Verdikkingsmiddelen vormen de skeletstructuur en de kern van diverse cosmetische formules en zijn cruciaal voor het uiterlijk, de reologische eigenschappen, de stabiliteit en het huidgevoel van producten. Selecteer veelgebruikte en representatieve soorten verdikkingsmiddelen, bereid ze in waterige oplossingen met verschillende concentraties, test hun fysische en chemische eigenschappen, zoals viscositeit en pH, en gebruik kwantitatieve beschrijvende analyses om hun uiterlijk, transparantie en diverse huidgevoelens tijdens en na gebruik te controleren. Er werden sensorische tests uitgevoerd op de indicatoren en er werd literatuuronderzoek gedaan om verschillende soorten verdikkingsmiddelen samen te vatten en te beschrijven, wat een zekere referentie kan vormen voor het ontwerp van cosmetische formules.
1. Beschrijving van het verdikkingsmiddel
Er zijn veel stoffen die als verdikkingsmiddel kunnen worden gebruikt. Vanuit het perspectief van relatief molecuulgewicht zijn er laagmoleculaire en hoogmoleculaire verdikkingsmiddelen; vanuit het perspectief van functionele groepen zijn er elektrolyten, alcoholen, amiden, carbonzuren en esters, enz. Wacht even. Verdikkingsmiddelen worden geclassificeerd volgens de classificatiemethode voor cosmetische grondstoffen.
1. Verdikkingsmiddel met laag moleculair gewicht
1.1.1 Anorganische zouten
Het systeem dat anorganisch zout als verdikkingsmiddel gebruikt, is over het algemeen een systeem met een waterige oplossing van oppervlakteactieve stoffen. Het meest gebruikte verdikkingsmiddel op basis van anorganisch zout is natriumchloride, dat een duidelijk verdikkingseffect heeft. Oppervlakteactieve stoffen vormen micellen in waterige oplossing, en de aanwezigheid van elektrolyten verhoogt het aantal verbindingen van micellen, wat leidt tot de transformatie van bolvormige micellen in staafvormige micellen, waardoor de bewegingsweerstand toeneemt en dus de viscositeit van het systeem toeneemt. Een overmaat aan elektrolyt zal echter de micelstructuur aantasten, de bewegingsweerstand verminderen en de viscositeit van het systeem verlagen, wat het zogenaamde "uitzouten" is. Daarom bedraagt de toegevoegde hoeveelheid elektrolyt over het algemeen 1-2 massaprocent, en werkt het samen met andere soorten verdikkingsmiddelen om het systeem stabieler te maken.
1.1.2 Vetalcoholen, vetzuren
Vetalcoholen en vetzuren zijn polaire organische stoffen. Sommige artikelen beschouwen ze als niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen omdat ze zowel lipofiele als hydrofiele groepen bevatten. De aanwezigheid van een kleine hoeveelheid van dergelijke organische stoffen heeft een aanzienlijke invloed op de oppervlaktespanning, de omc-waarde en andere eigenschappen van de oppervlakteactieve stof, en de omvang van het effect neemt toe met de lengte van de koolstofketen, over het algemeen in een lineair verband. Het werkingsprincipe is dat vetalcoholen en vetzuren micellen van oppervlakteactieve stoffen kunnen invoegen (binden) om de vorming van micellen te bevorderen. Het effect van waterstofbruggen tussen de polaire koppen zorgt ervoor dat de twee moleculen dicht op het oppervlak gerangschikt worden, wat de eigenschappen van de micellen van de oppervlakteactieve stof sterk verandert en het verdikkingseffect veroorzaakt.
