将 有利于抑制累积磷酸钙并抑制焦磷酸盐(一种常用的牙垢控制剂)的 酶水解。本发明的共聚物与各种阳离子和阴离子物质相容，从而具有 在这种组合物中可作为增稠剂和载体的应用性。所以，它们可用于各 种用途，例如身体植入物、用于导管的涂层、套管、防汗剂和除臭配 方、用于医疗设备的涂层、手套、可除去的保护涂层、伤口敷料等。

第三，该共聚物具有生物粘合性能。通过选择共聚物中阳离子基 团和阴离子基团的相对比例，可设计该共聚物，以使其根据局部pH优 先粘合在胃肠系统的特定区域。该共聚物的生物粘合性能对各种给药 体系有效，包括片剂、丸剂、糖浆等。例如，当以片剂使用时，该共 聚物帮助片剂粘合到消化系统的选定位置的膜上，从而随着药剂膨胀， 药物在选定的吸收位置以高浓度释放出来。

第四，该共聚物具有作为吸收和渗透改进剂的性能。虽然未完全 理解，但据信，该共聚物促进药物的薄壁细胞运输。共聚物可能有助 于打开皮下细胞之间的紧密接合，使药物从其间通过。

第五，该共聚物能作为离子结合剂。例如，该共聚物有效地在宽 范围pH下结合血流中的磷酸盐。所以该共聚物可用于处理高磷酸盐 症。

显然，许多用途可利用该共聚物的两种或更多的性能。例如，在 结合磷酸盐的情况下，该共聚物作为吸收促进剂的能力使其能用于口 服组合物中。

在另一个实施方案中，该共聚物用于将胰岛素和其它蛋白质和肽 类从胃肠系统口服给药到血流中。第一，该共聚物与胰岛素和其它蛋 白质和肽类相容。共聚物的阴离子部分用于使胰岛素保持在低pH的溶 液中。第二，共聚物的生物粘合性能用于在邻近能将胰岛素输送到血 流中的肠道膜处浓缩胰岛素。第三，共聚物的渗透改进性能促进该输 送过程。为了防止胰岛素在腹部和肠道被胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶 降解，含有该共聚物和胰岛素的组合物优选还包括酶抑制剂。任选地， 该酶抑制剂化学连接到共聚物上。对于其它给药系统，胰岛素/共聚物 体系可以片剂、丸剂、胶囊、悬浮液、糖浆等形式使用。

所以，一般来说，本发明的共聚物可用于许多用途，其中在同一 分子中存在酸性和碱性基团是有用的性质。

虽然不打算限制本发明，但以下实施例用于说明本发明共聚物的 制备方法及其性能，以及可应用它们的配方。其中，粘度用Brookfield 粘度计用RV锭检测。所有粘度在20rpm下检测。

实施例

制备亲水性两性聚合物的通用实施例

在配备有冷凝器、汽轮式混合器和温度探针的夹套反应器中将单 体、交联剂、表面活性剂和溶剂混合至均匀。将该混合物加热到60℃， 并用氮气保护。在每个实施例中，所用的表面活性剂是 HypermerB-246表面活性剂(由ICI Industries供应)，除了实施例 12和13使用Abil EM90(一种硅氧烷二醇表面活性剂，从Goldschmidt， Richmond，VA获得)，但可以使用其它表面活性剂。将DuPont销售的 批料引发剂VAZO 52加入反应器中，并搅拌反应器5小时。反应5小 时后加入对于这种聚合物反应常用的促进引发剂或“促进剂”以降低 残余单体的浓度，添加量是以聚合物重量为基准的0.012重量％。优选 的“促进剂”是VAZO 52，尽管可使用其它引发剂。“促进剂”不能在 物质上改变作为该反应最终产物的聚合物组成。此外，“促进剂”将用 于在以下其它实施例中消耗残余的单体，但该步骤在实施例中暗示， 但未具体讨论。引发剂的精确用量将随着反应而变化，通常是约 0.005-0.05重量％，其中使用足够的引发剂以消耗单体，并生成具有 显著减少的残余单体的聚合物。在本反应中，反应在7小时时停止， 并从反应器中取出糊状的产物。

通过在旋转蒸发器中在23in.Hg真空下于55℃温度下干燥12小 时，从共聚物糊中分离出溶剂。该产物于77℃再干燥3小时。

该工序用于制备实施例1-37的聚合物。

                 实施例1

在溶剂混合物中制备HEMA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝3.1％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 9.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA) 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 60.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.674 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.326 总量 100.0

