Os espessantes são a estrutura esquelética e a base principal de diversas formulações cosméticas, sendo cruciais para a aparência, as propriedades reológicas, a estabilidade e a sensação na pele dos produtos. Selecionamos diferentes tipos de espessantes comumente utilizados e representativos, preparamos soluções aquosas com diferentes concentrações, testamos suas propriedades físicas e químicas, como viscosidade e pH, e utilizamos análise descritiva quantitativa para verificar sua aparência, transparência e as múltiplas sensações na pele durante e após o uso. Realizamos testes sensoriais com os indicadores e pesquisamos a literatura para sintetizar e sintetizar os diversos tipos de espessantes, que podem fornecer uma referência para o design de fórmulas cosméticas.
1. Descrição do espessante
Existem muitas substâncias que podem ser usadas como espessantes. Do ponto de vista do peso molecular relativo, existem espessantes de baixo peso molecular e espessantes de alto peso molecular; do ponto de vista dos grupos funcionais, existem eletrólitos, álcoois, amidas, ácidos carboxílicos e ésteres, etc. Espere. Os espessantes são classificados de acordo com o método de classificação das matérias-primas cosméticas.
1. Espessante de baixo peso molecular
1.1.1 Sais inorgânicos
O sistema que utiliza sal inorgânico como espessante é geralmente um sistema de solução aquosa surfactante. O espessante de sal inorgânico mais comumente utilizado é o cloreto de sódio, que possui um efeito espessante óbvio. Os surfactantes formam micelas em solução aquosa, e a presença de eletrólitos aumenta o número de associações de micelas, levando à transformação de micelas esféricas em micelas em forma de bastonete, aumentando a resistência ao movimento e, portanto, aumentando a viscosidade do sistema. No entanto, quando o eletrólito é excessivo, ele afetará a estrutura micelar, reduzirá a resistência ao movimento e reduzirá a viscosidade do sistema, o que é o chamado "salting out". Portanto, a quantidade de eletrólito adicionado é geralmente de 1% a 2% em massa, e ele trabalha em conjunto com outros tipos de espessantes para tornar o sistema mais estável.
1.1.2 Álcoois graxos, ácidos graxos
Álcoois graxos e ácidos graxos são substâncias orgânicas polares. Alguns artigos os consideram surfactantes não iônicos porque possuem grupos lipofílicos e hidrofílicos. A presença de uma pequena quantidade dessas substâncias orgânicas tem um impacto significativo na tensão superficial, OMC e outras propriedades do surfactante, e o tamanho do efeito aumenta com o comprimento da cadeia carbônica, geralmente em uma relação linear. Seu princípio de ação é que álcoois graxos e ácidos graxos podem inserir (juntar) micelas de surfactante para promover a formação de micelas. O efeito da ligação de hidrogênio entre as cabeças polares faz com que as duas moléculas se acomodem próximas na superfície, o que altera significativamente as propriedades das micelas de surfactante e atinge o efeito de espessamento.
2. Classificação dos espessantes
2.1 Surfactantes não iônicos
2.1.1 Sais inorgânicos
Cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto de amônio, cloreto de monoetanolamina, cloreto de dietanolamina, sulfato de sódio, fosfato trissódico, fosfato de hidrogênio dissódico e tripolifosfato de sódio, etc.;
2.1.2 Álcoois graxos e ácidos graxos
Álcool laurílico, álcool mirístico, álcool C12-15, álcool C12-16, álcool decílico, álcool hexílico, álcool octílico, álcool cetílico, álcool estearílico, álcool beenílico, ácido láurico, ácido C18-36, ácido linoleico, ácido linolênico, ácido mirístico, ácido esteárico, ácido beênico, etc.;
2.1.3 Alcanolamidas
Dietanolamida de coco, monoetanolamida de coco, monoisopropanolamida de coco, cocamida, lauroil-linoleil dietanolamida, lauroil-miristoil dietanolamida, isoestearil dietanolamida, dietanolamida linoleica, dietanolamida de cardamomo, monoetanolamida de cardamomo, dietanolamida de óleo, monoetanolamida de palma, monoetanolamida de óleo de rícino, dietanolamida de gergelim, dietanolamida de soja, estearil dietanolamida, monoetanolamida de estearina, estearato de estearil monoetanolamida, estearamida, monoetanolamida de sebo, dietanolamida de gérmen de trigo, PEG (polietilenoglicol)-3 lauramida, PEG-4 oleamida, PEG-50 sebo amida, etc.;
2.1.4 Éteres
