DD281966A5 - Gelbildner auf basis von anionischen und kationischen polymeren - Google Patents

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DD281966A5
DD281966A5 DD88324695A DD32469588A DD281966A5 DD 281966 A5 DD281966 A5 DD 281966A5 DD 88324695 A DD88324695 A DD 88324695A DD 32469588 A DD32469588 A DD 32469588A DD 281966 A5 DD281966 A5 DD 281966A5
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polyquat
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anionic
polymers
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DD88324695A
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Frank Raddatz
Sabine Kowski
Hans-Peter Welzel
Roland Ohme
Detlef Ballschuh
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Berlin Kosmetik Veb
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Abstract

Die Erfindung beinhaltet einen Gelbildner auf Basis von anionischen und kationischen Polymeren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Verwendung einer geeigneten Gelbildnerkombination mit neuen Eigenschaften gelfoermige Zubereitungen fuer den Einsatz in Technik, Medizin, Landwirtschaft und Kosmetik zu erzeugen. Die Gelbildnerkombinationen sind in der Lage, feinverteilte Feststoffe in der Schwebe zu halten, sie koennen auch Elektrolyte enthalten und sind vertraeglich gegenueber Anteilen von niederen Alkoholen. Die Gelbildner werden dadurch hergestellt, indem man ein offenkettiges Polyquat mit dem gut loeslichen bzw. quellbaren Cellulosederivat Carboxymethylcellulose so kombiniert, dasz ein geschmeidiges, homogenes viskoses Basisgel erhalten wird. Waehrend das Polyquat 20 in waeszriger Loesung eine farblose niedrigviskose Fluessigkeit darstellt, und auch Carboxymethylcellulose alleine nur eine relativ geringe Viskositaet erreicht, wurde ueberraschender Weise gefunden, dasz eine Kombination beider Polymerer in einem Mischungsbereich von * (Masseanteile) zu einem starken Viskositaetsanstieg fuehrt. Auszerhalb dieses Konzentrationsbereiches tritt Phasentrennung auf.{Gelbildner; Carboxymethylcellulose; Polyquat; Polymerenkombination; Schwebstoffe; Elektrolyte; niedere Alkohole; Viskositaetsanstieg}