所用的溶剂是两种溶剂乙酸乙酯和环己烷的混合物。所用的表面 活性剂是非离子嵌段共聚物表面活性剂，由ICI Surfactants， Wilmington，DE以商品名Hypermer销售。

                实施例2

  在溶剂混合物中制备HEMA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA) 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 65.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.663 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.337 总量 100.00

                    实施例3

在溶剂混合物中制备HEMA/DMAPMA/MAA/DMAAm两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA) 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.000 二甲基丙烯酰胺(DMAAm) 10.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.663 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.337 总量 100.00

                   实施例4

        在溶剂混合物中用长链疏水单体SMA

      制备HEMA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝8.19％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 3.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA) 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 65.000 甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA) 1.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.652 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.348 总量 100.00

                     实施例5

         在溶剂混合物中用长链疏水单体SMA

         制备HEMA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝11.27％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 2.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA) 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 65.000 甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA) 2.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZ0 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.641 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.359 总量 100.00

                 实施例6

 在溶剂混合物中制备HEMA/HEA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺(DMAPMA) 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.000 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.671 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.329 总量 100.00

所得共聚物的Tg是81℃。

                实施例7

  在溶剂混合物中制备HEMA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

聚合温度是70℃：

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 65.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 67 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.663 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.337 总量 100.00

所得共聚物的Tg是83℃。

                 实施例8

  在溶剂混合物中制备MMA/DMAPMA/HEA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.42％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 甲基丙烯酸甲酯(MMA) 55.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.759 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.241 总量 100.00

所得共聚物的Tg是92℃。

             实施例9

  在溶剂混合物中制备HEMA/DMAPMA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.42％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 65.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.663 乙酸乙酯/环己烷＝80/20 79.337 总量 100.00

所得共聚物的Tg是88℃。

                 实施例10

在乙酸乙酯溶剂中制备HEMA/DMAPMA/HEA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.42％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.671 乙酸乙酯 79.329 总量 100.00

所得共聚物的Tg是80.97℃。

                   实施例11

    在乙酸乙酯中用烯丙基季戊四醇作为交联剂制备

         HEMA/DMAPMA/HEA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.000 烯丙基季戊四醇 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.671 乙酸乙酯/环己烷 79.329 总量 100.00

所得共聚物的Tg是80.97℃。

                 实施例12

     在乙酸乙酯中用硅氧烷-二醇表面洗性剂制备

           HEMA/DMAPMA/HEA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.000 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.400 乙酸乙酯 79.600 总量 100.00

                  实施例13

在溶剂混合物中制备HEMA/DMAPMA/LEM-23/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝7.77％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 3.862 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 65.000 LEM-23(*) 0.50 三羟甲基丙烷甲基丙烯酸酯 0.600 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.634 乙酸乙酯/环己烷＝54/46％重量 79.366 总量 100.00

(*)LEM-23是可聚合的表面活性剂，乙氧基化(23摩尔)月桂 醇甲基丙烯酸酯，由BIMAX，Inc.，Cockeysville，MD销售。

                   实施例14

          在乙酸乙酯中通过增量进料单体

      制备HEMA/DMAPMA/HEA/MAA两性聚电解质

DMAPMA/MAA＝6.43％摩尔/摩尔 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酸(MAA) 4.662 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 30.000 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.000 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.300 VAZO 52 0.038 总量(聚合物) 100.0 总固含量＝ 20.00 表面活性剂 0.679 乙酸乙酯 79.321 总量 100.00

但是，乙酸羟乙酯(亲水性阴离子单体)在两个阶段中以两个等 份加入。在加入批料引发剂之后1小时加入第二部分HEA。所得共聚 物的Tg是80.97℃。

                    应用检测

实施例1-8和10-14的共聚物样品在各种用途中进行评价，以确 定增稠效果随着pH和阳离子表面活性剂(即，十六烷三甲基氯化铵， CETAC)浓度的变化关系。在去离子水中使用4重量％的聚合物制备凝 胶，并用乙酸中和聚合物。表3列出了在20rpm下测得的溶液粘度(以 厘泊cP为单位)随pH的变化。表4列出了溶液粘度随十六烷三甲基 氯化铵浓度的变化。在所有应用实施例中，凝胶或胶水的粘度用 Brookfield粘度计RV，6号锭在200rpm下和25℃温度下检测。

                         表3

                   粘度与pH值的关系  聚合物  实施例    公称pH      10      9      8      7      6      5      4      3  1         pH实际值    9.64    8.96   7.99   7.00   5.90   5.02   4.07   3.45

       粘度        6,100   500    24,500 39,450 47,000 42,600 58,000 58,000  2         pH实际值    10.07   8.97   8.01   7.09   5.88   5.03   4.10   3.55

