Verdickungsmittel bilden das Grundgerüst und die Kerngrundlage verschiedener kosmetischer Formulierungen und sind entscheidend für Aussehen, rheologische Eigenschaften, Stabilität und Hautgefühl von Produkten. Wählen Sie häufig verwendete und repräsentative Verdickungsmitteltypen aus, bereiten Sie diese in wässrigen Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen zu, testen Sie ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften wie Viskosität und pH-Wert und verwenden Sie eine quantitative deskriptive Analyse, um Aussehen, Transparenz und verschiedene Hautgefühle während und nach der Anwendung zu überprüfen. Es wurden sensorische Tests an den Indikatoren durchgeführt, und die Literatur wurde recherchiert, um verschiedene Verdickungsmitteltypen zusammenzufassen und zu bewerten, die eine gewisse Referenz für die Entwicklung kosmetischer Formeln bieten können.
1. Beschreibung des Verdickungsmittels
Es gibt viele Substanzen, die als Verdickungsmittel verwendet werden können. Aus Sicht des relativen Molekulargewichts gibt es niedermolekulare und hochmolekulare Verdickungsmittel; aus Sicht der funktionellen Gruppen gibt es Elektrolyte, Alkohole, Amide, Carbonsäuren und Ester usw. Warten Sie. Verdickungsmittel werden nach der Klassifizierungsmethode für kosmetische Rohstoffe klassifiziert.
1. Verdickungsmittel mit niedrigem Molekulargewicht
1.1.1 Anorganische Salze
Systeme, die anorganische Salze als Verdickungsmittel verwenden, sind in der Regel Tensid-Wasserlösungen. Natriumchlorid ist das am häufigsten verwendete anorganische Salz als Verdickungsmittel und hat eine deutlich verdickende Wirkung. Tenside bilden in Wasser Mizellen. Elektrolyte erhöhen die Anzahl der Mizellenassoziationen, wodurch sich kugelförmige Mizellen in stäbchenförmige Mizellen verwandeln, der Bewegungswiderstand steigt und die Viskosität des Systems erhöht wird. Ein Elektrolytüberschuss beeinträchtigt jedoch die Mizellenstruktur, verringert den Bewegungswiderstand und die Viskosität des Systems (Aussalzen). Daher beträgt die zugesetzte Elektrolytmenge in der Regel 1–2 Massenprozent. Zusammen mit anderen Verdickungsmitteln erhöht Elektrolyt die Stabilität des Systems.
1.1.2 Fettalkohole, Fettsäuren
Fettalkohole und Fettsäuren sind polare organische Substanzen. In einigen Artikeln werden sie als nichtionische Tenside bezeichnet, da sie sowohl lipophile als auch hydrophile Gruppen besitzen. Bereits geringe Mengen solcher organischen Substanzen haben einen signifikanten Einfluss auf die Oberflächenspannung, den OMC-Wert und andere Eigenschaften des Tensids. Dieser Effekt nimmt mit der Länge der Kohlenstoffkette zu, im Allgemeinen linear. Das Wirkprinzip besteht darin, dass Fettalkohole und Fettsäuren Tensidmizellen einbauen (verbinden) und so deren Bildung fördern. Durch die Wasserstoffbrückenbindung zwischen den polaren Köpfen ordnen sich die beiden Moleküle eng an der Oberfläche an, wodurch die Eigenschaften der Tensidmizellen stark verändert und ein Verdickungseffekt erzielt wird.
