SUROWCE I FIZYKOCHEMIA FORM KOSMETYCZNYCH. Dr inż. Beata W. Domagalska

Transkrypt

1 SURWCE I FIZYKCHEMIA FRM KSMETYCZNYCH Dr inż. Beata W. Domagalska beata.domagalska@wszkipz.pl

2 SFFK_W4_ SURFAKTANTY CZYLI ŚRDKI PWIERZCHNIW CZYNNE c.d.

3 SFFK_W4_ FSFRANY ALKILWE - H 3 C P + M - 2 Fosforany monoalkilowe - myjące R - alkohole tłuszczowe, E alkohole INCI: Sodium lauryl phosphate/disodium lauryl phosphate, Sodium oleth phosphate, Potassium cetyl phosphate, DEA-cetyl phosphate Fosforany dwu- i trójalkilowe - emulgatory

4 SFFK_W4_ FSFRANY ALKILWE Bardzo dobra rozpuszczalność w obecności elektrolitów Dobre właściwości myjące (szczególnie polecane do kompozycji o odczynie kwaśnym) Bardzo dobre własności pianotwórcze Wpływ na skórę łagodne

5 SFFK_W4_ Fluid z filtrem UV RECEPTURY INCI [%] ctocrylene 6,0 Butyl methoxydibenzoylmethane 2,0 Titanium dioxide, Alumina, Manganese dioxide 2,0 Bis-ethylhexyl hydroxydimethoxy benzylmalonate 1,0 Cetearyl alcohol 2,0 Caprylic/capric triglyceride 6,0 Dicaprylyl carbonate 5,0 Isostearyl alcohol 4,0 Potassium cetyl phosphate 2,0 Ectoin 0,15 Glycerin 5,0 Carbomer 0,3 Sodium hydroxide aq qs Aqua do 100 UV-Balanced Fluid with RonaCare AP (/W), MDA-S-20-02, Merck

6 6 WPŁYW ANINWYCH SPC NA SKÓRĘ Test Zeinowy (Zeina - białko ekstrahowane z kukurydzy) - wprowadzenie zeiny (1%) do roztworu wodnego badanej substancji - wytrząsanie w 36ºC przez 1h SLS: Sodium Lauryl Sulfate SLES: Sodium Laureth Sulfate CAPB: Cocamidopropyl Betaine - ilość solubilizowanego białka wyznacza się poprzez analizę azotu. N. Subirats, P. Castán, M. Stapels, SFW-Journal , SFFK_W4_2011 6

7 7 WPŁYW ANINWYCH SPC NA SKÓRĘ Test RBC (Red Blood Cell Test) test czerwonych ciałek krwi - wprowadzenie 0,1% substancji aktywnej do zawiesiny czerwonych krwinek SLS: Sodium Lauryl Sulfate SLES: Sodium Laureth Sulfate CAPB: Cocamidopropyl Betaine - proces lizy erytrocytów, która prowadzi do uwalniania hemoglobiny (analiza spektrofotometrycznie) N. Subirats, P. Castán, M. Stapels, SFW-Journal , SFFK_W4_2011 7

8 SFFK_W4_ WPŁYW ANINWYCH SPC NA SKÓRĘ draznienie Sodium lauryl sulfate 2. TEA lauryl sulfate 3. Sodium olefin sulfonate 4. Sodium laureth-2 sulfate 5. Sodium laureth-3 sulfosuccinate 6. Magnesium lauryl sulfate 7. Sole potasowe acylopeptydów 8. Magnesium laureth-8 sulfate

9 SURFAKTANTY NIEJNWE XY XY = N H N W kwaśnym środowisku mogą ulegać jonizacji SFFK_W4_2011 9

10 SFFK_W4_ SURFAKTANTY NIEJNWE Dobre właściwości myjące Niskie CMC (zadowalająca efektywność już w niskich stężeniach) Brak problemów z niekompatybilnością z elektrolitami, ale: działanie myjące może być zależne od obecności wielowartościowych kationów

11 SFFK_W4_ ALKHLE I ETERY Rozpuszczalność w wodzie znacznie gorsza niż dla związków jonowych Dla R>C6/C8 jedna grupa funkcyjna nie wystarcza do uzyskania rozpuszczalności w wodzie Poprawę rozpuszczalności można uzyskać wprowadzając do cząsteczki grupy hydroksylowe i/lub ugrupowanie polioksyetylenowe

12 SFFK_W4_ NIEJNWE, KSYETYLENWANE SPC E alkohole tłuszczowe E monoalkanoloamidy E aminy tłuszczowe E kwasy tłuszczowe Kopolimery tlenek etylenu/tlenek propylenu E alkilofenole

