Emulsifianturile sunt componente obligatorii ale cremelor cosmetice de tip emulsie. Ele determină în mare măsură calitatea cremelor - stabilitatea lor, consistența, uniformitatea structurii, etc. In ultimii ani, rolul emulgatorilor în crearea creme crescute în continuare în legătură cu aplicarea în formularea lor de noi substanțe active biologic și aditivi speciali au un efect semnificativ asupra proprietăților emulsii. , inclusiv durabilitatea acestora.
Adesea se utilizează amestecuri de emulsifianți, constau din mai mulți emulgatori, conțin structurant. Ele sunt de obicei mai eficiente decât emulgatorii individuali.
O emulsie se numește un sistem de dispersie constând din două sau mai multe faze lichide, dintre care unul (numit mediul de dispersie) este continuu.
Dacă luați aproximativ aceeași cantitate de ulei și apă și mecanic, de exemplu, cu amestecare, pregătiți o emulsie, atunci va exista o stratificare rapidă. Picăturile mici de lichid emulsionat se vor uni în cele mai mari. sistemul tinde să reducă energia liberă prin reducerea interfeței de fază. Încă din 1898, Donnan a subliniat că stabilitatea emulsiilor ar trebui să depindă de amploarea tensiunii interfațiale.
Emulsifiere - procesul de formare a unei emulsii stabile (stabilizate), capabilă să persiste în timp, fără a se prăbuși.
Capacitatea de emulsifiere - capacitatea soluțiilor de substanțe (de obicei surfactanți) de a forma emulsii stabile.
Toate emulsiile sunt de două tipuri de bază: „directă“ ulei în apă (O / W), care acționează ca fază continuă și apă este „înapoi“ apă în ulei (W / O), în cazul în care faza continuă, respectiv, - uleiul.
Din cauza stocului excedentar de energie de suprafață liberă la limita de fază, emulsiile sunt sisteme instabile termodinamic. Emulsiile concentrate din două lichide pure sunt stratificate la scurt timp după încetarea agitării datorită coalescenței (coalescenței) picăturilor. Prin urmare, pentru a obține o emulsie concentrată stabilă, este necesar să se adauge un emulgator special. Aceasta ar interfera cu coalescența picăturilor de lichid dispersat. Emulgatorii, adsorbiți la limita fazelor, reduc tensiunea superficială și cel mai important, învelind picăturile substanței dispersabile, formează un film de protecție. Acesta din urmă, care posedă o anumită rezistență mecanică, împiedică formarea particulelor mari și coalescența picăturilor într-un strat continuu și conferă stabilitate emulsiei.
Emulsiile diluate din două lichide pure sunt oarecum mai rezistente. Adăugarea stabilizatorului în timpul preparării nu este necesară în toate cazurile și în cantități mai mici decât emulsiile concentrate. Emulsiile puternic diluate (la o concentrație de fază dispersată de până la 0,1%), în care probabilitatea de coliziune a picăturilor de fază dispersată este mică, sunt de obicei stabile fără un stabilizator.
Substanțele care servesc drept emulgatori, de regulă, sunt compuși organici cu greutate moleculară relativ mare. Acestea sunt surfactanți solubili predominant având proprietatea de a reduce tensiunea superficială la interfața ambelor faze ale emulsiei.
Ca emulgatori în produsele cosmetice sunt utilizate:
- diferite agenți tensioactivi (surfactanți)
- emulgatori naturali de origine vegetală și animală;
Structura emulsificatorului.
Moleculele emulgatorului au o structură chimică difu-lică. O parte a moleculei are o grupare hidrofilă polar (OH) și alta - radicali lipofili cu catenă lungă nepolari (lanț de hidrocarbură, de exemplu, Cn-hm). În funcție de prevalența în molecula de o anumită parte din substanța se va dizolva în polar (apa) sau nepolar (ulei) solvent. În general, stratul interfaciala constă dintr-o serie de molecule care se confruntă cu partea sa polară din apă, un același nepolare - la ulei.
Capacitatea de a forma emulsii pentru diferite surfactanți este diferită. Un rol important îl are o caracteristică a unui emulgator, cum ar fi un balans hidrofil-lipofilic (HLB). arătând echilibrul dintre acțiunea părților polar și nonpolar ale moleculelor și reflectă capacitatea substanțelor de a forma emulsii. Această caracteristică permite să se prevadă în avans tipul de emulsie obținut, dar nu caracterizează stabilitatea sa, deoarece la o singură valoare HLB poate corespunde o structură diferită de molecule de surfactant, în special cele neionice.