2. Klassifizierung von Verdickungsmitteln
2.1 Nichtionische Tenside
2.1.1 Anorganische Salze
Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Ammoniumchlorid, Monoethanolaminchlorid, Diethanolaminchlorid, Natriumsulfat, Trinatriumphosphat, Dinatriumhydrogenphosphat und Natriumtripolyphosphat usw.;
2.1.2 Fettalkohole und Fettsäuren
Laurylalkohol, Myristylalkohol, C12-15-Alkohol, C12-16-Alkohol, Decylalkohol, Hexylalkohol, Octylalkohol, Cetylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Laurinsäure, C18-36-Säure, Linolsäure, Linolensäure, Myristinsäure, Stearinsäure, Behensäure usw.;
2.1.3 Alkanolamide
Coco-Diethanolamid, Coco-Monoethanolamid, Coco-Monoisopropanolamid, Cocamid, Lauroyl-Linoleoyl-Diethanolamid, Lauroyl-Myristoyl-Diethanolamid, Isostearyl-Diethanolamid, Linolsäure-Diethanolamid, Kardamom-Diethanolamid, Kardamom-Monoethanolamid, Öl-Diethanolamid, Palm-Monoethanolamid, Rizinusöl-Monoethanolamid, Sesam-Diethanolamid, Sojabohnen-Diethanolamid, Stearyl-Diethanolamid, Stearin-Monoethanolamid, Stearylmonoethanolamidstearat, Stearamid, Talg-Monoethanolamid, Weizenkeim-Diethanolamid, PEG (Polyethylenglykol)-3-Lauramid, PEG-4-Oleamid, PEG-50-Talgamid usw.;
2.1.4 Ether
Cetylpolyoxyethylen(3)-ether, Isocetylpolyoxyethylen(10)-ether, Laurylpolyoxyethylen(3)-ether, Laurylpolyoxyethylen(10)-ether, Poloxamer-n (ethoxylierter Polyoxypropylenether) (n=105, 124, 185, 237, 238, 338, 407) usw.;
2.1.5 Ester
PEG-80 Glyceryltalgester, PEC-8PPG (Polypropylenglykol)-3-Diisostearat, PEG-200 hydriertes Glycerylpalmitat, PEG-n (n=6, 8, 12) Bienenwachs, PEG-4 Isostearat, PEG-n (n=3, 4, 8, 150) Distearat, PEG-18 Glyceryloleat/Cocoat, PEG-8 Dioleat, PEG-200 Glycerylstearat, PEG-n (n=28, 200) Glycerylsheabutter, PEG-7 hydriertes Rizinusöl, PEG-40 Jojobaöl, PEG-2 Laurat, PEG-120 Methylglucosedioleat, PEG-150 Pentaerythritstearat, PEG-55 Propylenglykololeat, PEG-160-Sorbitantriisostearat, PEG-n (n=8, 75, 100)-Stearat, PEG-150/Decyl/SMDI-Copolymer (Polyethylenglykol-150/Decyl/Methacrylat-Copolymer), PEG-150/Stearyl/SMDI-Copolymer, PEG-90-Isostearat, PEG-8PPG-3-Dilaurat, Cetylmyristat, Cetylpalmitat, C18-36-Ethylenglykolsäure, Pentaerythritstearat, Pentaerythritbehenat, Propylenglykolstearat, Behenylester, Cetylester, Glyceryltribehenat, Glyceryltrihydroxystearat usw.;
2.1.6 Aminoxide
Myristylaminoxid, Isostearylaminopropylaminoxid, Kokosnussöl-Aminopropylaminoxid, Weizenkeim-Aminopropylaminoxid, Sojabohnen-Aminopropylaminoxid, PEG-3-Laurylaminoxid usw.;
2.2 Amphotere Tenside
Cetylbetain, Coco-Aminosulfobetain usw.;
2.3 Anionische Tenside
Kaliumoleat, Kaliumstearat usw.;
2.4 Wasserlösliche Polymere
2.4.1 Zellulose
Zellulose, Zellulosegummi,Carboxymethylhydroxyethylcellulose, Cetylhydroxyethylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Formazan-Basiscellulose, Carboxymethylcellulose usw.;
2.4.2 Polyoxyethylen
PEG-n (n=5M, 9M, 23M, 45M, 90M, 160M) usw.;
2.4.3 Polyacrylsäure
Acrylate/C10-30-Alkylacrylat-Crosspolymer, Acrylate/Cetylethoxy(20)-Itaconat-Copolymer, Acrylate/Cetylethoxy(20)-Methylacrylat-Copolymer, Acrylate/Tetradecylethoxy(25)-Acrylat-Copolymer, Acrylate/Octadecylethoxyl(20)-Itaconat-Copolymer, Acrylate/Octadecanethoxy(20)-Methacrylat-Copolymer, Acrylat/Ocarylethoxy(50)-Acrylat-Copolymer, Acrylat/VA-Crosspolymer, PAA (Polyacrylsäure), vernetztes Natriumacrylat/Vinylisodecanoat-Polymer, Carbomer (Polyacrylsäure) und dessen Natriumsalz usw.;
2.4.4 Naturkautschuk und seine modifizierten Produkte