       粘度        900     900    26,000 39,000 45,000 46,000 51,000 58,000  3         pH实际值    9.80    8.98   8.01   7.04   6.00   5.25   4.20   3.80

       粘度        2,300   1,500  18,300 25,500 26,000 28,100 30,750 33,100  4         pH实际值    10.01   9.05   8.01   6.92   5.80   5.00   4.10   3.64

       粘度        ＜500   ＜500  28,000 35,700 43,000 43,500 45,000 48,500  5         pH实际值    10.20   9.06   8.06   7.10   6.00   5.15   4.18   NA

       粘度        NA      38     11.320 42,500 41,000 39,800 39,000 NA  6         pH实际值    9.41    8.90   8.02   6.70   5.89   4.90   4.17   3.50

       粘度        1,30    1,270  27,600 35,000 40,000 46,000 66,000 52,000  7         pH实际值    9.80    9.01   8.00   7.00   6.10   4.90   3.85   NA

       粘度        NA      850    32,350 35,000 37,000 40,000 57,000 NA  8         pH实际值    NA      9.21   7.98   6.91   5.99   4.98   4.01   3.50

       粘度        NA      NA     100    101    3,900  9,300  13,200 15,000  10        pH实际值    9.40    9.10   8.15   7.00   6.00   4.85   4.10   3.48

       粘度        NA      50     17,000 18,500 20,500 22,500 27,500 30,300  11        pH实际值    9.45    8.91   8.16   7.15   5.89   5.14   4.20   NA

       粘度        NA      2,015  5,300  5,930  5,730  5,400  4,730  NA  12        pH实际值    NA      9.4    8.00   6.95   6.00   4.99   4.11   3.47

       粘度        NA      NA     4,800  12,700 17,400 21,300 26,200 27,500  13        pH实际值    9.68    8.98   7.90   7.05   5.52   5.15   4.13   3.50

       粘度        160     160    21,100 32,650 33,000 38,100 49,000 40,000  14        pH实际值    NA      9.23   8.15   6.53   5.85   5.10   3.92   3.45

       粘度        NA      NA     9,340  23,500 25,500 25,500 33,000 34,300 NA＝未检测

                            表4

粘度(cP)与重量％活性十六烷三甲基氯化铵的关系  聚合物  pH  0％  1.00％  2.00％  3.00％  4.00％  5.00％  6.00％  2  4.80  41,000  34,100  23,100  16,000  9,740  7,340  5,090  3  4.95  47,000  33,000  22,250  12,940  8,900  5,880  4,360  4  5.10  25,500  21,500  13,400  8,360  5,760  4,520  3,440  5  5.02  47,000  35,500  24,500  15,600  9,620  7,020  5,180  6  5.25  38,000  38,400  27,000  15,100  9,250  5,300  NA  7  4.45  39,600  29,000  19,400  14,500  9,840  7,450  NA  8  4.46  42,000  30,500  15,500  11,400  7,400  5,500  NA  12  4.70  5,540  2,760  1,700  1,280  1,045  875  NA  14  4.51  39,200  26,700  16,300  11,100  6,720  6,640  NA

NA＝未检测

从表3和4可见，聚合物在宽范围的pH内和在表面活性剂的高浓 度下呈现高粘度。

                 实施例15

在环己烷溶剂中制备DMAEMA/NVP/AA/SMA两性聚电解质

将4.43克甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙基酯(DMAEMA)、124.33 克N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、4.31克甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA)和 0.90克乙二醇二甲基丙烯酸酯(一种交联剂)与543克溶剂环己烷一 起加入反应器中。用氮气吹扫该反应器过夜。将反应器在搅拌下加热 到约75℃。使2.03克丙烯酸溶解于另外100克溶剂中并用氮气吹扫。 将丙烯酸/溶剂混合物以2毫升/分钟的速率加入反应器中。10分钟后， 将0.388克批料引发剂Vazo 67(2，2’-偶氮二(2-甲基丁腈)，由DuPont 销售)加入反应器中。使反应器于75℃保持8小时。然后加入0.5克 Vazo 67作为助引发剂，并继续再反应2小时。将反应器内容物转移 到旋转蒸发器中，并于105℃干燥过夜。

在2％氢氧化钠存在下在pH9.00下检测该共聚物在去离子水中4 重量％的粘液粘度。该粘度为10800cP。

评价：

实施例15的共聚物粘液通过于45-50℃在搅拌下向水中加入4重 量％共聚物来制备。所得分散液的pH为5.84。粘液的粘度在pH6-13 的范围内检测。表5显示粘度与pH的关系。