Description

Hierzu I Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung umfaßt gelförmige Zubereitungen auf der Basis neuartiger hochmolekularer hydrophiler Polymerkombinationen. Die so erzeugten Gele kommen bevorzugt in Technik, Modizin, Landwirtschaft und Kosmetik zum Einsatz. Dabei können sie sowohl in transparentor Form als auch als Dispersionen Anwendung finden. Die Gelbildnerkombinationen sind in der Lage, fein verteilte Feststoffzusätze in der Schwebe zu halten, und können auch Elektrolyt«) enthalten, ohne daß die Stabilität der Zubereitung verlorengeht.
Charakteristik des bekannten Standes der Tl-1 nlk
Gelbildner werden in vielfältiger Form in den verschiedensten Bereichen von Technik, Medizin und Kosmetik eingesetzt. Sie dienen unter anderem der Erhöhung der Stabilität von Lösungen und Dispersionen-sowie der Verbesserung der Applikation. Hydrophile Gele auf Polyacrylatbasis finden Anwendung in der Ultraschalltechnik, in der Medizin und in der Kosmetik. Auch Gelbildner, die quarternäre Ammoniumverbindungen enhalten, kommen in der Erdöltechnologio zur Bodenvorbesserung und in der Kosm )tik zum Einsatz. Diese verwendeten quarternären Ammoniumverbindungen sind lösliche bzw. quollbare meist polymere Produkte (DE-OS 2811010, DE-OS 2821238, DE-OS 2109081, DE-OS 2521960 und WP-206878). Sie besitzen grenzflächenaktive sowie bactericide und germicide Eigenschaften und werden deshalb für therapeutische und kosmetische Zwecke eingesetzt (H. Janystin „Handbuch der Kosmetik und Riechstoffe", Heidelberg 1978).
Gut wasserlösliche Polymere mit quarternärer Ammoniumstruktur sind ebenfalls als Bestandteil von antistatischen und konditionierondon Zubereitungen verwendet worden (DE-OS 2109081).
Zur Herstellung von hochviskosen, gelartigen bzw. thixotropen Zubereitungen werden begrenzt lösliche Stoffe auf Naturstoffbasis (z. B. Methylcellulose), synthetische Stoffe (z. B. Polyvinylalkohole) oder gelierende Salze von Fett- odor Sulfonsäuren mit Hydroxylaminen eingesetzt. Ebenfalls finden thixotrope Zubereitungen auf Basis anorganischer Aerosilo Verwendung. Alle diese verwendeten bekannten Stoffe dienen zur Herstellung viskoser oder golartiger Zubereitungen für verschiedenste Einsatzgebiete. Für therapeutische oder kosmetische Zwecke sind sie aber in allen Fällen nur konfektionierendes Basismaterial ohne eigene Wirkstoffeigenschafton: Beisr ielsweise als Bestandteil von hautpflügenden Mitteln führen sie unter anderem in hohon Einsatzkonzontrationen zu einer unerwünschten f-ilmbildung auf der Haut, wodurch der Gebrauchswert dieser Zubereitungen beeinträchtigt wird. Bekannte polymere Gelbildner sind oft sogar mit niederen Alkoholon nicht mischbar oder darin unlöslich, so daß sie für einen Einsatz in Zubereitungen, die beispielsweise Ethanol oder Isopropanol enthalten müssen, nicht in Frage kommen. Ebenfalls wird boi verschiedenen Gelen, beispielsweise bei Polyacrylaten, dio mit Triethanolaminen vernetzt sind, eine Unverträglichkeit gegenüber Elektrolytzusätzen beobachtet, so daß Anwendungsfälle, in denen ein gewisser Salzgehalt des Geies erwünscht ist, nicht realisiert werden können. Weitere verarbeitungstechnische Nachteile entstehen dadurch, daß car gewünschte Gelzustand bzw. die angestrebte Viskosität der Zubereitungen erst nach längeren Quellvorgängon, oft untir gleichzeitigem Erwärmen erreicht wird und beurteilt werden kann. Andere Viskositätserhöhende Mittel verändern die Eigenschaften und den Gebrauchswert der Zubereitungen bei der Lagerung, z. B. durch mikrowellen Zerfall, Nachquellung, Flockung, Trübung, Viskositätsverlust, Ausfällung oder Phasenbildung. Auch andere, beispielsweise in der Erdöltechnologie, in der Landwirtschaft und in dei Kosmetik angewendete Gele (DD-PS 206878) besitzen Nachteile bei der Applikation. Die in der o.g. Patentschrift aufgeführten vernetzten Polyquats sind nicht homogen und besitzen eine körnige, krümelige Struktur, so daß sie in Zubereitungen, die eino hoho Geschmeidigkeit und Glätte besitzen müssen, ihr
Einsatz nicht möglich ist. Weiterhin ist die Herstellung der Zubereitungen sehr aufwendig, da die vernetzten GoIe in Form von mehr odor weniger großen Aggregaten vorliegen und orst geteilt und aufwendig vorgequollen werden müssen. Auch polyfunktionolle Polymere, wie beispielsweise Cellulosederivate, die mit wasserlöslichen monomeren von quarternären Ammoniumsalzen gepfropft sind, kommen beispielsweise als Gelbildnor in Zahnplogomittoln zum Einsatz (DE-OS 7331302). Sie besitzen abor trotz ihrer guten Eigenschaften den Nachteil, daß sie einen hohen Aufwand boi dor Herstellung erfordern.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung Ist es, durch die Verwendung einer geeigneten Gelbildnorkombination mit neuen Eigenschaften gelförmige Zubereitungen ohne die bisher geschilderten Nachteile bei der Herstellung, Applikation und Lagerung herzustellen. Die Zubereitungen sollen bei voll befriedigender Gelstruktur keine unerwünschte Filmbildung verursachen, sie sollen bei dor Herstellung leicht verarbeitbar soin und große Lagerstabilität aufweisen. Als Gelkomponento in den Zubereitungen soll eine homogene, transparente, hydrophile Polymerenkombination verwendet worden, wobei auch die Möglichkeit dos Einsatzes von alkoholischen Mischungen sowie oin hoher Eloktrolytgehalt ergobon sein soll. Mindestens eine der Polymeronkompononton soll neben der gelbildenden Eigenschaft einen spezifischen baktericiden Charakter besitzen, der dio Stabilität der Zubereitung günstig beeinflußt. Darüber hinaus soll das GoI geeignet sein, foin verteilte Foststoffzusätze in unbegronzt stabiler Suspension zu erhalten.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Das Ziel der Erfindung wird erreicht, indem ein offenkettiges, kationisches, in Wassor gut lösliches hydrophiles GoI mit einem in Wasser löslichen bzw. quellbaren Cellulosederivat, speziell dom Natriumsalz der Carboxylmethylcellulose (CMC) so kombiniert wird, daß man ein geschmeidiges, homogenes, viskoses Basisgel für verschiedenartige Anwendungen erhält. Das geeignete kationische Polymer erhält man durch radikalische Polymerisation der wäßrigen Monomerlösung des Dimethyl-diallylammoniumchlorids.
