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

Transkrypt

1 SUROWCE I FIZYKOCHEMIA FORM KOSMETYCZNYCH Dr inż. Beata W. Domagalska beata.domagalska@wszkipz.pl

2 SFFK_W5_ SURFAKTANTY CZYLI ŚRODKI POWIERZCHNIOWO CZYNNE c.d.

3 SFFK_W5_ OE MONOGLICERYDY HO HO gliceryna OH HO O COR HO monogliceryd H(OCH 2 CH 2 )n H(OCH 2 CH 2 )m O O O COR OE monogliceryd INCI: np. PEG-7 Glyceryl Cocoate, PEG-8 Glyceryl Laurate, PEG-5 Glyceryl Stearate

4 SFFK_W5_ OE MONOGLICERYDY INCI: PEG-x Glyceryl Oleate Lepsza rozpuszczalność w wodzie w stosunku do monoglicerydów ZASTOSOWANIA Emulgatory Środki renatłuszczające

5 SFFK_W5_ RECEPTURY Olejek do kąpieli INCI [%] PEG-7 Glyceryl Cocoate do 100 Olive Oil PEG-10 Esters and PEG-40 castor Oil 10,0 perfume 2,0 Propyl paraben 0,2 Seaqua Dispersible Bath Oil (Formulation #C6046), Seatons

6 SFFK_W5_ INNE SUBSTRATY DO ESTRYFIKACJI KWASAMI TŁUSZCZOWYMI H HO H H OH OH H OH OH OH CH 2 OH HOH 2 C CH 2 OH CH 2 OH pentaerytritol HO OH sorbitol O OH OH sorbitan (1,4)

7 SFFK_W5_ INNE SUBSTRATY DO ESTRYFIKACJI KWASAMI TŁUSZCZOWYMI HO O O OH n OH OH OH poliglicerol H H OH HO H OH O H OH H O HO O H HO OH H OH OH sacharoza

8 SFFK_W5_ NIEJONOWE ZPC Z GRUPAMI HYDROKSYLOWYMI Glukozydy Glicerydy Estry glikoli Estry gliceryny Estry poliglicerolu Poliglukozydy Estry sorbitanu OE estry sorbitanu Estry sacharozy

9 SFFK_W5_ ESTRY SORBITANU I OE ESTRY SORBITANU Sorbitan stearate Polysorbate-60

10 SFFK_W5_ OE ESTRY SORBITANU Polysorbate 20 - polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate Polysorbate 40 - polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate Polysorbate 60 - polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate Polysorbate 80 - polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate

11 SFFK_W5_ ESTRY SORBITANU Nierozpuszczalne w wodzie Słabo zwilżają Słabe własności myjące i pianotwórcze Bardzo dobre emulgatory

12 SFFK_W5_ OE ESTRY SORBITANU Rozpuszczalne lub dyspergowalne w wodzie, zależnie od liczby przyłączonych grup OE Dobre zdolności pianotwórcze Dobre dyspergowanie Dobre emulgatory i solubilizatory

13 Balsam nawilżający RECEPTURY INCI [%] Water do 100 Sorbitan Stearate / Sucrose Cocoate 1,2 1,3 Butylene Glycol 7,0 Glycerin 1,0 Allantoin 0,1 Carbomer 10,0 Methyl Paraben 0,15 Diethylhexyl Carbonate 3,0 Cyclomethicone 5,0 Shea Butter 1,0 Glyceryl Stearate/ PEG-100 Stearate 1,0 Hydrogenated Vegetable Oil 1,0 Polysorbate 60 0,5 Meadowform Seed Oil 2,0 Capryl Cprylic Triglyceride 2,0 Butyl Paraben 0,1 Poly Acrylamide/C13-14Iso Paraffin/Laurein-7 0,3 Polymethylmethacrylate 6,0 Triethanolamine qs SFFK_W5_2011 Moisturizing Lotion, Sunjin Chemical Co. Ltd 13

14 SFFK_W5_ 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

15 SFFK_W5_ ALKILOPOLIGLUKOZYDY (Alkylpolyglucosides lucosides - APG) OH H HO H OH H H OH O O n R alkilopoliglukozyd INCI: np. Lauryl Glucoside

