持久性化妆品组合物的制作方法

相关申请

本申请要求于2018年4月27日提交的美国临时申请号62/663,315的优先权，所述临时申请的全部内容以引用的方式并入本文。

背景技术：

聚氨酯和聚氨酯-脲是一类众所周知的合成聚合物，在多个行业中具有广泛用途。这种多功能性源自从大量且多样的潜在单体组制备聚氨酯的能力。这些不同的单体选项允许实现一组同样多样化的物理性质。因此，所得的聚氨酯可呈多种不同形式，包括例如软泡沫、弹性体、粘合膜或硬塑料，并且可用于许多不同类型的产品中，包括床上用品、鞋类、粘合剂和汽车零件。

在这些多种形式的聚氨酯中，水性聚氨酯(wbpu)和聚氨酯-脲(wbpu-u)已用作可商购的个人护理产品中的成膜剂。当用作头发固定剂时，这些成膜聚合物提供保持发型益处。wbpu和wbpu-u用于基于消费者的化妆品产品的问题一直是缺乏性能和施加的整体一致性。例如，常见的聚氨酯产品如p.u.r、dynamx和dynamxh2o缺乏弹性。当施加至头发时，这导致不希望的僵硬感。然而，avalureur405、baycusanc1004、baycusanc1008和polydermpe/paed非常柔性(即，不缺乏弹性)。然而，这些产品的初始卷曲保持性较差并且引起胶粘感。与使用wbpu和wbpu-u相关的其他问题包括但不限于触摸或梳理时剥落(例如，头发纤维上显示的粉状微薄片)；触摸时不希望的触感(例如，脆、僵硬或发粘、胶粘)；耐湿性较差(例如，定型树脂吸收水分并压低头发，从而导致造型受损)；缺乏移动性(例如，类似塑料的模具形状；发卷不会随着运动而移动；不能容易地梳理；胶粘；缺乏弹力)；以及短寿命的发型(例如，发型、卷发、波浪形等不会持久-平均而言，发型通常持续不到半天)。

先前，鉴定了可用于确定某些基于wbpu的化妆品组合物(如头发固定剂)是否将产生改进的性能的选择标记物的组合。参见wo2017/155906，其全部内容以引用的方式并入本文。在一方面，例如，已经表明，包含wbpu的组合物提供持久且自然的发型，所述wbpu具有高于150mpa的杨氏模量、从约15％至约300％的断裂伸长率和小于10％的水分吸收。参见wo2017/155906。在此，专注于改进机械性质，同时保持小于10％的水分吸收，先前已证明这是实现持久性定型性能的最佳选择。

技术实现要素：

现已发现，通过将至少一种多功能增链剂(如三醇或四醇)掺入组合物中，可进一步增强由具有先前公开的机械性质的组合的wbpu产生的持久性特性。因此，本文提供了头发处理组合物，所述头发处理组合物包含通过至少一种多功能增链剂如基于烃的三醇或四醇交联的聚氨酯-脲，其中所述聚氨酯-脲的杨氏模量高于150mpa；所述聚氨酯-脲的断裂伸长率是约15％至约300％；并且所述聚氨酯-脲的水分吸收小于10％。在一方面，这些多功能增链剂的使用为头发组合物提供了比先前所述的那些更好的保持性和更强的耐湿性。参见例如图1，其示出pu419(通过多功能增链剂交联的本发明的wbpu)与商业树脂的体内性能的比较。如所示，pu419展示更好的初始保持性和更强的耐湿性。

