一种分散液及其制备方法、应用与流程

本发明涉及一种分散液及其制备方法、应用。

背景技术：

1、彩妆是化妆品的一大畅销种类，市场销量巨大。彩妆产品的制造，需要使用各种各样的颜料，比如炭黑、钛白和各种有机颜料，并且需要利用分散剂来分散颜料形成稳定的色浆。

2、早期常用的颜料分散剂主要是小分子表面活性剂，这些小分子表面活性剂主要为非离子型的氧化乙烯类、阴离子型的磺酸盐、羧酸盐和磷酸盐等、阳离子型的季胺盐、季鏻盐等。它们在水溶液中具有一定的分散稳定作用，但其与颜料颗粒的吸附作用不紧密，容易从颜料表面脱吸附，导致已分散的颜料颗粒重新聚集，出现絮凝或沉淀现象。

3、后来随着高分子工业的发展，聚合物分散剂成为主流的选择。一般聚合物分散剂分子量在1000-30000之间，其分子结构含锚固基团和溶剂化链两部分。其中，锚固基团可通过氢键、离子键、共价键等作点用以单吸附或多点锚固的方式牢固地吸附在颜料颗粒表面，常的有氨基、羟基、羧基、磺酸基、磷酸基、醚键等；而溶剂化链一般指柔性的烷基链，能在固体颗粒表面形成一定厚度的保护层，通过空间位阻对颗粒的分散起到稳定作用。但是，目前聚合物分散剂的用量偏高，导致成本上升，而且也对化妆品的品质造成影响，对消费者的使用和身心健康造成安全隐患。因此，如何在颜料分散过程中使用少量分散剂制备稳定的颜料浆料，是该领域一直存在的挑战问题。此外，赋予分散剂除分散外的其他功能，将其功能多样化，也是领域今后的发展方向。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是为了克服现有技术中分散液中聚合物分散剂用量高、成本高且功能单一的缺陷而提供一种分散液及其制备方法、应用。该分散液组成简单，功能强大且多样，其中的聚合物分散剂的用量大幅度减少(相同分散条件下，可减少的聚合物分散剂用量高达12％)，可显著提高有机颜料在水中的分散性和稳定性，非常适合化妆品行业的选用。该分散液的制备方法工艺简单明了、可操作性强。

2、石墨烯分子本身非常容易团聚不利分散，且石墨烯材料与分散剂的功能作用差异大，目前现有技术中，仍未见有将石墨烯用于制备分散液的研究本发明中，申请人通过大量的实验研究，创造性发现亲水石墨烯表面大量的亲水基团可以帮助石墨烯包裹的有机颜料稳定地分散在水中，制得的分散液组成简单，功能强大且多样，其中的聚合物分散剂的用量大幅度减少，可显著提高有机颜料在水中的分散性和稳定性，非常适合化妆品行业的选用。

3、本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

4、本发明提供了一种分散液，其每100重量份包括以下组分：

5、聚合物分散剂：10～60份；

6、亲水石墨烯：0.01～10份；

7、小分子表面活性剂：0.05～10份；

8、和水。

9、本发明中，所述的亲水石墨烯可为本领域常规的在水中能分散的各种形式的亲水石墨烯材料，优选为氧化石墨烯、磺酸化石墨烯、羧酸化石墨烯和peg化石墨烯中的一种或多种，更优选为氧化石墨烯。

10、本领域技术人员可以理解，本发明中所述的peg化石墨烯即为聚乙二醇与石墨烯经化学反应得到的产物。

11、本发明中，所述的亲水石墨烯的用量优选为每100重量份分散液用0.05～1份，更优选为0.05～0.25份，例如0.1份。

12、本发明中，所述的聚合物分散剂的分子量无需特别调控，本领域技术人员可根据实际需要选择，例如选择分子量为1000～10000的聚合物分散剂，优选为分子量为2000～5000的聚合物分散剂，更优选为分子量为2000～3000的聚合物分散剂、分子量为3000～4000的聚合物分散剂、分子量为3000～5000的聚合物分散剂。

13、本发明中，所述的聚合物分散剂可为苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺-丙烯酸共聚物、丙烯酸酯聚合物、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和聚氨酯中的一种或多种，优选为苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和/或丙烯酸酯聚合物，更优选为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和/或丙烯酸酯聚合物，例如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸聚合物、丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸聚合物或丙烯酸树脂聚合物。

14、其中，所述的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸聚合物的分子量优选为3000～5000。

15、其中，制备所述苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸聚合物的方法和条件可为本领域常规。

16、其中，所述苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸聚合物中所含的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸的摩尔比优选为1:1:1。

17、其中，所述的丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸聚合物的分子量优选为3000～4000。