             表5

 在4％树脂浓度下粘度与pH的关系

pH                    粘度(cP)

5.84                  1100

6.87                  2490

7.94                  20300

8.85                  35500

10.16                 50600

11.88                 15200

12.9                  3300

接着，用CETAC(一种阳离子表面活性剂)检测实施例15的聚合 物样品。将十六烷三甲基氯化铵以1％增量加入4重量％的聚合物分散 液中，同时以20rpm速率搅拌。表6提供在加入0-5重量％十六烷三甲 基氯化铵时聚合物的重复样品的粘度。

          表6

CETAC含量         粘度(cP)

重量％            实验1        实验2

0.00              1100         1330

1.00              14300        15500

2.00              4000         3980

3.00              1270         1985

4.00              730          1205

5.00              550          830

从表6可见，在存在约1％十六烷三甲基氯化铵时，粘度得到改进， 并即使在增加十六烷三甲基氯化铵含量的情况下也保持较高。存在聚 合物(实施例15)时，含CETAC的体系的粘度比对照品(无CETAC) 高，并略高出3％。

实施例16 在环己烷中制备DMAEMA/NVP/AA/甲氧基聚氧乙烯-40-丙烯酸乙酯两

                  性聚电解质

用实施例15的方法制备共聚物。在加入剩余组分之前，向反应器 中加入甲氧基聚氧乙烯-40-丙烯酸乙酯。各组分按照以下用量添加： 试剂名称 重量％ 丙烯酸(AA) 0.254 甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙基酯(DMAEMA) 0.554  N-乙烯基吡咯烷酮(NVP) 15.572 甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA) 0.270 烯丙基季戊四醇(APE) 0.094 甲氧基聚氧乙烯-40-丙烯酸乙酯 0.256 总固含量＝ 17.00 环己烷 82.976 Vazo 67-引发剂 0.024 溶剂＋引发剂的总量＝ 83.00 总量＝ 100.00

当用2％氢氧化钠在pH9.23下检测时，所得共聚物的粘度为7550 cP。

               实施例17

在环己烷中制备DMAEMA/VP/AA/SMA两性聚电解质

用实施例15的方法制备共聚物，不同的是将交联剂计量加入含丙 烯酸的反应器中。各组分按照以下用量添加： 试剂名称 重量％ 丙烯酸(AA) 0.260 甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙基酯(NDAEMA) 0.142 N-乙烯基吡咯烷酮(NVP) 15.935 甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA) 0.552 乙二醇二甲基丙烯酸酯 0.111 总固含量＝ 17.00 环己烷 82.950 Vazo 67-引发剂 0.050 溶剂＋引发剂的总量＝ 83.00 总量＝ 100.00

当用2％氢氧化钠在pH9.71下检测时，所得共聚物的粘度为18750 cP。

                       实施例18

            制备基于甲基丙烯酰胺的两性聚电解质 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酰胺(MAM) 74.362 甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯(DMAPMA) 20.00 甲基丙烯酸(MAA) 5.00 亚甲基二丙烯酰胺 0.60 VAZO 52 0.038 总固含量＝ 20.00 叔丁醇/水(96/4％重量) 80.00 总量 100.00

所得聚合物作为粉末分离。该粉末的2.0重量％分散于水中，并用 乙酸中和至pH＝4.22。这得到“油状”的不发粘的透明粘液，粘度为 31000cP，并具有优异的美观性。

实施例19

用可聚合的表面活性剂、甲基丙烯酸硬脂醇酯

制备基于甲基丙烯酰胺的两性聚电解质 试剂名称 重量％ 摩尔％ 甲基丙烯酰胺 73.862 甲基丙烯酸二甲基氨基丙基酯(DMAPMA) 20.000 甲基丙烯酸(MAA) 5.000 亚甲基二丙烯酰胺 0.600 甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA) 0.500 VAZO 52 0.038 总量 100.0 总固含量＝ 20.00 叔丁醇/水(96/4％重量) 80.00 总量 100.00

所得聚合物作为粉末分离。该粉末的1.0重量％分散于水中，并用 乙酸中和至pH＝4.04。这得到“油状”的不发粘的透明粘液，粘度为 34250cP，并具有优异的美观性。2.0重量％共聚物在水中在低pH下 给出粘度大于80000cP的粘液。

                  进一步的应用实施例

                        实施例20

                     增稠的有机酸配方

实施例6的共聚物用于制备如下所示的增稠的有机酸配方： 材料 重量％ 实施例6的聚合物 2.00 乳酸(88％重量的水溶液) 28.00 去离子水 QS至100.00％

