OH - wszkipz.pl

SUROWCE I FIZYKOCHEMIA
FORM KOSMETYCZNYCH
Dr inż. Beata W. Domagalska
[email protected]
SURFAKTANTY
CZYLI
ŚRODKI POWIERZCHNIOWO CZYNNE
c.d.
SFFK_W5_2011
2
OE MONOGLICERYDY
HO
HO
OH
O
HO
COR
HO
gliceryna
monogliceryd
H(OCH2CH2 )n
O
O
H(OCH2CH2)m
COR
O
OE monogliceryd
INCI: np. PEG-7 Glyceryl Cocoate, PEG-8 Glyceryl
Laurate, PEG-5 Glyceryl Stearate
SFFK_W5_2011
3
OE MONOGLICERYDY
INCI: PEG-x Glyceryl Oleate
Lepsza rozpuszczalność w wodzie w stosunku do
monoglicerydów
ZASTOSOWANIA
●
Emulgatory
●
Środki renatłuszczające
SFFK_W5_2011
4
RECEPTURY
Olejek do kąpieli
INCI
PEG-7 Glyceryl Cocoate
[%]
do 100
Olive Oil PEG-10 Esters and PEG-40 castor Oil
perfume
Propyl paraben
10,0
2,0
0,2
Seaqua Dispersible Bath Oil (Formulation #C6046), Seatons
SFFK_W5_2011
5
INNE SUBSTRATY DO ESTRYFIKACJI
KWASAMI TŁUSZCZOWYMI
CH2OH
OH
HOH2C
H
HO
CH2 OH
OH
CH2OH
H
H
OH
H
OH
pentaerytritol
HO
OH
OH
O
sorbitol
OH
OH
sorbitan (1,4)
SFFK_W5_2011
6
INNE SUBSTRATY DO ESTRYFIKACJI
KWASAMI TŁUSZCZOWYMI
HO
O
OH
OH
n
O
OH
OH
poliglicerol
OH
H
H
OH
HO
OH
H
HO
OH
O
H HO
O
H
OH
OH
H
OH
sacharoza
SFFK_W5_2011
7
SFFK_W5_2011
➢
NIEJONOWE ZPC Z GRUPAMI
HYDROKSYLOWYMI
Glukozydy
➢
Glicerydy
➢
Estry glikoli
➢
Estry gliceryny
➢
Estry poliglicerolu
➢
Poliglukozydy
➢
Estry sorbitanu
➢
OE estry sorbitanu
➢
Estry sacharozy
8
ESTRY SORBITANU I OE ESTRY
SORBITANU
Sorbitan stearate
Polysorbate-60
SFFK_W5_2011
9
OE ESTRY SORBITANU
Polysorbate 20 - polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate
Polysorbate 40 - polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate
Polysorbate 60 - polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate
Polysorbate 80 - polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate
SFFK_W5_2011
10
ESTRY SORBITANU
➢
Nierozpuszczalne w wodzie
➢
Słabo zwilżają
➢
Słabe własności myjące i pianotwórcze
➢
Bardzo dobre emulgatory
SFFK_W5_2011
11
OE ESTRY SORBITANU
➢
Rozpuszczalne lub dyspergowalne w wodzie,
zależnie od liczby przyłączonych grup OE
➢
Dobre zdolności pianotwórcze
➢
Dobre dyspergowanie
➢
Dobre emulgatory i solubilizatory
SFFK_W5_2011
12
RECEPTURY
INCI
Balsam nawilżający
Water
Sorbitan Stearate / Sucrose Cocoate
1,3 Butylene Glycol
Glycerin
Allantoin
Carbomer
Methyl Paraben
Diethylhexyl Carbonate
Cyclomethicone
Shea Butter 1,0
Glyceryl Stearate/ PEG-100 Stearate
Hydrogenated Vegetable Oil
Polysorbate 60
Meadowform Seed Oil
Capryl Cprylic Triglyceride