Alginsäure und ihre (Ammonium-, Calcium-, Kalium-)Salze, Pektin, Natriumhyaluronat, Guarkernmehl, kationisches Guarkernmehl, Hydroxypropylguarkernmehl, Tragantgummi, Carrageen und sein (Calcium-, Natrium-)Salz, Xanthangummi, Sclerotingummi usw.;
2.4.5 Anorganische Polymere und deren modifizierte Produkte
Magnesiumaluminiumsilikat, Siliciumdioxid, Natriummagnesiumsilikat, hydratisiertes Siliciumdioxid, Montmorillonit, Natriumlithiummagnesiumsilikat, Hectorit, Stearylammoniummontmorillonit, Stearylammoniumhectorit, quaternäres Ammoniumsalz -90 Montmorillonit, quaternäres Ammonium -18 Montmorillonit, quaternäres Ammonium -18 Hectorit usw.;
2.4.6 Sonstiges
PVM/MA Decadien-vernetztes Polymer (vernetztes Polymer aus Polyvinylmethylether/Methylacrylat und Decadien), PVP (Polyvinylpyrrolidon) usw.;
2.5 Tenside
2.5.1 Alkanolamide
Am gebräuchlichsten ist Kokosnussdiethanolamid. Alkanolamide sind mit Elektrolyten zur Verdickung kompatibel und erzielen die besten Ergebnisse. Der Verdickungsmechanismus von Alkanolamiden beruht auf der Wechselwirkung mit anionischen Tensidmicellen zur Bildung nicht-newtonscher Flüssigkeiten. Verschiedene Alkanolamide weisen sehr unterschiedliche Leistungen auf, und ihre Wirkungen sind auch unterschiedlich, wenn sie allein oder in Kombination verwendet werden. Einige Artikel berichten über die Verdickungs- und Schaumeigenschaften verschiedener Alkanolamide. Kürzlich wurde berichtet, dass Alkanolamide bei der Verarbeitung zu Kosmetika das potenzielle Risiko bergen, krebserregende Nitrosamine zu produzieren. Zu den Verunreinigungen von Alkanolamiden gehören freie Amine, die potenzielle Nitrosaminquellen darstellen. Derzeit gibt es keine offizielle Stellungnahme der Körperpflegeindustrie zu einem Verbot von Alkanolamiden in Kosmetika.
2.5.2 Ether
Bei Formulierungen mit Fettalkoholpolyoxyethylenether-Natriumsulfat (AES) als Hauptwirkstoff können in der Regel nur anorganische Salze zur Einstellung der geeigneten Viskosität verwendet werden. Studien haben gezeigt, dass dies auf das Vorhandensein von unsulfatierten Fettalkoholethoxylaten in AES zurückzuführen ist, die maßgeblich zur Verdickung der Tensidlösung beitragen. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, dass ein durchschnittlicher Ethoxylierungsgrad von etwa 3EO oder 10EO die beste Wirkung hat. Darüber hinaus hängt die verdickende Wirkung von Fettalkoholethoxylaten stark von der Verteilungsbreite der in ihren Produkten enthaltenen nicht umgesetzten Alkohole und Homologe ab. Bei einer breiteren Verteilung der Homologen ist die verdickende Wirkung des Produkts gering, und je enger die Verteilung der Homologen, desto größer ist die verdickende Wirkung.
2.5.3 Ester
Die am häufigsten verwendeten Verdickungsmittel sind Ester. In jüngster Zeit wurden im Ausland PEG-8PPG-3-Diisostearat, PEG-90-Diisostearat und PEG-8PPG-3-Dilaurat gemeldet. Diese Verdickungsmittel gehören zu den nichtionischen Verdickungsmitteln und werden hauptsächlich in wässrigen Tensidlösungssystemen verwendet. Diese Verdickungsmittel hydrolysieren nicht so leicht und ihre Viskosität ist in einem weiten pH- und Temperaturbereich stabil. Das derzeit am häufigsten verwendete ist PEG-150-Distearat. Die als Verdickungsmittel verwendeten Ester haben im Allgemeinen ein relativ hohes Molekulargewicht und besitzen daher einige Eigenschaften von Polymerverbindungen. Der Verdickungsmechanismus beruht auf der Bildung eines dreidimensionalen Hydratationsnetzwerks in der wässrigen Phase, wodurch Tensidmicellen eingebaut werden. Solche Verbindungen wirken neben ihrer Verwendung als Verdickungsmittel in Kosmetika auch als Erweichungsmittel und Feuchtigkeitsspender.