还已经发现，将纳米颗粒掺入具有上述机械性质的适当组合的基于wbpu的组合物中，进一步改进了wbpu在头发处理产品中的持久性效果。因此，在另一方面，本文还提供了一种头发处理组合物，所述头发处理组合物包含聚氨酯-脲和至少一种纳米颗粒，其中所述聚氨酯-脲的杨氏模量高于150mpa；所述聚氨酯-脲的断裂伸长率是约15％至约300％；并且所述聚氨酯-脲的水分吸收小于10％。发现这些组合物在高湿度应力后的初始卷曲保持性和卷曲保持力方面均优于商业树脂。参见例如图2，其示出pu427(通过原位聚合合成的本发明的wbpu/二氧化硅纳米复合材料)与商业树脂和比较剂pu339的体外性能比较。如所示，pu427展示更好的初始保持性和更强的耐湿性。此外，图4示出在与1％aerosil200(二氧化硅纳米颗粒)或0.25％tio2后掺混之后，pu339在75％相对湿度下15分钟的体外卷曲保持。如所示，与纳米颗粒后掺混的pu339在高湿度后显示出更好的初始卷曲保持性和卷曲保持力。综上所述，这一数据表明，所公开的纳米复合材料技术通常适用于包含具有所公开的机械性质的聚氨酯-脲的组合物，并且不仅仅限于包含多功能增链剂的那些。

附图说明

图1示出与商业树脂相比，通过本公开的多功能增链剂(pu419)交联的wbpu的体内性能。

图2示出与商业树脂和比较剂pu339相比，通过原位聚合合成的本公开的wbpu/二氧化硅纳米复合材料(pu427)的体外性能。

图3示出pu427与比较剂pu339之间的体内性能。

图4示出在与1％aerosil200(二氧化硅纳米颗粒)或0.25％tio2后掺混之后，比较剂pu339在75％相对湿度下15分钟的体外卷曲保持力。

具体实施方式

1.定义。

如本文所用，“阳离子聚氨酯”是指包含氨基甲酸酯(氨基甲酸酯)基团且在ph≤7时带有总体净正电荷的热塑性聚合物。“阳离子聚氨酯-脲”是指包含–o-c(o)-nr-和–nr-c(o)-nr-连键并且在ph≤7时带有总体净正电荷的热塑性聚合物。在一些方面，本文所述的阳离子聚氨酯和阳离子聚氨酯-脲在约3.7至约6.5、约3.7至约6.0或约3.7至约5.5的ph下具有总体净正电荷。除非另有说明，否则当在本文中使用时，阳离子聚氨酯和阳离子聚氨酯-脲包括两性/阳离子聚氨酯和聚氨酯-脲。然而，在一方面，阳离子聚氨酯和阳离子聚氨酯-脲不包括两性/阳离子聚氨酯或两性/阳离子聚氨酯-脲。

如本文所用，“两性聚氨酯”是指包含氨基甲酸酯(氨基甲酸酯)基团的热塑性聚合物，并且根据中和方法，其既可充当阳离子聚氨酯，又可充当阴离子聚氨酯。“两性聚氨酯-脲”是指包含–o-c(o)-nr-和–nr-c(o)-nr-连键的热塑性聚合物，并且根据中和方法，其既可充当阳离子聚氨酯，又可充当阴离子聚氨酯。“两性/阳离子聚氨酯”或“两性/阳离子聚氨酯-脲”是指所描述的两性物质是当用酸中和时充当阳离子聚氨酯或阳离子聚氨酯-脲的两性物质。“两性/阴离子聚氨酯”或“两性/阴离子聚氨酯-脲”是指所描述的两性物质是当用碱中和时充当阴离子聚氨酯或阴离子聚氨酯-脲的两性物质。

如本文所用，“阴离子聚氨酯”是指包含氨基甲酸酯(氨基甲酸酯)基团且在ph≥7时带有总体净负电荷的热塑性聚合物。“阴离子聚氨酯-脲”是指包含–oc(o)-nr-和-nr-c(o)-nr-连键并且在ph≥7时带有总体净负电荷的热塑性聚合物。除非另有说明，否则阴离子聚氨酯和阴离子聚氨酯-脲在本文中使用时包括两性/阴离子聚氨酯和两性/阴离子聚氨酯-脲。然而，在一方面，阴离子聚氨酯和阴离子聚氨酯-脲不包括两性/阴离子聚氨酯或两性/阴离子聚氨酯-脲。

