View
215
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
1/607
Beata W. Domagalska, K. Pytkowska
Surowce i zykochemia
form kosmetycznych
Zeszyty Dydaktyczne Wyższej Szkoły Zawodowej Kosmetyki i Pielęgnacji Zdrowia
Zeszyt 2/2012 · ISBN: 83-89678-65-9 ©WSZKiPZ Wszelkie Prawa Zastrzeżone
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
2/607
Pojęcia podstawowe
Rozpuszczalność związków
chemicznych
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
3/607
Kosmetyk to najczęściej układ wieloskładnikowy, zawierający surowce
kosmetyczne o różnych właściwościach, gdzie poszczególne substancje
nie zawsze mieszają się ze sobą. Jeśli surowce mieszają się tworząc
wieloskładnikowe układy jednofazowe (homogeniczne) mamy wtedy do
czynienia z roztworami.
W przeciwnym przypadku mówimy o układach wielofazowych/hetero
fazowych - koloidalnych.
Układy koloidalne są najpopularniejszymi formami kosmetyków.
Najczęściej są to układy emulsyjne, nieco rzadziej zawiesiny. Bez względu
na to z którym z układów mamy do czynienia zjawisko rozpuszczania ciał
stałych, ciekłych i gazowych w cieczach odgrywa w chemii kosmetycznej
bardzo istotną rolę gdyż decyduje o możliwości wprowadzenia danej
substancji do produktu końcowego.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
4/607
Roztwór jest mieszaniną jednorodną, składającą się z rozpuszczalnika
(Rozp) i substancji rozpuszczonej (SR). W roztworach kluczową rolę
odgrywa proces solwatacji, który polega na tworzeniu oddziaływań
pomiędzy cząsteczkami (SR) a cząsteczkami (Rozp). Cząsteczki
rozpuszczalnika otaczają wprowadzone do układu cząsteczki substancji
rozpuszczanej.
W zależności od poziomu na jakim występują oddziaływania pomiędzy
rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczaną roztwory można je podzielić
na:
• rzeczywiste (np. wodny roztwór NaCl)
• koloidalne (np. micelarne)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
5/607
Roztwory rzeczywiste to takie układy, w których oddziaływania
pomiędzy (SR) i (Rozp) występują na poziomie poszczególnych
cząsteczek.
Roztwory koloidalne to układy, gdzie substancją rozpuszczaną są
specyficzne związki wielkocząsteczkowe, np. białka, polimery syntetyczne.
Wizualnie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie
jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek. W dużym
uproszczeniu oddziaływanie (SR)-(Rozp) można określić jako
oddziaływanie makrocząsteczki (SR) z wieloma cząsteczkami
rozpuszczalnika. Szczególnym przypadkiem roztworu koloidalnego jest
roztwór micelarny.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
6/607
Roztwór micelarny jest to układ, w którym obecne są specyficzne
struktury przestrzenne (micele) stworzone przez (SR) o budowie
amfifilowej. Oddziaływania (SR)-(Rozp) w tym wypadku można określić
w uproszczeniu jako oddziaływania pomiędzy cząsteczkami (Rozp),
a aglomeratami tworzonymi przez cząsteczki (SR). Makroskopowo
mieszanina jest układem jednorodnym, jednak na poziomie molekularnym
układ jest znacznie bardziej skomplikowany. Roztwory micelarne
i koloidalne będą dokładnie opisane w dalszej części skryptu.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
7/607
W kosmetyce dość istotne jest pojęcie roztworu stałego. Mianem tym
określa się jednorodne układy stałych składników tłuszczowych. Otrzymuje
się je często przez stopienie składników a następnie schłodzenie
otrzymanej mieszaniny do temperatury pokojowej. Są one bazą do
produktów typu sztyfty, pomadki, itp. W rzeczywistości rynkowe produkty
tego typu to układy znacznie bardziej skomplikowane (układy
heterofazowe), gdyż bardzo często zawierają specyficzne składniki
nierozpuszczalne w układzie, np. pigmenty, wypełniacze.
Do opisu ilościowego roztworów wykorzystuje się takie parametry jak
rozpuszczalność i stężenie.
Rozpuszczalność określa maksymalną ilość substancji jaką można
wprowadzić do roztworu w danych warunkach (temperatura, ciśnienie).
Wyraża się ją najczęściej w [g/ dm3].
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
8/607
Stężenie jest miarą ilości substancji rozpuszczanej w danym układzie
i najczęściej wyrażane jest jako: • Stężenie molowe- liczba moli substancji rozpuszczonej (ns)
w jednostce objętości roztworu (V),
• Stężenie procentowe - jest to stosunek masy substancji
rozpuszczonej (ms) do masy całego roztworu (mR) wyrażony w %
V
n
C
s
m =
%100⋅=
R
s p
m
mC
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
9/607
Jeżeli stężenie (SR) jest mniejsze niż jej rozpuszczalność roztwór jest
nienasycony. Układ, w którym stężenie (SR) osiągnęło wartość równą jego
rozpuszczalności w danych warunkach nazywany jest roztworem
nasyconym.
Roztwór przesycony jest to taki roztwór, w którym znajduje się więcej
substancji niż w roztworze nasyconym. Jest to stan nietrwały i wystarczą
czynniki mechaniczne (np. wstrząśnięcie) aby nastąpiło wytrącenie
nadmiaru (SR) i przejście roztworu do stanu nasyconego.
Istnieją substancje (np. woda i etanol), które zawsze tworzą mieszaninę
jednorodną. Bez względu na ilości, w których zostały zmieszane, wykazują
względem siebie rozpuszczalność nieograniczoną.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
10/607
Rozpuszczaniu substancji mogą towarzyszyć efekty cieplne: endo- lub
egzotermiczne. Proces egzotermiczny (rozpuszczanie NaOH w wodzie)
odbywa się z wydzielaniem ciepła z układu. Proces endotermiczny
(rozpuszczanie KCl w wodzie) prowadzi do pochłaniania ciepła z otoczenia.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Jednostki i wzory pomocnicze
1 kg = 1000 g
1 g = 1000 mg
1 mg = 1000 µg
1l = 1dm3= 1000 cm3 = 1000ml
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
11/607Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
FORM KOSMETYKÓW
Roztwory
Żele
Emulsje
Maści i pasty
Formy stałe
Zawiesiny
Sztyfty
Aerozole
Piany
Formafizykochemiczna
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
12/607Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
ROZTWORY
Klarowne
Zazwyczaj o niskiej lepkości
Łatwe do otrzymania
Płyny do kąpieli
Toniki
Perfumy, wody toaletowe
Dezodoranty (do atomizerów)
inne
ROZTWORY ALKOHOLOWE
ROZTWORYWODNE
PŁYNNE UKŁADY
HYDROFOBOWE
ZASTOSOWANIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
13/607Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
EMULSJE
Termodynamicznie nietrwały, makroskopowy układ
heterogenny, składający się z co najmniej dwóch,
niemieszających się ze sobą faz, z których jedna jest
zdyspergowana w drugiej w postaci kropel
Podział II
Kremy
Balsamy
Emulsje do spray’u
Lipożele
Podział I
Tradycyjne (w/o; o/w) Wielokrotne
Mikroemulsje
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
14/607Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Z WIESINY
Nierozpuszczalne cząstki rozproszone w fazie wodnej lub olejowej
Peelingi
Podkłady pod makijaż
Pudry kompaktowe
Produkty ochronne do opalania z tlenkiem
cynku lub ditlenkiem tytanu
Maski glinkowe
ZASTOSOWANIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
15/607Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
ŻELE
Roztwory wodne lub alkoholowe
o wysokiej lepkości
klarowne i przeźroczyste
łatwo rozprowadzające się
„zagęszczone” przy pomocy
•polimerów akrylowych
•gum
•polimerów pochodnych celulozy
dezodoranty
żele do stylizacji włosów
żele do mycia zębów
ZASTOSOWANIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
16/607Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
PI NY
Pianki do golenia
Pianki do stylizacji włosów
Układ dyspersyjny, w którym fazą rozproszoną jest gaz
a fazą rozpraszającą ciecz (piany klasyczne)
Układ dyspersyjny, w którym fazą rozproszoną jest gaz
a fazą rozpraszającą ciało stałe (piany stałe)
ZASTOSOWANIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
17/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
EROZOLE
Dyspersja cieczy lub ciała stałego w gazie
Dezodoranty
Lakiery do włosów
ZASTOSOWANIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
18/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
M ŚCI I P STY
ZASTOSOWANIE
Produkty o bardzo wysokiej lepkości
Układ bezwodny lub o niewielkiej zawartości wody
Produkty do układania włosów
Maści o specjalnych zastosowaniach
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
19/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
SZTYFTY
Dezodoranty
Antyperspiranty
Szminki
Perfumy w sztyfcie
Nośniki nierozpuszczalnych substancji aktywnych (np.
pigmentów, substancji zapachowych, emolientów)
Oparte na woskach i olejach lub roztwory wodno-alkoholowe
zawierające stearynian cynku
ZASTOSOWANIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
20/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
FORMY ST ŁE
Pudry sypkie
Pudry i cienie w kamieniu
Proszek do czyszczenia zębów
Proszki
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
21/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Problemy z klasyfikacją:
do jakiej grupy zaliczyć mydło?
