NUEVOS POLISILOXANOS CON GRUPOS DE AMONIO CUATERNARIOS, PROCEDIMIENTOS PARA SU PREPARACION Y SU UTILIZACION EN FORMULACIONES LIMPIADORAS Y CUIDADORAS.

Polisiloxanos de la fórmula general I

Nuevos polisiloxanos con grupos de amonio cuaternarios, procedimientos para su preparación y su utilización en formulaciones limpiadoras y cuidadoras.

El invento se refiere a unos nuevos polisiloxanos con grupos de amonio cuaternarios, así como a un procedimiento para su preparación. Se refiere además a la utilización de estos polímeros como un aditivo en formulaciones para el cuidado, la conservación y la limpieza de la piel y de estructuras adheridas a la piel, tal como por ejemplo en calidad de agente acondicionador para los cabellos, así como para la limpieza y el cuidado de superficies duras, tal como en calidad de un aditivo en el lavado de vehículos automóviles.

Ciertos polisiloxanos con grupos cuaternarios y su aplicación como aditivos para el cuidado y la conservación de los cabellos o como agentes suavizantes de materiales textiles se conocen a partir de la bibliografía de patentes. Así, por ejemplo, en el documento de publicación para llamamiento a oposiciones de la solicitud de patente alemana DE AS 14 93 384 se describen unas estructuras, en las cuales unos siloxanos son modificados en posiciones laterales con grupos de amonio distribuidos estadísticamente a lo largo del polímero. Estos compuestos tienen la desventaja de que se disminuye un pronunciado carácter de silicona y ya no se puede observar una buena eficacia.

Un pronunciado carácter de silicona lo tienen unas siliconas catiónicas, tal como las que se describen en el documento de patente alemana DE 37 19 086 y en el de patente europea EP 0 282 720. El documento EP 0 282 720 describe unas estructuras, en las cuales las funciones cuaternarias están unidas en los extremos con el siloxano. Tales compuestos ofrecen ventajas en lo que se refiere a su efecto como agente acondicionador tanto para los cabellos y los materiales textiles como también para superficies duras. Aquí, no obstante, están a disposición solamente dos centros catiónicos, lo cual con frecuencia conduce solamente a una sustantividad insuficiente sobre la superficie.

A partir del documento de publicación de solicitud de patente alemana DE-OS 33 40 708 se conocen unos polímeros de polisiloxanos policuaternarios. Los polímeros de polisiloxanos policuaternarios de este tipo no presentan las desventajas arriba descritas. A la utilización en la práctica de estos compuestos se opone, sin embargo, su costoso procedimiento de preparación. Los compuestos se pueden preparar con unos rendimientos de < 60% de los teóricos, que no son soportables económicamente.

Los cabellos humanos están sometidos diariamente a las más diferentes influencias. Junto a unas solicitaciones mecánicas por cepillados, peinados, colocación alzada o retrofijación, los cabellos son atacados también por influencias del medio ambiente, tal como por ejemplo una fuerte radiación de rayos UV (ultravioletas), frío, viento y agua. También el estado fisiológico (p. ej. la edad, la salud) de la respectiva persona influye sobre el estado de las fibras queratínicas.

En particular, el tratamiento con agentes químicos modifica la estructura y las propiedades superficiales de los cabellos. Unos métodos, tales como por ejemplo la ondulación permanente, el blanqueo, la tinción, la matización, el alisamiento, etc., pero también un frecuente lavado con agentes tensioactivos agresivos, contribuyen a que se provoquen unos deterioros más o menos grandes en la estructura de los cabellos. Así, por ejemplo, en el caso de una ondulación permanente se atacan tanto el córtex (corteza) como también la cutícula de los cabellos. Los puentes de disulfuro de la cistina son rotos mediante la etapa de reducción y son oxidados en la subsiguiente etapa de oxidación en parte para formar el ácido cisteínico.