16 SFFK_W5_ WŁAŚCIWOŚCI ALKILOPOLIGLUKOZYDY (Alkylpolyglucosides lucosides - APG) (zależą od długości łańcucha alkilowego i średniego stopnia polimeryzacji) Bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie (brak wrażliwości na twardą wodę i elektrolity) Nie wykazują punktu zmętnienia Przy zatężaniu nie tworzą struktur heksagonalnych (dopiero w wysokich stężeniach tworzą warstwy lamelarne) Większe micele wyższe lepkości przy niskich stężeniach Bardzo dobre zdolności pianotwórcze Bardzo dobre zdolności myjące (maleją ze wzrostem HLB) Dobra kompatybilność z innymi ZPC Łagodne dla skóry i oczu!

17 Mydło w płynie RECEPTURY INCI [%] Water do 100 Hectorite 1,5 Glycerin 3,0 Decyl Glucoside 10,0 Lauryl Glucoside 8,0 Cocamidopropyl Betaine 15,0 Coco-Glucoside and Glyceryl Oleate 5,0 Carthamus Tinctorius (Safflower) Seed Oil and Aloe Barbadensis Leaf 0,75 Tocopheryl Acetate 0,5 Glycol Distearate and Laureth-4 and Cocamidopropyl Betaine 2,0 DMDH Hydantoin 0,2 Citric Acid (50% solution) do ph=5,5-6,5 fragrance Intensive Care Body Wash with BENTONE EW (Formulation #BY3129/34), SFFK_W5_2011 Elementis Specialities 17

18 SFFK_W5_ ZPC POCHODNE CUKRÓW ESTRY SORBITANU (np. Sorbitan Laurate) Stabilne w szerokim zakresie ph, <C12 rozpuszczalne w wodzie ESTRY SACHAROZY (np. Sucrose Laurate) Bardzo dobra rozpuszczalność w wodzie Niestabilne w skrajnych ph Ograniczona stabilność termiczna ALKILOPOLIGLUKOZYDY (np. Lauryl Glucoside) Bardzo dobra rozpuszczalność w wodzie Niestabilne w silnie kwaśnym ph Ograniczona stabilność termiczna

19 SFFK_W5_ NIEJONOWE ZPC - podsumowanie WŁAŚCIWOŚCI (zależą od struktury) Umiarkowane własności pianotwórcze Umiarkowane zwilżanie Dobre własności emulgujące

20 SFFK_W5_ ZASTOSOWANIA NIEJONOWE ZPC - podsumowanie Stabilizatory piany (dla anionowych ZPC) Związki gaszące pianę Solubilizatory Niższe wartości CMC w porównaniu z jonowymi ZPC Większe rozmiary miceli niż dla jonowych ZPC Bardziej efektywna solubilizacja Emulgatory Najczęściej stosowane emulgatory Stosowanie mieszanek niejonowych ZPC o różnej budowie poprawia stabilność emulsji

21 SFFK_W5_ N-TLENKI AMIN R CH 3 CH 3 CH 3 + N O R N O - + R N OH CH 3 CH 3 CH 3 CLXII ph>7 ph<7 Coco-CONHCH 2 CH 2 -CH 2 N(CH 3 ) 2 O Coco-N(CH 2 CH 2 OH) 2 O R-N(CH 3 ) 2 O INCI: np. Cocamine oxide

22 SFFK_W5_ N-TLENKI AMIN ROZPUSZCZALNOŚĆ Do C16 dobrze rozpuszczalne w wodzie i odporne na obecność elektrolitów w wodzie Rozpuszczalność w środowisku obojętnym i alkalicznym warunkowana wiązaniami wodorowymi Rozpuszczalność w środowisku kwaśnym jest wynikiem protonowania tlenku aminy i powstania czwartorzędowego związku amoniowego

23 SFFK_W5_ N-TLENKI AMIN WŁAŚCIWOŚCI Zagęszczanie anionowych ZPC Mechanizm: kompleksy 1:1 W kwaśnym ph (< 6,5) może strącić się osad Poprawa stabilności piany Poprawa własności dermatologicznych Brak wrażliwości na twardą wodę ZANIECZYSZCZENIA SUROWCA Wyjściowe aminy

