环保型类玛雅蓝耐水指甲油的制备方法
阅读说明：本技术 环保型类玛雅蓝耐水指甲油的制备方法 (Preparation method of environment-friendly Maya blue-like water-resistant nail polish ) 是由 高晓燕 王雨星 唐屿昕 赵萌 倪伶俐 姜孝武 蔡鹏� 冯良东 于 2021-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及日用化妆品技术领域,公开了一种环保型类玛雅蓝耐水指甲油的制备方法,本发明通过原位聚合法将表面接枝氨基有机硅烷的类玛雅蓝颜料、氨基功能化的有机聚硅氧烷与异氰酸酯反应,类玛雅蓝颜料和氨基功能化的有机聚硅氧烷均与水性聚氨酯本体聚合形成嵌段结构,制备出不同颜色的凹土基类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液。一方面解决了传统指甲油颜料分散性差及沉降问题；另一方面有机硅的加入提高了指甲油的耐水性。本发明主要成分为水性环保树脂,颜料来源为无毒环保型有色水性聚氨酯,不会伤害指甲,对人体非常温和,且凹土作为颜料载体,持效长久,具有抗炎活性,真正体现了绿色、环保和无毒的性能。(The invention relates to the technical field of daily cosmetics and discloses a preparation method of an environment-friendly Maya blue-like water-resistant nail polish. On one hand, the problems of poor dispersibility and sedimentation of the traditional nail polish pigment are solved; on the other hand, the addition of the organic silicon improves the water resistance of the nail polish. The main component of the invention is aqueous environment-friendly resin, the pigment source is nontoxic environment-friendly colored aqueous polyurethane, the nail can not be damaged, the invention is very mild to human body, and the attapulgite is used as the pigment carrier, has long lasting effect and anti-inflammatory activity, and really embodies the performances of greenness, environmental protection and no toxicity.)
技术领域
本发明涉及日用化妆品技术领域，特别涉及一种利用不同颜色的类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液制备环保型类玛雅蓝耐水指甲油的方法。
背景技术
古往今来，人们对美的追求和向往之心都是相同的。在我国唐朝时期，就已经出现染甲的风尚，如今美甲得到数以亿计女性的青睐，因此需要更健康、环保的指甲油的出现。市场上的指甲油分为传统溶剂型指甲油和新兴的水性指甲油。前者配方中往往含有大量对人体有毒有害的化学物质，对生命健康和环境造成严重威胁。水性指甲油由于其安全、环保的特性，是溶剂型指甲油的理想替代品，具有巨大的发展潜力。但水性指甲油在使用过程中存在以下关键问题：颜料分散性及稳定性差、易沉降，耐水性差。基于以上问题，本发明提供了一种颜料分散性及稳定性良好、耐水性优异的环保型类玛雅耐水指甲油及其制备方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于克服现有水性指甲油技术中存在的颜料分散性及稳定性差、耐水性差的问题，提供一种环保型类玛雅蓝耐水指甲油的制备方法，本发明基料为水性环保树脂、颜料来源为无毒环保型有色聚氨酯，不会伤害指甲，对人体非常温和，且凹土作为颜料载体，持效长久，具有抗炎活性，真正体现了绿色、环保、无毒的性能。
