SURWCE I FIZYKCHEMIA FRM KSMETYCZNYCH Dr inż. Beata W. Domagalska beata.domagalska@wszkipz.pl
SFFK_W4_2011 2 SURFAKTANTY CZYLI ŚRDKI PWIERZCHNIW CZYNNE c.d.
SFFK_W4_2011 3 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
SFFK_W4_2011 4 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
SFFK_W4_2011 5 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 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 135 10-2009, 58-68 SFFK_W4_2011 6
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 135 10-2009, 58-68 SFFK_W4_2011 7
SFFK_W4_2011 8 WPŁYW ANINWYCH SPC NA SKÓRĘ 600 500 draznienie 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1. 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
SURFAKTANTY NIEJNWE XY XY = N H N W kwaśnym środowisku mogą ulegać jonizacji SFFK_W4_2011 9
SFFK_W4_2011 10 10 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
SFFK_W4_2011 11 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
SFFK_W4_2011 12 NIEJNWE, KSYETYLENWANE SPC E alkohole tłuszczowe E monoalkanoloamidy E aminy tłuszczowe E kwasy tłuszczowe Kopolimery tlenek etylenu/tlenek propylenu E alkilofenole
SFFK_W4_2011 13 E ALKHLE TŁUSZCZWE AE - alcohol ethoxylates H Laureth-x, leth-x, Talloweth-x... R = C12 - C18
SFFK_W4_2011 14 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
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_2011 15
SFFK_W4_2011 16 E ALKHLE TŁUSZCZWE Zalety oksyetylatów z wąską dystrybucją (narrow range, peaked) lepsza rozpuszczalność mniejsze tendencje do żelowania niższa temperatura topnienia mniej wyczuwalny zapach,
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_2011 17
SFFK_W4_2011 18 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
SFFK_W4_2011 19 KSYETYLENWANE ZPC PUNKT ZMĘTNIENIA (Cloud-point)
SFFK_W4_2011 20 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)
PUNKT ZMĘTNIENIA (Cloud-point) P. Mukherjee, S.K. Padhan, S. Dash, S. Patel, B. K. Mishra, Advances in Colloid and Interface Science 162 (2011) 59 79 SFFK_W4_2011 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) 59 79 SFFK_W4_2011 22
SFFK_W4_2011 23 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
SFFK_W4_2011 24 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
SFFK_W4_2011 25 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
SFFK_W4_2011 26 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
SFFK_W4_2011 27 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
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
SFFK_W4_2011 29 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
SFFK_W4_2011 30 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
SFFK_W4_2011 31 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)
SFFK_W4_2011 32 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)
SFFK_W4_2011 33 ALKANLAMIDY KMPATYBILNŚĆ i STABILNŚĆ kompatybilne z anionowymi ZPC kompatybilne z kationowymi ZPC (o ile nie zawierają wolnego kwasu) podatne na hydrolizę
SFFK_W4_2011 34 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
SFFK_W4_2011 35 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_W4_2011 36 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
SFFK_W4_2011 37 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
SFFK_W4_2011 38 KSYETYLENWANE KWASY TŁUSZCZWE R n H INCI, np.: PEG-10 Stearate (PEG-n-Stearate)
SFFK_W4_2011 39 KSYETYLENWANE KWASY TŁUSZCZWE Do 8 E rozpuszczalne w tłuszczach Hydrolizują na ciepło w środowisku alkalicznym Zastosowania Emulgatory dpieniacze Stearyniany - perłotwórcze
SFFK_W4_2011 40 KSYETYLENWANE KWASY TŁUSZCZWE LEA-5.0 = PEG-5 Laurate
RECEPTURY Pearlescent Body Wash Base PearlescentBodyWashBase JZ2-64, The HallStar Company SFFK_W4_2011 41
SFFK_W4_2011 42 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
SFFK_W4_2011 43 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
SFFK_W4_2011 44 KPLIMERY BLKWE PEG/PPG KMPATYBILNŚĆ Kompatybilne ze wszystkimi ZPC dporne na jony wapnia i magnezu dporne na kwasy Nieodporne na środowisko alkaliczne
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
Surowce i fizykochemia form..., B.W. DomagalskaSFFK_W4_2011 46 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
Surowce i fizykochemia form..., B.W. DomagalskaSFFK_W4_2011 47 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
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-002.08.01), Merck KGaA Surowce i fizykochemia form..., B.W. DomagalskaSFFK_W4_2011 48