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
22/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Dezodoranty i antyperspiranty
Emulsje Mikroemulsje
Hydrożele
Roztwory
Aerozole
Przeznaczenie kosmetyku nie ma nic
wspólnego z formą fizykochemiczną
Oczyszczanie twarzy
Emulsje w/o
Emulsje o/w
„olejki”
Roztwory micelarne (spc)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
23/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Cz. 1. Surowce
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
24/607
Hydrofilowe i hydrofobowesurowce kosmetyczne
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
25/607
Siła i specyfika oddziaływań międzycząsteczkowych jest czynnikiem
decydującym o takich właściwościach materiału jak temperatura wrzenia,
temperatura topnienia, ciepło właściwe, gęstość, twardość, a także lepkość
i napięcie powierzchniowe cieczy. Oddziaływania międzycząsteczkowe
można podzielić na oddziaływania polarne (wiązania wodorowe,
oddziaływania typu dipol-dipol) oraz oddziaływania niepolarne. Do tych
ostatnich należą oddziaływania: Van der Waalsa (przyciągające: siły
dalekiego zasięgu Londona (siły dyspersyjne), oddziaływania Debaye'a
(siły indukcyjne), siły orientacyjne (oddziaływania Keesoma))
i oddziaływania steryczne
Siła oddziaływań międzycząsteczkowych warunkuje energię wewnętrzną
układu. Każdy układ dąży do uzyskania jak najniższej wartości energii
wewnętrznej i osiągnięcia stanu równowagi.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
26/607
Jeżeli w układzie występują zakłócenia, np. brak jest kompatybilności
pomiędzy wszystkimi jego składnikami, wówczas jego energia zwiększa
się, a sam układ jest niestabilny.
Surowce kosmetyczne można podzielić na:
• Substancje hydrofilowe, czyli o dużym powinowactwie do wody (inaczej
„lubiące wodę”). Zawierają one w swojej strukturze ugrupowania zdolne do
tworzenia wiązań wodorowych (np. grupy OH w glicerynie).
• Substancje hydrofobowe, czyli takie, które nie mają powinowactwa do
wody (inaczej „nielubiące wody”). Substancje te są zdolne do tworzenia
oddziaływań np. hydrofobowych. Przykładem substancji hydrofobowej jest
dodekan lub sadza.
• Substancje amfifilowe, czyli takie, które w swojej strukturze posiadają
zarówno ugrupowania polarne jak i niepolarne.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
27/607
W przypadku związków amfifilowych, które w swojej strukturze posiadają
zarówno ugrupowania polarne jak i niepolarne, o charakterze substancji
decydują oddziaływania występujące w przewadze. Oznacza to, że
dominacja jednych oddziaływań decyduje o końcowych właściwościach
fizykochemicznych substancji. Przykładowo etanol zawiera polarną grupę
-OH i niepolarną grupę etylową CH3CH2- i jest to związek w którym
przeważają oddziaływania polarne. W oktanolu, który zawiera polarną
grupę -OH oraz niepolarna grupę -(CH2)7CH3 przeważają oddziaływania
niepolarne. Trzeba pamiętać, że czasami pozornie niewielka zmiana
w strukturze wystarczy aby substancja z hydrofilowej stała się
hydrofobową.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
28/607
Przykładem mogą być np. krótko- i długołańcuchowe alkohole lub kwasy
karboksylowe. Kwas octowy (CH3COOH) (Rys. 1) jest kwasem
krótkołańcuchowym, w którego przypadku dominuje grupa hydrofilowazdolna do tworzenia wiązań wodorowych. Kwas octowy bardzo dobrze
rozpuszcza się w rozpuszczalnikach polarnych np. w wodzie. W miarę
zwiększania długości łańcucha alkilowego w cząsteczce kwasu
organicznego wiązania niepolarne zaczynają odgrywać znaczącą rolę.
Kwas kaprylowy (C7H15COOH) zawiera w łańcuchu alkilowym 7 atomów
węgla i zaczynają tu dominować oddziaływania hydrofobowe decydujące
o rozpuszczalności w rozpuszczalnikach niepolarnych.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Kwas octowy Kwas stearynowy
Rys. 1. Budowa kwasów organicznych o charakterze hydrofilowym (kwas
octowy) i hydrofobowym (kwas stearynowy).
O
OH
CH3CH3
O
OH
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
29/607
W przypadku kwasów tłuszczowych, których przykładem jest kwas
stearynowy (Rys. 1), długi łańcuch alkilowy dominuje nad grupą
karboksylową w cząsteczce, wynikiem tego jest zmiana właściwości kwasu
stearynowego w porównaniu do kwasu octowego: jest on substancją
hydrofobową, rozpuszczalną w rozpuszczalnikach niepolarnych, np. oleju
roślinnym.Generalnie można przyjąć, że: „podobne rozpuszcza podobne”, czyli
substancje polarne (np. Sodium Chloride) rozpuszczają się
w rozpuszczalnikach polarnych (woda), substancje niepolarne (Cetyl
Alcohol) w rozpuszczalnikach niepolarnych (nafta). Stwierdzenie to ma
charakter uogólniony, jednakże znajduje zastosowanie przy przewidywaniu
rozpuszczalności substancji na podstawie jej struktury.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
30/607
Woda, najpopularniejszy rozpuszczalnik kosmetyczny, jest
rozpuszczalnikiem polarnym, w którym pomiędzy cząsteczkami występują
silne oddziaływania - głównie wiązania wodorowe. Wiązania te tworzą
stosunkowo regularną sieć. (Rys. 2).
Rys. 2. Sieć wiązań wodorowych utworzona przez cząsteczki wody
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
31/607
Rozpuszczalnikiem niepolarnym (hydrofobowym), stosowanym
w kosmetyce jest np. olej roślinny. Substancje hydrofobowe są zdolne do
tworzenia oddziaływania van der Waalsa. Wiązania określane często jako
hydrofobowe mogą powstawać np. pomiędzy łańcuchami alkilowymi
występującymi w strukturze związków organicznych. (Rys. 3.)
Rys. 3. Uproszczony schemat przedstawiający oddziaływania hydrofobowe
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
32/607
W roztworach kluczową rolę odgrywa proces solwatacji, który polega na
tworzeniu oddziaływań pomiędzy cząsteczkami substancji rozpuszczonej
(SR) a cząsteczkami rozpuszczalnika (R). Cząsteczki (R) otaczają
wprowadzone do układu cząsteczki (SR). Jeżeli siła oddziaływania
pomiędzy rozpuszczalnikiem (R) a substancją rozpuszczoną (SR) jest
większa niż pomiędzy cząsteczkami (R) energia wewnętrzna układu
maleje, układ jest stabilny i (SR) rozpuszcza się.Obserwujemy to wprowadzając chlorek sodu (INCI: Sodium Chloride),
wodorotlenek sodu (INCI: Sodium Hydroxide), glicerynę (INCI: Glycerin),
czy etanol (INCI: Alcohol) do wody (tu powstają układy hydrofilowe!).
Podobnie będzie w przypadku dodania alkoholu cetylowego (INCI: Cetyl
Alcohol), lanoliny (INCI:Lanolin) czy nafty do oleju (tu powstaną układy
hydrofobowe!). Jeżeli rozpuszczalnikiem (R) jest woda proces solwatacji
nazywa się hydratacją.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
33/607
W przypadku, gdy siła oddziaływań (SR)-(R) jest mniejsza niż
oddziaływania w samym rozpuszczalniku (R)-(R), układ jest niestabilny, nie
dochodzi do rozpuszczania (SR). Próby rozpuszczania substancji
polarnych w rozpuszczalnikach niepolarnych lub odwrotnie nie powiodą
się. Przykładowo nie można rozpuścić oleju w wodzie, alkoholu cetylowegow wodzie czy chlorku sodu w oleju. W zależności od struktury substancji
wprowadzanej do rozpuszczalnika, obecność w jej strukturze fragmentów
kompatybilnych z rozpuszczalnikiem lub elementów w nim
nierozpuszczalnych decyduje o solwatacji substancji przez cząsteczki
rozpuszczalnika.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
34/607
Solwatacja, w zależności od struktury (SR) oraz (R) będzie się opierać na
oddziaływaniach międzycząsteczkowych. W przypadku chlorku sodu i wody
będziemy mieć do czynienia z oddziaływaniami elektrostatycznymi.Cząsteczka wody jest dipolem (jeden „koniec” cząsteczki ma ładunek
dodatki a drugi ujemny). Dzięki tej specyficznej organizacji ładunku
w cząsteczce wody istnieje zjawisko solwatacji (hydratacji) substancji
obdarzonej ładunkiem (np. Sodium Chloride) przez cząsteczki wody.