为了制备该配方，将共聚物缓慢加入水中，并同时在实验室混合 器中搅拌。混合15分钟后，将乳酸加入搅拌的分散液中，使酸含量达 到24.6重量％的酸。所得配方具有浑浊的凝胶外观，pH为1.78，粘度 为9600cP。

                     实施例21

                   头发调理配方

实施例18的共聚物用于制备如下比例的头发调理配方： 材料 重量％ 实施例18的共聚物 2.00 十六烷三甲基氯化铵 10.00 丙二醇 8.00 肉豆蔻醇 2.00 油酸癸酯 1.50 柠檬酸 1.00 防腐剂 1.00 去离子水 QS至100.00％

为了制备头发调理配方，在搅拌下使共聚物分散于水中。将该混 合物加热至80℃，同时继续搅拌。除了防腐剂以外，将其它组分在另 外的容器中加热至80℃，并缓慢搅拌。将两个容器的内容物在快速搅 拌下混合，然后冷却至室温。加入必要的柠檬酸以达到所需的pH和粘 度。加入防腐剂(DMDM Hydantoin，购自Lonza Chemicals作为Glydant 防腐剂)。该配方具有乳白色外观，pH为3.85，粘度为13400cP。

                  实施例22

            混合的洗发和调理配方

实施例18的共聚物用于制备具有以下组成的头发调理和洗发配 方： 材料 重量％ 月桂基硫酸钠 35.00 月桂基磺基琥珀酸二钠 8.00 椰油氨基丙基甜菜碱 5.00 实施例18的共聚物 2.00 乳酸 .60 柠檬酸 1.00 去离子水 QS至100.00％

为了制备头发调理配方，将月桂基硫酸钠加入柠檬酸和水的混合 物中，并混合直至均匀。然后在连续混合下加入月桂基磺基琥珀酸二 钠和椰油氨基丙基甜菜碱。在搅拌下将共聚物加入该混合物中，并持 续足够的时间以水化并溶胀。加入柠檬酸以调节pH。所得配方具有不 透明的外观，pH为4.5，粘度为3850cP。

                  实施例23

              制备织物柔软剂配方

制备具有以下组成的织物柔软剂配方： 材料 重量％ 实施例18的共聚物 1.00 二甲基二烷基氯化铵 5.30 乙酸 0.25 香料 0.50 去离子水 QS至100.00％

为了制备该配方，在加热搅拌下先将共聚物加入水中。当温度达 到65℃时，加入二甲基二烷基氯化铵。在连续混合下使该混合物冷却 10分钟。加入乙酸，并将样品冷却至35℃。然后加入香料。所得配方 具有乳白色外观，pH为4.55，粘度为11000cP。

                        实施例24

           免洗(Leave-on)自由头发调理配方

制备免洗头发调理配方。在配混容器中，将实施例10的共聚物 (1.5重量％)分散于去离子水(68.7重量％)中，同时在约800rpm 下搅拌该分散液。在加入甘油(2.0重量％)之前将该分散液加热至 55-60℃。在另一容器中，将十六烷基醇(1.75重量％)和霍霍巴油(0.25 重量％)加热至60℃。然后将该混合物在搅拌下于60℃加入配方容器 中。除去热量，并继续搅拌。混合物冷却后，在约45℃加入乳酸(0.30 重量％)。在另一容器中，将椰油氨基丙基二甲基胺(1.5重量％)、柠 檬酸(1.0重量％)和去离子水(10.0重量％)混合直至溶解，然后将 其加入配方容器中。在另一容器中，将二硬脂基二甲基氯化铵(2.0 重量％)与去离子水(10.0重量％)混合，然后将该混合物加入配方容 器中。样品冷却至30℃后，加入防腐剂(1.0重％)。

该配方的粘度约为5000cP。该配方可分布在头发上，改进操作性 和易于解缠。

                    实施例25

                免洗头发调理配方

通过实施例24的步骤用实施例19的共聚物制备免洗自由头发调 理配方。

观察到与实施例24配方相似的性能。

                    实施例26

   用于染色、漂白或受损头发的免洗头发调理配方

用于处理染色、漂白或受损头发的配方用以下配方制备： 材料 重量％ 去离子水 QS至100.00％ 实施例10的共聚物 1.50 甘油 1.00 乳酸 0.30 十六烷醇 2.00 十六烷三甲基氯化铵 5.00 水解的麦蛋白 0.25 防腐剂(DMDM Hydantoin) 1.00 总量 100.00