2. Classificatie van verdikkingsmiddelen
2.1 Niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen
2.1.1 Anorganische zouten
Natriumchloride, kaliumchloride, ammoniumchloride, monoethanolaminechloride, diethanolaminechloride, natriumsulfaat, trinatriumfosfaat, dinatriumwaterstoffosfaat en natriumtripolyfosfaat, enz.;
2.1.2 Vetalcoholen en vetzuren
Laurylalcohol, myristylalcohol, C12-15-alcohol, C12-16-alcohol, decylalcohol, hexylalcohol, octylalcohol, cetylalcohol, stearylalcohol, behenylalcohol, laurinezuur, C18-36-zuur, linolzuur, linoleenzuur, myristinezuur, stearinezuur, beheenzuur, enz.;
2.1.3 Alkanolamiden
Coco Diethanolamide, Coco Monoethanolamide, Coco Monoisopropanolamide, Cocamide, Lauroyl-Linoleoyl Diethanolamide, Lauroyl-Myristoyl Diethanolamide, Isostearyl Diethanolamide, Linolzuur Diethanolamide, Kardemom Diethanolamide, Kardemom Monoethanolamide, Olie Diethanolamide, Palm Monoethanolamide, Castorolie Monoethanolamide, Sesam Diethanolamide, Sojaboon Diethanolamide, Stearyl Diethanolamide, Stearine Monoethanolamide, stearylmonoethanolamide stearaat, stearamide, talk monoethanolamide, tarwekiem diethanolamide, PEG (polyethyleenglycol)-3 lauramide, PEG-4 oleamide, PEG-50 talkamide, enz.;
2.1.4 Ethers
Cetylpolyoxyethyleen (3) ether, isocetylpolyoxyethyleen (10) ether, laurylpolyoxyethyleen (3) ether, laurylpolyoxyethyleen (10) ether, Poloxamer-n (geëthoxyleerde polyoxypropyleenether) (n=105, 124, 185, 237, 238, 338, 407), enz.;
2.1.5 Esters
PEG-80 glyceryltallowester, PEC-8PPG (polypropyleenglycol)-3-diisostearaat, PEG-200 gehydrogeneerd glycerylpalmitaat, PEG-n (n=6, 8, 12) bijenwas, PEG-4-isostearaat, PEG-n (n=3, 4, 8, 150) distearaat, PEG-18 glyceryloleaat/cocoaat, PEG-8-dioleaat, PEG-200 glycerylstearaat, PEG-n (n=28, 200) glycerylsheaboter, PEG-7 gehydrogeneerde ricinusolie, PEG-40 jojobaolie, PEG-2-lauraat, PEG-120 methylglucosedioleaat, PEG-150 pentaerythritolstearaat, PEG-55 propyleenglycololeaat, PEG-160 sorbitantriisostearaat, PEG-n (n=8, 75, 100) stearaat, PEG-150/decyl/SMDI-copolymeer (polyethyleenglycol-150/decyl/methacrylaatcopolymeer), PEG-150/stearyl/SMDI-copolymeer, PEG-90. Isostearaat, PEG-8PPG-3-dilauraat, cetylmyristaat, cetylpalmitaat, C18-36-ethyleenglycolzuur, pentaerythritolstearaat, pentaerythritolbehenaat, propyleenglycolstearaat, behenylester, cetylester, glyceryltribehenaat, glyceryltrihydroxystearaat, enz.;
2.1.6 Amineoxiden
Myristylamineoxide, isostearylaminopropylamineoxide, aminopropylamineoxide uit kokosolie, aminopropylamineoxide uit tarwekiemen, aminopropylamineoxide uit sojabonen, PEG-3-laurylamineoxide, enz.;
2.2 Amfotere oppervlakteactieve stoffen
Cetyl Betaine, Coco Aminosulfobetaine, enz.;
2.3 Anionische oppervlakteactieve stoffen
Kaliumoleaat, kaliumstearaat, enz.;
2.4 Wateroplosbare polymeren
2.4.1 Cellulose
Cellulose, cellulosegom,carboxymethylhydroxyethylcellulose, cetylhydroxyethylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, formazanbasiscellulose, carboxymethylcellulose, enz.;
2.4.2 Polyoxyethyleen
PEG-n (n=5M, 9M, 23M, 45M, 90M, 160M), enz.;
2.4.3 Polyacrylzuur
Acrylaten/C10-30 alkylacrylaatcrosspolymeer, acrylaten/cetylethoxy(20) itaconaatcopolymeer, acrylaten/cetylethoxy(20) methylacrylatencopolymeer, acrylaten/tetradecyl ethoxy(25) acrylaatcopolymeer, acrylaten/octadecyl ethoxyl(20) itaconaatcopolymeer, acrylaten/octadecaan ethoxy(20) methacrylaatcopolymeer, acrylaat/octadecaan ethoxy(50) acrylaatcopolymeer, acrylaat/VA-crosspolymeer, PAA (polyacrylzuur), natriumacrylaat/vinylisodecanoaat crosslinked polymeer, carbomeer (polyacrylzuur) en het natriumzout daarvan, enz.;
2.4.4 Natuurrubber en de gemodificeerde producten ervan