“杨氏模量(或弹性模量，拉伸模量)”是对固体聚合物膜刚度的量度。杨氏模量e可通过将拉伸应力除以应力-应变曲线的弹性(初始，线性)部分中的拉伸应变来计算。水性聚氨酯和水性聚氨酯-脲的杨氏模量可通过定义用于测量机械性质的方案来确定，并且参考以下实施例1中所述的astmd638、astmd412、测试指南进行开发。

“断裂伸长率(也称为断裂应变，极限伸长率)”是固体聚合物薄膜断裂后的变化的长度与初始长度之间的比率。水性聚氨酯和水性聚氨酯-脲的断裂伸长率可通过定义用于测量机械性质的方案来确定，并且参考以下实施例1中所述的astmd638、astmd412、测试指南进行开发。

“水分吸收”是由固体聚合物膜吸附的水的量度。在实施例2中提供了用于确定固体聚合物薄膜的水分吸收的方法。

“感官得分”可通过头发固定剂的性能来确定。在一方面，将施用了组合物的发束吹干90秒。将发束一式两份地制备，并随机遮蔽，并由受过训练的感官分析师在盲条件下以-2至2的等级对其自然感觉和总体感官属性进行评价。感官分析师是在评价头发的感官属性方面具有长期丰富经验的获得许可的发型师和化妆品科学家。感官分析师向被认为完全不合需要的发束分配得分-2，向完全柔软、自然感觉和外观的头发分配得分+2，并在这两种极端之间分配中间得分。

术语“烷基”是指单价饱和烃基。c1-c6烷基是具有1至6个碳原子的烷基。烷基可以是直链或支链的。烷基的实例包括甲基；乙基；丙基，包括正丙基和异丙基；丁基，包括正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基；戊基，包括例如正戊基、异戊基和新戊基；以及己基，包括例如正己基和2-甲基戊基。

2.选择标记物

本文提供了wbpu-u性质的特定组合，已发现所述组合产生具有显著改进的性能的化妆品组合物(例如，头发产品)。那些性质包括例如某些机械性质的组合、某些化学性质的组合或机械性质和化学性质两者的组合。

杨氏模量、断裂伸长率和水分吸收

本文所述的机械性质的组合包括杨氏模量(例如，高于150mpa)、断裂伸长率(例如，约15％至约300％)和疏水性(水分吸收，例如，小于10％)。

在一方面，本文所述的聚氨酯-脲的杨氏模量应高于约150mpa。例如，所公开的组合物中的聚氨酯-脲的杨氏模量可高于约160mpa、高于约170mpa、高于约180mpa、高于约190mpa、高于约200mpa、高于约210mpa、高于约220mpa、高于约230mpa、高于约240mpa、高于约250mpa、高于约260mpa、高于约270mpa、高于约280mpa、高于约290mpa、高于约300mpa、高于约310mpa、高于约320mpa、高于约330mpa、高于约340mpa、高于约350mpa、高于约360mpa、高于约370mpa、高于约380mpa、高于约390mpa、高于约400mpa、高于约410mpa、高于约420mpa、高于约430mpa、高于约440mpa、高于约450mpa、高于约460mpa、高于约470mpa、高于约480mpa、高于约490mpa、高于约500mpa、高于约510mpa、高于约520mpa、高于约530mpa、高于约540mpa或高于550mpa。在其他方面，聚氨酯-脲的杨氏模量应介于约150mpa与约500mpa之间。例如，所公开的组合物中的聚氨酯-脲的杨氏模量可介于约150mpa与约400mpa之间、介于约150mpa与约350mpa之间、介于约170mpa与约390mpa之间、介于约180mpa与约320mpa之间、介于约190mpa与约300mpa之间、介于约200mpa与约290mpa之间或介于约210mpa与约280mpa之间。

在一方面，所公开的组合物中聚氨酯-脲的断裂伸长率应为约15％至约300％。例如，所公开的组合物中聚氨酯-脲的断裂伸长率可以是约20％至约300％、约25％至约300％、约40％至约280％、约100％至约280％、约100％至约250％、约150％至约250％、约200％至约250％、约210％至约250％、约30％至约150％、约15％至约150％、约150％至约300％、约50％至约250％、约75％至约225％或约100％至约200％。可将断裂伸长率与以上段落中描述的一个或多个杨氏模量值或在本公开的其余部分中描述的任一个杨氏模量值组合。