24 SFFK_W5_ RECEPTURY Clear Hair Rinse Formulation Składniki % Hydroxyethylcellose (Natrosol 250HHR CS) 1.0 Aqua 73.5 Cocamidopropyl amine oxide (30%) 5.1 Lauramine oxide (30%) 10.2 Cetrimonium chloride ( 25%) Perfume, preservative 10.2 q.s. t o Intensywnie mieszać Natrosol z wodą aż do całkowitego rozpuszczenia Natrosolu. 2. Dodać pozostałe składniki w kolejności podanej w tabeli (mieszać dokładnie po każdym składniku)

25 SFFK_W5_ AMFOTERYCZNE ZPC pi - punkt izoelektryczny - jon obojnaczy R X - Y + położenie punktu izoelektrycznego zależy od struktury związku H + OH - X - H + R YOH ph wyzsze punkt izoelektryczny HA X H R Y + A- ph nizsze dla mieszanin punkt izoelektryczny jest nieostry (zakres izoelektryczny, obszar izoelektryczny)

26 WŁAŚCIWOŚCI na ogół dobra rozpuszczalność w wodzie, z reguły kompatybilne z elektrolitami kompatybilne z innymi ZPC AMFOTERYCZNE ZPC łatwość tworzenia kompleksów i mieszanych miceli duża odporność na hydrolizę w szerokim zakresie ph łagodne dla skóry i oczu (mogą czasem drażnić oczy!) WŁAŚCIWOŚCI W PUNKCIE IZOELEKTRYCZNYM zmniejszona rozpuszczalność pogorszenie zdolności pianotwórczych, myjących i zwilżających SFFK_W5_

27 AMFOTERYCZNE ZPC SFFK_W5_

28 WPŁYW ph NA ROZPUSZCZALNOŚĆ ZPC SFFK_W5_

29 SFFK_W5_ WPŁYW ph NA CMC AMFOTERYCZNYCH ZPC

30 SFFK_W5_ AMFOTERYCZNE ZPC NA GRANICY FAZ Anionowy ZPC Amfoteryczny ZPC

31 SFFK_W5_ WPŁYW ph NA UPAKOWANIE AMFOTERYCZNYCH ZPC NA GRANICY FAZ ph > pi Zakres izoelektryczny ph < pi betaina

32 SFFK_W5_ BETAINY R 1 R 1 N R 3 + Cl CH 2 COOH N + CH 2 R 2 R 2 R3 COO - R 1 = R 2 = CH 3 R 3 = C 12 -C 14 R 1 = R 2 = CH 3 R 3 = RCONHCH 2 CH 2 CH 2 - R 1 = R 2 = CH 2 CH 2 OH R 3 = C 12 -C 14 INCI (nazwa chemiczna): Cocamidopropyl betaine (Cocoamidopropyl N,N-dimethyl betaine), Coco betaine (Cocoalkyldimethyl betaine), Lauryl betaine (Lauryl, myristyl dimethyl betaine)

33 SFFK_W5_ WŁAŚCIWOŚCI nie występują w formie czysto anionowej są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie BETAINY wykazują kompatybilność ze wszystkimi grupami ZPC (poza anionowymi przy niskim ph) nie reagują na dodatek elektrolitów w obecności elektrolitów zagęszczają roztwory anionowych ZPC są stabilne chemicznie (odporne na NaOCl)

34 WŁAŚCIWOŚCI - c.d. SĄ TANIE BETAINY dobra aktywność powierzchniowa oraz zdolności pianotwórcze w szerokim zakresie ph wykazują działanie hydrotropowe dobre właściwości pianotwórcze, stabilizują pianę łagodzą działanie anionowych ZPC przy ph>pi są dobrymi detergentami przy ph<pi dobrze działają zwilżająco dobrze emulgują alkohole tłuszczowe i inne substancje polarne SFFK_W5_