Alginezuur en zijn (ammonium-, calcium-, kalium-)zouten, pectine, natriumhyaluronaat, guargom, kationische guargom, hydroxypropylguargom, tragacanthgom, carrageen en zijn (calcium-, natrium-)zout, xanthaangom, sclerotinegom, enz.;
2.4.5 Anorganische polymeren en hun gemodificeerde producten
Magnesiumaluminiumsilicaat, silica, natriummagnesiumsilicaat, gehydrateerde silica, montmorilloniet, natriumlithiummagnesiumsilicaat, hectoriet, stearyl-ammoniummontmorilloniet, stearyl-ammoniumhectoriet, quaternair ammoniumzout -90 montmorilloniet, quaternair ammonium -18 montmorilloniet, quaternair ammonium -18 hectoriet, enz.;
2.4.6 Overige
PVM/MA decadieen crosslinked polymeer (crosslinked polymeer van polyvinylmethylether/methylacrylaat en decadieen), PVP (polyvinylpyrrolidon), enz.;
2.5 Oppervlakteactieve stoffen
2.5.1 Alkanolamiden
De meest gebruikte is kokosdiethanolamide. Alkanolamiden zijn compatibel met elektrolyten voor verdikking en geven de beste resultaten. Het verdikkingsmechanisme van alkanolamiden is de interactie met anionische oppervlakteactieve micellen om niet-Newtoniaanse vloeistoffen te vormen. Verschillende alkanolamiden verschillen sterk in prestaties en hun effecten zijn ook verschillend wanneer ze alleen of in combinatie worden gebruikt. Sommige artikelen beschrijven de verdikkings- en schuimvormende eigenschappen van verschillende alkanolamiden. Onlangs is gemeld dat alkanolamiden het potentiële risico lopen kankerverwekkende nitrosaminen te produceren wanneer ze in cosmetica worden verwerkt. Tot de onzuiverheden van alkanolamiden behoren vrije aminen, die potentiële bronnen van nitrosaminen zijn. Er is momenteel geen officieel advies van de cosmetica-industrie over het al dan niet verbieden van alkanolamiden in cosmetica.
2.5.2 Ethers
In de formulering met vetalcohol polyoxyethyleenethernatriumsulfaat (AES) als belangrijkste werkzame stof, kunnen over het algemeen alleen anorganische zouten worden gebruikt om de juiste viscositeit aan te passen. Studies hebben aangetoond dat dit te wijten is aan de aanwezigheid van ongesulfateerde vetalcoholethoxylaten in AES, die aanzienlijk bijdragen aan de verdikking van de oppervlakteactieve oplossing. Diepgaand onderzoek heeft aangetoond dat: de gemiddelde ethoxyleringsgraad ongeveer 3EO of 10EO is om de beste rol te spelen. Bovendien hangt het verdikkingseffect van vetalcoholethoxylaten sterk af van de verdelingsbreedte van ongereageerde alcoholen en homologen in hun producten. Hoe breder de verdeling van homologen, hoe minder verdikking het product heeft, en hoe smaller de verdeling van homologen, hoe groter het verdikkingseffect kan worden bereikt.
2.5.3 Esters
De meest gebruikte verdikkingsmiddelen zijn esters. Recentelijk zijn PEG-8PPG-3-diisostearaat, PEG-90-diisostearaat en PEG-8PPG-3-dilauraat in het buitenland gerapporteerd. Dit type verdikkingsmiddel behoort tot de niet-ionische verdikkingsmiddelen en wordt voornamelijk gebruikt in waterige oplossingen met oppervlakteactieve stoffen. Deze verdikkingsmiddelen hydrolyseren niet gemakkelijk en hebben een stabiele viscositeit over een breed pH- en temperatuurbereik. Momenteel wordt PEG-150-distearaat het meest gebruikt. De esters die als verdikkingsmiddel worden gebruikt, hebben over het algemeen een relatief hoog molecuulgewicht, waardoor ze bepaalde eigenschappen van polymeerverbindingen hebben. Het verdikkingsmechanisme is te danken aan de vorming van een driedimensionaal hydratatienetwerk in de waterige fase, waardoor micellen van oppervlakteactieve stoffen worden opgenomen. Dergelijke verbindingen werken naast hun gebruik als verdikkingsmiddelen in cosmetica ook als verzachtende en hydraterende middelen.