13 SFFK_W4_ E ALKHLE TŁUSZCZWE AE - alcohol ethoxylates H Laureth-x, leth-x, Talloweth-x... R = C12 - C18

14 SFFK_W4_ KSYETYLENWANIE Liczba moli E przyłączonych do C 12 H 25 H Rozpuszczalność produktu 0 nierozpuszczalny 1 nierozpuszczalny 2 nierozpuszczalny 3 nierozpuszczalny 4 częściowo mieszalny 5 częściowo mieszalny 6 słabo rozpuszczalny 7 rozpuszczalny

15 E ALKHLE TŁUSZCZWE ŹRÓDŁ ALKHLI TŁUSZCZWYCH lej kokosowy C12/C14 Łój wołowy C16/C18 Utwardzany łój wołowy C16/C18 Synteza C12/C18 Synteza C12/C15 RZPUSZCZALNŚĆ W WDZIE Możliwa dla E >5 Mały wpływ długości łańcucha alkilowego Decyduje rozmiar E SFFK_W4_

16 SFFK_W4_ E ALKHLE TŁUSZCZWE Zalety oksyetylatów z wąską dystrybucją (narrow range, peaked) lepsza rozpuszczalność mniejsze tendencje do żelowania niższa temperatura topnienia mniej wyczuwalny zapach,

17 E ALKHLE TŁUSZCZWE Dodatek jonowych SPC powyższa punkt zmętnienia Dobre właściwości myjące Do E 5 zdolności myjące wzrastają, potem maleją wraz ze wzrostem długości łańcucha E Najlepsze zdolności myjące w temperaturach zbliżonych do punktu zmętnienia Bardzo dobra zdolność myjąca w odniesieniu do ciekłych zanieczyszczeń hydrofobowych Dobre zdolności zwilżające Pogorszenie przy bardzo wysokich stopniach oksyetylenowania SFFK_W4_

18 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE ZPC R H H 2 H 2 H 2 H 2 H 2 R H H 2 H 2 H 2 Rozpuszczalność w wodzie poprawia się ze wzrostem łańcucha oksyetylowanego Najlepsza czynność powierzchniowa jest stwierdzana w okolicach punktu zmętnienia

19 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE ZPC PUNKT ZMĘTNIENIA (Cloud-point)

20 SFFK_W4_ PUNKT ZMĘTNIENIA Rozpuszczalność w wodzie jest warunkowana solwatacją. Im więcej cząsteczek wody oddziałuje z cząsteczką ZPC tym rozpuszczalność jest lepsza Dostarczenie energii na sposób ciepła (podgrzanie) powoduje zrywanie wiązań wodorowych (en. wiązania wodorowego - 7kcal/mol) (Cloud-point)

21 PUNKT ZMĘTNIENIA (Cloud-point) P. Mukherjee, S.K. Padhan, S. Dash, S. Patel, B. K. Mishra, Advances in Colloid and Interface Science 162 (2011) SFFK_W4_

22 PUNKT ZMĘTNIENIA (Cloud-point) P. Mukherjee, S.K. Padhan, S. Dash, S. Patel, B. K. Mishra, Advances in Colloid and Interface Science 162 (2011) SFFK_W4_

23 SFFK_W4_ PUNKT ZMĘTNIENIA (Cloud-point) Dodatek elektrolitów obniża punkt zmętnienia Dodatek alkoholi (np. etanolu i izopropanolu) podwyższa punkt zmętnienia Dodatek jonowych ZPC podwyższa punkt zmętnienia! Zastosowanie praktyczne w procesach ekstrakcji

24 SFFK_W4_ E ALKHLE TŁUSZCZWE dporne na twardą wodę Surowce wąsko oksyetylenowane są lepiej rozpuszczalne w wodzie (mniejszy udział niskooksyetylenowanych i nieoksyetylenowanych alkoholi) Przy stężeniu >25% mogą tworzyć lepkie żele Nieoksyetylenowane alkohole mogą nadawać surowcom charakterystyczny zapach

25 SFFK_W4_ E ALKHLE TŁUSZCZWE ZDLNŚCI PIANTWÓRCZE AE wytwarzają umiarkowanie stabilną pianę Rosną z wydłużeniem łańcucha E Maleją wraz ze wzrostem stężenia elektrolitów, ale elektrolity zasadowe i kwaśne polepszają te zdolności Dodatek AE reguluje zdolność pianotwórczą niejonowych ZPC

26 SFFK_W4_ KMPATYBILNŚĆ Ze wszystkimi grupami ZPC E ALKHLE TŁUSZCZWE DDZIAŁYWANIE NA SKÓRĘ Porównywalne z większością niejonowych ZPC Silnie odtłuszczają skórę (bardzo dobrze usuwają zanieczyszczenia olejowe) Działanie drażniące wzrasta wraz ze zmniejszeniem ilości grup E