Al blanquear no solamente se destruye la melanina sino que además se oxida aproximadamente de un 15 a un 25% de los enlaces de disulfuro de la cistina en el caso de un blanqueo suave. En el caso de un blanqueo excesivo, esta proporción pueden ser incluso hasta de un 45% (K. F. de Polo, A Short Textbook of Cosmetology [un corto manual de cosmetología], 2000, Verlag für chemische Industrie [Editorial para la industria química], H. Ziolkowsky GmbH).

Así, a partir de los tratamientos químicos, del frecuente lavado o de las propiedades mecánicas desventajosas de la irradiación con rayos UV para los cabellos, que se han provocado por eliminación de la grasa capilar o respectivamente agentes de retención de la humedad de los cabellos, que se segregan de un modo natural (sebo). De esta manera éstos se vuelven frágiles, secos, deslustrados, porosos y mal peinables.

Además, un cabello limpiado a fondo es habitualmente muy difícil de peinar, tanto en un estado húmedo como también en un estado seco, puesto que los cabellos individuales tienen tendencia a rizarse y a anudarse. Así, éstos primeramente al lavar y a continuación al peinar pierden su capacidad de resistencia. Esto se pone de manifiesto en una disminución significativa de la resistencia al alargamiento por tracción en el caso de cabellos húmedos. Además, éstos son menos capaces de resistirse a un deterioro adicional causado por agentes químicos, agentes tensioactivos e influencias del medio ambiente, que unos cabellos sanos.

Para el cuidado y la conservación de los cabellos deteriorados de esta manera existen ciertas formulaciones especiales, tales como por ejemplo agentes de enjuague suavizantes de los cabellos, agentes de cura de los cabellos, champúes, acondicionadores de permanencia (en inglés "leave in"), etc., que, sin embargo, pueden mejorar sobre todo la peinabilidad, el tacto y el brillo de los cabellos deteriorados. Tales agentes para el cuidado y la conservación de los cabellos, usuales en el comercio, contienen principalmente unos agentes tensioactivos catiónicos sobre la base de compuestos de alquil-amonio, polímeros, ceras o respectivamente aceites o aceites de siliconas. La eficacia de estos compuestos se puede atribuir, entre otras cosas, a una hidrofugación de la superficie de los cabellos.

En los casos de todos estos agentes, se consigue ciertamente un buen efecto de cuidado y conservación (acondicionamiento) de los cabellos, pero mediante los productos acondicionadores no se mejora, sino que incluso parcialmente se empeora el aspecto, en particular el brillo de los cabellos.

Sigue subsistiendo, por lo tanto, además una necesidad de sustancias activas que sean aptas para emplearse de múltiples maneras para agentes de limpieza, cuidado y aseo del cuerpo, tales como champúes, agentes de tratamiento de los cabellos y agentes de tratamiento posterior de los cabellos, que junto al efecto limpiador mejoren la conservación de los cabellos y les confieran al mismo tiempo un buen brillo, que protejan a los cabellos con respecto del deterioro de la estructura capilar y reduzcan al mínimo los daños estructurales ya causados a los cabellos, provocados por influencias del medio ambiente así como por unos tratamientos que confieren forma y color.

Una misión del invento es la de poner a disposición una sustancia activa de este tipo, que esté en situación de mejorar tanto unas propiedades como la peinabilidad, la suavidad, el volumen, la conformabilidad, la manejabilidad, la capacidad de desenmarañamiento de cabellos deteriorados y no deteriorados, así como también conferir a los cabellos también un bonito brillo. Los compuestos deben de mostrar, por lo tanto, un efecto individual mejorado o por lo menos igual de bueno, pero en conjunto un efecto combinado mejorado de propiedades mecánicas y de otros tipos.

La limpieza y el cuidado de superficies duras en el sector privado e industrial exigen en parte unas complejas formulaciones y unos transcursos de trabajo regulados, previamente establecidos. Así, por ejemplo, el lavado de vehículos automóviles en instalaciones de lavado automático se compone por regla general de varios procesos que transcurren consecutivamente, los cuales deben ser adaptados con exactitud unos a otros. Esta adaptación comprende, entre otras cosas, la elección correcta de las formulaciones químicas, el respeto de los períodos de tiempo de actuación, las condiciones mecánicas de la limpieza y la elección de las temperaturas. Una bibliografía más amplia es: F. Müller, J. Peggau, S. Arif, Special Purpose Cleaning Formulations: Auto Care [formulaciones limpiadoras para usos especiales: cuidado automático], en Handbook of Detergents, Part D: Formulation [Manual de detergentes, parte D: formulación], M. Showell, coordinador de edición] CRC Press, Boca Raton 2006, páginas 261 hasta 278.

