Los espesantes son la estructura básica y la base de diversas formulaciones cosméticas, y son cruciales para la apariencia, las propiedades reológicas, la estabilidad y la sensación en la piel de los productos. Se seleccionaron diferentes tipos de espesantes comúnmente utilizados y representativos, se prepararon en soluciones acuosas con diferentes concentraciones, se analizaron sus propiedades físicas y químicas, como la viscosidad y el pH, y se utilizó un análisis descriptivo cuantitativo para verificar su apariencia, transparencia y las diversas sensaciones en la piel durante y después de su uso. Se realizaron pruebas sensoriales de los indicadores y se revisó la literatura para resumir y sintetizar los diferentes tipos de espesantes, lo que puede proporcionar una referencia para el diseño de fórmulas cosméticas.
1. Descripción del espesante
Existen numerosas sustancias que pueden utilizarse como espesantes. Desde el punto de vista del peso molecular relativo, existen espesantes de bajo y alto peso molecular; desde el punto de vista de los grupos funcionales, existen electrolitos, alcoholes, amidas, ácidos carboxílicos y ésteres, etc. Los espesantes se clasifican según el método de clasificación de las materias primas cosméticas.
1. Espesante de bajo peso molecular
1.1.1 Sales inorgánicas
El sistema que utiliza sales inorgánicas como espesante suele ser un sistema de solución acuosa de surfactante. El espesante de sales inorgánicas más comúnmente utilizado es el cloruro de sodio, que posee un evidente efecto espesante. Los surfactantes forman micelas en solución acuosa, y la presencia de electrolitos aumenta el número de asociaciones de micelas, lo que lleva a la transformación de micelas esféricas en micelas con forma de varilla, aumentando la resistencia al movimiento y, por lo tanto, la viscosidad del sistema. Sin embargo, un exceso de electrolito afecta la estructura micelar, reduce la resistencia al movimiento y la viscosidad del sistema, lo que se conoce como "salting out" (salinización). Por lo tanto, la cantidad de electrolito añadido suele ser del 1% al 2% en masa, y funciona junto con otros tipos de espesantes para aumentar la estabilidad del sistema.
1.1.2 Alcoholes grasos, ácidos grasos
Los alcoholes grasos y los ácidos grasos son sustancias orgánicas polares. Algunos artículos los consideran tensioactivos no iónicos debido a su composición de grupos lipófilos e hidrófilos. La presencia de una pequeña cantidad de estas sustancias orgánicas influye significativamente en la tensión superficial, la concentración máxima de oxígeno (OMC) y otras propiedades del tensioactivo. La magnitud de este efecto aumenta con la longitud de la cadena carbonada, generalmente en una relación lineal. Su principio de acción radica en que los alcoholes grasos y los ácidos grasos pueden insertar (unir) micelas de tensioactivo para promover su formación. El efecto de los enlaces de hidrógeno entre las cabezas polares hace que las dos moléculas se distribuyan estrechamente en la superficie, lo que modifica considerablemente las propiedades de las micelas de tensioactivo y produce un efecto espesante.
2. Clasificación de los espesantes
2.1 Tensioactivos no iónicos
2.1.1 Sales inorgánicas
Cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de amonio, cloruro de monoetanolamina, cloruro de dietanolamina, sulfato de sodio, fosfato trisódico, fosfato disódico de hidrógeno y tripolifosfato de sodio, etc.;
2.1.2 Alcoholes grasos y ácidos grasos
Alcohol laurílico, alcohol miristílico, alcohol C12-15, alcohol C12-16, alcohol decílico, alcohol hexílico, alcohol octílico, alcohol cetílico, alcohol estearílico, alcohol behenílico, ácido láurico, ácido C18-36, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido mirístico, ácido esteárico, ácido behénico, etc.;
2.1.3 Alcanolamidas
Dietanolamida de coco, monoetanolamida de coco, monoisopropanolamida de coco, cocamida, dietanolamida de lauroil-linoleoil, dietanolamida de lauroil-miristoil, dietanolamida de isoestearilo, dietanolamida linoleica, dietanolamida de cardamomo, monoetanolamida de cardamomo, dietanolamida de aceite, monoetanolamida de palma, monoetanolamida de aceite de ricino, dietanolamida de sésamo, dietanolamida de soja, dietanolamida de estearilo, monoetanolamida de estearina, estearato de estearil monoetanolamida, estearamida, monoetanolamida de sebo, dietanolamida de germen de trigo, lauramida de PEG (polietilenglicol)-3, oleamida de PEG-4, amida de sebo de PEG-50, etc.