Butyl Paraben
Poly Acrylamide/C13-14Iso Paraffin/Laurein-7
Polymethylmethacrylate
Triethanolamine
SFFK_W5_2011
[%]
do 100
1,2
7,0
1,0
0,1
10,0
0,15
3,0
5,0
1,0
1,0
0,5
2,0
2,0
0,1
0,3
6,0
qs
Moisturizing Lotion , Sunjin Chemical Co. Ltd
13
RECEPTURY
Szampon do włosów suchych
INCI
[%]
Water
Sodium Laureth Sulfate
Cocamide DEA
Potassium Cocoyl Hydrolyzed Collagen
Hydrolyzed Collagen
Sodium Chloride
Benzyl Alcohol, Methylchloroisothiazolinone,
Methylisothiazolinone
Polysorbate 20, Linoleic Acid, Linolenic Acid
do 100
50,0
3,0
10,0
4,0
1,0
0,05
2,0
Clear Shampoo For Dry Hair (Formula No. 526.17.0730),
CLR Chemisches Laboratorium Dr. Kurt Richter GmbH
SFFK_W5_2011
14
ALKILOPOLIGLUKOZYDY
(Alkylpolyglucosides - APG)
OH
H
O
H
OH
H
H
OH
O
R
HO
n
alkilopoliglukozyd
INCI: np. Lauryl Glucoside
SFFK_W5_2011
15
ALKILOPOLIGLUKOZYDY
(Alkylpolyglucosides - APG)
WŁAŚCIWOŚCI
(zależą od długości łańcucha alkilowego i średniego stopnia
polimeryzacji)
●
●
●
Bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie (brak wrażliwości
na twardą wodę i elektrolity)
Nie wykazują punktu zmętnienia
Przy zatężaniu nie tworzą struktur heksagonalnych
(dopiero w wysokich stężeniach tworzą warstwy lamelarne)
●
Większe micele – wyższe lepkości przy niskich stężeniach
●
Bardzo dobre zdolności pianotwórcze
●
Bardzo dobre zdolności myjące (maleją ze wzrostem HLB)
●
Dobra kompatybilność z innymi ZPC
●
Łagodne dla skóry i oczu!
SFFK_W5_2011
16
RECEPTURY
Mydło w płynie
INCI
Water
Hectorite
Glycerin
Decyl Glucoside
Lauryl Glucoside
[%]
do 100
1,5
3,0
10,0
8,0
Cocamidopropyl Betaine
15,0
Coco-Glucoside and Glyceryl Oleate
5,0
Carthamus Tinctorius (Safflower) Seed Oil and Aloe
Barbadensis Leaf
0,75
Tocopheryl Acetate
0,5
Glycol Distearate and Laureth-4 and Cocamidopropyl Betaine 2,0
DMDH Hydantoin
0,2
Citric Acid (50% solution)
do pH=5,5-6,5
fragrance
SFFK_W5_2011
Intensive Care Body Wash with BENTONE® EW (Formulation #BY3129/34),
Elementis Specialities
17
ZPC POCHODNE CUKRÓW
ESTRY SORBITANU (np. Sorbitan Laurate)
●
Stabilne w szerokim zakresie pH, <C12
rozpuszczalne w wodzie
ESTRY SACHAROZY (np. Sucrose Laurate)
●
Bardzo dobra rozpuszczalność w wodzie
●
Niestabilne w skrajnych pH
●
Ograniczona stabilność termiczna
ALKILOPOLIGLUKOZYDY (np. Lauryl Glucoside)
●
Bardzo dobra rozpuszczalność w wodzie
●
Niestabilne w silnie kwaśnym pH
●
Ograniczona stabilność termiczna
SFFK_W5_2011
18
NIEJONOWE ZPC - podsumowanie