La limpieza propiamente...

1. Polisiloxanos de la fórmula general I

Fórmula I

en la que los sustituyentes e índices significan:

        los X = radicales orgánicos iguales o diferentes, que llevan funciones de amonio

        los Y = radicales iguales o diferentes tomados del conjunto formado por alquilo, arilo o alquilarilo con 1 a 30 átomos de C,

        los Z = radicales iguales o diferentes tomados del conjunto formado por alquilo, arilo o alquilarilo con 1 a 30 átomos de C,

        n = de 2 a 200.

2. Polisiloxanos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizados porque

X es = -R1-R2, con los siguientes significados:

        Los R1 son radicales divalentes iguales o diferentes, seleccionados entre el conjunto formado por

        R2 se selecciona entre el conjunto que se compone de

        los R3 son radicales iguales o diferentes tomados del conjunto formado por hidrógeno o alquilo con 1 a 6 átomos C,

        los R4 son radicales hidrocarbilo divalentes iguales o diferentes, que eventualmente contienen funciones de éter,

R5, R6 y R7 son, en cada caso independientemente unos de otros hidrógeno o radicales alquilo con 1 a 30 átomos de C;

        los R8 son radicales iguales o diferentes tomados del conjunto formado por -O-; -NR10,

        los R9 son radicales hidrocarbilo divalentes eventualmente ramificados, iguales o diferentes,

        los R10 son radicales iguales o diferentes tomados entre el conjunto formado por hidrógeno o alquilo con 1 a 6 átomos de C

        los R11 son radicales iguales o diferentes de la fórmula general:

        los R12 son radicales alquilo, arilo o alquilarilo con 1 a 30 átomos de C, iguales o diferentes, que eventualmente contienen funciones de éter,

        e es de 0 a 20,

        f es de 0 a 20,

e + f >= 1,

        x es de 2 a 18,

        a es de 2 a 18,

        los A^- son iones iguales o diferentes de signo contrario con relación a las cargas positivas junto a los grupos nitrogenados cuaternizados, que se seleccionan entre aniones inorgánicos u orgánicos de los ácidos HA, así como sus derivados.

3. Polisiloxanos de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizados porque R1 tiene el significado

4. Procedimiento para la preparación de polisiloxanos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque primeramente se equilibran ariltris(dimetilsiloxi)silanos y/o alquiltris-(dimetilsiloxi)silanos con compuestos cíclicos de siloxanos, a continuación unos epóxidos que contienen dobles enlaces se hidrosililan con el resultante material equilibrado que tiene funciones SiH y los epoxi-silanos así obtenidos se hacen reaccionar finalmente con aminas terciarias para dar los correspondientes siloxanos cuaternarios.

5. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, como aditivo en formulaciones acuosas de cuidado, conservación y limpieza, que eventualmente contienen agentes tensioactivos.

6. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, como agentes acondicionadores para agentes de tratamiento de los cabellos, agentes de tratamiento posterior de los cabellos y para el mejoramiento de la estructura de los cabellos.

7. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para la producción de formulaciones de cuidado y conservación, mejoradoras del brillo.

8. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para la producción de formulaciones destinadas a la limpieza de la piel.

9. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para la producción de formulaciones destinadas al cuidado y a la conservación de la piel.

10. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para la producción de formulaciones destinadas a la limpieza y el cuidado de superficies duras.

11. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, para la producción de formulaciones destinadas a la limpieza y al cuidado de vehículos automóviles.

12. Utilización de los compuestos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, como aditivo en agentes auxiliares de la desecación para trenes de lavado automático de automóviles.