Éter de cetil polioxietileno (3), éter de isocetil polioxietileno (10), éter de lauril polioxietileno (3), éter de lauril polioxietileno (10), Poloxamer-n (éter de polioxipropileno etoxilado) (n=105, 124, 185, 237, 238, 338, 407), etc.;
2.1.5 Ésteres
PEG-80 Éster de Glicerila de Sebo, PEC-8PPG (Polipropilenoglicol)-3 Diisoestearato, PEG-200 Palmitato de Glicerila Hidrogenado, PEG-n (n=6, 8, 12) Cera de Abelha, PEG-4 Isoestearato, PEG-n (n=3, 4, 8, 150) Diestearato, PEG-18 Oleato/Cocoato de Glicerila, PEG-8 Dioleato, PEG-200 Estearato de Glicerila, PEG-n (n=28, 200) Manteiga de Karité Glicerílica, PEG-7 Óleo de Rícino Hidrogenado, PEG-40 Óleo de Jojoba, PEG-2 Laurato, PEG-120 Dioleato de Metilglicose, PEG-150 Estearato de Pentaeritritol, PEG-55 Oleato de Propilenoglicol, PEG-160 triisoestearato de sorbitano, estearato de PEG-n (n=8, 75, 100), copolímero de PEG-150/decil/SMDI (copolímero de polietilenoglicol-150/decil/metacrilato), copolímero de PEG-150/estearil/SMDI, PEG-90 isoestearato, dilaurato de PEG-8PPG-3, miristato de cetila, palmitato de cetila, ácido etilenoglicol C18-36, estearato de pentaeritritol, behenato de pentaeritritol, estearato de propilenoglicol, éster de beenila, éster cetílico, tribehenato de glicerila, tri-hidroxiestearato de glicerila, etc.;
2.1.6 Óxidos de amina
Óxido de miristil amina, óxido de isoestearil aminopropil amina, óxido de óleo de coco aminopropil amina, óxido de gérmen de trigo aminopropil amina, óxido de soja aminopropil amina, óxido de PEG-3 laurilamina, etc.;
2.2 Surfactantes anfotéricos
Cetil betaína, coco aminosulfobetaína, etc.;
2.3 Surfactantes aniônicos
Oleato de potássio, estearato de potássio, etc.;
2.4 Polímeros solúveis em água
2.4.1 Celulose
Celulose, goma de celulose,carboximetil hidroxietil celulose, cetil hidroxietil celulose, etil celulose, hidroxietil celulose, hidroxipropil celulose, hidroxipropil metil celulose, celulose base de formazano, carboximetil celulose, etc.;
2.4.2 Polioxietileno
PEG-n (n=5M, 9M, 23M, 45M, 90M, 160M), etc.;
2.4.3 Ácido poliacrílico
Crosspolímero de acrilatos/acrilato de alquila C10-30, copolímero de acrilatos/cetil etóxi(20) itaconato, copolímero de acrilatos/cetil etóxi(20) metil acrilatos, copolímero de acrilatos/tetradecil etóxi(25) acrilato, copolímero de acrilatos/octadecil etóxi(20) itaconato, copolímero de acrilatos/octadecano etóxi(20) metacrilato, copolímero de acrilato/ocaril etóxi(50) acrilato, crosspolímero de acrilato/VA, PAA (ácido poliacrílico), polímero reticulado de acrilato de sódio/isodecanoato de vinila, carbômero (ácido poliacrílico) e seu sal de sódio, etc.;
2.4.4 Borracha natural e seus produtos modificados
Ácido algínico e seus sais (de amônio, cálcio, potássio), pectina, hialuronato de sódio, goma guar, goma guar catiônica, goma guar hidroxipropil, goma tragacanta, carragenina e seus sais (de cálcio, sódio), goma xantana, goma esclerotina, etc.;
2.4.5 Polímeros inorgânicos e seus produtos modificados
Silicato de magnésio e alumínio, sílica, silicato de sódio e magnésio, sílica hidratada, montmorilonita, silicato de sódio e lítio e magnésio, hectorita, montmorilonita de estearilamônio, hectorita de estearilamônio, sal de amônio quaternário -90 montmorilonita, montmorilonita de amônio quaternário -18, hectorita de amônio quaternário -18, etc.;
2.4.6 Outros
Polímero reticulado de decadieno PVM/MA (polímero reticulado de polivinil metil éter/acrilato de metila e decadieno), PVP (polivinilpirrolidona), etc.;
2.5 Surfactantes
2.5.1 Alcanolamidas
A mais comumente usada é a dietanolamida de coco. As alcanolamidas são compatíveis com eletrólitos para espessamento e fornecem os melhores resultados. O mecanismo de espessamento das alcanolamidas é a interação com micelas de surfactantes aniônicos para formar fluidos não newtonianos. Várias alcanolamidas têm grandes diferenças no desempenho e seus efeitos também são diferentes quando usadas sozinhas ou em combinação. Alguns artigos relatam as propriedades espessantes e espumantes de diferentes alcanolamidas. Recentemente, foi relatado que as alcanolamidas têm o risco potencial de produzir nitrosaminas cancerígenas quando são transformadas em cosméticos. Entre as impurezas das alcanolamidas estão as aminas livres, que são fontes potenciais de nitrosaminas. Atualmente, não há uma opinião oficial da indústria de cuidados pessoais sobre a proibição das alcanolamidas em cosméticos.