WŁAŚCIWOŚCI (zależą od struktury)
➢
Umiarkowane własności pianotwórcze
➢
Umiarkowane zwilżanie
➢
Dobre własności emulgujące
SFFK_W5_2011
19
NIEJONOWE ZPC - podsumowanie
ZASTOSOWANIA
➢
Stabilizatory piany (dla anionowych ZPC)
➢
Związki gaszące pianę
➢
Solubilizatory
➢
●
Niższe wartości CMC w porównaniu z jonowymi ZPC
●
Większe rozmiary miceli niż dla jonowych ZPC
●
Bardziej efektywna solubilizacja
Emulgatory
●
●
Najczęściej stosowane emulgatory
Stosowanie mieszanek niejonowych ZPC o różnej
budowie poprawia stabilność emulsji
SFFK_W5_2011
20
N-TLENKI AMIN
CH3
R
N
O
CH3
CLXII
R
CH3
+ N O
R
CH3
+
N OH
CH3
CH3
pH>7
pH<7
Coco-CONHCH2CH2-CH2N(CH3)2O
Coco-N(CH2CH2OH)2O
R-N(CH3)2O
INCI: np. Cocamine oxide
SFFK_W5_2011
21
N-TLENKI AMIN
ROZPUSZCZALNOŚĆ
➢
Do C16 dobrze rozpuszczalne w wodzie i odporne
na obecność elektrolitów w wodzie
➢
Rozpuszczalność w środowisku obojętnym i
alkalicznym warunkowana wiązaniami
wodorowymi
➢
Rozpuszczalność w środowisku kwaśnym jest
wynikiem protonowania tlenku aminy i powstania
czwartorzędowego związku amoniowego
SFFK_W5_2011
22
N-TLENKI AMIN
WŁAŚCIWOŚCI
➢
Zagęszczanie anionowych ZPC
●
Mechanizm: kompleksy 1:1
●
W kwaśnym pH (< 6,5) może strącić się osad
➢
Poprawa stabilności piany
➢
Poprawa własności dermatologicznych
➢
Brak wrażliwości na twardą wodę
ZANIECZYSZCZENIA SUROWCA
●
Wyjściowe aminy
SFFK_W5_2011
23
RECEPTURY
Clear Hair Rinse Formulation
Składniki
Hydroxyethylcellose
(Natrosol 250HHR CS)
Aqua
Cocamidopropyl amine
oxide (30%)
Lauramine oxide (30%)
Cetrimonium chloride
( 25%)
Perfume, preservative
SFFK_W5_2011
%
1.0
73.5
5.1
10.2
10.2
1. Intensywnie mieszać
Natrosol z wodą aż do
całkowitego rozpuszczenia
Natrosolu.
2. Dodać pozostałe składniki
w kolejności podanej w tabeli
(mieszać dokładnie po
każdym składniku)
q .s.
to
100.0
24
AMFOTERYCZNE ZPC
pI - punkt izoelektryczny
- jon obojnaczy
położenie punktu
izoelektrycznego zależy
od struktury związku
XR
Y
+
punkt izoelektryczny
H+OH-
X-H
HA
+
R
XH
R
YOH
pH wyzsze
SFFK_W5_2011
+
Y ApH nizsze
dla mieszanin punkt
izoelektryczny jest
nieostry (zakres
izoelektryczny, obszar
izoelektryczny)
25
AMFOTERYCZNE ZPC
WŁAŚCIWOŚCI
➢
na ogół dobra rozpuszczalność w wodzie,
➢
z reguły kompatybilne z elektrolitami
➢
kompatybilne z innymi ZPC
➢
łatwość tworzenia kompleksów i mieszanych miceli
➢
duża odporność na hydrolizę w szerokim zakresie pH
➢
łagodne dla skóry i oczu (mogą czasem drażnić oczy!)