35 RECEPTURY Żel pod prysznic INCI wt% Genapol LRO/Sodium Laureth Sulfate Dehyton AB 30/Coco Betaine Aethoxal B/PPG-5 Laureth Wacker-Belsil DMC 6038/Dimethicone Copolyol 5.00 Comperlan KD/Cocamide DEA 3.00 Water Preservative, fragrances, pigments q.s. Formulation 895 AH SOURCE: Wacker-Chemie GmbH: Formulas for Beauty SFFK_W5_

36 SFFK_W5_ N-ALKILOSULFOBETAINY R1 O R2 N + R3 OH O S O - R 1 = R 2 = CH 3 R 3 = C 12 -C 14 R 1 = R 2 = CH 3 R 3 = RCONHCH 2 CH 2 CH 2 - R 1 = R 2 = CH 2 CH 2 OH R 3 = C 12 -C 14 INCI: np. Cocamidopropyl Hydroxysultaine INCI: Lauryl Hydroxysultaine

37 SFFK_W5_ WŁAŚCIWOŚCI N-ALKILOSULFOBETAINY Dobre zdolności pianotwórcze i stabilizujące pianę w środowiskach alkalicznych Łatwo komponują się z anionowymi Skuteczne środki dyspergujące mydła wapniowe Niektóre mają bardzo dobre właściwości przeciwgrzybicze i antybakteryjne

38 SFFK_W5_ N-ALKILOAMIDOBETAINY R=C8-C18 - INCI: Cocamidopropyl Betaine Avocadamidopropyl betaine

39 SFFK_W5_ WŁAŚCIWOŚCI N-ALKILOAMIDOBETAINY Znakomite regulatory lepkości (skuteczniejsze niż alkanoloamidy) Kompatybilne ze wszystkimi ZPC Bardzo łagodne dla oczu i skóry Bardzo dobre właściwości pianotwórcze W wysokim stopniu biorozkładalne Związki te są praktycznie nietoksyczne LC50 (derm rat) = 2000 mg/kg LC50 (oral rat) = 4900 mg/kg

40 SFFK_W5_ COCAMIDOPROPYL BETAINE (CAPB) Na podstawie założeń (poniżej) obliczono, że w ciągu 24 h człowiek podczas mycia rąk ma kontakt z 0,8 mg CAPB Związki te są praktycznie nietoksyczne LC 50 (derm rat) = 2000 mg/kg LC50 (oral rat) = 4900 mg/kg ZAŁOŻENIA Zawartość CAPB w detergencie 4% Powierzchnia skóry narażonej na ekspozycję (dłonie i przedramiona) ok cm 3 Ilość kontaktów z detergentem (w ciągu 24 h) 10 razy Czas ekspozycji 10 minut Masa ciała 60 kg

41 J. M. Vozmediano et al. Int. J. Cosmet. Sci , (2000) SFFK_W5_ MLES Magnesium Laureth Sulfate, CB Cocamidopropyl Betaine DP Decyl Glucoside

42 INCI Wt% Water Tetrasodium EDTA 0.10 Citric Acid (25% roztwór) to ph 6.0 Dimethicone Propyl-PG Betaine (Abil B 9950) 1.25 Caprylamido/Capramidopropyl Betaine 7.50 Propylene Glycol 2.00 Butylene Glycol 2.00 PEG-7 Glyceryl Cocoate (Tegosoft GC) 0.75 Sodium Lactate (and) Sodium PCA (and) Glycine (and) Fructose (and) Urea (and) Niacinamide (and) Inositol (and) Sodium Benzoate (and) Lactic Acid (Lactil) 0.45 Preservatives Q.S. Color Q.S. Fragrance Q.S. Płyn do mycia twarzy RECEPTURY SFFK_W5_2011 Goldschmidt Chemical Corp.: Suggested Formulation 42

43 SFFK_W5_ GLICYNIANY (alkiloamfoglicyniany, alkiloamfooctany, alkiloiminoglicyniany) INCI: Disodium Tallowamphodiacetate, Disodium Capryloamphodiacetate Sodium Cocoyl Glycinate

44 SFFK_W5_ GLICYNIANY wykazują obniżoną rozpuszczalność w zakresie izoelektrycznym są kompatybilne z elektrolitami i innymi ZPC są odporne na hydrolizę w szerokim zakresie ph są biozgodne zmniejszają działanie drażniące anionowych spc dobrze działają pianotwórczo działanie detergencyjne rośnie z ph dobrze emulgują alkohole tłuszczowe i inne substancje polarne działają antystatycznie