Abhängig von den dabei angewendeten Reaktionsbodingungen worden Polymere mit unterschiedlicher Moimasse als wäßrige Lösungen hergestellt. Besonders geeignet ist das hochmolekulare und verzweigte hochviskose Polymer mit einem Molekulargewicht -120.000 als 20%ige wäßrige Lösung (im weiteren Polyquat 20 genannt). Das Polymer enthält als Strukturelement Pyrrolidiniumeinhoiten und ist somit Vertreter der Klasse polymeror quartcrnärsr Ammoniumverbindungen. Wie die monomeren löslichen Vortroter dieser Verbindungsklasso bositzon auch sio eine koimhommondo Wirkung, die dio entsprochenden Zubereitungen vor einem mikrowellen Zerfall schützt. Gleichzeitig besitzen sie einen stoffspezifischen Wirkstoffcharakter beispielsweise für therapeutische und kosmetische Anwendungen. Des weiteren ist dio Polymorlösung algicid, baktericid, antiviral und molluskicid, was ebenfalls für verschiedene Anwendungsfälle von Vorteil sein kann. Dio Herstellung der Carboxymethylcellulose (CMC) erfolgt nach üblichen technischen Verfahren über mehrere Stufen aus Cellulose, Natronlauge und Monochloressigsäure. Die Viskosität des Endproduktes wird durch den durchschnittlichen Polymerisationsgrad der Cellulose festgelegt. CMC ist wasserlöslich und quellbar und wird in verschiedensten Anwendungsfällon selbst als Vordickungsmittel eingesetzt.
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Polyquat 20
Carboxymethylcellulose
Abb. 1 Koniplexbildung zwischen Polyquat 20 und Carboxymethylcellulose
Während das Polyquat 20 in wSGriger Lösung eine farblosoiiiedrigviskoso Flüssigkeit dar stellt, die auch in Konzentrationen von 5% I Massoantei Ie) 15OmPa s nicht überschreitet und auch dio Carboxymethylcellulose in Konzentrationen von 4-5%
(Ma$soanteile) nur oino Viskosität von 2000-500OmPa s erreicht, wurde überraschenderweise gefunden, daß durch Kombination beider Polymere in einem Mischungsbereich von etwa 3,5-5-?>% (Masseanteile) als synergistischer Effekt ein starker Viskositätsanstieg erfolgt, der auf eino Komploxbildung zwischen kanonischer und anioniscl r,i Verbindung, wie in Abbildung 1 auf Seite 4 dargestollt, beruht. In einem Bereich von jeweils 4-5% (Masseanteile) des Einsatzes von kationischen und anionischen Polymeren werden Viskositäten nach HÖPPLER von bis zu 2000OmPa - s erzielt. Außorhalb dieses Konzentrationsboreiches von 3,5-5,5% (Masseanteile) tritt Phasontrennung auf. Der genaue Kurvenvorlauf der Abhängigkeit von der Konzentration der Polymeren und der Viskosität des resultierenden Gelbildners ist in Abbildung 2 iin Anhang dargestellt. Durch dio bakteriostatischen Eigenschaften des kationischen Polymeren ist das gebildote Gel einem mikrobiellen Befall gegenüber stabil und somit für eine Violzahl von Anwendungen geoignot. Dio reversible Fouchtigkeitsaufnahme und -abgabe ermöglicht auch eine rascho Aufnahme löslicher Zusatzstoffe und Eloktroly'.o bei der Verarbeitung des Gels. Das gobildeto Gel ist au^h in Mischung mit 10% Ethanol vorträglich, wodurch auch alkohollösliche Komponenten zu neuen Kombinationen und Zubereitungen verarbeitet werden können. Ein besonderes Einsatzgebiet findet das GoI dort, wo Schwebstoffe stabil suspendiert werden müssen. Der Polymorenkomplox kann Partikel mit verschiedenen Durchmessern in Schwebe halten, wie kugelförmige Teilchen aus Paraffinen, Polyothylonon und beispielsweise lonenaustauscherharzen sowie metallischen Werkstoffen unterschiedlicher Größe.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soll durch die nachfolgenden Ausführungsbeispielo erläutert werdon:
Beispiel 1
Gelbildner mit einer Viskosität von 40COmPa - s
Polyquat20 4,0%!Masseanteilo)
Carboxymethylcellulose 4,0% (Masseantoile)
Aquadest. ad. 100,0% (Masseanteile)
Dio CarboxylmethylcaiMose (CMC) wird mit Wasser unter Rühren angelöst, durch mehrstündiges Stohen gequollen und danach wird unter Rühren dar Polyquat 20 zugegeben und mit dom dest. Wasser aufgefüllt. Man erhält ein homogenes transparentes Gel mit einar Viskosität von etwa 400OmPa · s,
Beispiel 2
Gelbildner mit einer Viskosität von etwa 1800OmPa - s
Polyquat 20 5,0%(Masseanteilo)
Carboxmethylcellulosü 5,0% (Masseantoile)
Aqu.idost. ad. 100,0% (Massoanteilo)
Die Carboxmethylcollulose wird mit Wasser unter Rühren angolöst und unter mehrstündigem Stehen gequollen. Durch Zugabe von Polyquat 20 unter Rühren erfolgt die vollständige Herstellung des transparenteo Gels.
Beispiel 3
Gelbildner mit einer Viskosität von etwa 1800OmPa s, der Elektrolyte enthält
Polyquat 20 5,0%(Masseantoilo)
Carboxmothylcellulose 5,0% (Masseanteile)
Natriumchlorid 2,00% (Masseanteile)
Magnesiumchlorid 3,00% (Massoanteilo)
Aquadest. ad. 100,0% (Massoantoilo)
Das Gel wird wie in Boispiol 1 und 2 beschrieben hergestellt, wobei dio Salze in der Wasserphase gelöst werden. Man erhalt ein homogenes Gel mit einer Viskosität von etwa 1800OmPa s.
Beispiel 4
Golbildnor, auf Basis einer wäßrig-alkoholischen Lösung mit einer Viskosität von etwa 1750OmHa - s
Polyquat 20 5,0%(Massoanteile)
Carboxmethylcellulose 5,0% (Masseantoile)
Ethanol 20,00% (Massoantoilo)
Aquadest. ad. 100,0% (Massoanteilo)
Das Gel wird wie in Beispiel 1 und 2 beschrieben hergestellt, wobei der Alkohol nachträglich oingorührt wird. Man erhält ein homogenes alkoholhaltiges GoI mit einer Viskosität von etwa 1/50OmPa s.
Beispiel 5
Golbildnor mit einer Viskosität von etwa 20000 mPa s, dor metallische Schwobstoffe enthält
Polyquat20 5,0%(Masseanteile)
Carboxmothylcolluloso 5,0% (Massoantoilo)
Aluminiumflitter 10,00%(Mdsseanteile)
Aquadest. ad. 100,0% (Massoantoilo)
Das Gel wird wie in Beispiel 1 und 2 boschriebon hergestellt und die Alumiriumflitttr anschließend oingemischt. Man erhält ein Gel, in dem die Flitter gleichmäßig verteilt sind und stabil in Schwebe gehalton werden.