WŁAŚCIWOŚCI W PUNKCIE IZOELEKTRYCZNYM
➢
➢
zmniejszona rozpuszczalność
pogorszenie zdolności pianotwórczych, myjących i
zwilżających
SFFK_W5_2011
26
AMFOTERYCZNE ZPC
SFFK_W5_2011
27
WPŁYW pH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ ZPC
SFFK_W5_2011
28
WPŁYW pH NA CMC AMFOTERYCZNYCH
ZPC
SFFK_W5_2011
29
AMFOTERYCZNE ZPC NA GRANICY FAZ
Anionowy ZPC
SFFK_W5_2011
Amfoteryczny ZPC
30
WPŁYW pH NA UPAKOWANIE
AMFOTERYCZNYCH ZPC NA GRANICY FAZ
pH > pI
Zakres
izoelektryczny
pH < pI
betaina
SFFK_W5_2011
31
BETAINY
R1
R1
N
R2
R3
+
Cl CH2 COOH
R2
+
N
CH2 COO -
R3
R1 = R2 = CH3 R3 = C12-C14
R1 = R2 = CH3 R3 = RCONHCH2CH2CH2R1 = R2 = CH2CH2OH
R3 = C12-C14
INCI (nazwa chemiczna):
Cocamidopropyl betaine (Cocoamidopropyl N,N-dimethyl
betaine),
Coco betaine (Cocoalkyldimethyl betaine),
Lauryl betaine (Lauryl, myristyl dimethyl betaine)
SFFK_W5_2011
32
BETAINY
WŁAŚCIWOŚCI
➢
nie występują w formie czysto anionowej
➢
są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie
➢
➢
➢
➢
wykazują kompatybilność ze wszystkimi grupami
ZPC (poza anionowymi przy niskim pH)
nie reagują na dodatek elektrolitów
w obecności elektrolitów zagęszczają roztwory
anionowych ZPC
są stabilne chemicznie (odporne na NaOCl)
SFFK_W5_2011
33
BETAINY
WŁAŚCIWOŚCI - c.d.
➢
➢
➢
dobra aktywność powierzchniowa oraz zdolności
pianotwórcze w szerokim zakresie pH
wykazują działanie hydrotropowe
dobre właściwości pianotwórcze, stabilizują pianę
➢
łagodzą działanie anionowych ZPC
➢
przy pH>pI są dobrymi detergentami
➢
przy pH<pI dobrze działają zwilżająco
➢
dobrze emulgują alkohole tłuszczowe i inne
substancje polarne
SFFK_W5_2011
SĄ TANIE
34
RECEPTURY
Żel pod prysznic
INCI
wt%
Genapol LRO/Sodium Laureth Sulfate
Dehyton AB 30/Coco Betaine
Aethoxal B/PPG-5 Laureth-5
Wacker-Belsil DMC 6038/Dimethicone Copolyol
Comperlan KD/Cocamide DEA
Water
Preservative, fragrances, pigments
35.00
10.00
5.00
5.00
3.00
42.00
q.s.
Formulation 895 AH
SOURCE: Wacker-Chemie GmbH: Formulas for Beauty
SFFK_W5_2011
35
N-ALKILOSULFOBETAINY
R1
R2
O
N+
R3
S
OH O
O-
R1 = R2 = CH3 R3 = C12-C14
R1 = R2 = CH3 R3 = RCONHCH2CH2CH2R1 = R2 = CH2CH2OH R3 = C12-C14
INCI: np. Cocamidopropyl Hydroxysultaine
INCI: Lauryl Hydroxysultaine
SFFK_W5_2011
36
N-ALKILOSULFOBETAINY
WŁAŚCIWOŚCI
➢
Dobre zdolności pianotwórcze i stabilizujące
pianę w środowiskach alkalicznych
➢
Łatwo komponują się z anionowymi
➢
Skuteczne środki dyspergujące mydła wapniowe
➢
Niektóre mają bardzo dobre właściwości
przeciwgrzybicze i antybakteryjne
SFFK_W5_2011
37
N-ALKILOAMIDOBETAINY
R=C8-C18 - INCI: Cocamidopropyl Betaine
Avocadamidopropyl