45 RECEPTURY Mleczko myjące do twarzy INCI Wt% 1.Deionized Water Cocoamphodiacetate (and) Sodium Lauryl Sulfate (and) Sodium Laureth Sulfate (and) Propylene Glycol ) Polyquaternium- 0 (1% aqueous) Cocamide DEA PEG-120 Methyl Glucose Dioleate Glycol Distearate Methyl Gluceth Hydroxylated Milk Glycerides Preservative q.s. 10. Citric Acid q.s. Zmieszać (2) z wodą i mieszać na mieszadle mechanicznym do połączenia składników jednocześnie ogrzewając do 70-80ºC. Wolno dodawać składnik (3). Po dokładnym wymieszaniu dodawać kolejne składniki w kolejności podanej w tabeli. Za każdym razem poczekać aż poprzedni składnik rozpuści się. Kontynuować mieszanie i ogrzewanie przez kolejne minutes. Następnie schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej i dodać kwas cytrynowy do ph SOURCE: Amerchol: Formulation T SFFK_W5_

46 SFFK_W5_ ALKILOAMFOPROPIONIANY INCI: sodium oleoamphopropionate, sodium caproamphopropionate

47 SFFK_W5_ ALKILOAMFOPROPIONIANY INCI sodium cocoamphopropionate sodium isostearoamphopropionate sodium oleoamphopropionate sodium tallamphopropionate sodium caproamphopropionate Zastosowanie ZPC pieniący, oczyszczający kondycjonujący włosy ZPC oczyszczający, kondycjonujący włosy, pieniący ZPC antystatyczny, oczyszczający, pieniący, kondycjonujący włosy ZPC antystatyczny, kondycjonujący włosy, oczyszczający, pieniący ZPC kondycjonujący włosy, oczyszczający, pieniący 2006/257/WE: Decyzja Komisji z dnia 9 lutego 2006 r. zmieniająca decyzję 96/335/WE ustanawiającą wykaz i powszechne nazewnictwo składników stosowanych w produktach kosmetycznych (Tekst mający znaczenie dla EOG) Dziennik Urzędowy L 097, 05/04/2006 P

48 SFFK_W5_ ZASTOSOWANIE ALKILOAMFOPROPIONIANY w produktach chemii kosmetycznej i gospodarczej (szczególnie gdy proces technologiczny wymaga nieobecności soli) w produktach do barwienia włosów wrażliwych na obecność elektrolitów Amfopropioniany mają zakres izoelektryczny przy ph 2,5 4,5. W tym obszarze mają ograniczoną rozpuszczalność.

49 SFFK_W5_ RECEPTURY Mydło o działaniu antybakteryjnym - w płynie (do dozowników tworzących pianę) INCI Wt. % Aqua Cocobetainamido Amphopropionate 5.00 Cocamidopropyl Hydroxysultaine Cocamidopropyl Betaine 5.00 Citric Acid Monohydrate q.s. PEG-80 Hydrogenated Glyceryl Palmate 5.00 Procedura Zmieszać składniki w podanej kolejności w temperaturze C. Cały czas mieszając doprowadzić do ph ~5. Na koniec dodać konserwant o ile jest to konieczne. Liquid Soap with low viscosity, Manufacturer Reference or Source: Goldschmidt Personal Care: Formulation SH 15026

50 SFFK_W5_ AMFOTERYCZNE ZPC Porównanie surfaktantów amfoterycznych w funkcji właściwości użytkowych dla związków zawierających taką samą ilość atomów węgla w łańcuchu alkilowym 1- najgorszy, 5 - najlepszy

51 SFFK_W5_ AMFOTERYCZNE ZPC Porównanie surfaktantów amfoterycznych w funkcji właściwości użytkowych dla związków zawierających taką samą ilość atomów węgla w łańcuchu alkilowym -c.d. 1- najgorszy, 5 - najlepszy

52 Bárny, E., et al., Biophysical characterization of skin damage and recovery after exposure to different surfactants, Contact Dermatitis, 1999, 40, SFFK_W5_