为了制备该配方，在800rpm搅拌下用水将实施例10的共聚物分 散于EDTA二钠中。加入甘油，并混合20分钟。将该分散液加热至约 55℃，并加入乳酸。在另一容器中，将十六烷醇和十六烷三甲基氯化 铵混合并加热至55℃。它们熔融后，将其加入配方容器中。在加入第 一水解麦蛋白(购自Croda，Niles，IL)之前将该混合物冷却至40 ℃，然后加入防腐剂。将该配方混合直至光滑。该配方的粘度约为4000 cP。该配方易于分布在受损的头发上，改进操作性和易于解缠。该配 方证明该共聚物耐受极高浓度阳离子组分的能力。当用实施例18的共 聚物重复该配方实验时，得到同样的结果。

                    实施例27

                二合一洗发调理配方

二合一洗发和调理配方用以下组分制备： 材料 重量％ 去离子水 QS至100.00％ EDTA二钠 0.10 实施例10的共聚物 1.50 硬脂酰氨基丙基二甲基胺 2.50 柠檬酸(50重量％在水中) 2.00 椰油氨基丙基甜菜碱 5.00 乳酸 0.25 月桂基醚硫酸钠 30.00 防腐剂(DMDM Hydantoin) 1.00 总量 100.00

为了制备该配方，将实施例10的共聚物分散在溶解于57.65重量 ％水溶液中的EDTA二钠中，并在配方容器中在800rpm下搅拌。将该分 散液混合20分钟。在另一容器中，将硬脂酰氨基丙基二甲基胺和柠檬 酸与另外10.0重量％的水混合，混合直至溶解。然后将该混合物加入 配方容器中。然后加入椰油氨基丙基甜菜碱，随后加入乳酸。在约 300rpm的缓慢搅拌下加入月桂基醚硫酸钠。最后向配方中加入防腐 剂。

该配方证明该共聚物能与两性和阴离子表面活性剂相容。

                    实施例28

      含阳离子聚合物的二合一洗发调理配方

二合一洗发和调理配方用以下组分制备： 材料 重量％ 去离子水 QS至100.00％ EDTA二钠 0.10 实施例10的共聚物 1.50 Jaguar C12-S 0.50 十八烷醇 1.50 磺基琥珀酸钠 6.00 月桂基硫酸铵 30.00 乳酸 0.25 椰油氨基丙基氧化胺 2.00 防腐剂(DMDM Hydantoin) 1.00 总量 100.00

为了制备该配方，在配方容器中将实施例10的共聚物分散于 47.15重量％的去离子水和EDTA二钠中。向配方容器中加入Jaguar C12-S(由Rhone Poulenc提供的Guar羟丙基三甲基氯化铵)和十八 烷醇。将该混合物加热至65℃。醇熔融后，除去热量，并继续搅拌。 将样品冷却至30℃，按照顺序加入磺基琥珀酸钠和月桂基硫酸铵。然 后加入乳酸。在另一容器中，使椰油氨基丙基氧化胺与另外10重量％ 去离子水混合，并在搅拌下加入配方容器中。最后加入防腐剂。

该配方的粘度约为5000cP。该配方易于分布在头发上，具有良 好的泡沫和起泡性能，并改进了操作性和头发的解缠。该配方证明该 共聚物能与阳离子聚合物和阴离子表面活性剂相容。

当用实施例18的共聚物重复时，得到同样的结果。

                   实施例29

              透明凝胶头发调理剂

透明凝胶头发调理剂用以下组分制备： 材料 重量％ 去离子水 QS至100.00％ Celquat L-200 0.20 实施例18的共聚物 1.50 PVP/VA共聚物 6.00 可溶性麦蛋白 0.20 聚二甲基硅氧烷共聚醇(DC 193) 0.80 乳酸88％ 0.40 Glydant 0.30

为了制备该头发调理剂，用CelquatL-200(由National Starch， Bridgewater，NJ提供的聚季铵化物4)和去离子水分散实施例18的 共聚物，并混合20分钟。依次加入其余组分。聚二甲基硅氧烷共聚醇 (DC 193)由Dow Corning，Midland，MI供应。PVP/VA共聚物是由 ISP，International提供的聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物。

该配方的粘度约为5000cP。该配方易于分布在头发上，并通过 改进头发的操作性而具有良好的定型性能。

                           实施例30

               可冲洗的阳离子有机硅类头发调理配方

头发调理配方用以下组分制备： 材料 重量％ 实施例10的共聚物 1.50 丙二醇 2.00 肉豆蔻醇 2.00 山萮烷三甲基氯化铵 1.50 乳酸 0.30 水解的蛋白质 0.15 Amodimethicone 2.00 防腐剂 1.00 去离子水 QS至100.00％