在一方面，所公开的组合物中聚氨酯-脲的水分吸收应小于约10％。例如，所公开的组合物中聚氨酯-脲的水分吸收可小于约9.5％、小于约9％、小于约8.5％、小于约8％、小于约7.5％、小于约7％、小于约6.5％、小于约6％、小于约5.5％、小于约5％、小于约4.5％、小于约4％、小于约3.5％、小于约3％、小于约2.5％、小于约2％、小于约1.5％、小于约1％、小于约0.5％，或是约0％。在一方面，所公开的组合物中聚氨酯-脲的水分吸收应是约0％至约10％。例如，水分吸收可以是约0％至约8％、约2％至约8％或约3％至约7％。水分吸收可任选地与如以上段落中或本公开的其余部分中所述的一个或多个杨氏模量值、一个或多个伸长断裂值或两者组合。

如以下实施例部分所示，具有上述杨氏模量、断裂伸长率和水分吸收的聚氨酯-脲改进初始保持性，并在高湿度下展示更好的卷曲保持力。

3.组合物

在第一实施方案中，本文提供了头发固定剂组合物，所述头发固定剂组合物包含通过至少一种基于烃的三醇或四醇交联的聚氨酯-脲，其中所述聚氨酯-脲的杨氏模量高于150mpa；所述聚氨酯-脲的断裂伸长率是约15％至约300％；并且所述聚氨酯-脲的水分吸收小于10％。

在第二实施方案中，在第一实施方案的组合物中描述的聚氨酯-脲是阴离子的。

在第三实施方案中，在第一或第二实施方案的组合物中描述的聚氨酯-脲是下式的盐：[q,w,v,y和z]x，其中

q是由多异氰酸酯形成的产物；

w是由聚碳酸酯多元醇单体形成的产物；

v是由基于烃的三醇或四醇形成的产物；

y是由任选地被–(o)oh取代的c3-c8烷基二醇或单氨基c3-c8烷基二醇形成的产物；

z是由任选地被–(o)oh取代的c3-c8烷基二胺形成的产物；并且

x是中和剂。

在第四实施方案中，在第三实施方案的组合物中描述的多异氰酸酯选自四亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、环己烷-1,3-和-1,4-二异氰酸酯、1-异氰酸根合-3-异氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯或ipdi)、双-(4-异氰酸根合环己基)-甲烷、1,3-和1,4-双(异氰酸根合甲基)-环己烷、双-(4-异氰酸根合-3-甲基-环己基)-甲烷、1,5-二异氰酸根合萘、4,4'-亚甲基双(环己基异氰酸酯)(h12mdi)和降冰片烯二异氰酸酯，其中其余特征如上文在第一或第二实施方案中所述。在一种替代方案中，在第三实施方案的组合物中描述的多异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯，其中其余特征如在第一或第二实施方案中所述。

在第五实施方案中，在第三实施方案的组合物中描述的聚碳酸酯多元醇单体具有在约500g/mol至约4,000g/mol范围内的分子量，其中其余特征如上文在第一、第二、第三或第四实施方案中所述。或者，在第三实施方案的组合物中描述的聚碳酸酯多元醇单体具有在约750g/mol至约3,500g/mol范围内的分子量，其中其余特征如上文在第一、第二、第三或第四实施方案中所述。在另一替代方案中，在第三实施方案的组合物中描述的聚碳酸酯多元醇单体具有在约1,000g/mol至约3,000g/mol范围内的分子量，其中其余特征如上文在第一、第二、第三或第四实施方案中所述。在又一替代方案中，在第三实施方案的组合物中描述的聚碳酸酯多元醇单体具有约1,000g/mol、或约2,000g/mol或约3,000g/mol的分子量，其中其余特征如上文在第一、第二、第三或第四实施方案中所述。