2.5.2 Éteres
Em formulações com álcool graxo polioxietileno éter sulfato de sódio (AES) como principal substância ativa, geralmente apenas sais inorgânicos podem ser usados para ajustar a viscosidade adequada. Estudos demonstraram que isso se deve à presença de etoxilatos de álcoois graxos não sulfatados no AES, que contribuem significativamente para o espessamento da solução surfactante. Pesquisas aprofundadas constataram que o grau médio de etoxilação é de cerca de 3EO ou 10EO para desempenhar o melhor papel. Além disso, o efeito espessante dos etoxilatos de álcoois graxos tem grande relação com a amplitude de distribuição dos álcoois não reagidos e homólogos contidos em seus produtos. Quando a distribuição de homólogos é mais ampla, o efeito espessante do produto é fraco, e quanto mais estreita a distribuição de homólogos, maior o efeito espessante obtido.
2.5.3 Ésteres
Os espessantes mais comumente usados são os ésteres. Recentemente, o diisoestearato de PEG-8PPG-3, o diisoestearato de PEG-90 e o dilaurato de PEG-8PPG-3 foram relatados no exterior. Este tipo de espessante pertence ao espessante não iônico, usado principalmente em sistemas de soluções aquosas de surfactantes. Esses espessantes não são facilmente hidrolisados e têm viscosidade estável em uma ampla faixa de pH e temperatura. Atualmente, o mais comumente usado é o diestearato de PEG-150. Os ésteres usados como espessantes geralmente têm pesos moleculares relativamente grandes, portanto, eles têm algumas propriedades de compostos poliméricos. O mecanismo de espessamento é devido à formação de uma rede de hidratação tridimensional na fase aquosa, incorporando assim micelas de surfactante. Tais compostos atuam como emolientes e hidratantes, além de seu uso como espessantes em cosméticos.
2.5.4 Óxidos de amina
O óxido de amina é um tipo de surfactante polar não iônico, que se caracteriza por: em solução aquosa, devido à diferença do valor de pH da solução, ele mostra propriedades não iônicas, e também pode mostrar fortes propriedades iônicas. Em condições neutras ou alcalinas, ou seja, quando o pH é maior ou igual a 7, o óxido de amina existe como um hidrato não ionizado em solução aquosa, mostrando não ionicidade. Em solução ácida, mostra fraca cationicidade. Quando o pH da solução é menor que 3, a cationicidade do óxido de amina é particularmente óbvia, por isso pode funcionar bem com surfactantes catiônicos, aniônicos, não iônicos e zwitteriônicos em diferentes condições. Boa compatibilidade e mostram efeito sinérgico. O óxido de amina é um espessante eficaz. Quando o pH é de 6,4-7,5, o óxido de alquil dimetil amina pode fazer com que a viscosidade do composto atinja 13,5 Pa.s-18 Pa.s, enquanto as aminas de óxido de alquil amidopropil dimetil podem fazer com que a viscosidade do composto chegue a 34 Pa.s-49 Pa.s, e adicionar sal a este último não reduzirá a viscosidade.
2.5.5 Outros
Algumas betaínas e sabões também podem ser usados como espessantes. Seu mecanismo de espessamento é semelhante ao de outras moléculas pequenas, e todos eles alcançam o efeito espessante interagindo com micelas tensoativas. Sabões podem ser usados para espessamento em cosméticos em bastão, e a betaína é usada principalmente em sistemas de água surfactante.
2.6 Espessante de polímero solúvel em água
Sistemas espessados com muitos espessantes poliméricos não são afetados pelo pH da solução ou pela concentração do eletrólito. Além disso, os espessantes poliméricos precisam de uma quantidade menor para atingir a viscosidade necessária. Por exemplo, um produto requer um espessante surfactante, como a dietanolamida de óleo de coco, com uma fração mássica de 3,0%. Para obter o mesmo efeito, apenas 0,5% de fibra de polímero simples é suficiente. A maioria dos compostos poliméricos solúveis em água não é usada apenas como espessantes na indústria cosmética, mas também como agentes de suspensão, dispersantes e agentes de modelagem.
