[发明专利]具有二氧化硅壳的微胶囊组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种包含芯-壳颗粒的微胶囊组合物及其制备方法。所述微胶囊包含由不同厚度的无定形二氧化硅壳包围的亲脂性液体或粘性物质的芯。所述方法基于使用不同的乳化剂使水中的液体或粘性物质乳化并通过溶胶-凝胶法形成壳，在所述溶胶-凝胶法中，通过将二氧化硅前体(金属硅酸盐或硅酸)以及酸或碱同时加入乳液中并因此在加入过程中使pH在6至9的pH范围内保持恒定，可完成二氧化硅前体的缩聚。

聚合物添加剂(如阻燃剂、UV-稳定剂、UV-保护剂等)可以固体、液体或粘性形式存在。特别是对于工业级热塑性聚合物的添加剂而言，如果添加剂在室温下或在聚合物进行混合的温度下呈液体或粘性形式，则是成问题的，因为这些液体或粘性添加剂通常不能充分地与聚合物基质结合(混合)。在混合和储存该材料时，添加剂的相分离和浸出成为主要问题。

因此，使用几种技术以得到固体材料/粉末形式的这些添加剂。这些技术包括将无定形二氧化硅颗粒与活性成分混合，或用某些聚合的(主要为有机)壳材料包封活性成分(参见，例如Angew.Chemie 1975，87，556)。然而，本发明涉及通过溶胶-凝胶法用二氧化硅壳包封至少一种亲脂性组分，以形成具有液体或粘性芯和二氧化硅壳的微胶囊。

由通过溶胶-凝胶法制备的壳所组成的微胶囊已记载于各种出版物中。

US 6,303,149、US 6,238,650、US 6,468,509和US 6,436,375、US 7,923,030、US 2002/0037261、US 20050037087、US 20020064541、US 2004/0256748和WO 00/09652、WO 2008/072239、WO 00/72806、WO 01/80823、WO 03/039510、WO 00/71084、WO 2005/009604、WO 2004/081222公开了溶胶-凝胶微胶囊及其制备。

EP 0934773、US 6,337,089和US 6,251,313记载了具有芯材料和由有机聚硅氧烷制得的壁或壳的微胶囊。

用于形成微胶囊和微基体——具有包含活性且与水不混溶的成分的内部的液体且不溶于水的相，以及用于形成壳的有机聚硅氧烷——的方法记载于US 4,931,362中。

US 7,758,888公开了具有由金属氧化物无机聚合物制成的壳材料的芯-壳微胶囊，其中通过溶胶-凝胶法制备的所述微胶囊还公开于US6,855,335和WO 03/066209中。

然而，所有的发明记载了使用由有机硅化合物或金属醇盐、半金属醇盐、或金属酯(单体和部分缩合的聚合物)所组成的溶胶-凝胶前体通过溶胶-凝胶法而制备的微胶囊。通常，该方法包括使水相中的溶胶-凝胶前体和活性成分乳化，并且通过调节pH形成二氧化硅壳或基体。

WO 2007/129849公开了一种制备介孔二氧化硅的方法，其中在30至50℃的温度下，将水玻璃(硅酸钠)加入表面活性剂与HCl的混合物中，并且同时将pH值调节至5至7的范围内。所得的介孔二氧化硅可用作隔热体和吸收剂。该文件没有教导导致形成其壳基本上由二氧化硅制成的微胶囊的工艺条件。

US 6,132,773和EP 0897414还公开了作为二氧化硅前体的碱金属硅酸盐溶液，以用二氧化硅壳来包封CaCO₃载体。另外，EP 0143221公开了无定形二氧化硅颗粒用于包封挥发性有机液体的用途。

所述微胶囊用于各种应用中，其中活性成分——例如化妆品中的着色剂、食用色素、防晒组合物或其它应用——必须被保护以免受环境影响，其中所述活性成分的递送是有益的(例如局部递送到皮肤上或医疗应用中的控制释放特性)。然而，目前并没有将这些微胶囊用于结合液体或粘性物质如聚合物添加剂，然后将其自身用作聚合物基质的添加剂。

WO 2011/154332 A1记载了一种制备含有至少一种无卤阻燃剂和至少一种金属氧化物或半金属氧化物的颗粒的方法，其中所述颗粒可为芯/壳颗粒，其中阻燃剂在芯中，且金属氧化物或半金属氧化物在壳中。在该方法中，通过改变乳液的pH，由含有至少一种阻燃剂和至少一种金属氧化物或半金属氧化物的前体化合物的水性乳液可形成所述芯/壳颗粒。此文件没有教导将水玻璃溶液和酸或硅酸溶液和碱加入含有阻燃剂的水性分散体中，以在加入的过程中使pH保持在6至9的范围内。

US 6,221,326 B1记载了一种制备包含致密二氧化硅壳的中空颗粒的方法，其中通过从碱金属硅酸盐水溶液中将活性二氧化硅沉淀至由非二氧化硅材料所组成的芯上，并且通过去除所述材料而不破坏二氧化硅壳。