在第六实施方案中，第三实施方案的组合物中的y是由任选地被–(o)oh取代的c3-c8烷基二醇形成的产物，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四或第五实施方案中所述。或者，第三实施方案的组合物中的y是由2,2-双(羟甲基)丁酸形成的产物，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四或第五实施方案中所述。

在第七实施方案中，第三实施方案的组合物中的z是赖氨酸，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五或第六实施方案中所述。

在第八实施方案中，第三实施方案的组合物中的中和剂是na2co3、三乙胺或乳酸，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六或第七实施方案中所述。或者，第三、第四、第五、第六或第七实施方案的组合物中的中和剂是na2co3，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六或第七实施方案中所述。

在第九实施方案中，第三实施方案的组合物中的v是甘油、三羟甲基丙烷、赤藓糖醇或季戊四醇，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七或第八实施方案中所述。或者，第三、第四、第五、第六或第七实施方案的组合物中的v是甘油或赤藓糖醇，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七或第八实施方案中所述。

在第十实施方案中，第三实施方案的组合物中w与q的摩尔比是约0.2:1至约0.3:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八或第九实施方案中所述。或者，第三实施方案的组合物中w与q的摩尔比是约0.22:1至约0.3:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八或第九实施方案中所述。

在第十一实施方案中，第三实施方案的组合物中v与q的摩尔比是约0.10:1至约0.26:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十实施方案中所述。或者，第三实施方案的组合物中v与q的摩尔比是约0.12:1至约0.24:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九或第十实施方案中所述。

在第十二实施方案中，第三实施方案的组合物中y与q的摩尔比是约0.18:1至约0.25:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中所述。或者，第三实施方案的组合物中y与q的摩尔比是约0.20:1至约0.23:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十或第十一实施方案中所述。

在第十三实施方案中，第三实施方案的组合物中z与q的摩尔比是约0.05:1至约0.40:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一或第十二实施方案中所述。或者，z与q的摩尔比是约0.11:1至约0.34:1，其中其余特征如上文在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一或第十二实施方案中所述。

在第十四实施方案中，第一或第二实施方案的聚氨酯-脲具有式i或ii：

或其盐，其中每个r¹和r²独立地是下式的重复单元：

其中n是6至21，并且m是5至15。

在第十五实施方案中，第一或第二实施方案的聚氨酯-脲选自以下实施例部分中所述的那些中的任一种。聚氨酯-脲的中性和盐形式均包括在内。

在第十六实施方案中，第一实施方案的聚氨酯-脲是阳离子的。

在第十七实施方案中，第一和第十六实施方案的聚氨酯-脲具有下式：[q’，w’，v’，y’和z’]x’，其中

q’是由多异氰酸酯形成的产物；

w’是由聚碳酸酯多元醇单体形成的产物；

v’是由基于烃的三醇或四醇形成的产物；

y’是由c1-c8烷基二醇单体形成的产物；

z’是由c1-8氨基烷基二醇单体形成的产物；并且

x’是中和剂。

在第十八实施方案中，第十六实施方案的组合物中的多异氰酸酯是异佛尔酮二异氰酸酯单体，其中其余特征如在第一或第十五实施方案中所述。

在第十九实施方案中，第十六实施方案的组合物中的y’是由1,4-丁二醇单体形成的产物，其中其余特征如在第一、第十五或第十八实施方案中所述。

在第二十实施方案中，第十六实施方案的组合物中的z'是由3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇单体形成的产物，其中其余特征如在第一、第十五、第十八或第十九实施方案中所述。