Orientacja cząsteczek wynika z efektów przyciągania elektrostatycznego
ładunków przeciwnie naładowanych (Rys. 4.)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 4. Solwatacja chlorku sodu (Sodium chloride) przez cząsteczki
wody
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
35/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
SOLWATACJA I HYDRATACJA
oddziaływanie cząsteczekrozpuszczalnika na jonylub cząsteczki substancji
rozpuszczonej
prowadzi do powstaniapołączeń zw. solwatami
solwatacja w roztworach
wodnych nazywa sięhydratacją
hydratacja
OH
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
36/607
O
OH
OH
COR CH3CH
3
OH
OH
OH
O
H OH
OH H
H OH
H OHO
CH3
Brak solwatacji
Silna solwatacja
Częściowa solwatacja
Rys. 5. Przykłady związków wraz ze stopniem solwatacji tych związków przez cząsteczki wody
(hydratacji)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Pełna solwatacja
SUROWCE KOSMETYCZNE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
37/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Woda
Rozpuszczalniki (etanol, glikol propylenowy)
Środki powierzchniowo czynne (anionowe, kationowe, niejonowe,
amfoteryczne)
Lipidy i silikony
Hydrofilowe składniki nawilżające o Humektanty – składniki do nawilżania FORMY kosmetykuo Składniki nawilżające – do nawilżania skóry i włosów
Polimery• Zagęstniki, składniki filmotwórcze
• Stabilizacja emulsji i zawiesin
• Nawilżanie (proteiny)
• Materiał na nośniki
Filtry UV
Przeciwutleniacze, sekwestranty (ochrona formy kosmetyku)
Konserwanty
Barwniki
Kompozycje zapachowe
SUROWCE KOSMETYCZNE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
38/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
BAZOWE (pierwszorzędowe) - woda, alkohol, ciałatłuszczowe
• czystość chemiczna i mikrobiologiczna
• kompatybilność z innymi składnikami
• podstawa filmu okluzyjnego
POMOCNICZE (drugorzędowe)
• wspomaganie formy fizykochemicznej: emulgatory,składniki konsystencjotwórcze, stabilizujące
• konserwanty – zapobieganie zakażeniom wtórnym
• barwniki i kompozycje zapachowe
CZYNNE• warunkują działanie i efekty kosmetyczne
• dwie grupy: działające bez docierania do receptorów
i bezpośrednio czynne biologicznie
WODA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
39/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
ok. 75 % powierzchni globu
ziemskiego
ok. 70 % ciała ludzkiego
PODSTAWOWY ROZPUSZCZALNIK KOSMETYCZNY
PODZIAŁ KOSMETYKÓW W
ZALEŻNOŚCI
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
40/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
OD ZAWARTOŚCI WODY
BEZWODNE „WODNE”PRAWIE
BEZWODNE
niektóre szminki
„olejki” i „oliwki”
sztyfty „mydlane”(ok. 2% wody)
toniki
szampony
płyny do kąpieli
kremy i inneemulsje
KOSMETYKI
WODA JAKO SUROWIEC
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
41/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
DESTYLACJA
DEMINERALIZACJA
ODWRÓCONA
OSMOZAwysoki koszt
Obniżenie kosztównawet o 2/3
względem destylacji
Bez mikroorganizmówBez zanieczyszczeń
Bez jonów metali
OCZYSZCZANIE
OCZYSZCZANIE WODY
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
42/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
substancje pochodzenia naturalnego lub wytwarzanesztucznie
nierozpuszczalne w wodzie
mają zdolność wymiany jonów z roztworu na jony związane
z masą jonitu
Ich makrocząsteczki mają postać przestrzennego szkieletu,
w który wbudowane są grupy funkcyjne dysocjujące w wodzie
i zdolne do wymiany swoich jonów na jony z otaczającego je
roztworu w równoważnych ilościach.
DEMINERALIZACJA
Usunięcie wszystkich kationów i anionów
JONITY
OCZYSZCZANIE WODY
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
43/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
OSMOZA - samorzutne przenikanie rozpuszczalnika przez
przegrodę (błonę) półprzepuszczalną z roztworu o stężeniu
mniejszym (lub z czystego rozpuszczalnika) do roztworu o
stężeniu większym
ODWRÓCONA OSMOZA – proces przebiega od roztworu od
stężeniu większym do roztworu o stężeniu mniejszym
ODWRÓCONA OSMOZA
(jeden z procesów filt racji, cząstki 0,05 – 2 · 10 –4
µm)
PORÓWNANIE KOSZTÓW ODSALANIA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
44/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Z
ZASTOSOWANIEM RÓŻNYCH METOD
OCZYSZCZANIE WODY
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
45/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Filtracja i ultrafiltracja
Gotowanie i pasteryzacja – bardzo kosztowne
Dezynfekcja UV – rzadko stosowane
Dezynfekcja ultradźwiękami – rzadko stosowane
USUWANIE MIKROORGANIZMÓW
PORÓWNANIE WIELKOŚCI SEPAROWANYCH
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
46/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
CZĄSTEK W PROCESACH MEMBRANOWYCH I
FILTRACJI KONWENCJONALNEJ
WODA TERMALNA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
47/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
skład chemiczny [mg/L]
M. O. Ferreira, P. C. Costa, M. F. Bahia, Int. J. Cosmetic Sci. , 2010, 32, 205–210
WODA TERMALNA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
48/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
skład chemiczny [mg/L]
M. O. Ferreira, P. C. Costa, M. F. Bahia, Int. J. Cosmetic Sci. , 2010, 32, 205–210
NOMENKLATURA SUROWCÓW
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
49/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
NAZWY CHEMICZNE
NUMERY CAS (oznaczenie numeryczne przypisane substancjichemicznej przez amerykańską organizację Chemical Abstracts
Service (CAS) np. woda 7732-18-5)
NUMERY EINECS (ang. European Inventory of Existing
Chemical Substances) i ELINCS (ang. European List of NotifiedChemical Substances)
NAZWY TECHNICZNE (zwyczajowe)
NAZWY HANDLOWE
NAZWY INCI
INCI I
nternational
N
omenclature
of
C
osmetic
I
ngredients do 1993 CTFA
Names)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
50/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
MIĘDZYNARODOWE NAZEWNICTWO
SKŁADNIKÓW KOSMETYCZNYCH nadawane przez
PCPC (Personal Care Product Council, USA)
(dawniej CTFA - Cosmetic, Toiletries and
Fragrance Association),
w porozumieniu z
COLIPA (The European Cosmetic Toiletry and
Perfumery Association)
INCI
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
51/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
pochodna nazw chemicznych i zwyczajowych, z szeregiem
regularności
nazwa łacińska dla produktów roślinnych i inne surowce
farmakopealnych (dla roślin dodatkowo określenie typu
surowca, np. Helianthus Annus Oil)
barwniki – nr CI - Color-Index-Number (nie dotyczy
barwników i prekursorów barwników do barwienia włosów)
NAZWY INCI ZNACZENIE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
52/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
uproszczenie nazewnictwa
•
czystych związków chemicznych (sól sodowa siarczanudioksyetylenowanego alkoholu laurylowego = SodiumLaureth-2 Sulphate)
• mieszanin (dietanoloamidy kwasów tłuszczowych olejukokosowego = Cocoamide DEA)
• produktów o wielu nazwach handlowych (GlycerylStearate – ponad 100 nazw handlowych: Arlacel, Cithrol,
Cutina, Imwitor, Kessco, Protachem, Tegin ...)
ułatwienie porozumiewania się przez stworzenie języka
zrozumiałego dla grupy specjalistów system ostrzeżeń dla konsumentów i lekarzy
INCI
R NICE POMIĘDZY USA I UE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
53/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
aqua – water
nazwy botaniczne (UE – Linneusz, USA – ang.)
surowce farmakopealne (UE – łacina, USA – ang.)
kompozycje zapachowe (UE – Parfum, USA –Fragrance)
nazwy zharmonizowane:
• Peach (Prunus Persica) Leaf Extract
• Mineral Oil (Paraffinum Liquidum)
RECEPTURA KREMU DO GOLENIA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
54/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Nazwa handlowa INCI % w/wEmersol 132 Stearic Acid 5,25
Kortacid CG Coconut Acid 0,75
Lantrol 1674 Lanolin Oil 0,30
Blandol Mineral Oil 0,40
Arlacel 60 Sorbitan Stearate 0,40
Tween 60 Polysorbate 60 3,40
Deionized Water Water 70,00
Triethanolamine 99% Triethanolamine 2,60
Deionized Water Aqua qs to 100MERQUAT PLUS 3331 Polyquaternium-39 5,30
MERGUARD® 1200Methyldibromo Glutaronitrile (and)
Phenoxyethanol 0,05
Fragrance Fragrance qs
ava - eco linea - KREM POD OCZY pielęgnująco-wygładzający
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
55/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Skład (INCI): Aqua, Lavandula Angustifolia Flower Water, Phytosqualan , OleaEuropaea (Olive) Fruit Oil (and ) Olea Europaea (Olive ) Oil Unsaponifiables
(and) Hydrogenated Vegetable Oil (and) Glyceryl Stearate (and) Glycine Soja
(Soybean) Sterols (and) Beta-sitosterol (and) Tocopherol, Cetearyl Olivate,Sorbitan Olivate, Olive Oil Eco, Zea Mays Starch , Cetearyl Alcohol, Glycerin, Althea Officinalis Root Extract, Camellia Sinensis Leaf Extract, Chamomilla
Recutita Flower Extract, Sodium Dehydroacetate, Xantan Gum, ZingiberOfficinalis Root Extract, Lavandula Officinalis, Cymbopogon Schoenanthus,Dehydroacetic acid, Benzyl alcohol, Potasium Sorbate, Sodium Benzoate.
Ziaja - Rebuild - Masło ujędrniające do biustu
Skład (INCI): Aqua (Water), Eloeis Guineesis (Palm) Oil, CetearylEthylhexanoate, Butyrospermum Parkii (Shea Butter), Carylic/Capric
Triglyceride, Cetearyl Glucoside, Ceteatyl Alcohol, Dimethicone, Glycerin,
Glycerryl Stearate Citrate, Hydrogenated Coco-Glycerides, Hydrogenated PalmKernel Oil, Propylene Glycol, Enteromorpha Compressa Extract, Lentinus
Edodes Extract, Methylsilanol Hydroxyproline Aspartate, Tocopheryl Acetate,Sodium Polyacrylate, Sodium Benzoate, Diazolidinyl Urea, Parfum
(Fragrance), Linalool, Butylphenyl, Methylpropional, Limonene, Alpha-Isomethyl Ionone.