技术方案：本发明提供了一种环保型类玛雅蓝耐水指甲油的制备方法，包括以下步骤：S1类玛雅蓝颜料的表面改性：称取氨基有机硅烷偶联剂溶于无水乙醇中，将凹土基类玛雅蓝颜料分散于去离子水中，两种溶液混合均匀，在60～90 ℃下恒温搅拌反应1.5～3h，离心、烘干、研磨，制备出氨基有机硅改性的凹土基类玛雅蓝矿物颜料；S2凹土基类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液的制备：称取氨基有机硅改性的凹土基类玛雅蓝颜料于烧杯中，加入丙酮混合均匀，超声分散，得到类玛雅蓝颜料分散液；在氮气保护下，称取一定量的低聚物多元醇与二异氰酸酯混合搅拌均匀，在55~65 ℃下反应30~90min后，将类玛雅蓝颜料分散液加入，混合搅拌均匀后加入一定量的氨基功能化的有机聚硅氧烷，于70～90 ℃下搅拌反应0.5～2 h，将体系温度降至60 ℃加入亲水扩链剂和催化剂，恒温搅拌反应0.5～1 h；降温至40 ℃，加入中和剂和去离子水高速搅拌乳化30 min，得到不同颜色的类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯预聚体；在预聚体中加入小分子扩链剂，升温至50 ℃扩链4～8h；待体系成均一乳状液后，在50 ℃，0.1 MPa下脱丙酮，得到凹土基类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液；S3指甲油的制备：将凹土基类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液80～90份、水性丙烯酸乳液5～15份、流平剂0.1～0.5份、消泡剂0.1～0.5份、增稠剂1～5份放至拉缸中，以1000～2000 r/min高速搅拌0.5～2 h混合均匀，制备出环保型类玛雅蓝耐水指甲油。
优选地，S1中，所述类玛雅蓝颜料为纯化凹土与颜料分子通过高温烘焙法或水热法制备而成的；所述的颜料分子与纯化凹土的质量比为1～10:100。
优选地，所述颜料分子为以下天然有机颜料中的任意一种或其组合：靛红、靛蓝、甲基紫、亚甲基蓝、刚果红、茜素黄；或者，所述颜料分子为以下市售化妆品有机色粉中的任意一种或其组合：正红色有机色粉、紫色有机色粉、黄色有机色粉、绿色有机色粉、蓝色有机色粉。
优选地，S1中，所述氨基有机硅烷偶联剂为以下任意一种：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷。
优选地，S1中所使用的原料的重量份配比为：氨基有机硅偶联剂0.1～0.5份，凹土基类玛雅蓝颜料10份，无水乙醇10～30份，去离子水50～80份。
优选地，S2中所使用的原料的质量百分比为：氨基有机硅改性的凹土基类玛雅蓝颜料5%～20%、氨基功能化的有机聚硅氧烷5%～10%、低聚物多元醇5%～25%、二异氰酸酯20%～60%、亲水扩链剂5%～10%、小分子扩链剂5%～10%、催化剂1%～3%、中和剂3～7.5%、丙酮20%～50%、余量为水。
优选地，所述的低聚物多元醇为以下合成水性聚氨酯的分子量为1000～2000的多元醇中的任意一种或其组合：聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚聚碳酸酯多元醇；
优选地，其特征在于：所述的二异氰酸酯为以下任意一种或其组合：六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯；所述的亲水扩链剂为以下任意一种：二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、1, 2-丙二醇-3-磺酸钠、1, 4-丁二醇-2磺酸钠；所述的小分子扩链剂为以下任意一种或其组合：1, 4-丁二醇、一缩二乙二醇、乙二胺；所述的催化剂为以下任意一种或其组合：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋催化剂；所述的中和剂为三乙胺。
优选地，S3中，所述水性丙烯酸乳液为指甲油专用水性丙烯酸乳液；所述流平剂为BYK375水性流平剂或BYK-381水性流平剂；所述增稠剂为HEYU-8807聚氨酯缔合型增稠剂。
优选地，S3中，所述消泡剂为BYK-019有机硅消泡剂或BYK-024有机硅消泡剂；或者，所述消泡剂为BYK-019有机硅消泡剂与BYK-024有机硅消泡剂按质量比为3:2的比例组成的混合物。