头发调理配方通过将实施例10的共聚物分散于去离子水中，然后 在配方容器中于约800rpm下搅拌来制备。将该分散液加热至70℃。 在加热的同时加入丙二醇。

在另一容器中，混合肉豆蔻醇和山萮烷三甲基氯化铵，并加热至 70-75℃直至熔融。然后在约70℃将该混合物加入配方容器中，同时 在500-800rpm下混合。在加入乳酸之前将该混合物冷却至约40℃。 依次缓慢加入水解蛋白质和amodimethicone(是Dow Corining， Midland，MI提供的聚合物)。最后加入防腐剂。

该配方的粘度约为4000cP。该配方易于分布在头发上，具有良 好的可冲洗性，并改进了操作性和头发的湿态解缠。当用实施例18的 聚合物重复该实验时，得到同样的结果。该实施例证明该共聚物能与 阳离子二甲基硅氧烷调理聚合物相容。

                    实施例31

            使用氨基酸和碱的增稠效率

以下实施例证明本发明两性聚合物的用途。因为其两性特征，所 以它们可用酸、碱或氨基酸中和，以达到对含水或醇配方的最佳增稠。

以下共聚物用于该实验。用以下组合物根据实施例10的方法制备 共聚物： 组分 摩尔％ 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.00 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 26.00 甲基丙烯酸 8.154 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.600 甲基丙烯酸硬脂醇酯(SMA) 0.200 VAZO 52 0.046 总量 100.00

将该共聚物分散于去离子水中，然后用下表11中实施例A-F所列 的酸和碱之一中和。

                              表7  实施例A  实施例B  实施例C  实施例D  实施例E  实施例F 去离子水(克)    98.00   98.00   98.00   98.00   98.00   98.00 共聚物(克)    2.00   2.00    2.00    2.00    2.00    2.00 L-精氨酸(克)    1.00 L-丝氨酸(克)   2.00 L-天冬氨酸(克)    1.00 水杨酸(克)    1.00 氢氧化钠(18wt％在 水中)(克)    .025 氨基甲基丙醇 (95％在水中)(克)    0.20 pH   9.50    7.44    3.81    3.00    9.75    9.60 粘度cP   3000    790   12000    2200    5600    4500

经中和的分散液是稳定的增稠的混合物。未经中和或混合，分散 于去离子水中的共聚物分离成两相。

                      实施例32

           共聚物在含水醇和醇体系中的应用

用以下组合物根据实施例10的方法制备共聚物： 组分 摩尔％ 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 55.00 二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺 26.00 甲基丙烯酸 8.454 丙烯酸羟乙酯(HEA) 10.00 三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 0.500 VAZ0 52 0.046 总量 100.00

用共聚物如下制备含水醇和醇体系A-G。 含水-醇体系   实施例A   实施例B   实施例C 去离子水，重量％     QS     QS     QS 共聚物，重量％     2.00     2.00     2.00 乙醇，重量％     50.00 异丙醇，重量％     50.00 丙二醇，重量％     50.00 乳酸(88％)，重量％     0.40     0.40     0.40 PH     5.00     4.98     5.04 粘度(cP)     10300     7700     13940

醇体系   实施例D   实施例E   实施例F   实施例G 乙醇，重量％     97.00 共聚物，重量％     97.00 乙醇，重量％     50.00     97.00 异丙醇，重量％     50.00     97.00 丙二醇，重量％     2.00 乳酸(88％)，重量％     0.40     0.40     1.00     1.00 pH     5.00     4.98     5.04 粘度(cP)    10300     7700     13940

                       实施例33

                  通过共聚物除去磷酸盐 在宽范围pH内检测共聚物去除磷酸盐的能力。将已知量(1-3克) 共聚物加入蒸馏水中，并在500-800rpm下将分散的聚合物搅拌15分 钟。用碳酸钠和50重量％柠檬酸水溶液将聚合物分散液的pH调节至所 选的值(4.5或7.0)。将最终浓度分别为45.0mM和6.25mM的氯化钠 和磷酸钠加入分散液中，并在室温下将该混合物搅拌3小时。在5000 克下于塑料离心管中将该分散液离心15分钟，根据美国专利4889637 所述的步骤通过光谱分析上清液中磷酸盐的浓度。所检测的两种聚合 物的单体摩尔比列于表8中。

                    表8所检测的共聚物的组成 聚合物                 摩尔％     HEMA  DMAPMA    HEA    MAA     A*     55     30     10     5     B**     50     30     10     10 HEMA：甲基丙烯酸羟乙酯；DMAPMA：二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺； HEA：丙烯酸羟乙酯；MAA：甲基丙烯酸 *交联剂-烯丙基季戊四醇(APE)； **交联剂-三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)