„Lista 26 potencjalnych alergenów”
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
56/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
W składzie kosmetyku należy ujawniać składniki kompozycji
zapachowych i/lub wyciągów roślinnych o potencjalnym
działaniu alergizującym (26 substancji -
http://ec.europa.eu/enterprise/sectors/chemicals/files/legislation/allergenic_subst_en.pdf ),
jeśli ich zawartość w kosmetyku przekracza:
0,001% w wyrobach pozostających na skórze
0,01% w wyrobach spłukiwanych
ODDZIAŁYWANIA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
57/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
MIĘDZYCZĄSTECZKOWE
Oddziaływania pomiędzy cieczą a substancją obcą występują na poziomie:
Molekularnym (ciecz, ciało stałe, gaz) ROZTWORY
Makromolekularnym (polimery stałe lub ciekłe) ROZTWORY
KOLOIDALNE
Makroskopowym (c. Stałe lub ciecze) ZAWIESINY
I EMULSJE
ODDZIAŁYWANIA
MIĘDZYCZĄSTECZKOWE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
58/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
woda
oleje
ODDZIAŁYWANIA
MIĘDZYCZĄSTECZKOWE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
59/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
ODDZIAŁYWANIA
MIĘDZYCZĄSTECZKOWE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
60/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
ROZPUSZCZANIE W CIECZACH
HYDROFOBOWYCH
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
61/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Olej – NaClOlej – wodaOlej – etanol
Brak rozpuszczania
Rozpuszczanie
Olej – alkohol cetylowyOlej – lanolinaOlej – nafta
UKŁADY HYDROFILOWE
UKŁADY HYDROFOBOWE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
62/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Roztwór rzeczywisty
Woda – EtOH
Roztwór koloidalnyWoda – białko
ZawiesinaWoda – TiO2
Roztwór
Olej – alkohol cetylowy
KoloidOlej – metyloceluloza
ZawiesinaOlej – sadza lampowa
Roztwór rzeczywistyWoda – EtOH
KoloidWoda – białko
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Cząsteczka na powierzchni
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
63/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Siła styczna do powierzchni(dążąca do jej zmniejszenia)
lub praca (W) potrzebna dozwiększenia powierzchni fazowej (A)
o jednostkę
[J/m2] 1J=N.m [N/m]
Cząsteczka wewnątrz fazy ciekłej jestrównomiernie otoczona przez inne
cząsteczki i ma wysycone siły wzajemnegoprzyciągania (ich wypadkowa jest równa
zeru)
Cząsteczka na powierzchnimiędzyfazowej jest poddana działaniuobu ośrodków i siła wypadkowa jest
skierowana prostopadle dopowierzchni (do wnętrza cieczy)
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Napięcie powierzchniowe wybranych czystych
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
64/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Nap ęc e pow e c owe wyb a yc c ystyc
cieczy w temperaturze 20°C
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
65/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Zależność napięcia powierzchniowego
od temperatury
Napięcie powierzchniowe
czystych cieczy zmniejsza sięwraz ze wzrostem temperatury,
w temperaturze krytycznej
osiągając wartość zerową
-5 0 5 10 15 20 25 30 3571,00
71,50
72,00
72,50
73,00
73,50
74,00
74,50
75,00
75,50
76,00
Temperatura [oC]
n a p
i ę c i e p o w i e r c h n i o w e w o d y [ m N / m ]
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Z l ż ść i i i h i
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
66/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Zależność napięcie powierzchniowego
od stężenia elektolitów w T=20ºC
A-NaCl B-KBr C-KI D-KNO3
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
Wpływ dodatku alkoholu na napięcie
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
67/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Wpływ dodatku alkoholu na napięcie
powierzchniowe wody
A - alkohol metylowy (30ºC), B – alkohol etylowy (25ºC)C – alkohol n-propylowy (15ºC),
D – alkohol izopropylowy(15ºC), E – alkohol izoamylowy (15ºC)
ZWIĄZKI POWIERZCHNIOWO
CZYNNE
zpc)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
68/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
CnH2n+1OH CnH2n+1COOH CnH2n+1NH2 CnH2n+1SH
γ
C
CnH2n+1OH
n = 1, 2, 3, 4
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
69/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Surfaktanty,czyli
środki powierzchniowo czynne
Terminem surfaktanty, przyjętym również w polskiej terminologii, określa się
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
70/607
związki powierzchniowo czynne o strukturze amfifilowej wykazujące zdolność
do agregowania w micele. W literaturze branżowej oraz w Polskich Normachzwiązki te określane są mianem - środki powierzchniowo czynne (spc).
W strukturze cząsteczek surfaktantów istnieją dwa przeciwstawne sobie
fragmenty: część hydrofilowa i część hydrofobowa (Rys. 6).
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 6. Schemat budowy cząsteczki surfaktantu czyli środka powierzchniowo czynnego
Część (grupa)
hydrofilowaCzęść (grupa)
hydrofobowa
Część hydrofobowa (inaczej lipofilowa, jak np. długie łańcuchy alkilowe)
wykazuje powinowactwo do rozpuszczalników niepolarnych (np olejów) i jest
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
71/607
wykazuje powinowactwo do rozpuszczalników niepolarnych (np. olejów) i jest
odpowiedzialna za aktywność powierzchniową związku. Najczęściej
spotykane przykładowe grupy hydrofobowe przedstawia rysunek 7
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
≡
Rys. 7. Przykładowe grupy hydrofobowe.
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
72/607
Część hydrofilowa to część, wykazująca powinowactwo do wody
i decydująca o rozpuszczalności związku w wodzie (np. mono-, di- lubpolisacharydy, aminokwasy, cykliczne peptydy, grupy fosforanowe,
karboksylowe, hydroksylowe, sulfonowe, siarczanowe, oksyetylenowe).
Obecność w cząsteczce spc grup hydrofilowych i hydrofobowych, powoduje,
że cząsteczki tego typu wykazują powinowactwo zarówno do układów
hydrofilowych jak i hydrofobowych.
Surfaktanty (spc) w zależności od budowy cząsteczki mogą dysocjować lub
nie w roztworze wodnym. Te, które dysocjują określamy mianem jonowych
spc (anionowe, kationowe, amfoteryczne) zaś te które nie dysocjują
w wodzie – niejonowych spc.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Anionowe spc dysocjują na aktywny powierzchniowo anion (część
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
73/607
Anionowe spc dysocjują na aktywny powierzchniowo anion (część
hydrofobowa wraz ze zjonizowaną głową) i kation (np. Na+) (Rys. 8).
Przykładem anionowego spc jest Sodium Lauryl Sulfate. Kolejne przykłady
przedstawia rysunek 9.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
XYH
2O
X- + Y+
X- = -COO-, -OSO
3
-, -PO
43-, -SO
3
-
Y+ = Na+, K +, NH4+
Rys. 8. Schemat dysocjacji cząsteczki surfaktantu anionowego
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
74/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 9. Przykładowe struktury surfaktantów anionowych. Na czerwono zostały zaznaczone fragmenty
hydrofilowe.
Kationowe spc mogą dysocjować na aktywny powierzchniowo kation
(część hydrofobowa wraz ze zjonizowaną głową) i anion (np Cl-) (Rys 10)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
75/607
(część hydrofobowa wraz ze zjonizowaną głową) i anion (np. Cl ) (Rys. 10).
Przykładem takiego związku jest Cetrimonium Chloride. Kolejne przykłady
przedstawia rysunek 11.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
XYH
2O
X+ + Y-
Y- = Cl-, Br-, HSO4
-, ClO4
-
X+ = -N+ , S+, -P+
Rys. 10. Schemat dysocjacji cząsteczki surfaktantu kationowego
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
76/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 11. Przykładowe struktury surfaktantów kationowych. Na czerwono zostały zaznaczone fragmenty
hydrofilowe.
Amfoteryczne spc dysocjują w wodzie jednak charakter fragmentu powierzchniowo
aktywnego zmienia się w zależności od pH roztworu. Przykładem takiego związku jest
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
77/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Cocamidopropyl Beataine. Przykładowe struktury surfaktantów amfoterycznych
przedstawia rysunek 12.
Rys. 12. Przykładowe struktury surfaktantów amfoterycznych.
Niejonowe spc nie dysocjują w wodzie (Rys. 13). Przykładem takiego
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
78/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
XY
XY =
W kwaśnym środowisku mogąulegać jonizacji !!!
N
H
ON O
j p y j ją ( y ) y g
związku jest Lauryl Glucoside. Kolejne przykłady przedstawia rysunek 14.
Rys. 13. Schemat cząsteczki surfaktantu niejonowego
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
79/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 14. Przykładowe struktury surfaktantów niejonowych. Na czerwono zostały
zaznaczone fragmenty hydrofilowe.
Budowa surfaktantów jest niezwykle różnorodna. Cząsteczka takiego
związku może zawierać jedną lub dwie grupy hydrofilowe połączone w różny
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
80/607
BUDOWA
SURFAKTANTÓW
Surowce i fizykochemia form kosmetycznych Rys 15 Schemat budowy cząsteczki surfaktantu
sposób z jedną lub dwiema częściami hydrofobowomi. Rysunek 15
przedstawia schemat budowy cząsteczki surfaktantu. Na rysunku 16 zostały
zebrane przykłady surfaktantów cukrowych.
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
81/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch Rys 16 Surfaktanty cukrowe
Oddziaływanie spc z cząsteczkami rozpuszczalnika
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
82/607
Struktura cząsteczki spc nie pozwala na pełną jej solwatację
wrozpuszczalniku. Zjawisko to powoduje zakłócenie stabilności układu, co
wiąże się ze zwiększeniem jego energii wewnętrznej. Układ dążąc do
zminimalizowania energii wymusza specyficzną organizację cząsteczek spc,
prowadzącą do zwiększenia jego stabilności. Dzięki swojej specyficznej
budowie biegunowej spc są zdolne do adsorbowania się na granicy faz oraz
do spontanicznego tworzenia agregatów micelarnych.
