Шампоанът е продукт, използван в ежедневието на хората за премахване на замърсявания от скалпа и косата и за поддържане на чистотата на скалпа и косата. Основните съставки на шампоана са повърхностноактивни вещества (наричани повърхностноактивни вещества), сгъстители, балсами, консерванти и др. Най-важната съставка са повърхностноактивните вещества. Функциите на повърхностноактивните вещества включват не само почистване, образуване на пяна, контролиране на реологичното поведение и омекотяване на кожата, но и ключова роля в катионната флокулация. Тъй като катионният полимер може да се отлага върху косата, процесът е тясно свързан с повърхностната активност, а повърхностната активност също така помага за отлагането на други полезни компоненти (като силиконова емулсия, активни вещества против пърхот). Промяната на системата от повърхностноактивни вещества или промяната на нивата на електролитите винаги ще предизвика верижна реакция от кондициониращи полимерни ефекти в шампоана.
1. Активност на таблицата SLES
SLS има добър хидратиращ ефект, може да образува богата пяна и е склонен към бързо образуване на пяна. Той обаче силно взаимодейства с протеините и е силно дразнещ за кожата, така че рядко се използва като основна повърхностноактивна съставка. В момента основната активна съставка на шампоаните е SLES. Адсорбционният ефект на SLES върху кожата и косата е очевидно по-нисък от този на съответния SLS. SLES продуктите с по-висока степен на етоксилиране всъщност нямат адсорбционен ефект. Освен това, пяната на SLES има добра стабилност и силна устойчивост на твърда вода. Кожата, особено лигавиците, е много по-толерантна към SLES, отколкото към SLS. Натриевият лаурет сулфат и амониевият лаурет сулфат са двата най-широко използвани SLES повърхностноактивни вещества на пазара. Изследвания на Лонг Жике и други установиха, че лаурет сулфат аминът има по-висок вискозитет на пяната, добра стабилност на пяната, умерен обем на пяна, добра почистваща способност и по-мека коса след измиване, но амониевата сол на лаурет сулфат (амонячният газ) ще се дисоциира при алкални условия, така че натриевият лаурет сулфат, който изисква по-широк диапазон на pH, е по-широко използван, но е и по-дразнещ от амониевите соли. Броят на етокси единиците на SLES обикновено е между 1 и 5 единици. Добавянето на етокси групи ще намали критичната мицелна концентрация (CMC) на сулфатните повърхностноактивни вещества. Най-голямото намаление на CMC се наблюдава след добавяне само на една етокси група, докато след добавяне на 2 до 4 етокси групи намалението е много по-малко. С увеличаването на етокси единиците, съвместимостта на AES с кожата се подобрява и почти не се наблюдава кожно дразнене при SLES, съдържащ около 10 етокси единици. Въвеждането на етокси групи обаче увеличава разтворимостта на повърхностноактивното вещество, което възпрепятства изграждането на вискозитет, така че е необходимо да се намери баланс. Много търговски шампоани използват SLES, съдържащи средно от 1 до 3 етокси единици.
В обобщение, SLES е рентабилен във формулите на шампоани. Той не само има богата пяна, силна устойчивост на твърда вода, лесно се сгъстява и има бърза катионна флокулация, така че все още е основното повърхностно активно вещество в съвременните шампоани.
2. Аминокиселинни повърхностноактивни вещества
През последните години, тъй като SLES съдържа диоксан, потребителите се обърнаха към по-меки повърхностноактивни системи, като например аминокиселинни повърхностноактивни системи, алкилгликозидни повърхностноактивни системи и др.
Аминокиселинните повърхностноактивни вещества се разделят главно на ацил глутамат, N-ацил саркозинат, N-метилацил таурат и др.
2.1 Ацил глутамат
Ацил глутаматите се разделят на мононатриеви соли и динатриеви соли. Водният разтвор на мононатриеви соли е киселинен, а водният разтвор на динатриеви соли е алкален. Системата от повърхностноактивни вещества на ацил глутамат има подходяща пенообразуваща способност, овлажняващи и измиващи свойства, както и устойчивост на твърда вода, които са по-добри или подобни на SLES. Тя е изключително безопасна, не причинява остро дразнене на кожата и сенсибилизация и има ниска фототоксичност. Еднократното дразнене на очната лигавица е леко, а дразненето на увредената кожа (масова фракция 5% разтвор) е близко до това на водата. По-представителният ацил глутамат е динатриев кокоил глутамат. Динатриевият кокоил глутамат се произвежда от изключително безопасна естествена кокосова киселина и глутаминова киселина след ацил хлорид. Ли Цянг и др. са установили в „Изследване върху приложението на динатриев кокоил глутамат в шампоани без силикон“, че добавянето на динатриев кокоил глутамат към SLES системата може да подобри пенообразуващата способност на системата и да намали SLES-подобните симптоми. Дразнене от шампоана. Когато коефициентът на разреждане е бил 10 пъти, 20 пъти, 30 пъти и 50 пъти, динатриевият кокоил глутамат не е повлиял на скоростта и интензивността на флокулация на системата. Когато коефициентът на разреждане е 70 пъти или 100 пъти, ефектът на флокулация е по-добър, но сгъстяването е по-трудно. Причината е, че в молекулата на динатриевия кокоил глутамат има две карбоксилни групи и хидрофилната главна група е прехваната на границата на раздела. По-голямата площ води до по-малък критичен параметър на опаковане и повърхностноактивното вещество лесно се агрегира в сферична форма, което затруднява образуването на червееподобни мицели и сгъстяването.