有益效果：（1）本发明制备的环保型类玛雅蓝耐水指甲油的主要成分为不同颜色的凹土基类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液，首先利用氨基有机硅烷对凹土基类玛雅蓝颜料表面改性，凹土表面的硅羟基与有机硅烷的氨基形成氢键，实现了有机硅烷对类玛雅蓝颜料的包封，避免了颜料分子从凹土孔道中逸出，增强了颜料在指甲油中的稳定性。
（2）通过原位聚合法将表面接枝氨基有机硅烷的类玛雅蓝颜料、氨基功能化的有机聚硅氧烷与异氰酸酯混合，由于类玛雅蓝颜料表面的硅羟基与有机硅烷的氨基均能与异氰酸根发生原位聚合反应，因此类玛雅蓝颜料和氨基功能化的有机聚硅氧烷均与水性聚氨酯本体聚合形成嵌段结构，制备出不同颜色的类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液。一方面由于颜料分子固定于凹土孔道结构中，并通过原位聚合于水性聚氨酯链段中，解决了传统指甲油颜料在树脂中分散性差及沉降问题；另一方面有机聚硅氧烷的加入提高了指甲油的耐水性。
（3）本发明制备指甲油的主要成分为水性环保树脂，颜料来源为无毒环保型有色水性聚氨酯，不会伤害指甲，对人体非常温和，且凹土作为颜料载体，持效长久，具有抗炎活性，真正体现了绿色、环保、无毒的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的介绍。
实施方式1：
S1类玛雅蓝颜料的表面改性：称取0.2 g有机硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）溶于10 ml无水乙醇中，将10.0 g凹土基类玛雅蓝-靛蓝分散于80 ml去离子水中，两种溶液混合均匀，在75 ℃下恒温搅拌反应3 h，离心、烘干、研磨，制备出KH550改性的凹土基类玛雅蓝-靛蓝矿物颜料。
S2凹土基类玛雅蓝-靛蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液的制备：称取1.0 g KH550改性的凹土基类玛雅蓝-靛蓝颜料于烧杯中，加入10 ml丙酮混合均匀，超声分散30 min，得到类玛雅蓝颜料分散液；在氮气保护下，称取20.0 g 聚丙二醇（1000）与8.4 g六亚甲基二异氰酸酯混合搅拌均匀，在60 ℃下反应1 h后，将类玛雅蓝颜料分散液加入，混合搅拌均匀后加入1.0 g氨基功能化的有机聚硅氧烷，于85 ℃下搅拌反应2 h，将体系温度降至60 ℃加入1.87 g 二羟甲基丙酸和两滴二月桂酸二丁基锡，恒温搅拌反应1 h，用丙酮调节体系粘度；降温至40 ℃，加入1.39 g三乙胺和100 ml去离子水高速搅拌乳化30 min，得到类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯预聚体；在预聚体中加入1.8 g 1, 4-丁二醇，升温至50 ℃扩链4 h；待体系成均一乳状液后，在50 ℃，0.1 MPa下脱丙酮，得到凹土基类玛雅蓝-靛蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液。
S3指甲油制备：取85份凹土基类玛雅蓝-靛蓝改性的有机硅水性聚氨酯乳液、12份水性丙烯酸乳液、0.5份BYK375流平剂、0.5份消泡剂BYK019、2份增稠剂HEYU-8807至拉缸中，以1000 r/min高速搅拌1 h混合均匀，制备出环保型类玛雅蓝-靛蓝耐水指甲油。
实施方式2：
S1类玛雅蓝颜料的表面改性：称取0.3 g有机硅烷偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶于30 ml无水乙醇中，将10.0 g凹土基类玛雅蓝-靛红分散于80 ml去离子水中，两种溶液混合均匀，在80 ℃下恒温搅拌反应2.5 h，离心、烘干、研磨，制备出γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性的凹土基类玛雅蓝-靛红矿物颜料。