18、其中，制备所述丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸聚合物的方法和条件可为本领域常规。

19、其中，所述丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸聚合物中所含的丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸的摩尔比优选为1:1。

20、其中，所述的丙烯酸树脂聚合物的分子量优选为2000～3000。

21、其中，所述的丙烯酸树脂聚合物优选为型号为j678，厂家为巴斯夫的丙烯酸树脂聚合物。

22、本发明中，所述的聚合物分散剂的用量优选为每100重量份分散液用25～35份，更优选为33.3份。

23、本发明中，所述的小分子表面活性剂的分子量通常在1000以下。

24、本领域技术人员可以理解，本发明中所述的小分子表面活性剂是指具有明确的化学结构式，如季铵盐类、季鏻盐类或磺酸盐类的小分子表面活性剂。

25、本发明中，所述的小分子表面活性剂可为小分子阴离子表面活性剂和/或小分子非离子表面活性剂。所述小分子阴离子表面活性剂可为烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠和月桂酰谷氨酸中的一种或多种，优选为月桂醇硫酸钠。所述小分子非离子表面活性剂可为硬脂酸甘油酯和/或脂肪酸甘油酯。

26、本发明中，所述的小分子表面活性剂的用量优选为每100重量份分散液用0.05～0.5份，例如0.3份。

27、本发明中，可根据实际需要选择所述水的用量。所述水的用量可为每100重量份分散液用50-60份，优选为55-58份，例如57.15份、57.3份或57.35份。

28、本发明中，所述分散液优选地还包括助剂。

29、其中，所述助剂的具体种类及用量可根据实际需要选择。

30、其中，所述助剂的种类可为本领域常规，例如防腐剂、保湿剂和湿润剂中的一种或多种，优选为防腐剂和保湿剂。

31、其中，所述助剂的用量可为每100重量份分散液用0～20份，优选为0～15份，例如0.1～8份。

32、当所述助剂包括防腐剂时，所述的防腐剂可为芳香醇类、芳香酸类、脂肪醇类和醛类物质中的一种或多种，例如苯甲醇、苯氧乙醇、苯甲酸、水杨酸和山梨酸中的一种或多种。

33、当所述助剂包括防腐剂时，所述防腐剂的用量可为每100重量份分散液用0～5份，但不为0份，优选为0.1～2份，例如1份。

34、当所述助剂包括保湿剂时，所述的保湿剂可为多元醇类、糖类和天然植物提取物质中的一种或多种，优选为多元醇类，更优选为丙三醇、丁二醇、聚乙二醇、丙二醇、己二醇、木糖醇和山梨糖醇中的一种或多种，例如丙二醇或丁二醇。

35、当所述的保湿剂包括糖类时，所述糖类可为海藻糖、透明质酸钠和甲基葡萄糖聚醚中的一种或多种。

36、当所述的保湿剂包括天然提取物质时，所述天然提取物质可为本领域常规天然提取物。

37、当所述助剂包括保湿剂时，所述保湿剂的用量可为每100重量份分散液用0～15份，但不为0份，优选为4～10份，例如6份或8份。

38、当所述助剂包括润湿剂时，所述的润湿剂可为磺化油、大豆卵磷脂、硫醇类、酰肼类和有机硅类物质中的一种或多种，例如有机硅类物质。

39、本发明中，优选地，每100重量份所述分散液包括：聚合物分散剂25～35份、氧化石墨烯0.05～0.25份、小分子阴离子表面活性剂0.05～0.5份和水，

40、更优选地，每100重量份所述分散液包括：聚合物分散剂25～35份、氧化石墨烯0.05～0.25份、小分子阴离子表面活性剂0.05～0.5份、防腐剂0.1～2份和保湿剂4～10份，水50～60份，

41、例如，每100重量份所述分散液包括：分子量为3000～5000的苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物33.3份、氧化石墨烯0.1份、月桂醇硫酸钠0.3份、苯氧乙醇1份和丁二醇8份，余量为水。

42、本发明还提供了一种如前所述的分散液的制备方法，其包括以下制备步骤：将所述分散液中的各组分混合均匀即可。

43、本发明中，所述的亲水石墨烯的来源可为市售所得或由本领域常规方法制得。

44、当所述的亲水石墨烯为制备得来时，其制备方法优选地包括如下步骤：

45、将含有亲水石墨原料的溶液经若干次“剥离、离心和分离”得上清液，除去所述上清液中的溶剂、干燥即可。

46、其中，所述的亲水石墨原料可为磺化石墨和/或氧化石墨，优选为氧化石墨。

47、其中，所述的剥离的方式可为本领域常规，例如搅拌、超声和剪切中的一种或多种，优选为搅拌和超声。所述搅拌的速率可为本领域常规速率。所述搅拌的时间可为本领域常规时间，例如30min。所述超声时间可为本领域常规时间，例如20min。