betaine
SFFK_W5_2011
38
N-ALKILOAMIDOBETAINY
WŁAŚCIWOŚCI
➢
Znakomite regulatory lepkości (skuteczniejsze niż
alkanoloamidy)
➢
Kompatybilne ze wszystkimi ZPC
➢
Bardzo łagodne dla oczu i skóry
➢
Bardzo dobre właściwości pianotwórcze
➢
W wysokim stopniu biorozkładalne
Związki te są praktycznie nietoksyczne
LC50 (derm rat) = 2000 mg/kg
LC50 (oral rat) = 4900 mg/kg
SFFK_W5_2011
39
COCAMIDOPROPYL BETAINE (CAPB)
Na podstawie założeń (poniżej) obliczono, że w ciągu 24 h
człowiek podczas mycia rąk ma kontakt z 0,8 mg CAPB
Związki te są praktycznie nietoksyczne
LC 50 (derm rat) = 2000 mg/kg
LC50 (oral rat) = 4900 mg/kg
ZAŁOŻENIA
Zawartość CAPB w detergencie 4%
Powierzchnia skóry narażonej na ekspozycję (dłonie i przedramiona)
ok. 2000 cm3
Ilość kontaktów z detergentem (w ciągu 24 h) 10 razy
Czas ekspozycji 10 minut
Masa ciała 60 kg
SFFK_W5_2011
40
MLES – Magnesium Laureth Sulfate,
CB – Cocamidopropyl Betaine
DP – Decyl Glucoside
SFFK_W5_2011
J. M. Vozmediano et al. Int. J. Cosmet. Sci. 22 73-81, (2000)
41
RECEPTURY
Płyn do mycia twarzy
INCI
Wt%
Water
85.95
Tetrasodium EDTA
0.10
Citric Acid (25% roztwór) to pH 6.0
Dimethicone Propyl-PG Betaine (Abil B 9950)
1.25
Caprylamido/Capramidopropyl Betaine
7.50
Propylene Glycol
2.00
Butylene Glycol
2.00
PEG-7 Glyceryl Cocoate (Tegosoft GC)
0.75
Sodium Lactate (and) Sodium PCA (and) Glycine (and)
Fructose (and) Urea (and) Niacinamide (and) Inositol
(and) Sodium Benzoate (and) Lactic Acid (Lactil)
0.45
Preservatives
Q.S.
Color
Q.S.
Fragrance Q.S.
SFFK_W5_2011
Goldschmidt Chemical Corp.: Suggested Formulation 42
GLICYNIANY
(alkiloamfoglicyniany, alkiloamfooctany, alkiloiminoglicyniany)
INCI: Disodium Tallowamphodiacetate, Disodium Capryloamphodiacetate
Sodium Cocoyl Glycinate
SFFK_W5_2011
43
GLICYNIANY
➢
wykazują obniżoną rozpuszczalność w zakresie
izoelektrycznym
➢
są kompatybilne z elektrolitami i innymi ZPC
➢
są odporne na hydrolizę w szerokim zakresie pH
➢
są biozgodne
➢
zmniejszają działanie drażniące anionowych spc
➢
dobrze działają pianotwórczo
➢
działanie detergencyjne rośnie z pH
➢
➢
dobrze emulgują alkohole tłuszczowe i inne substancje
polarne
działają antystatycznie
SFFK_W5_2011
44
Mleczko myjące do twarzy
RECEPTURY
INCI
1.Deionized Water
2. Cocoamphodiacetate (and) Sodium Lauryl Sulfate (and)
Sodium Laureth Sulfate (and) Propylene Glycol )
3. Polyquaternium- 0 (1% aqueous)
4. Cocamide DEA
5. PEG-120 Methyl Glucose Dioleate
6. Glycol Distearate
7. Methyl Gluceth-10
8. Hydroxylated Milk Glycerides
9. Preservative
10. Citric Acid q.s .
Wt%
35.0
35.0
20.0
2 .0
3.0
1.5
3.0
0.5
q.s .