Dacă echilibrul hidrofil-lipofil al emulgatorului este deplasat spre hidrofilitate, se obține o emulsie directă (M / B) și invers, indiferent de natura emulgatorului.
Astfel, pentru a obține o emulsie directă (ulei în apă), este necesar un emulgator hidrofil (HLB aproximativ 8 până la 15). iar inversul este lipofil (HLB aproximativ 3 până la 8).
Cel mai înalt indice al HLB 40 este sulfatul de lauret de sodiu (detergentul anionic principal pentru detergenți), cel mai scăzut HLB 0 are hidrocarburi nepolar.
Oamenii au folosit mult timp agenților tensioactivi în viața de zi cu zi. Unul dintre surfactanții cunoscuți de origine naturală sunt acizii grași și sărurile de sodiu (potasiu) ale acizilor grași - săpunuri. Agenții tensioactivi naturali includ de asemenea lipide și alcooli grași.
Formarea micelilor.
O proprietate importantă a surfactanților este capacitatea de a miceliza în soluțiile apoase. În acest caz, în funcție de concentrație, proprietățile sale se schimbă. Astfel, nu se observă modificări speciale în soluțiile puternic diluate. Pe măsură ce crește concentrația, se formează un singur strat monomolecular pe suprafață, iar tensiunea superficială este redusă la minimum. Creșterea suplimentară a concentrației cauzează micelizarea.
Toți emulsifianții, indiferent de natura lor chimică, sunt de obicei împărțiți în patru grupe prin capacitatea lor de a disocia electrolitic:
- ionogen (anionic, cationic),
- neionic și
- amfoter.
Ionizatorii emulgatori sunt: surfactanți anionici sau cationici. Primul, disociant în apă, forma încărcat negativ, al doilea - ioni încărcați pozitiv. Emulgatorii tipici ai acestor grupuri sunt săpunuri (agenți tensioactivi anionici) și baze cu patru substituții (surfactanți cationici)
Compușii chimici cu anionul sub formă de radical cu lanț alchilic lung, care determină activitatea de suprafață a compusului, sunt denumiți anionici. Exemple de astfel de surfactanți sunt săpunurile convenționale, alcoolii sulfonați, laurii sulfatul de sodiu, emulgatorul nr.
Agenții tensioactivi cationici sunt sărurile bazelor de amoniu cuaternar, alchilamine, amine ciclice etc. Activitatea de suprafață a compușilor acestui subgrup se datorează prezenței cationilor. surfactanți cationici reduc tensiunea superficială mai mică anionic, dar ele pot interacționa chimic cu suprafața adsorbantului, cum ar fi proteinele celulare de bacterii care cauzează un efect bactericid.
Agenții tensioactivi neionici sunt substanțe ale căror molecule sunt incapabile de disociere. Moleculele lor dipilic ca grupe polar, care determină solubilitatea lor, conțin de obicei grupări hidroxil sau ester.
Pentru agenții tensioactivi neionici includ produșii de condensare ai oxidului de etilenă cu diferiți acizi moleculară mare grași greutate și alcooli și esteri ai sorbitanului, esteri ai acizilor grași cu sucroză și altele. Surfactanți neionici sunt bine aliniate cu alții Surfactanții. Și sunt adesea incluse în formularea detergenților.
Pentru utilizare în produsele cosmetice sunt preferate în mod particular și cel mai frecvent emulgatori neionici isrolzuyutsya caracterizate indiferență biologică mai mare, stabilitate ridicată față de acizi, electroliți și la o schimbare a pH-ului mediului.
Agenții tensioactivi amfoterici sunt în principal reprezentați de derivați de aminoacizi și de aminofenoli. Activitatea de suprafață a substanței din acest grup depinde de pH-ul în care se găsesc: în acid - sunt cationici, într-un mediu alcalin - anionici.
Cei mai importanți reprezentanți ai agenților tensioactivi ai grupului amfolitic sunt fosfatidele de origine vegetală și animală.
Mono- și digliceridele acid stearic - și produse ceroase sunt lichide foarte vâscoase, formând o emulsie stabilă. Zhirosahara - esteri ai zaharozei cu acizi monobazici și superioare grași: lauric, oleic, stearic. Aceste substanțe solide, incolore, fără gust și fără miros, care se înmoaie atunci când este încălzit la 400 ° C și convertit la lichid extrem de mobil, la o temperatură de peste 800 ° C și monoesterii zaharoză lauric, acid stearic sunt ușor solubili în apă; esterii totali sunt solubili numai în solvenți organici. Acizii grași sunt caracterizați prin indiferență fiziologică completă și proprietăți bune de emulsionare.