2.5.4 Aminoxide
Aminoxid ist eine Art polares nichtionisches Tensid, das sich wie folgt auszeichnet: In wässriger Lösung zeigt es aufgrund des unterschiedlichen pH-Werts der Lösung nichtionische, kann aber auch stark ionische Eigenschaften aufweisen. Unter neutralen oder alkalischen Bedingungen, d. h. bei einem pH-Wert größer oder gleich 7, liegt Aminoxid in der wässrigen Lösung als nichtionisiertes Hydrat vor und ist nichtionisch. In saurer Lösung zeigt es eine schwache Kationizität. Bei einem pH-Wert der Lösung unter 3 ist die Kationizität von Aminoxid besonders ausgeprägt, sodass es unter verschiedenen Bedingungen gut mit kationischen, anionischen, nichtionischen und zwitterionischen Tensiden zusammenwirkt. Gute Verträglichkeit und synergistische Wirkung. Aminoxid ist ein wirksames Verdickungsmittel. Bei einem pH-Wert von 6,4–7,5 kann Alkyldimethylaminoxid die Viskosität der Verbindung auf 13,5–18 Pa.s erhöhen, während Alkylamidopropyldimethyloxidamine die Viskosität der Verbindung auf 34–49 Pa.s erhöhen können und die Zugabe von Salz zu letzterem die Viskosität nicht verringert.
2.5.5 Sonstiges
Einige Betaine und Seifen eignen sich ebenfalls als Verdickungsmittel. Ihr Verdickungsmechanismus ähnelt dem anderer kleiner Moleküle, und alle Betaine erzielen ihre Verdickungswirkung durch die Wechselwirkung mit oberflächenaktiven Mizellen. Seifen eignen sich zur Verdickung in Kosmetikstiften, Betain wird hauptsächlich in tensidhaltigen Wassersystemen eingesetzt.
2.6 Wasserlöslicher Polymerverdicker
Systeme, die mit vielen Polymerverdickern verdickt werden, sind unabhängig vom pH-Wert der Lösung oder der Elektrolytkonzentration. Zudem benötigen Polymerverdicker geringere Mengen, um die gewünschte Viskosität zu erreichen. Beispielsweise benötigt ein Produkt ein tensidisches Verdickungsmittel wie Kokosöldiethanolamid mit einem Massenanteil von 3,0 %. Um den gleichen Effekt zu erzielen, reichen bereits 0,5 % reines Polymer aus. Die meisten wasserlöslichen Polymerverbindungen werden in der Kosmetikindustrie nicht nur als Verdickungsmittel, sondern auch als Suspensions-, Dispergier- und Stylingmittel eingesetzt.
2.6.1 Zellulose
Cellulose ist ein sehr wirksames Verdickungsmittel in wasserbasierten Systemen und wird in verschiedenen Bereichen der Kosmetik eingesetzt. Cellulose ist ein natürlicher organischer Stoff, der aus wiederholten Glucosideinheiten besteht. Jede Glucosideinheit enthält drei Hydroxylgruppen, aus denen verschiedene Derivate gebildet werden können. Cellulosehaltige Verdickungsmittel verdicken durch hydratationsquellende lange Ketten, und das celluloseverdickte System weist eine deutliche pseudoplastische rheologische Morphologie auf. Der allgemeine Massenanteil beträgt ca. 1 %.