2.1.4 Éteres
Éter de cetil polioxietileno (3), éter de isocetilo polioxietileno (10), éter de lauril polioxietileno (3), éter de lauril polioxietileno (10), Poloxámero-n (éter de polioxipropileno etoxilado) (n = 105, 124, 185, 237, 238, 338, 407), etc.;
2.1.5 Ésteres
Éster de sebo de glicerilo PEG-80, diisoestearato de PEC-8PPG (polipropilenglicol)-3, palmitato de glicerilo hidrogenado PEG-200, cera de abejas PEG-n (n=6, 8, 12), isoestearato de PEG-4, diestearato de PEG-n (n=3, 4, 8, 150), oleato/cocoato de glicerilo PEG-18, dioleato de PEG-8, estearato de glicerilo PEG-200, manteca de karité con glicerilo PEG-n (n=28, 200), aceite de ricino hidrogenado PEG-7, aceite de jojoba PEG-40, laurato de PEG-2, dioleato de metilglucosa PEG-120, estearato de pentaeritritol PEG-150, oleato de propilenglicol PEG-55, PEG-160 triisoestearato de sorbitán, estearato de PEG-n (n = 8, 75, 100), copolímero de PEG-150/decilo/SMDI (copolímero de polietilenglicol-150/decilo/metacrilato), copolímero de PEG-150/estearilo/SMDI, isoestearato de PEG-90, dilaurato de PEG-8PPG-3, miristato de cetilo, palmitato de cetilo, ácido etilenglicol C18-36, estearato de pentaeritritol, behenato de pentaeritritol, estearato de propilenglicol, éster de behenilo, éster de cetilo, tribehenato de glicerilo, trihidroxiestearato de glicerilo, etc.;
2.1.6 Óxidos de amina
Óxido de miristil amina, óxido de isoestearil aminopropil amina, óxido de aminopropil amina de aceite de coco, óxido de aminopropil amina de germen de trigo, óxido de aminopropil amina de soja, óxido de lauril amina PEG-3, etc.;
2.2 Tensioactivos anfotéricos
Cetil betaína, coco aminosulfobetaína, etc.;
2.3 Tensioactivos aniónicos
Oleato de potasio, estearato de potasio, etc.;
2.4 Polímeros solubles en agua
2.4.1 Celulosa
Celulosa, goma de celulosa,carboximetilhidroxietilcelulosa, cetilhidroxietilcelulosa, etilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroxipropilmetilcelulosa, celulosa base de formazán, carboximetilcelulosa, etc.;
2.4.2 Polioxietileno
PEG-n (n=5M, 9M, 23M, 45M, 90M, 160M), etc.;
2.4.3 Ácido poliacrílico
Polímero cruzado de acrilatos/acrilato de alquilo C10-30, copolímero de acrilatos/etoxi cetil(20) itaconato, copolímero de acrilatos/etoxi cetil(20) acrilatos de metilo, copolímero de acrilatos/etoxi tetradecílico(25) acrilato, copolímero de acrilatos/etoxi octadecílico(20) itaconato, copolímero de acrilatos/metacrilato de octadecano etoxi(20), copolímero de acrilato/etoxi ocarílico(50) acrilato, polímero cruzado de acrilato/VA, PAA (ácido poliacrílico), polímero reticulado de acrilato de sodio/isodecanoato de vinilo, carbómero (ácido poliacrílico) y su sal de sodio, etc.;
2.4.4 Caucho natural y sus productos modificados
Ácido algínico y sus sales (de amonio, calcio, potasio), pectina, hialuronato de sodio, goma guar, goma guar catiónica, goma guar hidroxipropilada, goma tragacanto, carragenina y sus sales (de calcio, sodio), goma xantana, goma esclerotina, etc.;
2.4.5 Polímeros inorgánicos y sus productos modificados
Silicato de magnesio y aluminio, sílice, silicato de sodio y magnesio, sílice hidratada, montmorillonita, silicato de sodio, litio y magnesio, hectorita, montmorillonita de estearil amonio, hectorita de estearil amonio, sal de amonio cuaternario -90 montmorillonita, amonio cuaternario -18 montmorillonita, amonio cuaternario -18 hectorita, etc.;
2.4.6 Otros
Polímero reticulado de PVM/MA decadieno (polímero reticulado de polivinil metil éter/acrilato de metilo y decadieno), PVP (polivinilpirrolidona), etc.;
2.5 Tensioactivos
2.5.1 Alcanolamidas
La más utilizada es la dietanolamida de coco. Las alcanolamidas son compatibles con electrolitos para espesar y ofrecen los mejores resultados. El mecanismo de espesamiento de las alcanolamidas es la interacción con micelas de surfactantes aniónicos para formar fluidos no newtonianos. Diversas alcanolamidas presentan grandes diferencias en su rendimiento, y sus efectos también varían cuando se usan solas o en combinación. Algunos artículos informan sobre las propiedades espesantes y espumantes de diferentes alcanolamidas. Recientemente, se ha informado que las alcanolamidas tienen el riesgo potencial de producir nitrosaminas cancerígenas al utilizarse en cosméticos. Entre las impurezas de las alcanolamidas se encuentran las aminas libres, que son posibles fuentes de nitrosaminas. Actualmente, la industria del cuidado personal no ha emitido una opinión oficial sobre la prohibición de las alcanolamidas en los cosméticos.
