증점제는 다양한 화장품 제형의 골격 구조이자 핵심 기반이며, 제품의 외관, 유변학적 특성, 안정성, 그리고 피부 감촉에 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 사용되고 대표적인 여러 종류의 증점제를 선택하여 다양한 농도의 수용액으로 제조하고, 점도 및 pH와 같은 물리적, 화학적 특성을 시험한 후, 정량적 기술 분석을 통해 사용 중 및 사용 후의 외관, 투명도, 그리고 다양한 피부 감촉을 확인했습니다. 지표에 대한 관능 검사를 실시하고, 다양한 종류의 증점제를 요약 및 정리하기 위해 문헌을 검색했으며, 이는 화장품 제형 설계에 참고 자료로 활용될 수 있습니다.
1. 증점제 설명
증점제로 사용할 수 있는 물질은 다양합니다. 상대 분자량 기준으로는 저분자 증점제와 고분자 증점제가 있으며, 작용기 기준으로는 전해질, 알코올, 아미드, 카르복실산, 에스테르 등이 있습니다. 잠깐만요. 증점제는 화장품 원료 분류법에 따라 분류됩니다.
1. 저분자량 증점제
1.1.1 무기염
무기염을 증점제로 사용하는 시스템은 일반적으로 계면활성제 수용액 시스템입니다. 가장 일반적으로 사용되는 무기염 증점제는 염화나트륨으로, 뚜렷한 증점 효과를 나타냅니다. 계면활성제는 수용액에서 미셀을 형성하며, 전해질의 존재는 미셀 회합 수를 증가시켜 구형 미셀을 막대형 미셀로 변형시켜 운동 저항을 증가시키고 결과적으로 시스템의 점도를 증가시킵니다. 그러나 전해질이 과도하면 미셀 구조에 영향을 미쳐 운동 저항을 감소시키고 시스템의 점도를 감소시키는 소위 "염석(salting out)" 현상이 발생합니다. 따라서 전해질의 첨가량은 일반적으로 질량 기준으로 1~2%이며, 다른 종류의 증점제와 함께 작용하여 시스템을 더욱 안정적으로 만듭니다.
1.1.2 지방알코올, 지방산
지방 알코올과 지방산은 극성 유기 물질입니다. 일부 논문에서는 친유기와 친수기를 모두 가지고 있기 때문에 비이온성 계면활성제로 분류합니다. 이러한 유기 물질의 소량 존재는 계면활성제의 표면 장력, OMc 및 기타 특성에 상당한 영향을 미치며, 그 영향의 크기는 탄소 사슬의 길이에 따라 일반적으로 선형적인 관계로 증가합니다. 작용 원리는 지방 알코올과 지방산이 계면활성제 미셀을 삽입(결합)하여 미셀 형성을 촉진하는 것입니다. 극성 분자 사이의 수소 결합 효과는 두 분자가 표면에 밀접하게 배열되도록 하여 계면활성제 미셀의 특성을 크게 변화시키고 증점 효과를 얻습니다.
2. 증점제의 분류
2.1 비이온성 계면활성제
2.1.1 무기염
염화나트륨, 염화칼륨, 염화암모늄, 모노에탄올아민 염화물, 디에탄올아민 염화물, 황산나트륨, 인산삼나트륨, 인산수소이나트륨, 트리폴리인산나트륨 등.
2.1.2 지방알코올과 지방산
라우릴알코올, 미리스틸알코올, C12-15알코올, C12-16알코올, 데실알코올, 헥실알코올, 옥틸알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 베헤닐알코올, 라우르산, C18-36산, 리놀레산, 리놀렌산, 미리스틴산, 스테아르산, 베헨산 등.