Claims (8)

1. Gelbildner für den Einsatz in Technik. Medizin, Landwirtschaft und Kosmetik, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination von anionischen und kationischen Polymeren zum Einsatz gelangt.
2. Gelbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kationisches Polymeres PoIydimethyl-diallylammoniumchlorid, welches Pyrrolidiniumeinheiten enthält, eingesetzt wird.
3. Gelbildner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt Poly-diallyldimethylammoniumchlorid in hochmolekularer unvernetzt-verzweigter Form mit einem Molekulargewicht :£120.000 Anwendung findet.
4. Gelbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anionisches Polymeres bevorzugt Carboxymethylcellulose mit einem Substitutionsgrad von 0,6 bis 1,2 eingesetzt wird.
5. Gelbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kationischen und anionischen Polymere in einem Konzentrationsbereich von jeweils 3,5 bis 5,5% eingesetzt werden.
6. Gelbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Basissubstanz bis 10% fclektrolyte zugesetzt werden können.
7. Gelbildner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 10% niedere Alkohole zugesetzt werden können.
8. Gelbildner nach Anspruch 1, daduioh gekennzeichnet, daß Schwebstoffe unterschiedlicher Korngröße und Dichte zugesetzt und in Schwebe gehalten werden können.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0528035A4 (en) * 1990-11-29 1993-03-10 Iatron Laboratories Inc. Polyelectrolyte complex antibacterial agent and antibacterial material
EP0654482A1 (de) * 1993-11-22 1995-05-24 Rhone-Poulenc Specialty Chemicals Co. Zusammensetzungen auf der Basis von kationischen Polymeren und anionischen Xanthangummi

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0528035A4 (en) * 1990-11-29 1993-03-10 Iatron Laboratories Inc. Polyelectrolyte complex antibacterial agent and antibacterial material
EP0654482A1 (de) * 1993-11-22 1995-05-24 Rhone-Poulenc Specialty Chemicals Co. Zusammensetzungen auf der Basis von kationischen Polymeren und anionischen Xanthangummi

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