Gemenii sunt lichide ușor colorate cu diferite grade de vâscozitate, solubile în apă, deseori numite solubilizante. Twin-80 este lăsat chiar la GF pentru utilizare în diferite forme de dozare ca emulgator, stabilizator și co-solvent.
Mecanismul de emulsificare. Teorie.
Procesul de formare a unei emulsii stabile împotriva coalescență poate fi definită ca o distribuție stabilă a unui fluid la altul într-un picaturile mai mult sau mai puțin stabile. Potrivit lui P. A. Rebinder și LY silicic Ravdel și AA, prima etapă de dispersie mecanică este picături mai mari de întindere lichid dispersabil, în care acestea iau cel mai aproape de cilindru (filet) forma. Al doilea pas constă în faptul că cilindrul de lichid sub anumite dimensiuni este instabilă și spontan rupe în picături de dimensiuni inegale (mai mari și mai mici). Deformarea picăturilor contribuie la ceea ce se întâmplă atunci când picăturile sunt dispersate și comprimate. În a treia porțiune pas a picăturilor coaguleze în timpul procesului continuu de dispersarea unui rezultat se întinde picăturile mai mari în cilindri instabile lungime critică și fisiune spontană.
În acest caz, unele dintre picăturile fine sunt stabilizate de emulgatorul prezent în sistem. Limita cea mai mare de dispersie de picături într-o emulsii concentrate și foarte concentrate ca set LY Kremnev și AA Ravdel sunt picăturile în mărime de circa 1 micron.
Recomandări practice
Emulsiile sunt, de obicei, preparate prin dispersarea mecanică puternică a fazelor grase și apoase.
Pentru a crea tipul de emulsie dorit, este necesar să se dizolve bine emulsificatorul într-un mediu de dispersie viitor înainte de amestecarea fazelor. Adesea, aceasta necesită încălzirea ambelor faze. În descrierea emulsificatorului se indică temperatura necesară de încălzire (de obicei 50-70 ° C) și recomandările de utilizare. După ce emulgatorul hidrofil este complet dizolvat în apă sau lipofil în ulei, fazele sunt amestecate. Pentru ca procesul de emulsificare să funcționeze cu succes, temperatura ambelor faze trebuie să fie aceeași. De asemenea, este important să se introducă treptat o fază internă, care să permită o distribuție uniformă și completă.
Pentru cei care au terminat de citit, vă voi spune că emulsiile sunt răspândite în natură! Asta este
- lapte (picături de grăsime în apă, stabilizate prin amestecuri de proteine, în cazeină, lipoproteine și fosfolipide);
- suc de lapte de plante, de exemplu. cauciuc (vezi Latex natural),
- emulsii petroliere, demulsificarea căreia pentru eliberarea de apă cu mare salinitate este cea mai importantă sarcină a rafinării primare a petrolului.
- Sângele este aproape de emulsii, precum și de sisteme care conțin lipozomi și microorganisme.
- În industria tehnologiei și emulsie utilizat în procesele de polimerizare în emulsie, lubrifianți de răcire sub formă de înlocuitori lapte integral ca compoziții lubrifiante pentru conservarea, dimensionarea compozițiilor de pro-ve hârtie de dimensionare pentru legare îmbunătățită în și colorarea pielii, preparate pentru prelucrarea firelor și țesăturilor.
- Emulsiile reversibile servesc ca fluide de foraj pentru forarea puțurilor de petrol și gaze, pentru tratarea zonelor cu găuri de fund în ele; promițând utilizarea microemulsiilor pentru a crește gradul de recuperare a cusăturilor în ulei.
- O varietate de emulsii inverse sunt utilizate sub formă de medicamente. și cosmetice. unguente și creme, produse alimentare (de exemplu, margarină);
-emulsiile directe ale compușilor perfluorocarbonici. în înlocuitori de sânge promițători cu apă.
surse:
Emulsii, trans. cu engleza. L. 1972; Formarea micelilor, solubilizarea și microemulsia, ed. K. Mittel, per. cu engleza. M. 1980
medicalplanet.su
www.cosmeticsbusiness.com
www.rikenvitamin.jp
www.chemport.ru/
Azhgikhin IS Tehnologia medicamentelor. Ediția a 2-a. - M. Medicina,
Substanțe active de suprafață. Handbook, ed. A. A. Abramzon și G. M. Paevogo, L. 1979;
Formarea micelilor, solubilizarea și microemulsiile, per. cu engleza. M. 1980