Cząsteczki spc adsorbują się na granicy faz, w ten sposób, że część
hydrofilowa skierowana jest w kierunku fazy wodnej (polarnej), część
hydrofobowa orientuje się w kierunku fazy olejowej lub gazu pozostającego
w kontakcie z fazą wodną. (Rys. 17)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
OLEJPOWIETRZE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
83/607
WODA WODA
Rys. 17. Sposób ułożenia surfaktantu (spc) na granicy faz.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
W przypadku dwóch niemieszających się faz powierzchnia styku jest
miejscem o podwyższonej energii wewnętrznej. Pomiędzy fazami występuje
napięcie międzyfazowe proporcjonalne do powierzchni styku faz,
uniemożliwiające ich zmieszanie. Dla układu ciecz-powietrze (np. woda -
powietrze) napięcie międzyfazowe nazywa się napięciem powierzchniowym.W wyniku organizacji cząsteczek spc na granicy faz następuje obniżenie
napięcia międzyfazowego.
Cząsteczki spc obecne w roztworze organizują się na granicy faz do
momentu gdy powierzchnia styku faz zostaje nasycona. (Rys. 18)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
84/607
Rys. 18. Organizacja spc na granicy faz i w głębi roztworu przed i po przekroczeniu CMC
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Dalsze zwiększanie stężenia spc prowadzi do organizacji cząsteczek
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
85/607
Dalsze zwiększanie stężenia spc prowadzi do organizacji cząsteczek
wewnątrz faz, czyli do procesu micelizacji. Micelizacja pozwala na
minimalizowanie niekorzystnych oddziaływań w układzie i korzystniejszą
konfiguracją energetyczną. Parametrem charakteryzującym moment
wysycenia powierzchni jest krytyczne stężenie micelizacji - CMC (Critical
Micelle/Micellar Concentration). Po przekroczeniu CMC nie będziemy już obserwować dalszego obniżania napięcia powierzchniowego. (Rys. 18.) ale
nie jest to jedyna z właściwości fizykochemicznych, która pozwala na
obserwację, w którym momencie powstają w roztworze micele. Po
przekroczeniu cmc gwałtownie wzrasta rozpraszanie światła (możemy
zaobserwować stożek Tyndalla) a ciśnienie osmotyczne ustala się. (Rys. 19)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
86/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 19. Wpływ stężenia surfaktantu na wybrane właściwości fizykochemiczne roztworów
Wzrost agregatów micelarnych nie następuje skokowo. W pierwszym etapie
zaczynają się tworzyć asocjaty (Rys. 20) – układy dwóch cząsteczek. W miarę
dalszego zwiększania stężenia spc tworzą się agregaty kuliste zwane
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
87/607
micelami kulistymi lub sferycznymi (Rys. 20) , które następnie mogą wzrastać
tworząc micele dyskowe i pręcikowe. Przy odpowiednio wysokim stężeniu
niektóre spc mogą tworzyć uporządkowane fazy heksagonalne (Rys. 20)
i lamelarne (Rys. 20)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
4 nm
Monomery Micele sferyczne
Warstwy lamelarne
Asocjaty
Układ heksagonalny
4 nm
Rys 20 Agregacja spc w roztworze
Reologia układu micelarnego zależy od typu spc i jego struktury. W miarę
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
88/607
zwiększania stężenia spc i powstawania coraz wyżej zorganizowanych
układów micelarnych obserwuje się zwiększenie lepkości układu.
Efekt zwiększenia lepkości związany jest ze zwiększeniem organizacji
przestrzennej cząsteczek, co powoduje zmniejszenie swobody cząsteczek
w układzie.
Wyjątkiem są tutaj warstwy lamelarne, które w porównaniu do układów
heksagonalnych charakteryzują się większą swobodą przestrzenną: istnieje
możliwość wzajemnego przemieszczania się warstw, czego efektem jest
zmniejszenie lepkości przy przejściu z układu heksagonalnego do struktur
lamelarnych.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Oddziaływania międzycząsteczkowe pomiędzy spc
Właściwości układu micelarnego zależą od rodzaju zastosowanego spc
B d l k l d j i i i ji t j
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
89/607
Budowa molekularna spc powoduje ograniczenia w organizacji przestrzennej
układów micelarnych oraz decyduje o wzajemnej kompatybilności spc
różnego rodzaju a co za tym idzie o różnych właściwościach użytkowych
roztworów spc.
Jonowe spc. Obecność jednoimiennie naładowanych głów hydrofilowych
w stosunkowo niewielkiej odległości od siebie wiąże się z ograniczoną
możliwością upakowania monomerów jonowych spc w miceli ze względu na
odpychanie elektrostatyczne ładunków jednoimiennych. ( Rys. 21).
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 21. Budowa miceli kulistej tworzonej przez anionowe (po lewej)
i kationowe (po prawej) spc
Niejonowe spc. Brak odpychania elektrostatycznego pomiędzy
i i j h l i k k i t k
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
90/607
monomerami niejonowych spc pozwala na większe upakowanie cząsteczek w
strukturze micelarnej.
Mieszanina spc. Wprowadzając do roztworu spc o różnej budowie
cząsteczkowej należy spodziewać się różnych oddziaływań
międzycząsteczkowych pomiędzy molekułami. Jak już wspomniano powyżej
upakowanie jonowych spc w miceli jest stosunkowo niewielkie ze względu na
silne odpychanie pomiędzy jednoimiennie naładowanymi hydrofilowymi
głowami. Wprowadzenie cząsteczek surfaktantu niejonowego lub
amfoterycznego do takiego układu pozwala na zmniejszenie odpychania
elektrostatycznego pomiędzy naładowanymi fragmentami i na zwiększenie
upakowania cząsteczek w miceli (Rys. 22).
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
91/607
Jednocześnie następuje wzrost miceli mieszanej. Efektem opisanegozjawiska jest zwiększenie lepkości układu co wykorzystuje się w praktyce do
zagęszczania form kosmetycznych opartych na anionowych spc dodając do
wodnych roztworów anionowych spc oksyetylenowane alkohole tłuszczowe,
N-tlenki amin, N-alkiloamidobetainy, czy alkanoloamidy w obecności elektrolitów.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 22 . Budowa miceli mieszanej - mieszanina anionowego i niejonowego spc
W przypadku roztworów zawierających anionowe i kationowe spc,
w związku z przyciąganiem przeciwnie naładowanych części hydrofilowych,
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
92/607
mogą powstać asocjaty zbudowane z przeciwnie naładowanych cząsteczek.
(Rys. 23)
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 23. Oddziaływania pomiędzy anionowymi i kationowymi spc
W tego typu strukturze, pomimo bardzo korzystnego oddziaływania
elektrostatycznego, następuje zmniejszenie polarności. Asocjaty tego typu są
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
93/607
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
gorzej rozpuszczalne w wodzie, czego skutkiem może być wytrącenie
cząsteczek z roztworu w postaci osadu. Opisane zjawisko jest przyczyną
braku kompatybilności pomiędzy anionowymi i niektórymi kationowymi
i amfoterycznymi spc.
Zagęszczanie roztworów surfaktantów (spc)
Anionowe środki powierzchniowo czynne stanowią podstawę większości
kosmetyków myjących, których bazą są roztwory spc. Do podstawowych
metod zagęszczania układów tego typu zaliczymy:
• dodanie elektrolitów• dodanie niejonowych lub amfoterycznych surfaktantów
• dastosowanie hydrofilowych polimerów (zagęstników)
Zagęszczanie elektrolitem. W związku z opisanym wcześniej
niekorzystnym efektem odpychania elektrostatycznego w micelach
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
94/607
anionowych spc, wprowadzenie do roztworu elektrolitów, powoduje, że
dodatnio naładowane jony oddziałują z ujemnie naładowanymi fragmentami
spc (Rys. 24), powodując stabilizację ładunku w układzie oraz zmniejszenie
odpychania elektrostatycznego pomiędzy monomerami w miceli.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 24. Oddziaływanie pomiędzy anionowymi spc a elektrolitem
Efekt działania elektrolitów na micele anionowych spc jest podobny do
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
95/607
efektów stosowania niejonowych i amfoterycznych spc: zwiększenie
upakowania monomerów w miceli, zwiększenie jej rozmiarów, zagęszczenie
roztworu. Bardzo często elektrolity stosuje się jednocześnie z wprowadzeniem
do układu niejonowych lub amfoterycznych spc, przy czym w niektórych
przypadkach obserwuje się synergizm ich działania.
W przypadku zagęszczania roztworu spc elektrolitem, efekt zwiększenia
lepkości układu obserwuje się tylko do pewnego stężenia elektrolitu
w roztworze. Powyżej pewnego maksymalnego stężenia, przy którym
obserwuje się zagęszczenie roztworu, przy dalszym dodawaniu elektrolitulepkość układu zaczyna maleć.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Związane jest to z niekorzystnym działaniem jonów na obecne w roztworze
micele, wynikającym z destabilizacji struktur micelarnych spc, czego efektem
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
96/607
przemiana miceli w kierunku niżej zorganizowanych lub ich rozpad.
Dla danego układu stosowanych spc zależność wpływu stężenia elektrolitu
na lepkość roztworu przedstawiona jest poniżej i określana jako krzywa
zasolenia (Rys. 25).
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
Rys. 25. Krzywa zasolenia
Ze stosowaniem elektrolitów jako czynników modyfikujących reologię
roztworów spc związane są również właściwości sensoryczne danego
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
97/607
roztworów spc związane są również właściwości sensoryczne danego
kosmetyku. Stosowanie zbyt dużych ilości elektrolitów odbijają się
niekorzystnie na właściwościach aplikacyjnych preparatu: zagęszczone
roztwory spc stają się lepkie, niemiłe przy aplikacji.