2.1.3 알칸올아미드
코코 디에탄올아미드, 코코 모노에탄올아미드, 코코 모노이소프로판올아미드, 코카미드, 라우로일-리놀레오일 디에탄올아미드, 라우로일-미리스토일 디에탄올아미드, 이소스테아릴 디에탄올아미드, 리놀레산 디에탄올아미드, 카다멈 디에탄올아미드, 카다멈 모노에탄올아미드, 오일 디에탄올아미드, 팜 모노에탄올아미드, 피마자유 모노에탄올아미드, 참깨 디에탄올아미드, 대두 디에탄올아미드, 스테아릴 디에탄올아미드, 스테아린 모노에탄올아미드, 스테아릴 모노에탄올아미드 스테아레이트, 스테아라미드, 탤로우 모노에탄올아미드, 밀 배아 디에탄올아미드, PEG(폴리에틸렌 글리콜)-3 라우라미드, PEG-4 올레아미드, PEG-50 탤로우 아미드 등.
2.1.4 에테르
세틸폴리옥시에틸렌(3)에테르, 이소세틸폴리옥시에틸렌(10)에테르, 라우릴폴리옥시에틸렌(3)에테르, 라우릴폴리옥시에틸렌(10)에테르, 폴록사머-n(에톡실화폴리옥시프로필렌에테르)(n=105, 124, 185, 237, 238, 338, 407) 등;
2.1.5 에스테르
PEG-80 글리세릴 탈로우 에스터, PEC-8PPG(폴리프로필렌 글리콜)-3 디이소스테아레이트, PEG-200 수소화 글리세릴 팔미테이트, PEG-n(n=6, 8, 12) 밀랍, PEG-4 이소스테아레이트, PEG-n(n=3, 4, 8, 150) 디스테아레이트, PEG-18 글리세릴 올레에이트/코코에이트, PEG-8 디올레에이트, PEG-200 글리세릴 스테아레이트, PEG-n(n=28, 200) 글리세릴 시어버터, PEG-7 수소화 캐스터 오일, PEG-40 호호바 오일, PEG-2 라우레이트, PEG-120 메틸 글루코스 디올레에이트, PEG-150 펜타에리트리톨 스테아레이트, PEG-55 프로필렌 글리콜 올레에이트, PEG-160 소르비탄 트리이소스테아레이트, PEG-n (n=8, 75, 100) 스테아레이트, PEG-150/데실/SMDI 공중합체(폴리에틸렌글리콜-150/데실/메타크릴레이트 공중합체), PEG-150/스테아릴/SMDI 공중합체, PEG-90. 이소스테아레이트, PEG-8PPG-3 디라우레이트, 세틸 미리스테이트, 세틸 팔미테이트, C18-36 에틸렌글리콜산, 펜타에리트리톨 스테아레이트, 펜타에리트리톨 베헤네이트, 프로필렌글리콜 스테아레이트, 베헤닐에스테르, 세틸에스테르, 글리세릴 트리베헤네이트, 글리세릴 트리하이드록시스테아레이트 등;
2.1.6 아민 산화물
미리스틸아민옥사이드, 이소스테아릴아미노프로필아민옥사이드, 코코넛오일아미노프로필아민옥사이드, 밀배아아미노프로필아민옥사이드, 대두아미노프로필아민옥사이드, PEG-3라우릴아민옥사이드 등.