在第二十一实施方案中，第一至第二十实施方案中任一项中所述的组合物还包含纳米颗粒。

在第二十二实施方案中，第一至第二十一实施方案中任一项中所述的组合物还包含纳米颗粒，其中将所述纳米颗粒掺入聚氨酯-脲中(例如，通过原位聚合)。

在第二十三实施方案中，第一至第二十二实施方案中任一项中所述的组合物还包含纳米颗粒，其中所述纳米颗粒与所述组合物后掺混。

在第二十四实施方案中，第二十至第二十三实施方案中任一项中所述的纳米颗粒是气相二氧化硅或二氧化钛纳米颗粒。

在第二十五实施方案中，本文还提供了一种头发处理组合物，所述头发处理组合物包含聚氨酯-脲和至少一种纳米颗粒，其中所述聚氨酯-脲的杨氏模量高于150mpa；所述聚氨酯-脲的断裂伸长率是约15％至约300％；并且所述聚氨酯-脲的水分吸收小于10％。在一方面，此实施方案的至少一种纳米颗粒掺入聚氨酯-脲中(例如，通过原位聚合)。或者，此实施方案的至少一种纳米颗粒与组合物后掺混。在此实施方案中描述的纳米颗粒可以是气相二氧化硅或二氧化钛纳米颗粒。

在第二十六实施方案中，第二十五实施方案的聚氨酯-脲选自以下实施例部分中所述的那些中的任一种。聚氨酯-脲的中性和盐形式均包括在内。

本文所述的组合物还可包含油。用于所公开的组合物中的油可选自矿物油、动物油、植物油或合成油。在一方面，油是亚油酸或脂肪酸混合物。实例包括但不限于香精油、润肤剂、类单萜、脂肪醇、脂肪酸、脂肪酯、脂肪醚、氟化小分子(例如，全氟甲基环戊烷、全氟全氢化菲、全氟-1,3-二甲基环己烷、全氟甲基十氢萘和全氟全氢苄基-四氢萘)以及它们的混合物。在另一方面，基于组合物的总重量，油以在约0.2％至约1.65％范围内的量存在。在另一方面，基于组合物的总重量，油以约0.2％至约0.25％的量存在。

在一方面，所公开的组合物用水施加至头发。

在一方面，所公开的组合物当施加至头发时改变质地和外观。

在一方面，所公开的组合物当施加至头发时改进保持性，即，形成给定卷曲或发型的头发随时间推移保持卷曲或发型。

在一方面，所公开的组合物当施加至头发时提供足够的定型性，即，施加至头发的组合物提供足够的刚度和柔性以形成并保持发型。

在一方面，所公开的组合物当施加至头发时使飘逸性最小化，即，存在最少不符合给定卷曲或发型的单根头发纤维。

在一方面，所公开的组合物当施加至头发时保持卷曲形状，即，形成给定卷曲的头发随时间推移保持所述卷曲。

在一方面，所公开的组合物当施加至头发时提供自然的卷曲增强作用，即，自然倾向于卷曲的头发表现出更明确和更不分散的卷曲图案。

本文所述的组合物还可包含抗氧化剂。可适用于本文所述的组合物的抗氧化剂包括但不限于阿萨伊油、α硫辛酸、绿茶和白茶、视黄醇、维生素c、维生素e、丁羟甲苯、丁基化羟基茴香醚、辅酶q10(coq-10)、异黄酮、多酚、姜黄素、姜黄、石榴、迷迭香、谷胱甘肽、硒和锌。

4.使用方法

本文所述的组合物可用于任何化妆品应用。此类应用包括但不限于护肤霜、眼部和面部化妆品(例如，睫毛膏、眼线膏、眉毛化妆品等)、除臭剂、洗剂、粉剂、香水、婴儿产品、身体黄油；和美发产品(例如，永久性化学品、染发剂、发胶和凝胶)。

在一方面，本文所述的组合物例如以用于提供发型/保持性益处的常规方式用作美发产品。

在一个示例性方面，可在对头发定型之前和/或之后将有效量的本文所述的组合物喷雾或施加至干燥或潮湿的头发上。如本文所用，“有效量”是指足以提供根据头发的长度和质地所需的定型和发型性能的量。

在一方面，本公开提供了一种固定头发的方法，所述方法包括施加本文公开的聚氨酯的步骤。在一方面，本公开提供了一种保持头发卷曲的方法，所述方法包括施加本文公开的聚氨酯的步骤。