2.5.2 Éteres
En formulaciones con sulfato de sodio de éter polioxietilenado de alcohol graso (AES) como principal sustancia activa, generalmente solo se pueden usar sales inorgánicas para ajustar la viscosidad apropiada. Estudios han demostrado que esto se debe a la presencia de etoxilatos de alcohol graso no sulfatados en AES, que contribuyen significativamente al espesamiento de la solución surfactante. Investigaciones exhaustivas encontraron que: el grado promedio de etoxilación es de aproximadamente 3EO o 10EO para desempeñar el mejor papel. Además, el efecto espesante de los etoxilatos de alcohol graso está muy relacionado con la amplitud de distribución de los alcoholes no reaccionados y homólogos contenidos en sus productos. Cuando la distribución de homólogos es más amplia, el efecto espesante del producto es pobre, y cuanto más estrecha es la distribución de homólogos, mayor es el efecto espesante que se puede obtener.
2.5.3 Ésteres
Los espesantes más comúnmente utilizados son ésteres. Recientemente, se han reportado en el extranjero el diisoestearato de PEG-8PPG-3, el diisoestearato de PEG-90 y el dilaurato de PEG-8PPG-3. Este tipo de espesante pertenece a los espesantes no iónicos, utilizados principalmente en sistemas de soluciones acuosas de surfactantes. Estos espesantes no se hidrolizan fácilmente y tienen una viscosidad estable en un amplio rango de pH y temperatura. Actualmente, el más comúnmente utilizado es el diestearato de PEG-150. Los ésteres utilizados como espesantes generalmente tienen pesos moleculares relativamente altos, por lo que tienen algunas propiedades de los compuestos poliméricos. El mecanismo de espesamiento se debe a la formación de una red de hidratación tridimensional en la fase acuosa, incorporando así micelas de surfactantes. Dichos compuestos actúan como emolientes e hidratantes, además de su uso como espesantes en cosméticos.
2.5.4 Óxidos de amina
El óxido de amina es un tipo de surfactante no iónico polar, que se caracteriza por: en solución acuosa, debido a la diferencia del valor de pH de la solución, muestra propiedades no iónicas, y también puede mostrar propiedades iónicas fuertes. En condiciones neutras o alcalinas, es decir, cuando el pH es mayor o igual a 7, el óxido de amina existe como un hidrato no ionizado en solución acuosa, mostrando no ionicidad. En solución ácida, muestra cationicidad débil. Cuando el pH de la solución es menor de 3, la cationicidad del óxido de amina es particularmente obvia, por lo que puede funcionar bien con surfactantes catiónicos, aniónicos, no iónicos y zwitteriónicos en diferentes condiciones. Buena compatibilidad y muestra efecto sinérgico. El óxido de amina es un espesante eficaz. Cuando el pH es de 6,4 a 7,5, el óxido de alquil dimetil amina puede hacer que la viscosidad del compuesto alcance 13,5 Pa.s-18 Pa.s, mientras que las aminas de óxido de alquil amidopropil dimetil aminas pueden hacer que la viscosidad del compuesto alcance 34 Pa.s-49 Pa.s, y agregar sal a este último no reducirá la viscosidad.
2.5.5 Otros
Algunas betaínas y jabones también pueden utilizarse como espesantes. Su mecanismo de espesamiento es similar al de otras moléculas pequeñas, y todas consiguen su efecto espesante al interactuar con micelas tensioactivas. Los jabones pueden utilizarse para espesar cosméticos en barra, y la betaína se utiliza principalmente en sistemas de agua tensioactiva.
2.6 Espesante polimérico soluble en agua
Los sistemas espesados con muchos espesantes poliméricos no se ven afectados por el pH de la solución ni por la concentración del electrolito. Además, los espesantes poliméricos requieren una menor cantidad para alcanzar la viscosidad requerida. Por ejemplo, un producto requiere un espesante surfactante como la dietanolamida de aceite de coco con una fracción másica del 3,0 %. Para lograr el mismo efecto, basta con un 0,5 % de fibra de polímero simple. La mayoría de los compuestos poliméricos solubles en agua se utilizan no solo como espesantes en la industria cosmética, sino también como agentes de suspensión, dispersantes y agentes de peinado.