2.2 양쪽성 계면활성제
세틸베타인, 코코아미노설포베타인 등
2.3 음이온 계면활성제
올레산칼륨, 스테아르산칼륨 등
2.4 수용성 고분자
2.4.1 셀룰로오스
셀룰로오스, 셀룰로오스 검,카르복시메틸 히드록시에틸 셀룰로스, 세틸하이드록시에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 포르마잔베이스셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등;
2.4.2 폴리옥시에틸렌
PEG-n(n=5M, 9M, 23M, 45M, 90M, 160M) 등;
2.4.3 폴리아크릴산
아크릴레이트/C10-30 알킬 아크릴레이트 크로스폴리머, 아크릴레이트/세틸 에톡시(20) 이타코네이트 공중합체, 아크릴레이트/세틸 에톡시(20) 메틸 아크릴레이트 공중합체, 아크릴레이트/테트라데실 에톡시(25) 아크릴레이트 공중합체, 아크릴레이트/옥타데실 에톡시(20) 이타코네이트 공중합체, 아크릴레이트/옥타데칸 에톡시(20) 메타크릴레이트 공중합체, 아크릴레이트/오카릴 에톡시(50) 아크릴레이트 공중합체, 아크릴레이트/VA 크로스폴리머, PAA(폴리아크릴산), 나트륨 아크릴레이트/비닐 이소데카노에이트 가교 중합체, 카보머(폴리아크릴산) 및 그 나트륨염 등;
2.4.4 천연고무 및 그 변형제품
알긴산 및 그 (암모늄, 칼슘, 칼륨)염, 펙틴, 히알루론산나트륨, 구아검, 양이온성 구아검, 히드록시프로필 구아검, 트라가칸트검, 카라기난 및 그 (칼슘, 나트륨)염, 잔탄검, 스클레로틴검 등.
2.4.5 무기 고분자 및 그 변형물
마그네슘알루미늄규산염, 실리카, 나트륨마그네슘규산염, 수화이산화규소, 몬모릴로나이트, 나트륨리튬마그네슘규산염, 헥토라이트, 스테아릴암모늄몬모릴로나이트, 스테아릴암모늄헥토라이트, 4차암모늄염-90몬모릴로나이트, 4차암모늄-18몬모릴로나이트, 4차암모늄-18헥토라이트 등.
2.4.6 기타
PVM/MA 데카디엔 가교 중합체(폴리비닐 메틸 에테르/메틸 아크릴레이트와 데카디엔의 가교 중합체), PVP(폴리비닐피롤리돈) 등;
2.5 계면활성제
2.5.1 알칸올아미드
가장 흔히 사용되는 것은 코코넛 디에탄올아미드입니다. 알칸올아미드는 전해질과 함께 사용하면 증점 효과가 뛰어나 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 알칸올아미드의 증점 메커니즘은 음이온성 계면활성제 미셀과 상호작용하여 비뉴턴 유체를 형성하는 것입니다. 다양한 알칸올아미드는 성능에 큰 차이가 있으며, 단독으로 사용하거나 병용할 경우 효과 또한 다릅니다. 일부 논문에서는 다양한 알칸올아미드의 증점 및 발포 특성에 대해 보고하고 있습니다. 최근 알칸올아미드가 화장품 제조 시 발암성 니트로사민을 생성할 가능성이 있다는 보고가 있습니다. 알칸올아미드의 불순물 중에는 유리 아민이 있으며, 이는 니트로사민의 잠재적 공급원입니다. 현재 화장품에서 알칸올아미드의 사용을 금지할지 여부에 대한 개인 관리 업계의 공식적인 의견은 없습니다.
2.5.2 에테르
지방 알코올 폴리옥시에틸렌 에테르 황산나트륨(AES)을 주요 활성 물질로 하는 제형에서 일반적으로 무기염만 사용하여 적절한 점도를 조정할 수 있습니다. 연구에 따르면 이는 AES에 황산화되지 않은 지방 알코올 에톡실레이트가 존재하기 때문이며, 이는 계면활성제 용액의 증점에 크게 기여합니다. 심층 연구에 따르면 평균 에톡실화도는 약 3EO 또는 10EO이며 가장 좋은 역할을 합니다. 또한 지방 알코올 에톡실레이트의 증점 효과는 제품에 포함된 미반응 알코올과 동족체의 분포 폭과 많은 관련이 있습니다. 동족체의 분포가 넓을수록 제품의 증점 효과가 좋지 않고 동족체의 분포가 좁을수록 증점 효과가 커집니다.