2.6.2 Polyacrylsäure
Es gibt zwei Verdickungsmechanismen von Polyacrylsäure-Verdickern, nämlich die Neutralisationsverdickung und die Wasserstoffbrückenverdickung. Bei der Neutralisation und Verdickung wird der saure Polyacrylsäure-Verdicker neutralisiert, um seine Moleküle zu ionisieren und negative Ladungen entlang der Hauptkette des Polymers zu erzeugen. Die Abstoßung zwischen den gleichgeschlechtlichen Ladungen fördert die Aufrichtung und Öffnung der Moleküle, wodurch ein Netzwerk gebildet wird. Die Struktur erzielt den Verdickungseffekt; bei der Wasserstoffbrückenverdickung wird der Polyacrylsäure-Verdicker zunächst mit Wasser zu einem Hydratmolekül kombiniert und dann mit einem Hydroxyldonor mit einem Massenanteil von 10–20 % (z. B. mit 5 oder mehr Ethoxygruppen) kombiniert. Nichtionische Tenside) kombiniert, um die gewundenen Moleküle im wässrigen System zu entwirren und eine Netzwerkstruktur zu bilden, die einen Verdickungseffekt erzielt. Unterschiedliche pH-Werte, unterschiedliche Neutralisationsmittel und das Vorhandensein löslicher Salze haben großen Einfluss auf die Viskosität des Verdickungssystems. Bei einem pH-Wert unter 5 steigt die Viskosität mit steigendem pH-Wert; bei einem pH-Wert von 5–10 bleibt die Viskosität nahezu unverändert; mit steigendem pH-Wert nimmt die Verdickungswirkung jedoch wieder ab. Einwertige Ionen verringern lediglich die Verdickungswirkung des Systems, während zwei- oder dreiwertige Ionen das System nicht nur verdünnen, sondern bei ausreichendem Gehalt auch unlösliche Niederschläge bilden können.
2.6.3 Naturkautschuk und seine modifizierten Produkte
Naturkautschuk besteht hauptsächlich aus Kollagen und Polysacchariden. Als Verdickungsmittel verwendeter Naturkautschuk besteht jedoch hauptsächlich aus Polysacchariden. Der Verdickungsmechanismus besteht darin, durch die Wechselwirkung der drei Hydroxygruppen in der Polysaccharideinheit mit Wassermolekülen eine dreidimensionale Hydratisierungsnetzwerkstruktur zu bilden, um den Verdickungseffekt zu erzielen. Die rheologischen Formen ihrer wässrigen Lösungen sind meist nicht-newtonsche Flüssigkeiten, die rheologischen Eigenschaften einiger verdünnter Lösungen ähneln jedoch denen newtonscher Flüssigkeiten. Ihre Verdickungswirkung hängt im Allgemeinen vom pH-Wert, der Temperatur, der Konzentration und anderen gelösten Stoffen im System ab. Dies ist ein sehr wirksames Verdickungsmittel. Die übliche Dosierung beträgt 0,1 % bis 1,0 %.
2.6.4 Anorganische Polymere und deren modifizierte Produkte
Anorganische Polymerverdicker weisen im Allgemeinen eine dreischichtige Struktur oder eine erweiterte Gitterstruktur auf. Die beiden kommerziell nützlichsten Typen sind Montmorillonit und Hectorit. Der Verdickungsmechanismus besteht darin, dass beim Dispergieren des anorganischen Polymers in Wasser die darin enthaltenen Metallionen aus dem Wafer diffundieren. Mit fortschreitender Hydratisierung quillt dieser auf und schließlich trennen sich die lamellaren Kristalle vollständig. Dadurch bilden sich lamellare Kristalle mit anionischer Lamellenstruktur und Metallionen in einer transparenten kolloidalen Suspension. In diesem Fall haben die Lamellen aufgrund von Gitterbrüchen eine negative Oberflächenladung und eine kleine positive Ladung an ihren Ecken. In einer verdünnten Lösung sind die negativen Ladungen an der Oberfläche größer als die positiven Ladungen an den Ecken, und die Partikel stoßen sich gegenseitig ab, sodass kein Verdickungseffekt auftritt. Mit der Zugabe und Konzentration des Elektrolyten steigt die Ionenkonzentration in der Lösung und die Oberflächenladung der Lamellen sinkt. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die Hauptwechselwirkung von der Abstoßungskraft zwischen den Lamellen zur Anziehungskraft zwischen den negativen Ladungen an der Oberfläche der Lamellen und den positiven Ladungen an den Kanten. Die parallelen Lamellen vernetzen sich senkrecht zueinander und bilden eine sogenannte „kartonartige“ Struktur. Die Zwischenräume führen zu Quellung und Gelierung, wodurch der Verdickungseffekt erreicht wird. Eine weitere Erhöhung der Ionenkonzentration zerstört die Struktur.
Veröffentlichungszeit: 28. Dezember 2022