在一方面，本公开还包括一种确定发束的卷曲保持力的方法。在一方面，测量发束的卷曲保持力的方法包括以下步骤：a)测量发束的长度；b)将本文公开的组合物施加至发束；c)吹干发束而不刷理；d)用加热的卷发棒使发束卷曲；e)通过拉、梳理和刷理机械地操纵发束；以及f)测量卷曲发束的长度。

在一方面，测量发束的卷曲保持的方法包括以下步骤：a)测量发束的长度；b)将本文所述的组合物施加至发束；c)吹干发束而不刷理；d)用加热的卷发棒使发束卷曲；e)使发束经受湿度；以及f)测量卷发的长度。在一方面，使卷曲的发束在25℃的温度下经受60％、70％、75％、80％或90％相对湿度持续3、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、75、90、105、120、180或210分钟。

实施例

实施例1.用于确定机械性能的方法

杨氏模量是材料在单轴拉伸或压缩下耐受长度变化的能力的量度。较高的杨氏模量通常表示所述材料更刚性。断裂伸长率(也称为断裂应变)是测试试样断裂后的变化的长度与初始长度之间的比率。较高的断裂伸长率表示材料抵抗断裂的能力。对于施加至头发以保持头发形状的组合物，所述组合物的杨氏模量和断裂伸长率应使得所述组合物为头发提供刚度，但不脆。

将本文公开的一些聚氨酯的杨氏模量和断裂伸长率与若干可商购的聚氨酯产品进行了比较。杨氏模量和断裂伸长率可通过定义用于测量机械性质的方案来确定，所述方案是根据astmd638、astmd412、测试指南开发的。特别地，以下方案可用于确定聚氨酯的干膜的杨氏模量和断裂伸长率(或极限伸长率)。测试需要大约每个样品10-20分钟来完成。

材料：

>25g聚氨酯水性分散体

每个样品在特氟龙板上开槽有1个干净的矩形模具(2mmx20mmx45mm)

1个干净的剃须刀片

透明胶带

安装有延伸夹具几何形状的通用测试机

样品制备：

1.从各自的储备溶液制备25g的10wt％wbpu溶液。

2.在每个模具(2mmx20mmx45mm)中施加2.5ml制备的溶液，并且允许干燥2天，得到wbpu膜。

3.在其干燥后，使用刮铲从模具上除去膜。

4.使用剃须刀片割角并获得宽度约15mm且厚度约150-300微米的膜。确保膜上没有气泡。

5.标记测试膜。

6.每个样品切割四段胶带(20mm)，并且将它们粘附至试样条的两侧，并制成狗骨形样品，以提高样品在夹具中的保持。将制备的测试膜在干燥器中储存1-2小时，以使其完全干燥。一次从干燥器中取出一个样品进行测试。

样品测试

1.平衡通用测试机上的负荷记录，使其读数为0牛顿。

2.使用卡尺将顶部与底部延伸夹具几何形状之间的距离设置为20mm。

3.将样品安装在延伸夹具中并牢固固定，从而确保透明胶带不可见，并且在两个垂直平面中样品都尽可能接近垂直。

4.通过分离几何形状略微拉伸样品，直到记录到2-5n的力为止。

5.在通用测试机上以100mm/分钟的速度开始拉伸测试运行，在样品断裂时停止测试。

6.断裂伸长率是根据材料断裂时的伸长率来计算的。

7.杨氏模量通过计算与r值>0.99的所述区域的线性拟合的斜率而被计算为变形的初始弹性部分期间的模量。

a)低模量和高伸长率(avalureur450，c1004，polydermpe/paed，polydermpe/pa)，其导致卷曲保持性较差(例如，保持性是暂时的、瞬时的或短暂的)，或

b)高模量和低伸长率(dynamx，dynamx/h2o，luvisetpur)，其导致操作后性能低的脆性材料(例如，树脂脆性或断裂)。

实施例2.用于确定疏水性/水吸收的方法

wbpu干膜在高湿度环境下的水分吸收性质与其持久的保持性能有关。因此，重要的是要能够可重复且准确地评价此类水分吸收性质，以实现对wbpu干膜的预测性体外和体内评价。以下方案可用于确定在高湿度环境下wbpu干膜的水分吸收能力。测试需要每个样品集约2-3天来完成