2.5.3 에스테르
가장 일반적으로 사용되는 증점제는 에스테르입니다. 최근 PEG-8PPG-3 디이소스테아레이트, PEG-90 디이소스테아레이트 및 PEG-8PPG-3 디라우레이트가 해외에서 보고되었습니다. 이러한 종류의 증점제는 비이온성 증점제에 속하며 주로 계면활성제 수용액 시스템에서 사용됩니다. 이러한 증점제는 쉽게 가수분해되지 않으며 광범위한 pH 및 온도에서 안정적인 점도를 갖습니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 것은 PEG-150 디스테아레이트입니다. 증점제로 사용되는 에스테르는 일반적으로 비교적 분자량이 크기 때문에 고분자 화합물의 특성을 어느 정도 갖습니다. 증점 메커니즘은 수용액상에서 3차원 수화 네트워크가 형성되어 계면활성제 미셀을 통합하기 때문입니다. 이러한 화합물은 화장품에서 증점제로 사용하는 것 외에도 연화제 및 보습제로 작용합니다.
2.5.4 아민 산화물
아민 옥사이드는 극성 비이온성 계면활성제의 일종으로, 수용액에서 용액의 pH 차이로 인해 비이온성을 나타내며, 강한 이온성도 나타낼 수 있습니다. 중성 또는 알칼리성 조건, 즉 pH가 7 이상일 때, 아민 옥사이드는 수용액에서 비이온성 수화물로 존재하여 비이온성을 나타냅니다. 산성 용액에서는 약한 양이온성을 나타냅니다. 용액의 pH가 3 미만일 때, 아민 옥사이드의 양이온성은 특히 두드러져 다양한 조건에서 양이온성, 음이온성, 비이온성 및 쌍이온성 계면활성제와 잘 작용합니다. 우수한 상용성을 보이며 시너지 효과를 나타냅니다. 아민 옥사이드는 효과적인 증점제입니다. pH가 6.4~7.5일 때, 알킬 디메틸 아민 옥사이드는 화합물의 점도를 13.5Pa.s~18Pa.s에 도달하게 할 수 있고, 알킬 아미도프로필 디메틸 옥사이드 아민은 화합물의 점도를 34Pa.s~49Pa.s까지 높일 수 있으며, 후자에 소금을 첨가해도 점도는 낮아지지 않습니다.
2.5.5 기타
몇몇 베타인과 비누도 증점제로 사용할 수 있습니다. 이들의 증점 메커니즘은 다른 저분자 화합물과 유사하며, 모두 계면활성 미셀과 상호 작용하여 증점 효과를 냅니다. 비누는 스틱 화장품의 증점제로 사용할 수 있으며, 베타인은 주로 계면활성제 수계에 사용됩니다.
2.6 수용성 고분자 증점제
많은 고분자 증점제로 증점된 시스템은 용액의 pH나 전해질 농도에 영향을 받지 않습니다. 또한, 고분자 증점제는 필요한 점도를 얻기 위해 더 적은 양이 필요합니다. 예를 들어, 제품에는 코코넛 오일 디에탄올아미드와 같은 계면활성제 증점제가 질량 분율 3.0%로 필요합니다. 동일한 효과를 얻으려면 일반 고분자의 0.5% 섬유만으로도 충분합니다. 대부분의 수용성 고분자 화합물은 화장품 산업에서 증점제뿐만 아니라 현탁제, 분산제, 스타일링제로도 사용됩니다.
2.6.1 셀룰로오스
셀룰로오스는 수성 시스템에서 매우 효과적인 증점제이며, 화장품의 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 셀룰로오스는 반복된 글루코사이드 단위를 포함하는 천연 유기물이며, 각 글루코사이드 단위는 3개의 수산기를 가지고 있어 다양한 유도체를 형성할 수 있습니다. 셀룰로오스 증점제는 수화-팽윤 과정을 통해 긴 사슬을 형성하여 증점되며, 셀룰로오스 증점 시스템은 뚜렷한 유사가소성 유동 형태를 보입니다. 일반적인 사용량은 약 1%입니다.