Zagęszczanie poprzez tworzenie mieszanych micel. Wprowadzając do
układu micelarnego cząsteczki stabilizujące micelę poprzez zmniejszanie
niekorzystnego efektu elektrostatycznego, zwiększa się możliwość
upakowania monomerów w strukturze miceli. Dzięki tym oddziaływaniom
możliwe jest rozbudowanie struktury miceli, zwiększenie jej rozmiarów
(Rys. 20). Efektem zmian w strukturze micelarnej jest zwiększenie lepkości
układu.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
98/607
Substancjami wykazującymi opisane powyżej działanie są niejonowe
i niektóre amfoteryczne spc. Amfoteryczne spc mogą również zagęszczać
roztwory anionowych spc na drodze tworzenia kompleksów 1:1.
Zagęszczanie przez zastosowanie hydrofilowych polimerów. Ten rodzaj
zagęszczania polega na wprowadzeniu do układu zagęstnika, który po
rozwinięciu swojej struktury w roztworze powoduje ograniczenie
przemieszczania się warstewek wody jak i struktur micelarnych obecnych
w układzie, czego efektem jest zwiększenie lepkości. Temat ten zostanie
szerzej omówiony przy temacie „zagęstniki”.
Surowce i i kochemia orm kosmet c n ch
SUBSTANCJE AMFIPATYCZNE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
99/607
S i i k h i k t h
substancje, które w swojej asymetrycznej strukturze
molekularnej posiadają polarne lub jonotwórcze grupyatomów i jednocześnie grupy niepolarne lub słabo
polarne (pochodzenia węglowodorowego)
SU S NCJ C N
(zwane także amfifilami z grec. dosłownie obolubne)
SURFAKTANTYSurf ace active agent
Część (grupa)
hydrofilowaCzęść (grupa)
hydrofobowa
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
100/607
S i i k h i k t h
1 - adsorpcja
2 - micelizacja
hydrofilowa hydrofobowa
SURFAKTANTYObniżają napięcie powierzchniowe
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
101/607
S i i k h i k t h
ZPC Obniżają napięcie powierzchniowe
Obniżają napięcie powierzchniowe
i tworzą agregaty micelarnepowyżej CMC
W literaturze branżowej i patentach – środkipowierzchniowo czynne, detergenty
Inne określenia - tenzydy
EMULGATORY
ADSORPCJA NA GRANICY FAZ: CIECZ GAZ
gromadzenie się na granicy faz, w nadmiarze w stosunku do
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
102/607
S i i k h i k t h
gromadzenie się na granicy faz, w nadmiarze w stosunku do
stężenia w głębi faz, cząsteczek jednego (lub więcej) składników
fazy objętościowej
ADSORPCJA ≠ ABSORPCJA
przenikania jednej substancji
w masę drugiej substancji
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
103/607
Surowce i fizykochemia form kosmetycznych
Wzrost entropii układu
SURFAKTANTY
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
104/607
S i i k h i k h
MICELIZACJA
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
105/607
S i i k h i k h
RÓWNOWAGA W ROZTWORZEMICELARNYM
Mikrośrodowisko miceli:
C – hydrofobowy rdzeń,
P – warstwa palisadowa,
H – warstwa polarna,
B – roztwór
Critical Micellar Concentration CMCKrytyczne stężenie micelizacji lub micelarne
STĘŻENIE PRZY KTÓRYM W ROZTWORZE
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
106/607
S i i k h i k h
Ę
TWORZĄ SIĘ MICELE
UWAGA!
Wartość stała dladanego związku
w danej temperaturze!
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
107/607
S i i k h i k h
WPŁYW TEMPER TURY
NA W RTOŚĆ CMC
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
108/607
k h k h
WPŁYW DOD TKU
ELEKTROLITU NA CMC
ALKILOSIARCZANU
SODOWEGO
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA CMC
W przypadku surfaktantów posiadających pojedyncze łańcuchy
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
109/607
W przypadku surfaktantów posiadających pojedyncze łańcuchy
węglowodorowe głównym czynnikiem determinującym wartość CMC jest
wielkość części hydrofobowej
Rozgałęzienie łańcucha węglowodorowego oraz obecność wiązań
podwójnych prowadzi do wzrostu CMC w porównaniu z odpowiednimzwiązkiem n-alkilowym
Przy takim samym łańcuchu alkilowym CMC surfaktantów niejonowych jest
mniejsze niż jonowych
Temperatura nieznacznie wpływa na CMC i nie ma jednoznacznych
zależności
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA CMC – C.D.
Dodatek elektrolitów bardzo nieznacznie wpływa na CMC surfaktantów
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
110/607
niejonowych
Dodatek elektrolitów bardzo nieznacznie wpływa na CMC surfaktantów
niejonowych
Wpływ dodatku elektrolitów jest wyraźny w przypadku surfaktantów jonowych
Dodatek nieelektrolitu wpływa na wartość CMC ale rodzaj zmian zależy od
budowy dodatku
Alkohole obniżają cmc i najsłabiej wpływa etanol a najmocniej dekanol
WPŁYW TEMPER TURY N
ROZPUSZCZANIE SUBSTANCJI
Podgrzewanie roztworu = dostarczanie energii
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
111/607
Wiele związków chemicznych lepiej rozpuszcza się „na ciepło” Zależność liniowa
Jonowe ZPC Przekroczenie pewnej, charakterystycznej temperatury powodujedrastyczne poprawienie rozpuszczalności - Punkt Kraffta
Niejonowe spc Przekroczenie pewnej temperatury powoduje POGORSZENIErozpuszczalności - punkt zmętnienia
Surfaktanty zachowują się nietypowo
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
112/607
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
113/607
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
114/607
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
115/607
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
116/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Surfaktanty anionowe
SURFAKTANTY ANIONOWE
ze względu na funkcję ze względu na rodzaj anionu
Podział
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
117/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
podstawoweśrodki myjące
dodatkowe (drugorzędne) środki myjące
emulgatory
solubilizatory
fosforany ROPO(OH)O-
„karboksylany” RCOO- mydła sarkozynianyacylopeptydy
siarczany ROSO3
-
siarczany alkilowesiarczany oksyetylenowanych
alkoholi tłuszczowych
sulfoniany RSO3-
sulfoniany alkilowesulfoniany α-olefinsulfobursztyniany
SURFAKTANTY ANIONOWE
Stosowane przede wszystkim w preparatach myjących właściwości myjące i pianotwórcze
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
118/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Bazowe (podstawowe, pierwszorzędowe) środki myjące mydła klasyczne (karboksylany) siarczany alkilowe
siarczany oksyetylenowanych alkoholi tłuszczowych
Pomocnicze (drugorzędowe) środki myjące sulfoniany α-olefin sulfobursztyniany
izotioniany
sarkozyniany i acylopeptydy
MYDŁ
sole kwasów tłuszczowych
CH3
O-
O
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
119/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
INCI: Sodium tallowate, Potassium laurate, Sodium palmate....
Stałe ●długi łańcuch alkilowy,
●nasycony łańcuch alkilowy, ●sole Na
Płynne ●krótki łańcuch alkilowy
●nienasycony łańcuchalkilowy
●sole K
MYDŁ
OTRZYMYWANIE
reakcja tłuszczów zwierzęcych lub roślinnych z zasadami
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
120/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
S. ABBAS, J. WEISS GOLDBERG, M. MASSARO; Dermatologic Therapy, Vol. 17, 2004, 35–42
MYDŁ
WŁAŚCIWOŚCI dobra rozpuszczalność w wodzie soli Na, K rozpuszczalność w wodzie maleje ze wzrostem łańcucha
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
121/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
alkilowego wrażliwość na twardą wodę pH ok. 10
ZASTOSOWANIE
środki myjące - dobre właściwości myjące, dobra piana emulgatory (otrzymywane in situ w preparacie) nierozpuszczalne mydła glinowe, magnezowe i cynkowe są
składnikami pudrów kosmetycznych
WPŁYW NA SKÓRĘ
możliwa negatywna reakcja skóry trudności z odtwarzaniem kwaśnego odczynu skóry, podrażnienia,uczucie suchości, ściągania
MYDŁ
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
122/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
S. ABBAS, J. WEISS GOLDBERG, M. MASSARO; Dermatologic Therapy, Vol. 17, 2004, 35–42
MYDŁ
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
123/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
S. ABBAS, J. WEISS GOLDBERG, M. MASSARO; Dermatologic Therapy, Vol. 17, 2004, 35–42
Transepidermal water loss (TEWL): TEWLwas significantly reduced when using
syndets as compared with soaps. Thus,soaps were associated with skin dryness,
unlike the milder syndets.
MYDŁ
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
124/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
(BHT) butyl hydroxy toluene; (EDTA) ethylene diamine tetraacetic acid; (EHDP) hydroxyethanediphosphonicacid (editronic acid); (SLES) sodium lauryl ether sulfate; (TBHQ) 2-t-butylbenzene-1,4-diol;(TCC) trichlorocarbon
S. ABBAS, J. WEISS GOLDBERG, M. MASSARO; Dermatologic Therapy, Vol. 17, 2004, 35–42
RECEPTURY
Mydło w kostce
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
125/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
INCI [%]
Silica, Ci 77891 (Titanium Dioxide), Tin Oxide 1.00
Mica, Ci 77491 (Iron Oxides) 0.33
Sodium Palmate, Sodium Laureth Sulfate, 98.67Sodium Stearate, Sodium Myristate, Sodium CocoylIsethionate, Triethanolamine, Aqua (Water), Glycerin,Sorbitol, Propylene Glycol, Fragrance
Bar Soap with Xir ona® Kiwi Rose (Formulation #IPL -7-35A), Merck KGaA
SOLE OKSYETYLENOWANYCH
KWASÓW KARBOKSYLOWYCH
R-O-(CH2CH2O)n-CH2COOM
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
126/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
R = C4 do C18n = 2 do 20M =Na, K
N. Subir ats, P. Castán, M . Stapels, SOFW-Journal | 135 | 10-2009, 58-68
SOLE OKSYETYLENOWANYCH
KWASÓW KARBOKSYLOWYCH
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
127/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn chN. Subir ats, P. Castán, M . Stapels, SOFW-Journal | 135 | 10-2009, 58-68
RECEPTURYPłyn do mycia
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
128/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
SIARCZANY ALKILOWE SA)
CH S
O-O
estry długołańcuchowych alkoholi i kwasu siarkowego
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
129/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
ROSO3-M+; R = C12-C18; M+ = Na+, Mg+2,...