S2凹土基类玛雅蓝-靛红改性的有机硅水性聚氨酯乳液的制备：称取1.5 g γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性的凹土基类玛雅蓝-靛红颜料于烧杯中，加入10 ml丙酮混合均匀，超声分散30 min，得到类玛雅蓝颜料分散液；在氮气保护下，称取20.0 g 聚四氢呋喃醚二醇（1000）与8.4 g 六亚甲基二异氰酸酯混合搅拌均匀，在60 ℃下反应1 h后，将类玛雅蓝颜料分散液加入，混合搅拌均匀后加入1.5 g氨基功能化的有机聚硅氧烷，于85 ℃下搅拌反应2 h，将体系温度降至60 ℃加入2.07 g 二羟甲基丁酸和两滴辛酸亚锡，恒温搅拌反应1 h，用丙酮调节体系粘度；降温至40 ℃，加入1.39 g三乙胺和100 ml去离子水高速搅拌乳化30 min，得到类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯预聚体；在预聚体中加入1.8 g 乙二胺，升温至50 ℃扩链4 h；待体系成均一乳状液后，在50 ℃，0.1 MPa下脱丙酮，得到凹土基类玛雅蓝-靛红改性的有机硅水性聚氨酯乳液。
S3指甲油制备：取90份凹土基类玛雅蓝-靛红改性的有机硅水性聚氨酯乳液、7份水性丙烯酸乳液、0.5份BYK375流平剂、0.5份消泡剂BYK019、2份增稠剂HEYU-8807至拉缸中，以1000 r/min高速搅拌1 h混合均匀，制备出环保型类玛雅蓝-靛红耐水指甲油。
实施方式3：
S1类玛雅蓝颜料的表面改性：称取0.5 g有机硅烷偶联剂N-β（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶于50 ml无水乙醇中，将10.0 g类玛雅蓝-正红色颜料分散于50 ml去离子水中，两种溶液混合均匀，在85 ℃下恒温搅拌反应2 h，离心、烘干、研磨，制备出N-β（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性的凹土基类玛雅蓝-正红矿物颜料。
S2凹土基类玛雅蓝-正红改性的有机硅水性聚氨酯乳液的制备：称取2.0 g γ-氨丙基三甲氧基硅烷改性的凹土基类玛雅蓝-正红颜料于烧杯中，加入10 ml丙酮混合均匀，超声分散30 min，得到类玛雅蓝颜料分散液；在氮气保护下，称取20.0 g聚四氢呋喃醚二醇（1000）与35.3 g 异弗尔酮二异氰酸酯混合搅拌均匀，在60 ℃下反应1 h后，将类玛雅蓝颜料分散液加入，混合搅拌均匀后加入2.0 g氨基功能化的有机聚硅氧烷，于85 ℃下搅拌反应2 h，将体系温度降至60 ℃加入1.87 g 二羟甲基丙酸和两滴二月桂酸二丁基锡，恒温搅拌反应1 h，用丙酮调节体系粘度；降温至40 ℃，加入1.39 g三乙胺和100 ml去离子水高速搅拌乳化30 min，得到类玛雅蓝改性的有机硅水性聚氨酯预聚体；在预聚体中加入1.8 g1, 4-丁二醇，升温至50 ℃扩链4 h；待体系成均一乳状液后，在50 ℃，0.1 MPa下脱丙酮，得到类玛雅蓝-正红改性的凹土基有机硅水性聚氨酯乳液。
S3指甲油制备：取87份凹土基类玛雅蓝-正红改性的有机硅水性聚氨酯乳液、10份水性丙烯酸乳液、0.5份BYK375流平剂、0.5份消泡剂BYK019、2份增稠剂HEYU-8807至拉缸中，以1000 r/min高速搅拌1 h混合均匀，制备出环保型类玛雅蓝-正红耐水指甲油。
根据国标QB-T 2287-2011分别对实施方式1～3和市售对比例指甲油进行外观、色泽、牢固度、干燥时间性能进行测试。
外观：取完整样品在室温和非阳光直射下目测。
色泽：在室温和非阳光直射下目测。
牢固度：在室温（20±5）℃下，用乙酸乙酯擦洗干净载玻片，待干燥后用笔刷蘸满指甲油试样涂刷一层在载玻片上，放置24 h后，用绣花针划成横和竖交叉各五条线，每条间隔1 mm，观察，应无一方格脱落。
干燥时间：在室温（20±5）℃下，相对湿度≤80%条件下，用乙酸乙酯擦干净载玻片，待干燥后用笔刷蘸满指甲油试样一次性涂刷在载玻片上，立即按动秒表，直至手指接触玻片无粘附力，记下时间即为干燥时间。
耐水性测试：室温将成模板放入水中30 min，观察起边现象。
稳定性：通过离心加速沉降实验来模拟测定。在一洁净的干燥离心管中倒入适量指甲油样品，放入离心机中离心15 min，转速为3000 r/min，取出后若乳液无沉淀，即可证明所制备的指甲油能够稳定贮存6个月。
注：对指甲油的外观、色泽、牢固度、耐水性、稳定性用数字1-5表示其优良程度，数字越大越优。
表1
样品名称
外观
色泽
牢固度
干燥时间（s）
耐水性
稳定性
实施例1
5
5
5
135
5
5
实施例2
5
5
5
125
5
5
实施例3
5
5
5
110
5
5
对比例
4
5
4
185
4
4
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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