27 SFFK_W4_ E ALKHLE TŁUSZCZWE PRZYKŁADY ZASTSWAŃ Laureth-3 - Emulgator, zagęstnik Laureth-12 - Emulgator, stabilizator piany, solubilizator, środek myjący Laureth 23 - Solubilizator Steareth-3 - Zagęstnik leth-20 - Solubilizator kompozycji zapachowych

28 Balsam do ciała RECEPTURY INCI [%] Water do 100 Carbomer 0,35 Glycerin 1,0 PPG-20 Methyl Glucose Ether 1,0 Methyl Gluceth-20 0,5 PEG/PPG-8/3 Laurate 1,0 Neopentyl Glycol Diethylhexanoate 6,0 Isopropyl Isostearate 2,0 leth-2 1,16 leth-20 0,84 Triethanolamine 0,35 Sodium PCA 0,05 Tocopheryl Acetate 0,2 Fragaria Vesca (Strawberry) Fruit Extract (and) Water 2,0 Chamomilla Recutita (Matricaria) Flower Extract, Propylene Glycol (and) Water 1,0 Ginkgo Biloba Leaf Extract, Propylene Glycol (and) Water 1,0 Preservative, fragrance qs Pampering Skin Conditioner (LL) (Formulation #B-0052[LA]), SFFK_W4_2011 Noveon Consumer specialities 28

29 SFFK_W4_ ALKANLAMIDY C H 3 N H H N-acylowe pochodne monoetanoloaminy lub dwuetanoloaminy Monoalkanoloamidy, INCI: Cocamide MEA Dwuetanoloamidy, INCI: Lauramide DEA, Cocamide DEA MEA DEA

30 SFFK_W4_ ALKANLAMIDY WŁAŚCIWŚCI FIZYKCHEMICZNE Zależą od długości łańcucha alkilowego C12 MEA stałe w temp. pokojowej, słabo rozpuszczalny w wodzie C18 MEA stały, nierozpuszczalny w wodzie C12 DEA półstały, słabo rozpuszczalny w wodzie

31 SFFK_W4_ ALKANLAMIDY WŁAŚCIWŚCI UŻYTKWE Dobre zdolności pianotwórcze Stabilizacja piany z anionowych ZPC (zwłaszcza w twardej wodzie i w obecności tłuszczu) Zagęszczają anionowe ZPC w obecności elektrolitów (im gorsza rozpuszczalność w wodzie etanoloamidu tym lepszy efekt zagęszczenia)

32 SFFK_W4_ WŁAŚCIWŚCI UŻYTKWE C.D. Wykazują działanie antystatyczne Inhibicja korozji Zmiękczające ALKANLAMIDY Poprawiają fizyczne i powierzchniowo czynne właściwości pozostałych surfaktantów w kompozycji (wzrost lepkości, wzrost stabilności piany, obniżenie działania drażniącego pozostałych ZPC)

33 SFFK_W4_ ALKANLAMIDY KMPATYBILNŚĆ i STABILNŚĆ kompatybilne z anionowymi ZPC kompatybilne z kationowymi ZPC (o ile nie zawierają wolnego kwasu) podatne na hydrolizę

34 SFFK_W4_ BEZPIECZEŃSTW ALKANLAMIDY DEA podejrzewane o uwalnianie nitrozoamin graniczenia stosowania Max. zawartość wolnej DEA w gotowym wyrobie 0,5% w surowcu 5% Nie stosować z substancjami nitrozującymi

35 SFFK_W4_ RECEPTURY Szampon do włosów suchych INCI [%] Water do 100 Sodium Laureth Sulfate 50,0 Cocamide DEA 3,0 Potassium Cocoyl Hydrolyzed Collagen 10,0 Hydrolyzed Collagen 4,0 Sodium Chloride 1,0 Benzyl Alcohol, Methylchloroisothiazolinone, Methylisothiazolinone 0,05 Polysorbate 20, Linoleic Acid, Linolenic Acid 2,0 Clear Shampoo For Dry Hair (Formula No ), CLR Chemisches Laboratorium Dr. Kurt Richter GmbH

36 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE AMIDY KWASÓW TŁUSZCZWYCH H R N n R=C18, n=0, INCI: Stearamide DEA n=8, INCI: PEG-8 leic DEA n=20, INCI: PEG-20 Cocamide DEA n H Może być również monoetanoloamid! PEG-6 Cocamide Produkt jest wieloskładnikową mieszaniną Właściwości są wypadkową właściwości poszczególnych składników Można otrzymać produkty o powtarzalnych właściwościach Mają wyczuwalny zapach i ciemny kolor