材料

>15gwbpu溶液

每个样品1个干净的细胞培养皮氏培养皿(直径60mmx高度15mm)

可灵活控制温度和相对湿度(rh)的湿度箱

样品测试

1.从各自的储备溶液制备15g的10wt％wbpu溶液。

2.标记每个样品的细胞培养皮氏培养皿，并测量它们的空重(wpd)。

3.在每个皮氏培养皿中施加4ml制备的溶液(每个wbpu3个样品，并湿度箱中在25℃和50％rh下平衡20小时。

4.在平衡后，测量并记录样品重量(wi)。

5.将样品置于25℃和90％rh的湿度箱中，并在高湿度下平衡20小时。

6.测量并记录最终样品重量(wf)。

样品分析

使用以下等式计算水分吸收％：

实施例3.通过原位聚合具有增链剂或纳米颗粒的wbpu-u的组合物和性质

用水或水与乙醇的混合物配制包含通过至少一种基于烃的三醇或四醇交联的聚氨酯-脲的组合物。表1中列出了最终掺混物中成分的比率。

表1

ipdi＝异佛尔酮二异氰酸酯；pcd1k＝分子量为1,000g/mol的聚碳酸酯二醇；bd＝1,4-丁二醇；dmba＝2,2-双(羟甲基)丁酸；ll＝l-赖氨酸；以及fa＝脂肪酸。np＝不存在

在表1中所列的组合物中，pu420、424、425、426和428的断裂伸长率低于15％，因此被认为是具有次优机械性质的组合物。具有在所公开范围内的机械性质的那些在表2中示出。

表2

*pu339包含聚碳酸酯多元醇、ipdi、dmba、1,4-bd、ll和脂肪酸，即不使用基于烃的三醇或四醇。

图2示出与商业树脂和比较剂pu339相比，wbpu/二氧化硅纳米复合材料pu427的体外性能。如所示，pu427显示出更好的初始保持性以及更强的耐湿性。在体内人体模型头部测试中，pu427在90％湿度下3分钟内也展示比pu339更好的卷曲保持。参见图3。

实施例4.纳米颗粒后掺混掺入

研究了将纳米颗粒掺入具有所公开的性质的wbpu组合物中。探索了气相二氧化硅和二氧化钛(tio2)。如表3所示，当通过后掺混掺入气相二氧化硅纳米颗粒aerosil200和aerosil300(evonik)时，pu339显示出改进的机械性质。随着气相二氧化硅浓度从1％增加至10％(相对于水性聚氨酯固体含量)，杨氏模量显著增加；在另一方面，断裂伸长率保持与pu339相似。所有wbpu/气相二氧化硅纳米复合材料显示低水吸收，即5.4％-6.9％。

表3

还通过后掺混将二氧化钛(tio2)纳米颗粒掺入pu339中。在表4中，结果表明，当将0.25％(相对于水性聚氨酯固体含量)的tio2后掺混到wbpu中时，与wbpu/气相二氧化硅体系类似，杨氏模量显著增加(表3)。相反，将tio2的负载浓度从0.25％增加至0.5％或1％并不进一步提高wbpu的机械性质。体外测试表明，当将1％aerosil200或0.25％tio2后掺混在pu339中时，改进了初始卷曲保持性和高湿度应力后的卷曲保持力；此外，后掺混的wbpu纳米复合材料以及pu339的性能都比商业树脂好得多(图4)。所有wbpu/tio2纳米复合材料显示低水吸收，即约6.7％。

表4.

如前所述，包含wbpu的组合物提供持久且自然的发型，所述wbpu具有高于150mpa的杨氏模量、从约15％至约300％的断裂伸长率和小于10％的水分吸收。以上数据证实使这些wbpu与至少一种基于烃的三醇或四醇交联使得头发组合物具有更好的保持性和更强的耐湿性。以上数据还证实，将纳米颗粒掺入具有机械性质的适当组合的基于wbpu的组合物中进一步增强wbpu在头发处理产品中的持久性特征。

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