Zmieszać (2) z wodą i mieszać na mieszadle mechanicznym do połączenia
składników jednocześnie ogrzewając do 70-80ºC. Wolno dodawać składnik (3). Po
dokładnym wymieszaniu dodawać kolejne składniki w kolejności podanej w tabeli.
Za każdym razem poczekać aż poprzedni składnik rozpuści się. Kontynuować
mieszanie i ogrzewanie przez kolejne 10-15 minutes. Następnie schłodzić
mieszaninę do temperatury pokojowej i dodać kwas cytrynowy do pH 6.8 - 7.2 .
SOURCE: Amerchol: Formulation T74-52-1
SFFK_W5_2011
45
ALKILOAMFOPROPIONIANY
INCI: sodium oleoamphopropionate,
sodium caproamphopropionate
SFFK_W5_2011
46
ALKILOAMFOPROPIONIANY
INCI
sodium
cocoamphopropionate
Zastosowanie
ZPC pieniący, oczyszczający
kondycjonujący włosy
sodium
isostearoamphopropionate
sodium
oleoamphopropionate
sodium
tallamphopropionate
sodium
caproamphopropionate
ZPC oczyszczający, kondycjonujący
włosy, pieniący
ZPC antystatyczny, oczyszczający,
pieniący, kondycjonujący włosy
ZPC antystatyczny, kondycjonujący
włosy, oczyszczający, pieniący
ZPC kondycjonujący włosy,
oczyszczający, pieniący
2006/257/WE: Decyzja Komisji z dnia 9 lutego 2006 r. zmieniająca decyzję 96/335/WE
ustanawiającą wykaz i powszechne nazewnictwo składników stosowanych w
produktach kosmetycznych (Tekst mający znaczenie dla EOG)
Dziennik Urzędowy L 097 , 05/04/2006 P. 0001 - 0528
SFFK_W5_2011
47
ALKILOAMFOPROPIONIANY
ZASTOSOWANIE
➢
w produktach chemii kosmetycznej
i gospodarczej (szczególnie gdy proces
technologiczny wymaga nieobecności soli)
➢
w produktach do barwienia włosów wrażliwych na
obecność elektrolitów
Amfopropioniany mają zakres izoelektryczny przy pH 2,5 – 4,5.
W tym obszarze mają ograniczoną rozpuszczalność.
SFFK_W5_2011
48
RECEPTURY
Mydło o działaniu antybakteryjnym - w płynie
(do dozowników tworzących pianę)
INCI
Wt. %
Aqua
Cocobetainamido Amphopropionate
Cocamidopropyl Hydroxysultaine
Cocamidopropyl Betaine
Citric Acid Monohydrate
PEG-80 Hydrogenated Glyceryl Palmate
75.00
5.00
10.00
5.00
q.s.
5.00
Procedura
Zmieszać składniki w podanej kolejności w temperaturze 4550°C. Cały czas mieszając doprowadzić do pH ~5. Na koniec
dodać konserwant o ile jest to konieczne.
Liquid Soap with low viscosity, Manufacturer Reference or Source: Goldschmidt Personal Care:
Formulation SH 15026
SFFK_W5_2011
49
AMFOTERYCZNE ZPC
Porównanie surfaktantów amfoterycznych w funkcji właściwości
użytkowych dla związków zawierających taką samą ilość atomów
węgla w łańcuchu alkilowym
1- najgorszy, 5 - najlepszy
SFFK_W5_2011
50
AMFOTERYCZNE ZPC
Porównanie surfaktantów amfoterycznych w funkcji właściwości
użytkowych dla związków zawierających taką samą ilość atomów
węgla w łańcuchu alkilowym -c.d.
1- najgorszy, 5 - najlepszy
SFFK_W5_2011
51
Bárny, E., et al., Biophysical characterization of skin damage and recovery after
exposure to different surfactants, Contact Dermatitis, 1999, 40, 98-103
SFFK_W5_2011
52