37 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE AMIDY KWASÓW TŁUSZCZWYCH WŁAŚCIWŚCI (na przykładzie adduktów E do etanoloamidów na bazie kwasów tłuszczowych z oleju rzepakowego) Dobra rozpuszczalność w wodzie powyżej 14 grup E dporne na twardą wodę Zdolność pianotwórcza porównywalna do pozostałych niejonowych ZPC (przy ok 18 grupach E maksimum) Efektywne zwilżacze przy E 8-14 Mogą być mieszane z dowolnymi ZPC Łagodnie działają na skórę

38 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE KWASY TŁUSZCZWE R n H INCI, np.: PEG-10 Stearate (PEG-n-Stearate)

39 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE KWASY TŁUSZCZWE Do 8 E rozpuszczalne w tłuszczach Hydrolizują na ciepło w środowisku alkalicznym Zastosowania Emulgatory dpieniacze Stearyniany - perłotwórcze

40 SFFK_W4_ KSYETYLENWANE KWASY TŁUSZCZWE LEA-5.0 = PEG-5 Laurate

41 RECEPTURY Pearlescent Body Wash Base PearlescentBodyWashBase JZ2-64, The HallStar Company SFFK_W4_

42 SFFK_W4_ KPLIMERY BLKWE PEG/PPG H n m p CH 3 H INCI: (n=4, m=23, p=0) - PPG-23-PEG-4, PEG/PPG-4/23 ale też: Poloxamer x np. Poloxamer 184

43 SFFK_W4_ KPLIMERY BLKWE PEG/PPG WŁAŚCIWŚCI (zależą od struktury) Ciała stałe lub ciecze Rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w wodzie Dobre lub słabe własności pianotwórcze ZASTSWANIE Stabilizatory piany dpieniacze (< 20% grup E) Emulgatory Zwilżacze

44 SFFK_W4_ KPLIMERY BLKWE PEG/PPG KMPATYBILNŚĆ Kompatybilne ze wszystkimi ZPC dporne na jony wapnia i magnezu dporne na kwasy Nieodporne na środowisko alkaliczne

45 Tonik RECEPTURY INCI [%] Water do 100 Tri(Tetramethylhydroxypiperidinol) Citrate 0,025 Sodium Benzotriazolyl Butylphenol Sulfonate (and) Buteth-3 (and) Tributyl Citrate 0,05 PEG/PPG-8/3 Laurate 0,05 PEG/PPG-17/6 Copolymer 2,0 Sorbitol (and) Water (and) Algae extract 1,0 Potassium Sorbate 0,6 Sodium Benzoate 0,3 PEG-70 Mango Glycerides 2,0 Coceth-7 (and) PPG-1-PEG-9 Lauryl Glycol Ether (and) PEG 40 Hydrogenated Castor il 0,3 Aqua (and) Sucrose Laurate (and) Alcohol 0,8 Citric Acid qs SFFK_W4_2011 Rejuvenating Tonic Lotion with Lanablue,Unipex Innovations 45

46 Surowce i fizykochemia form..., B.W. DomagalskaSFFK_W4_ MNGLICERYDY H H gliceryna H H CR H monogliceryd H(CH 2 CH 2 )n H(CH 2 CH 2 )m CR E monogliceryd INCI: np. Glyceryl Cocoate

47 Surowce i fizykochemia form..., B.W. DomagalskaSFFK_W4_ MNGLICERYDY INCI: Glyceryl Stearate Praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, tworzy dyspersje Mogą tworzyć w wodzie układy ciekłokrystaliczne Nieodporne na hydrolizę, zwłaszcza w alkalicznym ph Stabilizator i regulator konsystencji emulsji typu o/w ZASTSWANIE Emulgator w/o Emolient

48 Balsam do opalania INCI [%] RECEPTURY water do 100 octocrylene 8,5 butyl methoxydibenzoylmethane 1,6 bis-ethylhexyl hydroxydimethoxy benzylmalonate 0,5 glyceryl stearate, peg-100 stearate 2,0 potassium cetyl phosphate 1,5 cetyl alcohol 1,0 stearic acid 1,0 coco-caprylate/caprate 2,5 hexyl laurate 1,0 dicaprylyl carbonate 1,0 butyrospermum parkii (shea butter) 0,5 cyclopentasiloxane 2,5 isohexadecane 1,0 dimethicone 0,5 pvp/hexadecene copolymer 1,0 tocopheryl acetate 0,5 ectoin 0,1 glycerin 5,0 propylene glycol 4,0 xanthan gum 0,1 acrylates/c10-30 alkyl acrylate crosspolymer 0,05 triethanolamine, aqua (water) qs preservative qs Sun Protection Gel with Eusolex UV-Pearls (Formulation #MSA ), Merck KGaA Surowce i fizykochemia form..., B.W. DomagalskaSFFK_W4_