2.6.1 Celulose
A celulose é um espessante muito eficaz em sistemas à base de água e amplamente utilizada em diversas áreas da cosmética. A celulose é uma matéria orgânica natural que contém unidades glicosídicas repetidas, e cada unidade glicosídica contém 3 grupos hidroxila, através dos quais vários derivados podem ser formados. Os espessantes celulósicos espessam-se através de cadeias longas que incham por hidratação, e o sistema espessado pela celulose exibe uma morfologia reológica pseudoplástica evidente. A fração mássica geral de utilização é de cerca de 1%.
2.6.2 Ácido poliacrílico
Existem dois mecanismos de espessamento para espessantes de ácido poliacrílico: espessamento por neutralização e espessamento por ligação de hidrogênio. A neutralização e o espessamento consistem em neutralizar o espessante ácido poliacrílico, ionizando suas moléculas e gerando cargas negativas ao longo da cadeia principal do polímero. A repulsão entre as cargas do mesmo sexo promove o endireitamento e a abertura das moléculas, formando uma rede. A estrutura atinge o efeito de espessamento; o espessamento por ligação de hidrogênio consiste em que o espessante de ácido poliacrílico é primeiro combinado com água para formar uma molécula de hidratação e, em seguida, combinado com um doador de hidroxila com uma fração de massa de 10% a 20% (como aqueles com 5 ou mais grupos etoxi). Surfactantes não iônicos) combinam-se para desembaraçar as moléculas encaracoladas no sistema aquoso e formar uma estrutura de rede para obter um efeito de espessamento. Diferentes valores de pH, diferentes neutralizadores e a presença de sais solúveis têm grande influência na viscosidade do sistema de espessamento. Quando o valor de pH é menor que 5, a viscosidade aumenta com o aumento do valor de pH; Quando o valor de pH está entre 5 e 10, a viscosidade permanece praticamente inalterada; porém, à medida que o valor de pH continua a aumentar, a eficiência de espessamento diminui novamente. Íons monovalentes apenas reduzem a eficiência de espessamento do sistema, enquanto íons divalentes ou trivalentes podem não apenas diluir o sistema, mas também produzir precipitados insolúveis quando o conteúdo é suficiente.
2.6.3 Borracha natural e seus produtos modificados
A goma natural inclui principalmente colágeno e polissacarídeos, mas a goma natural usada como espessante é composta principalmente por polissacarídeos. O mecanismo de espessamento consiste em formar uma estrutura de rede de hidratação tridimensional por meio da interação de três grupos hidroxila na unidade polissacarídica com moléculas de água, de modo a atingir o efeito espessante. As formas reológicas de suas soluções aquosas são, em sua maioria, fluidos não newtonianos, mas as propriedades reológicas de algumas soluções diluídas são próximas às dos fluidos newtonianos. Seu efeito espessante está geralmente relacionado ao valor de pH, temperatura, concentração e outros solutos do sistema. Este é um espessante muito eficaz, e a dosagem geral é de 0,1% a 1,0%.
2.6.4 Polímeros inorgânicos e seus produtos modificados
Espessantes de polímeros inorgânicos geralmente têm uma estrutura de três camadas ou uma estrutura de rede expandida. Os dois tipos mais úteis comercialmente são montmorilonita e hectorita. O mecanismo de espessamento é que quando o polímero inorgânico é disperso em água, os íons metálicos nele difundem-se da pastilha, à medida que a hidratação prossegue, ele incha e, finalmente, os cristais lamelares são completamente separados, resultando na formação de cristais lamelares aniônicos e íons metálicos em uma suspensão coloidal transparente. Neste caso, as lamelas têm uma carga superficial negativa e uma pequena quantidade de carga positiva em seus cantos devido a fraturas de rede. Em uma solução diluída, as cargas negativas na superfície são maiores do que as cargas positivas nos cantos, e as partículas se repelem, portanto, não haverá efeito espessante. Com a adição e concentração de eletrólito, a concentração de íons na solução aumenta e a carga superficial das lamelas diminui. Neste momento, a interação principal muda da força repulsiva entre as lamelas para a força atrativa entre as cargas negativas na superfície das lamelas e as cargas positivas nos cantos das bordas, e as lamelas paralelas são reticuladas perpendicularmente entre si para formar uma estrutura chamada "semelhante a uma caixa de papelão". A estrutura do "espaço intermediário" causa inchaço e gelificação para atingir o efeito de espessamento. Um aumento adicional na concentração de íons destruirá a estrutura.
Data de publicação: 28 de dezembro de 2022