2.5.4 Amineoxiden
Amineoxide is een polaire, niet-ionogene oppervlakteactieve stof. Deze stof wordt gekenmerkt door: in waterige oplossing vertoont het, vanwege het verschil in pH-waarde, niet-ionogene eigenschappen, en kan ook sterke ionogene eigenschappen vertonen. Onder neutrale of alkalische omstandigheden, dat wil zeggen wanneer de pH hoger is dan of gelijk is aan 7, bestaat amineoxide als een niet-geïoniseerd hydraat in waterige oplossing, wat niet-ionisch is. In zure oplossing vertoont het een zwakke kationiciteit. Wanneer de pH van de oplossing lager is dan 3, is de kationiciteit van amineoxide bijzonder duidelijk, waardoor het onder verschillende omstandigheden goed kan samenwerken met kationische, anionische, niet-ionische en zwitterionische oppervlakteactieve stoffen. Het is goed compatibel en vertoont een synergetisch effect. Amineoxide is een effectief verdikkingsmiddel. Wanneer de pH-waarde 6,4-7,5 bedraagt, kan alkyldimethylamineoxide de viscositeit van de verbinding opvoeren tot 13,5Pa.s-18Pa.s, terwijl alkylamidopropyldimethyloxide-amines de viscositeit van de verbinding kunnen verhogen tot 34Pa.s-49Pa.s. Het toevoegen van zout aan laatstgenoemde zal de viscositeit niet verlagen.
2.5.5 Overige
Sommige betaïnen en zepen kunnen ook als verdikkingsmiddel worden gebruikt. Hun verdikkingsmechanisme is vergelijkbaar met dat van andere kleine moleculen, en ze bereiken allemaal het verdikkingseffect door interactie met oppervlakteactieve micellen. Zepen kunnen worden gebruikt als verdikkingsmiddel in stickcosmetica, en betaïne wordt voornamelijk gebruikt in oppervlakteactieve watersystemen.
2.6 Wateroplosbaar polymeerverdikkingsmiddel
Systemen die met veel polymere verdikkers worden verdikt, worden niet beïnvloed door de pH van de oplossing of de concentratie van de elektrolyt. Bovendien hebben polymeerverdikkers minder nodig om de vereiste viscositeit te bereiken. Een product vereist bijvoorbeeld een oppervlakteactieve verdikkingsmiddel zoals kokosoliediethanolamide met een massafractie van 3,0%. Om hetzelfde effect te bereiken, is slechts 0,5% polymeervezel voldoende. De meeste in water oplosbare polymeerverbindingen worden niet alleen gebruikt als verdikkingsmiddelen in de cosmetische industrie, maar ook als suspendeermiddelen, dispergeermiddelen en stylingmiddelen.
2.6.1 Cellulose
Cellulose is een zeer effectief verdikkingsmiddel in systemen op waterbasis en wordt veel gebruikt in diverse cosmetische toepassingen. Cellulose is een natuurlijke organische stof die herhaaldelijk glucoside-eenheden bevat, en elke glucoside-eenheid bevat 3 hydroxylgroepen, waaruit diverse derivaten kunnen worden gevormd. Celluloseverdikkingsmiddelen verdikken door middel van hydratatie-zwellende lange ketens, en het met cellulose verdikte systeem vertoont een duidelijke pseudoplastische reologische morfologie. De algemene massafractie van het gebruik is ongeveer 1%.
