SUROWCE I FIZYKOCHEMIA FORM KOSMETYCZNYCH Dr inż. Beata W. Domagalska beata.domagalska@wszkipz.pl
SFFK_W5_2011 2 SURFAKTANTY CZYLI ŚRODKI POWIERZCHNIOWO CZYNNE c.d.
SFFK_W5_2011 3 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
SFFK_W5_2011 4 OE MONOGLICERYDY INCI: PEG-x Glyceryl Oleate Lepsza rozpuszczalność w wodzie w stosunku do monoglicerydów ZASTOSOWANIA Emulgatory Środki renatłuszczające
SFFK_W5_2011 5 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
SFFK_W5_2011 6 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)
SFFK_W5_2011 7 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
SFFK_W5_2011 8 NIEJONOWE ZPC Z GRUPAMI HYDROKSYLOWYMI Glukozydy Glicerydy Estry glikoli Estry gliceryny Estry poliglicerolu Poliglukozydy Estry sorbitanu OE estry sorbitanu Estry sacharozy
SFFK_W5_2011 9 ESTRY SORBITANU I OE ESTRY SORBITANU Sorbitan stearate Polysorbate-60
SFFK_W5_2011 10 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
SFFK_W5_2011 11 ESTRY SORBITANU Nierozpuszczalne w wodzie Słabo zwilżają Słabe własności myjące i pianotwórcze Bardzo dobre emulgatory
SFFK_W5_2011 12 OE ESTRY SORBITANU Rozpuszczalne lub dyspergowalne w wodzie, zależnie od liczby przyłączonych grup OE Dobre zdolności pianotwórcze Dobre dyspergowanie Dobre emulgatory i solubilizatory
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
SFFK_W5_2011 14 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. 526.17.0730), CLR Chemisches Laboratorium Dr. Kurt Richter GmbH
SFFK_W5_2011 15 ALKILOPOLIGLUKOZYDY (Alkylpolyglucosides lucosides - APG) OH H HO H OH H H OH O O n R alkilopoliglukozyd INCI: np. Lauryl Glucoside
SFFK_W5_2011 16 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!
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
SFFK_W5_2011 18 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
SFFK_W5_2011 19 NIEJONOWE ZPC - podsumowanie WŁAŚCIWOŚCI (zależą od struktury) Umiarkowane własności pianotwórcze Umiarkowane zwilżanie Dobre własności emulgujące
SFFK_W5_2011 20 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
SFFK_W5_2011 21 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
SFFK_W5_2011 22 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
SFFK_W5_2011 23 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
SFFK_W5_2011 24 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 100.0 1. Intensywnie mieszać Natrosol z wodą aż do całkowitego rozpuszczenia Natrosolu. 2. Dodać pozostałe składniki w kolejności podanej w tabeli (mieszać dokładnie po każdym składniku)
SFFK_W5_2011 25 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)
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_2011 26
AMFOTERYCZNE ZPC SFFK_W5_2011 27
WPŁYW ph NA ROZPUSZCZALNOŚĆ ZPC SFFK_W5_2011 28
SFFK_W5_2011 29 WPŁYW ph NA CMC AMFOTERYCZNYCH ZPC
SFFK_W5_2011 30 AMFOTERYCZNE ZPC NA GRANICY FAZ Anionowy ZPC Amfoteryczny ZPC
SFFK_W5_2011 31 WPŁYW ph NA UPAKOWANIE AMFOTERYCZNYCH ZPC NA GRANICY FAZ ph > pi Zakres izoelektryczny ph < pi betaina
SFFK_W5_2011 32 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)
SFFK_W5_2011 33 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)
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_2011 34
RECEPTURY Żel pod prysznic INCI wt% Genapol LRO/Sodium Laureth Sulfate 35.00 Dehyton AB 30/Coco Betaine 10.00 Aethoxal B/PPG-5 Laureth-5 5.00 Wacker-Belsil DMC 6038/Dimethicone Copolyol 5.00 Comperlan KD/Cocamide DEA 3.00 Water 42.00 Preservative, fragrances, pigments q.s. Formulation 895 AH SOURCE: Wacker-Chemie GmbH: Formulas for Beauty SFFK_W5_2011 35
SFFK_W5_2011 36 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
SFFK_W5_2011 37 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
SFFK_W5_2011 38 N-ALKILOAMIDOBETAINY R=C8-C18 - INCI: Cocamidopropyl Betaine Avocadamidopropyl betaine
SFFK_W5_2011 39 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
SFFK_W5_2011 40 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. 2000 cm 3 Ilość kontaktów z detergentem (w ciągu 24 h) 10 razy Czas ekspozycji 10 minut Masa ciała 60 kg
J. M. Vozmediano et al. Int. J. Cosmet. Sci. 22 73-81, (2000) SFFK_W5_2011 41 MLES Magnesium Laureth Sulfate, CB Cocamidopropyl Betaine DP Decyl Glucoside
INCI Wt% Water 85.95 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
SFFK_W5_2011 43 GLICYNIANY (alkiloamfoglicyniany, alkiloamfooctany, alkiloiminoglicyniany) INCI: Disodium Tallowamphodiacetate, Disodium Capryloamphodiacetate Sodium Cocoyl Glycinate
SFFK_W5_2011 44 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
RECEPTURY Mleczko myjące do twarzy INCI Wt% 1.Deionized Water 35.0 2. Cocoamphodiacetate (and) Sodium Lauryl Sulfate (and) Sodium Laureth Sulfate (and) Propylene Glycol ) 35.0 3. Polyquaternium- 0 (1% aqueous) 20.0 4. Cocamide DEA 2.0 5. PEG-120 Methyl Glucose Dioleate 3.0 6. Glycol Distearate 1.5 7. Methyl Gluceth-10 3.0 8. Hydroxylated Milk Glycerides 0.5 9. 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 10-15 minutes. Następnie schłodzić mieszaninę do temperatury pokojowej i dodać kwas cytrynowy do ph 6.8-7.2. SOURCE: Amerchol: Formulation T74-52-1 SFFK_W5_2011 45
SFFK_W5_2011 46 ALKILOAMFOPROPIONIANY INCI: sodium oleoamphopropionate, sodium caproamphopropionate
SFFK_W5_2011 47 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. 0001-0528
SFFK_W5_2011 48 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.
SFFK_W5_2011 49 RECEPTURY Mydło o działaniu antybakteryjnym - w płynie (do dozowników tworzących pianę) INCI Wt. % Aqua 75.00 Cocobetainamido Amphopropionate 5.00 Cocamidopropyl Hydroxysultaine 10.00 Cocamidopropyl Betaine 5.00 Citric Acid Monohydrate q.s. PEG-80 Hydrogenated Glyceryl Palmate 5.00 Procedura Zmieszać składniki w podanej kolejności w temperaturze 45-50 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
SFFK_W5_2011 50 AMFOTERYCZNE ZPC Porównanie surfaktantów amfoterycznych w funkcji właściwości użytkowych dla związków zawierających taką samą ilość atomów węgla w łańcuchu alkilowym 1- najgorszy, 5 - najlepszy
SFFK_W5_2011 51 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
Bárny, E., et al., Biophysical characterization of skin damage and recovery after exposure to different surfactants, Contact Dermatitis, 1999, 40, 98-103 SFFK_W5_2011 52