这些共聚物去除磷酸盐的能力列于表8中。

                     表9共聚物去除磷酸盐的能力 聚合物                1％聚合物浓度         4％聚合物浓度     Ph           除去的磷酸盐     pH 除去的磷酸盐   (重量％)      (重量％)    meq/g     A     7.0        8.8*     0.17     7.0     21.3*     B     7.0       13.9*     0.27     7.0     30.2*     A     4.5       24.3**     0.46     4.5     48.6** *Na2CO3＝6.0mM **Na2CO3＝0.0mM

从表9可见，两性共聚物显示优良的在中性和碱性pH下从水溶液 去除磷酸盐的能力。这可与例如Maalox Extra Strength液体比较， 该液体是氢氧化铝/氢氧化镁类材料，并由Ciba Self Medication， Inc提供，在pH7.0下达到去除磷酸盐0.56meq/g(毫当量/克)。另 外，美国专利5667775公开了用于去除磷酸盐的聚合物，达到去除量 为约0.1-0.31meq/g。

                      实施例34

               共聚物的生物粘合性能

共聚物的生物粘合(或粘膜粘合)性能用由共聚物形成的片剂对 猪腹部的样品进行检测。猪腹部广泛用于刺激人和其它动物的胃肠系 统膜。参见例如Tobyn，M.J.等“影响体外胃粘膜粘合的因素I.检测 条件和仪器参数”，Eur.J.Pharm.Biopharm.，41(1995)235-241。 受刺激的胃液(SGF)和受刺激的肠液(SIF)用化学品和去离子蒸馏 水根据标准配方制备。0.2克重量的共聚物片剂通过将共聚物在13mm KBr模具中压缩聚合物来制备。用3M Scotch Wallsaver可去除的19mm 宽的张贴带将片剂固定在13mm宽和41mm长的不锈钢探针上。用3M 室外窗户膜粘合带使张贴带的边缘保持紧密固定在探针的轴上，以进 一步保持安全。

生物粘合实验在室温和1.0大气压下进行。小猪腹部(约13厘米 2)浸泡在SIF(受刺激的肠液，pH-7.5)或SGF(受刺激的胃液，pH-1.2) 中20分钟，然后小心地转移到实验细胞中。在室温下用2.5毫升SGF 或SIF填充细胞。将要检测的片剂固定在探针上并降低到细胞中，小 心操作以保证在片剂中没有会干扰接触区域的空气泡。以0.5N的力使 片剂固定在猪腹部6分钟。用TA-X2变形分析仪检测和用变形专家软 件分析SGI和SGF对猪腹的生物粘合能力(或粘合功)。表9比较了实 施例34中所用的两种聚合物A和B以及Carbopol 934丙烯酸类聚合 物、中性共聚物、聚(N-乙烯吡咯烷酮)和脱乙酰壳多糖(一种天然 聚合物)的生物粘合能力。

                              表10    共聚物  生物粘合能力(表示为粘合功或克秒(g s))  SGF(pH为1.2)     SIF(pH为7.5)     A     399         258     B     165         418     C     302         453     D     21         20     E     241         -- 聚合物C：Carbopol 934聚合物，聚合物D：聚(N-乙烯基吡咯烷酮)， 聚合物E：脱乙酰壳多糖

表10清楚地显示，共聚物组合物A和B是有效的生物粘合材料。 共聚物在胃液的酸性条件和肠液的接近中性或碱性条件下都有效。相 比之下，非离子聚合物聚(N-乙烯基吡咯烷酮)表现出对猪腹在SGI 和SIF中的生物粘合性差，而Carbopol 934(一种交联的丙烯酸聚合 物)和脱乙酰壳多糖的生物粘合性能良好。

由于已知猪腹与人和动物的胃-肠膜相似，所以合理地暗示在人和 其它动物的体内可得到相似的结果。生物粘合聚合物可用于处理粘液 或皮肤干燥，并通过经粘膜和经皮设施和设备给药。这种用途的例子 可见于D.Freidman等的美国专利5744155，将其引入本文以供参考， 其中列出了可通过本发明聚合物递送的药物。其它用途包括抗病毒药 物的鼻递送、药物的持续递送、局部药膏和药物的阴道递送。

本发明已就优选实施方案进行了描述。显然，在阅读并理解上述 详细描述后可进行改进和改变。本发明将包括这种改进和改变，只要 它们在所附权利要求或其它等价的范围内。

发明背景