INCI: Sodium lauryl sulfate, Magnesium cocoyl sulfate...
CH3 OS
O
SIARCZANY ALKILOWE
Dość dobra rozpuszczalność w wodzie (maleje ze wzrostemłańcucha alkilowego, żelowanie przy stężeniu ok. 30%)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
130/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Dobre zdolności myjące (wzrastają wraz z wydłużeniem
łańcucha alkilowego) Bardzo dobre właściwości pianotwórcze (brak wpływu długości
łańcucha alkilowego)
SIARCZANY ALKILOWE Wrażliwe na twardą wodę - gaszenie piany
Słaba rozpuszczalność soli sodowych w niskich temperaturach
Sole TEA i amoniowe - lepsza rozpuszczalność, gorsza
czynność powierzchniowa
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
131/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
czynność powierzchniowa
TOKSYCZNOŚĆ Sodium lauryl sulfate: LD50 (szczury) = 1300 – 7800 mg/kg
Mycie rąk dostarcza 0,18 μg/kg;
Ogólnie przy wszystkich codziennych czynnościach człowiek
pobiera około 5,94 μg/kg/dzień W stężenia używanych w kosmetyce SA są całkowicie
bezpieczne!!!
ELEKTROLITY ZAGĘSZCZAJĄ ROZTWORY SIARCZANÓWALKILOWYCH
SIARCZANY ALKILOWE
WPŁYW NA SKÓRĘ drażnienie!, wysuszanie ( tu lepsze są TEA)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
132/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
SPOSOBY ŁAGODZENIA
sole magnezowe - łagodniejsze ! mieszanki z sulfobursztynianami i sulfonianami olefin
SIARCZANY ALKILOWE
ZALETY SOLI ORGANICZNYCH (TEA DEA)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
133/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
ZALETY SOLI ORGANICZNYCH (TEA, DEA) Bardzo dobra rozpuszczalność
Dobra charakterystyka lepkościowa przy różnych stężeniach
Wyższa odporność na niskie temperatury w porównaniu do solisodowych
Większa łagodność względem skóry niż sole sodowe
Dobra kompatybilność z surowcami pomocniczymi
RECEPTURYMydło do rąk w płynie
INCI [%]
Water do 100
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
134/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Water do 100Sodium Cocoyl Isethionate 2Sodium Laury l Sul fate 19Sodium Laureth Sulfate 16Polyquaternium-39 3
Cocamide DEA 3Disodium Cocoamphodiacetate 3Disodium EDTA 0,1Fragrance 0,5FD&C Blue No. 1 0,035
Citric Acid do pH=7Sodium Chloride qs to 5000-7000 cps
L iqui d Hand Soap (Formulati on #3908-13), Nalco Company
SIARCZANY OKSYETYLENOWANYCH
LKOHOLI TŁUSZCZOWYCH
OO
S
O
O O
-R
n M+
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
135/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
R = C12-C18n > 0, zwykle 1-4M+ = Na+, Mg+2,...
INCI: Sodium laureth sulfate, Magnesium talloweth sulfate....
O On M
SIARCZANY OKSYETYLENOWANYCH
LKOHOLI TŁUSZCZOWYCH
Dość dobra rozpuszczalność w wodzie
im krótszy łańcuch alkilowy tym lepsza
żel ok 30% (wprowadzać do podgrzanej wody a nie wodę doroztworu)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
136/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
żel ok. 30% (wprowadzać do podgrzanej wody a nie wodę doroztworu)
SIARCZANY OKSYETYLENOWANYCH
LKOHOLI TŁUSZCZOWYCH
Stabilne w roztworze w typowych warunkach przechowywania
Dobre zdolności myjące (szczególnie przy C8-C10)
i dł ł ń h lkil t l
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
137/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
im dłuższy łańcuch alkilowy tym lepsze
Dobre właściwości pianotwórcze
twarda woda nie wpływa na jakość piany
Optimum rozpuszczalność/mycie/piana = laureth
Niska wrażliwość na twardą wodę
Kompatybilność
Niekompatybilne z kationowymi ZPC
Elektrolity zagęszczają roztwory siarczanów OE alkoholi
SIARCZANY OKSYETYLENOWANYCH
LKOHOLI TŁUSZCZOWYCH
TOKSYCZNOŚĆ Sodium Laureth Sulfate = SLES
Oral rat LD50 : 5000 mg/kgW t t k ś i ( h d f b ś i) t
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
138/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Oral rat LD50 : 5000 mg/kg Wzrost toksyczności (oraz hydofobowości) wraz ze wzrostem
liczby atomów C, oraz ze zmniejszeniem zawartości grup EO
WPŁYW NA SKÓRĘ
średnie drażnienie stopień oksyetylenowania i rodzaj przeciwjonu mają wpływ na
właściwości drażniące im niższy stopień oksyetylenowania tym większe
prawdopodobieństwo wywoływania podrażnień - domieszki
siarczanów alkilowych
SIARCZANY OKSYETYLENOWANYCH
LKOHOLI TŁUSZCZOWYCH
Stopień oksyetylenowania
wąski” rozrzut stopnia oksyetylenowania zwiększa podatność na
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
139/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
„wąski rozrzut stopnia oksyetylenowania zwiększa podatność nazagęszczanie elektrolitami
RECEPTURYMydło do rąk w płynie
INCI [%]
Water do 100
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
140/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
L iqui d Hand Soap (Formulati on #3908-13), Nalco Company
Sodium Cocoyl Isethionate 2Sodium Lauryl Sulfate 19Sodium Laureth Sulfate 16Polyquaternium-39 3
Cocamide DEA 3Disodium Cocoamphodiacetate 3Disodium EDTA 0,1Fragrance 0,5FD&C Blue No. 1 0,035
Citric Acid do pH=7Sodium Chloride qs to 5000-7000 cps
R = C12-C18INCI: Sodium C16-C18 olefin
sulfonate
SULFONI NY α
-OLEFIN
CH S
O
CH3
S
O
O O –
Przy 2 lub 3 węglu
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
141/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
CH3
S
O O –
OHPrzy 3 lub 4 węglu
Dobra rozpuszczalność w wodzie (>0,7 g/ml) ➢ żel powyżej 40%
Dobre właściwości myjące ➢ optimum dla C14-C16
Dobre zdolności pianotwórcze ➢ dobra piana w zimnej wodzie
TRUDNE DO ZAGĘSZCZENIA w Europie rzadko stosowane na większą skalę
SULFONI NY α
-OLEFIN
TOKSYCZNOŚĆ
ORL RAT LD50 - 2161 mg/kg (męskie); 1895 mg/kg (żeńskie)
DRM RABBIT LD50 >2020 mg/kg
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
142/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
DRM-RABBIT LD50 >2020 mg/kg
WPŁYW NA SKÓRĘ
porównywalne z siarczanami OE alkoholi - warunek: dobra
jakość
zanieczyszczenia mogą wywoływać podrażnienia
RECEPTURYMydło w płynie
INCI [%]
Water do 100
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
143/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Disodium Ricinoleamido MEA Sulfosuccinate 2,0Cocamidopropyl Betaine 2,0Lauramide DEA 3,0Sunflowerseedamidopropyl Dimethylamine
Lactate 2,0Sodium C14 -16 Olefin Sulfonate (40%) 10,6Citric Acid qsSodium Chloride qsPhenoxyethanol (and) DMDM Hydantoin (and)
Iodopropynyl Butylcarbamate qsFragrance, Dye qsNa4EDTA 0,1
Mil d Liquid Soap (Formulati on #627) , Rhodia Novecare
SULFOBURSZTYNIANY
O
O CH2 R1
O
SONa
O
Na Na O S
O
O CH2
R1
O CH2 R1
O
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
144/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Sulfobursztyniany monoalkilowe, sulfobursztyniany dialkilowe
R - alkohol, OE alkohol, alkanoloamid
INCI: Disodium lauryl sulfosuccinate, Disodium laurethsulfosuccinate, Disodium oleamido sulfosuccinate....
Niestabilne przy wysokich i niskich wartościach pH (optimum 6-6,5)
OO O
O
SULFOBURSZTYNIANY
Monoestry – bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie
Diestry – trudnorozpuszczalne w wodzie
Dobre właściwości myjące
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
145/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
yją
Dobre właściwości pianotwórcze
➢mydła nie gaszą piany
Zdolność dyspergowania mydeł wapniowych
➢ sulfobursztyniany oparte na OE alkoholach
➢ dodatek do płynów do kąpieli
Monoestry zmniejszają podrażnienia wywoływane przez AES
TRUDNE DO ZAGĘSZCZANIA
SULFOBURSZTYNIANY
WPŁYW NA SKÓRĘ
➢ zaliczane do łagodnych ZPC (również są łagodne dlaspojówek)
➢w porównaniu z podstawowymi ZPC bardzo dobra
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
146/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
p p y
kompatybilność ze skórą
➢ najłagodniejsze: R = alkanoloamid
ZASTOSOWANIE
➢ Kompozycje myjące, piorące, szampony (także dla dzieci),płyny do kąpieli
Mieszanki sulfobursztynianów i sulfonianów olefin są łatwedo zagęszczenia
RECEPTURY
Sól do kąpieli
INCI [%]
Sea Salt/Sodium Chloride do 100
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
147/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Sea Salt/Sodium Chloride do 100
Disodium Lauryl Sulfosuccinate
(and) Sodium C14-16 Olefin Sulfonate (and)
Lauramidopropyl Betaine 25,0
Sodium Sesquicarbonate 20,0
Magnesium Sulfate 10,0
Essential Oils qs do 2,0
Fragrance 0,1
Powder Bubble Bath (Formulati on #641), Rhodia Novecare
2-HYDROKSYETANOSULFONIANY
IZOTIONIANY / IZETIONIANY
CH3 O
O
S
O
O
O-
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
148/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
O
R = C12-C16
INCI: Sodium cocoyl isethionate, Sodium oleoyl isethionate,...