48、其中，所述的离心的设备可为本领域常规，例如高速离心机。所述的高速离心机的转速可为本领域常规，优选为5000～20000rpm，例如12000rpm。

49、其中，所述的上清液的ph值为本领域内常规的制备亲水石墨烯所需的ph值，优选为6～7。

50、其中，所述的除去上清液中溶剂的方式可为本领域常规，优选为减压蒸馏。

51、其中，所述的溶剂可为本领域常规，例如去离子水、无水乙醇和丙醇中的一种或多种，优选为去离子水。

52、其中，所述的干燥的方式可为本领域常规，例如真空干燥。

53、本发明中，所述的混合采用的设备可为本领域常规，例如均质机。所述的均质机的搅拌速度为1000～15000rpm，优选为10000～13000rpm。所述的均质机的搅拌时间为0.5～5小时，优选为2～3小时，例如2.5小时。所述的均质机的搅拌温度为0～50℃，优选为20～30℃，例如25℃。上述均质机的搅拌速度、温度、时间三者之间是相互联动作用，最终使分散液达到稳定状态。

54、本发明一较佳实施例中，具体提供了下述如前所述的分散液的制备方法：

55、步骤(1)：亲水石墨烯材料的制备

56、在亲水石墨原料中加入去离子水，通过机械搅拌、超声或剪切等方式，将其剥离成分散在水中的亲水石墨烯浆料粗产品，然后在5000～20000rpm下高速离心分离；所得的沉淀重复进行上述的加水分散、剥离、和离心过程，直至上清液的ph值为6～7为止；收集所有离心后的上清液，减压蒸去溶剂后，经真空干燥获得亲水石墨烯粉末材料；

57、步骤(2)：分散液的制备

58、将聚合物分散剂、亲水石墨烯、小分子表面活性剂、防腐剂和去离子水按照重量份数比混合在一起，利用均质机强烈搅拌，将其混合均匀获得。

59、其中，步骤(1)中，所述的亲水石墨的原料选自磺化石墨和/或氧化石墨，优选氧化石墨。

60、步骤(2)中，所述的均质机的搅拌速度为1000～15000rpm，优选为10000～13000rpm。所述的均质机的搅拌时间为0.5～5小时，优选为2～3小时，例如2.5小时。所述的均质机的搅拌温度为0～50℃，优选为20～30℃，例如25℃。

61、本发明的还提供了一种如前所述的分散液在化妆品行业中的应用。

62、本发明中，所述分散液可用于分散常见的用于化妆品中的原料，例如颜料。所述颜料可为有机颜料或无机颜料，例如颜料红57有机颜料、颜料蓝15有机颜料和炭黑中的一种或多种，优选为颜料红57有机颜料、颜料蓝15有机颜料或炭黑。

63、本发明一较佳实施例中，具体提供了下述如前所述的分散液的应用，

64、其包括以下步骤：

65、步骤(1)：将所要分散的颜料粉末加入至所述的分散液中，搅拌均匀后，用均质机强力打浆，获得均匀浆料；

66、步骤(2)：将所得的浆料通过滤网过滤，得色浆；

67、步骤(3)：对步骤(2)中得到的色浆进行稳定性测试。具体地，过滤步骤(2)中所得的色浆，马上提取样品，在常温下测试粒径和粒径分布，然后将样品密封置于60℃烘箱中保温，每隔三天测试一次粒径和粒径分布，评价其色浆的稳定性。

68、其中，步骤(1)中，所述分散液中聚合物分散剂与颜料的重量配比为(10～120):100，优选为(50～100):100，例如92:100、80:100、72:100或60:100。

69、步骤(1)中，所述的打浆的速度为5000～15000rpm，优选为10000～13000rpm。

70、步骤(1)中，所述的打浆的温度为20～50℃，优选为25℃。

71、步骤(1)中，所述的打浆时间为1～10小时，优选为2～3小时。

72、步骤(2)中，所述的滤网规格为200～400目网孔，优选为300目滤网。

73、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

74、本发明所用试剂和原料均市售可得。

75、本发明的积极进步效果在于：

76、(1)本发明的分散液组成简单，功能强大且多样，其中的聚合物分散剂的用量大幅度减少(相同分散条件下，可减少的聚合物分散剂用量高达12％)，可显著提高有机颜料在水中的分散性和稳定性，非常适合化妆品行业的选用。

77、(2)本发明的分散液的制备方法工艺简单明了、可操作性强。