2.6.1 Celulosa
La celulosa es un espesante muy eficaz en sistemas acuosos y se utiliza ampliamente en diversos campos de la cosmética. Es una materia orgánica natural que contiene unidades repetidas de glucósido, cada una con tres grupos hidroxilo, a través de los cuales se pueden formar diversos derivados. Los espesantes celulósicos espesan mediante largas cadenas de hidratación-hinchamiento, y el sistema espesado con celulosa presenta una morfología reológica pseudoplástica evidente. Su fracción másica de uso general es de aproximadamente el 1%.
2.6.2 Ácido poliacrílico
Hay dos mecanismos de espesamiento de los espesantes de ácido poliacrílico, a saber, el espesamiento de neutralización y el espesamiento de enlace de hidrógeno. Neutralización y espesamiento es neutralizar el espesante de ácido poliacrílico ácido para ionizar sus moléculas y generar cargas negativas a lo largo de la cadena principal del polímero. La repulsión entre las cargas del mismo sexo promueve que las moléculas se enderecen y se abran para formar una red. La estructura logra el efecto espesante; espesamiento de enlace de hidrógeno es que el espesante de ácido poliacrílico se combina primero con agua para formar una molécula de hidratación, y luego se combina con un donante de hidroxilo con una fracción de masa de 10%-20% (como tener 5 o más grupos etoxi) Tensioactivos no iónicos) combinados para desenredar las moléculas rizadas en el sistema acuoso para formar una estructura de red para lograr un efecto espesante. Diferentes valores de pH, diferentes neutralizadores y la presencia de sales solubles tienen una gran influencia en la viscosidad del sistema espesante. Cuando el valor de pH es menor de 5, la viscosidad aumenta con el aumento del valor de pH; Cuando el pH está entre 5 y 10, la viscosidad prácticamente no varía; sin embargo, a medida que el pH aumenta, la eficiencia de espesamiento disminuye. Los iones monovalentes solo reducen la eficiencia de espesamiento del sistema, mientras que los iones divalentes o trivalentes no solo diluyen el sistema, sino que también producen precipitados insolubles cuando el contenido es suficiente.
2.6.3 Caucho natural y sus productos modificados
La goma natural se compone principalmente de colágeno y polisacáridos, pero la goma natural utilizada como espesante se compone principalmente de polisacáridos. El mecanismo de espesamiento consiste en formar una red de hidratación tridimensional mediante la interacción de tres grupos hidroxilo en la unidad de polisacárido con moléculas de agua, logrando así el efecto espesante. Las formas reológicas de sus soluciones acuosas son principalmente fluidos no newtonianos, pero las propiedades reológicas de algunas soluciones diluidas son similares a las de los fluidos newtonianos. Su efecto espesante generalmente está relacionado con el pH, la temperatura, la concentración y otros solutos del sistema. Este espesante es muy eficaz, y su dosis habitual es del 0,1 % al 1 %.
2.6.4 Polímeros inorgánicos y sus productos modificados
Los espesantes de polímeros inorgánicos generalmente presentan una estructura de tres capas o una estructura reticular expandida. Los dos tipos más útiles comercialmente son la montmorillonita y la hectorita. El mecanismo de espesamiento consiste en que, al dispersarse el polímero inorgánico en agua, sus iones metálicos se difunden desde la oblea. A medida que avanza la hidratación, se hincha y, finalmente, los cristales lamelares se separan por completo, dando lugar a la formación de cristales lamelares con estructura lamelar aniónica. e iones metálicos en una suspensión coloidal transparente. En este caso, las lamelas presentan una carga superficial negativa y una pequeña cantidad de carga positiva en sus vértices debido a las fracturas reticulares. En una solución diluida, las cargas negativas en la superficie son mayores que las positivas en los vértices, y las partículas se repelen entre sí, por lo que no se produce efecto espesante. Con la adición y concentración del electrolito, la concentración de iones en la solución aumenta y la carga superficial de las lamelas disminuye. En este momento, la interacción principal cambia de la fuerza repulsiva entre las láminas a la fuerza de atracción entre las cargas negativas en la superficie de las láminas y las cargas positivas en las esquinas del borde. Las láminas paralelas se reticulan perpendicularmente entre sí para formar una estructura similar a un cartón. La estructura del "espacio intermedio" provoca hinchazón y gelificación para lograr el efecto de engrosamiento. Un mayor aumento de la concentración de iones destruirá la estructura.
Hora de publicación: 28 de diciembre de 2022