2-HYDROKSYETANOSULFONIANY
IZOTIONIANY / IZETIONIANY
Słaba rozpuszczalność w wodzie
➢ w ciekłych preparatach mogą krystalizować
➢ główne zastosowanie - kostki myjące
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
149/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Dobre właściwości pianotwórcze
➢ brak wrażliwości na twardą wodę i mydła
➢ dają obfitą, stabilną i zwartą pianę
Wpływ na skórę i oczy
➢ bardzo łagodne ZPC
➢ 2% roztwór nie działa drażniąco na oczy, nie wywołuje
uczuleń, nie wysusza skóry ➢ łagodzą działanie mydeł
RECEPTURY
Mydło w kostce
INCI [%]
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
150/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Silica, Ci 77891 (Titanium Dioxide), Tin Oxide 1.00
Mica, Ci 77491 (Iron Oxides) 0.33
Sodium Palmate, Sodium Laureth Sulfate, 98.67Sodium Stearate, Sodium Myristate, SodiumCocoyl Isethionate, Triethanolamine, Aqua(Water), Glycerin, Sorbitol, PropyleneGlycol, Fragrance
Bar Soap with Xir ona® Kiwi Rose (Formulation #IPL -7-35A), Merck KGaA
SARKOZYNIANY
INCI: Sodium lauroyl sarcosinate, TEA cocoyl sarcosinate
CH3
N
O
CH3
O-
O
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
151/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
y , y
Średnio rozpuszczalne w wodzie
Kompatybilne z wszystkimi ZPC oprócz kationowych
Dobre wł. pianotwórcze
➢ lepiej pienią się w twardej niż w miękkiej wodzie
➢ dobra piana w obecności lipidów
Wpływ na skórę i oczy
➢ niezwykle łagodne
Wykazują silne właściwości biobójcze przy pH = 4-6
RECEPTURYŻel pod prysznic INCI [%]
Water do 100
Sodium Laureth Sulfate 35,0
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
152/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Cocamidopropyl Betaine 10,0
Cocamidopropyl Hydroxysultaine 10,0
Sodium Lauroyl Sarcosinate 5,0
Polyquaternium-7 4,0
Tetrasodium EDTA 0,2
Fragrance, preservative qs
Citric Acid do pH=6,0
Silkening Shower Gel (F ormulati on #B3243), Nalco Company
TAURYNIANY
Na+
O
NS
O
O O –
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
153/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
INCI: sodium methyl lauroyl taurate, magnesium methylcocoyl taurate, potassium methyl cocoyl taurate;
sodium cocoyl taurate; sodium lauroyl taurate
O
N
S
O
O O
–Na
+
METYLOTAURYNIANY
Odporne na twardą wodę
Wykazują stabilne właściwości (szczególnie zwilżalność)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
154/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
w szerokim zakresie pH i temperatury
Doskonale dyspergują mydła wapniowe
Bardzo łagodne względem skóry
Stosowane jako dodatki do mydeł w płynie, szamponów, płynów
do kąpieli
RECEPTURYSzamponINCI [%]
Water do 100
Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride 0,2Glycerin 0 7
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
155/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Glycerin 0,7
Cyamopsis Tetragonoloba Guar Gum 0,35
Cocamidopropyl Betaine 10,00
Sodium Methyl Oleyl Taurate 8,00Sodium Lauroyl Methyl Isethionate 30,00
Glycol Distearate 1,5
Fragrance, Dye, Preservative qs
Citric acid solution (50%) qs do pH=5,5-6,5Sodium Chloride qs
Moistur izing Creme Shampoo (Formulation #AC154) , Innospec Active Chemicals
ACYLOPEPTYDY
CH3
NH
O
NH
O
NH
O
NH
O
O-
O
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
156/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
INCI: Potassium cocoyl hydrolyzed collagen
Dobrze rozpuszczalne w wodzie Antystatyki
Stosowane w odżywkach do włosów
Wpływ na skórę
zaliczane do łagodnych ZPC łagodzą podrażnienia wywoływane przez inne anionowe ZPC
(synergizm)
RECEPTURY
Szampon do włosów suchych
INCI [%]
Water do 100Sodium Laureth Sulfate 50,0
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
157/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
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 Dr y Hai r (F ormula No. 526.17.0730),CLR Chemisches Laboratorium Dr . Kurt Richter GmbH
FOSFORANY ALKILOWE
CH3
OP
O
O-
O-
M2
+
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
158/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
R - alkohole tłuszczowe, OE alkohole INCI: Sodium lauryl phosphate/disodium lauryl phosphate,
Sodium oleth phosphate, Potassium cetyl phosphate, DEA-cetylphosphate
FOSFORANY ALKILOWE
Fosforany monoalkilowe - myjące
Fosforany dwu- i trójalkilowe – emulgatory Bardzo dobra rozpuszczalność w obecności elektrolitów
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
159/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Bardzo dobra rozpuszczalność w obecności elektrolitów
Dobre właściwości myjące (szczególnie polecane do kompozycji
o odczynie kwaśnym) Bardzo dobre własności pianotwórcze
Wpływ na skórę
łagodne
RECEPTURY
Fluid z filtrem UV
INCI [%]Octocrylene 6,0
Butyl methoxydibenzoylmethane 2,0Titanium dioxide, Alumina, Manganese dioxide 2,0Bis ethylhexyl hydroxydimethoxy benzylmalonate 1 0
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
160/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Bis-ethylhexyl hydroxydimethoxy benzylmalonate 1,0Cetearyl alcohol 2,0Caprylic/capric triglyceride 6,0
Dicaprylyl carbonate 5,0Isostearyl alcohol 4,0Potassium cetyl phosphate 2,0Ectoin 0,15Glycerin 5,0Carbomer 0,3Sodium hydroxide aq qs Aqua do 100
UV-Balanced Flui d with RonaCare® AP (O/W), MDA-S-20-02, Merck
WPŁYW NIONOWYCH SPC N SKÓRĘ
Test Zeinowy(Zeina - białko ekstrahowane z kukurydzy)
- wprowadzenie zeiny
(1%) do roztworuwodnego badanej
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
161/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
SLS: Sodium Lauryl SulfateSLES Sodium Laureth Sulfate
CAPB: CocamidopropylBetaine
g jsubstancji
- wytrząsanie w 36ºCprzez 1h
- ilość solubilizowanegobiałka wyznacza się
poprzez analizę azotu.
WPŁYW NIONOWYCH SPC N SKÓRĘ
Test RBC (Red Blood Cell Test) – test czerwonych ciałek krwi
- wprowadzenie 0,1%substancji aktywnej dozawiesiny czerwonych
krwinek
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
162/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
SLS: Sodium Lauryl Sulfate
SLES Sodium Laureth SulfateCAPB: Cocamidopropyl
Betaine
krwinek
- proces lizyerytrocytów, która
prowadzi do uwalnianiahemoglobiny (analiza
spektrofotometrycznie)
WPŁYW NIONOWYCH SPC N SKÓRĘ
400
600
i
e
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
163/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
1 2 3 4 5 6 7 8
0
200
r
z
n
i
e
n
5. Sodium laureth-3 sulfosuccinate6. Magnesium lauryl sulfate
7. Sole potasowe acylopeptydów8. Magnesium laureth-8 sulfate
1. Sodium lauryl sulfate2. TEA lauryl sulfate
3. Sodium olefin sulfonate4. Sodium laureth-2 sulfate
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
164/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Surfaktanty niejonowe
SURFAKTANTY NIEJONOWE
Dobre właściwości myjące
Niskie CMC (zadowalająca efektywność już w niskichstężeniach)
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
165/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
Brak problemów z niekompatybilnością z elektrolitami, ale:
➢ działanie myjące może być zależne od obecnościwielowartościowych kationów
ALKOHOLE I ETERY
Rozpuszczalność w wodzie znacznie gorsza niż dla związków
jonowych
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
166/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
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
NIEJONOWE, OKSYETYLENOWANE SPC
OE alkohole tłuszczowe
OE monoalkanoloamidy
OE i tł
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
167/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
OE aminy tłuszczowe
OE kwasy tłuszczowe
Kopolimery tlenek etylenu/tlenek propylenu
OE alkilofenole
OE ALKOHOLE TŁUSZCZOWE
OO
OOH
AE - alcohol ethoxylates
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
168/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
INCI: Laureth-x, oleth-x, talloweth-x...
R = C12-C18
OE ALKOHOLE TŁUSZCZOWE
ŹRÓDŁO ALKOHOLI TŁUSZCZOWYCH
Olej kokosowy C12/C14
Łój wołowy C16/C18
Utwardzany łój wołowy C16/C18
Synteza C12/C18
8/18/2019 zeszyt_dydaktyczny_surowce.pdf
169/607
Surowce i iz kochemia orm kosmet czn ch
y
Synteza C12/C15
ROZPUSZCZALNOŚĆW WODZIE
Możliwa dla OE >5
Mały wpływ długości
łańcucha alkilowego Decyduje rozmiar OE
OE ALKOHOLE TŁUSZCZOWE
Zalety oksyetylatów z wąską dystrybucją (narrow range, pe
Recommended