2.6.2 폴리아크릴산
폴리아크릴산 증점제의 증점 메커니즘은 중화 증점과 수소 결합 증점의 두 가지가 있습니다. 중화 및 증점이란 산성 폴리아크릴산 증점제를 중화시켜 분자를 이온화하고 고분자 주쇄를 따라 음전하를 생성하는 것입니다. 동성 전하 간의 반발은 분자가 곧게 펴지고 열려 네트워크를 형성하도록 촉진합니다. 이러한 구조는 증점 효과를 나타냅니다. 수소 결합 증점이란 폴리아크릴산 증점제가 먼저 물과 결합하여 수화 분자를 형성한 다음, 질량 분율이 10%~20%인 히드록실 공여체(예: 에톡시기 5개 이상)와 결합하여 수계에서 곱슬곱슬한 분자들을 풀어 네트워크 구조를 형성하여 증점 효과를 얻는 것입니다. pH, 중화제, 그리고 가용성 염의 존재는 증점 시스템의 점도에 큰 영향을 미칩니다. pH 값이 5 미만이면 pH 값이 증가함에 따라 점도가 증가합니다. pH 값이 5~10이면 점도는 거의 변하지 않습니다. 그러나 pH 값이 계속 증가함에 따라 증점 효율은 다시 감소합니다. 1가 이온은 시스템의 증점 효율만 감소시키는 반면, 2가 또는 3가 이온은 시스템을 희석할 뿐만 아니라, 함량이 충분할 경우 불용성 침전물을 생성할 수 있습니다.
2.6.3 천연고무 및 그 변형제품
천연검은 주로 콜라겐과 다당류로 구성되어 있지만, 증점제로 사용되는 천연검은 주로 다당류입니다. 증점 메커니즘은 다당류 단위에 있는 세 개의 수산기와 물 분자의 상호작용을 통해 3차원 수화 네트워크 구조를 형성하여 증점 효과를 얻는 것입니다. 이들 수용액의 유변학적 형태는 대부분 비뉴턴 유체이지만, 일부 묽은 용액의 유변학적 특성은 뉴턴 유체에 가깝습니다. 증점 효과는 일반적으로 pH, 온도, 농도 및 시스템의 다른 용질과 관련이 있습니다. 이 제품은 매우 효과적인 증점제이며, 일반적인 사용량은 0.1%~1.0%입니다.
2.6.4 무기 고분자 및 그 변형물
무기 고분자 증점제는 일반적으로 3층 구조 또는 팽창된 격자 구조를 갖습니다. 상업적으로 가장 유용한 두 가지 유형은 몬모릴로나이트와 헥토라이트입니다. 증점 메커니즘은 무기 고분자가 물에 분산될 때, 그 안의 금속 이온이 웨이퍼에서 확산되고 수화가 진행됨에 따라 팽윤되어 최종적으로 층상 결정이 완전히 분리되어 음이온 층상 구조의 층상 결정과 금속 이온이 투명한 콜로이드 현탁액에 형성되는 것입니다. 이 경우, 층상 결정은 격자 균열로 인해 표면 음전하를 띠고 모서리에는 소량의 양전하를 갖습니다. 묽은 용액에서는 표면의 음전하가 모서리의 양전하보다 크기 때문에 입자들이 서로 반발하기 때문에 증점 효과가 없습니다. 전해질을 첨가하고 농도를 조절하면 용액 내 이온 농도가 증가하고 층상 결정의 표면 전하는 감소합니다. 이때 주요 상호작용은 라멜라 간의 반발력에서 라멜라 표면의 음전하와 가장자리 모서리의 양전하 간의 인력으로 바뀌며, 평행한 라멜라들은 서로 수직으로 가교되어 소위 "상자 모양" 구조를 형성합니다. "사이공간" 구조는 팽창과 겔화를 유발하여 두꺼워지는 효과를 얻습니다. 이온 농도가 더 증가하면 구조가 파괴됩니다.
게시 시간: 2022년 12월 28일