2.6.2 Polyacrylzuur
Er zijn twee verdikkingsmechanismen voor polyacrylzuurverdikkers, namelijk neutralisatieverdikking en waterstofbrugverdikking. Neutralisatie en verdikking neutraliseren het zure polyacrylzuurverdikkingsmiddel om de moleculen te ioniseren en negatieve ladingen te genereren langs de hoofdketen van het polymeer. De afstoting tussen de ladingen van hetzelfde geslacht zorgt ervoor dat de moleculen zich rechttrekken en openen om een netwerk te vormen. De structuur bereikt het verdikkingseffect; waterstofbrugverdikking houdt in dat het polyacrylzuurverdikkingsmiddel eerst wordt gecombineerd met water om een hydratatiemolecuul te vormen, en vervolgens wordt gecombineerd met een hydroxyldonor met een massafractie van 10%-20% (bijvoorbeeld met 5 of meer ethoxygroepen). Niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen worden gecombineerd om de gekrulde moleculen in het waterige systeem te ontwarren en een netwerkstructuur te vormen om een verdikkingseffect te bereiken. Verschillende pH-waarden, verschillende neutralisatoren en de aanwezigheid van oplosbare zouten hebben een grote invloed op de viscositeit van het verdikkingssysteem. Bij een pH-waarde lager dan 5 neemt de viscositeit toe met de stijging van de pH-waarde; bij een pH-waarde van 5-10 blijft de viscositeit vrijwel onveranderd; maar naarmate de pH-waarde verder stijgt, neemt de verdikkingsefficiëntie weer af. Monovalente ionen verminderen alleen de verdikkingsefficiëntie van het systeem, terwijl twee- of driewaardige ionen niet alleen het systeem kunnen verdunnen, maar ook onoplosbare neerslagen kunnen produceren wanneer de concentratie voldoende is.
2.6.3 Natuurrubber en de gemodificeerde producten ervan
Natuurlijke gom bestaat voornamelijk uit collageen en polysachariden, maar natuurlijke gom die als verdikkingsmiddel wordt gebruikt, bestaat voornamelijk uit polysachariden. Het verdikkingsmechanisme bestaat uit de vorming van een driedimensionale hydratatienetwerkstructuur door de interactie van drie hydroxylgroepen in de polysacharide-eenheid met watermoleculen, om zo het verdikkingseffect te bereiken. De reologische vormen van hun waterige oplossingen zijn meestal niet-Newtoniaanse vloeistoffen, maar de reologische eigenschappen van sommige verdunde oplossingen lijken sterk op die van Newtoniaanse vloeistoffen. Hun verdikkingseffect is over het algemeen afhankelijk van de pH-waarde, temperatuur, concentratie en andere opgeloste stoffen in het systeem. Dit is een zeer effectief verdikkingsmiddel en de algemene dosering is 0,1%-1,0%.
2.6.4 Anorganische polymeren en hun gemodificeerde producten
Anorganische polymeerverdikkers hebben over het algemeen een drielaagse structuur of een geëxpandeerde roosterstructuur. De twee commercieel meest bruikbare typen zijn montmorilloniet en hectoriet. Het verdikkingsmechanisme is dat wanneer het anorganische polymeer in water wordt gedispergeerd, de metaalionen erin diffunderen van de wafer, tijdens de hydratatie zwelt het op en uiteindelijk worden de lamellaire kristallen volledig gescheiden, wat resulteert in de vorming van anionische lamellaire kristallen en metaalionen in een transparante colloïdale suspensie. In dit geval hebben de lamellen een negatieve oppervlaktelading en een kleine hoeveelheid positieve lading aan hun hoeken als gevolg van roosterbreuken. In een verdunde oplossing zijn de negatieve ladingen aan het oppervlak groter dan de positieve ladingen aan de hoeken, en stoten de deeltjes elkaar af, waardoor er geen verdikkingseffect zal zijn. Door de toevoeging en concentratie van elektrolyt neemt de concentratie ionen in de oplossing toe en neemt de oppervlaktelading van de lamellen af. Op dit moment verandert de belangrijkste interactie van de afstotende kracht tussen de lamellen naar de aantrekkingskracht tussen de negatieve ladingen op het oppervlak van de lamellen en de positieve ladingen aan de randen. De parallelle lamellen worden loodrecht op elkaar vernet om een zogenaamd "karton" te vormen. De structuur van "tussenruimte" veroorzaakt zwelling en gelering om het effect van verdikking te bereiken. Verdere toename van de ionenconcentratie zal de structuur vernietigen.
Plaatsingstijd: 28-12-2022