2.2 N-ацил саркозинат
N-ацил саркозинатът има омокрящ ефект в неутралния до слабо киселинния диапазон, силно пенообразуващо и стабилизиращо действие и има висока толерантност към твърда вода и електролити. Най-представителният от тях е натриевият лауроил саркозинат. Натриевият лауроил саркозинат има отличен почистващ ефект. Той е анионно повърхностно активно вещество от аминокиселинен тип, приготвено от естествени източници на лауринова киселина и натриев саркозинат чрез четириетапна реакция на фтализация, кондензация, подкиселяване и образуване на соли. Производителността на натриевия лауроил саркозинат по отношение на пенообразуване, обем на пяната и пеногасителна способност е близка до тази на натриевия лаурет сулфат. Въпреки това, в шампоанната система, съдържаща същия катионен полимер, кривите на флокулация на двете вещества са очевидни. В етапа на пенообразуване и триене, шампоанът с аминокиселинна система има по-ниска хлъзгавост при триене в сравнение със сулфатната система; в етапа на промиване не само хлъзгавостта при промиване е малко по-ниска, но и скоростта на промиване на шампоана с аминокиселина е по-ниска от тази на шампоана със сулфат. Уанг Куан и др. са установили, че комбинираната система от натриев лауроил саркозинат и нейонни, анионни и цвитерйонни повърхностноактивни вещества. Чрез промяна на параметри като доза и съотношение на повърхностноактивните вещества е установено, че при бинарните комбинирани системи, малко количество алкил гликозиди може да постигне синергично сгъстяване; докато при тройните комбинирани системи съотношението има голямо влияние върху вискозитета на системата, сред които комбинацията от натриев лауроил саркозинат, кокамидопропил бетаин и алкил гликозиди може да постигне по-добри самосгъстяващи ефекти. Аминокиселинните повърхностноактивни системи могат да се поучат от този тип схема на сгъстяване.
2.3 N-метилацилтаурин
Физическите и химичните свойства на N-метилацил таурата са подобни на тези на натриевия алкил сулфат със същата дължина на веригата. Той също така има добри пенообразуващи свойства и не се влияе лесно от pH и твърдостта на водата. Има добри пенообразуващи свойства в слабо киселинния диапазон, дори в твърда вода, така че има по-широк спектър на приложение от алкил сулфатите и е по-малко дразнещ за кожата от N-натриевия лауроил глутамат и натриевия лаурил фосфат. Близък до, далеч по-ниско от SLES, той е ниско дразнещо, леко повърхностно активно вещество. По-представителният е натриевият метил кокоил таурат. Натриевият метил кокоил таурат се образува чрез кондензация на естествено получени мастни киселини и натриев метил таурат. Той е обобщено аминокиселинно повърхностно активно вещество с богата пяна и добра стабилност на пяната. По принцип не се влияе от pH и водата. Влияние на твърдостта. Натриевият метил кокоил таурат има синергичен сгъстяващ ефект с амфотерни повърхностноактивни вещества, особено амфотерни повърхностноактивни вещества от бетаинов тип. Джън Сяомей и др. В „Изследване на ефективността на приложението на четири аминокиселинни повърхностноактивни вещества в шампоани“ се фокусира върху натриев кокоил глутамат, натриев кокоил аланат, натриев лауроил саркозинат и натриев лауроил аспартат. Проведено е сравнително проучване на ефективността на приложението в шампоан. Вземайки натриев лаурет сулфат (SLES) като референтна стойност, бяха обсъдени пенообразуването, почистващата способност, сгъстяващата способност и флокулиращата способност. Чрез експерименти беше заключено, че пенообразуващата способност на натриевия кокоил аланин и натриевия лауроил саркозинат е малко по-добра от тази на SLES; почистващата способност на четирите аминокиселинни повърхностноактивни вещества има малка разлика и всички те са малко по-добри от SLES; сгъстяващата способност като цяло е по-ниска от SLES. Чрез добавяне на сгъстител за регулиране на вискозитета на системата, вискозитетът на системата натриев кокоил аланин може да се увеличи до 1500 Pa·s, докато вискозитетът на другите три аминокиселинни системи е все още по-нисък от 1000 Pa·s. Кривите на флокулация на четирите аминокиселинни повърхностноактивни вещества са по-нежни от тези на SLES, което показва, че шампоанът с аминокиселини се отмива по-бавно, докато сулфатната система се отмива малко по-бързо. В обобщение, когато сгъстявате формулата на шампоан с аминокиселини, можете да обмислите добавянето на нейонни повърхностноактивни вещества, за да увеличите концентрацията на мицели с цел сгъстяване. Можете също да добавите полимерни сгъстители като PEG-120 метилглюкозен диолеат. Освен това, смесването на подходящи катионни балсами за подобряване на разресването все още е трудно при този тип формулировки.
3. Нейонни алкил гликозидни повърхностноактивни вещества
В допълнение към аминокиселинните повърхностноактивни вещества, нейонните алкилгликозидни повърхностноактивни вещества (APG) привлякоха широко внимание през последните години поради ниското си дразнене, екологичността и добрата съвместимост с кожата. В комбинация с повърхностноактивни вещества като мастни алкохолни полиетер сулфати (SLES), нейонните APG намаляват електростатичното отблъскване на анионните групи на SLES, като по този начин образуват големи мицели с пръчковидна структура. Такива мицели е по-малко вероятно да проникнат в кожата. Това намалява взаимодействието с кожните протеини и произтичащото от това дразнене. Фу Янлинг и др. установиха, че SLES е използван като анионно повърхностноактивно вещество, кокамидопропил бетаин и натриев лауроамфоацетат са използвани като цвитерйонни повърхностноактивни вещества, а децил глюкозид и кокоил глюкозид са използвани като нейонни повърхностноактивни вещества. След тестване, активните агенти са показали най-добри пенообразуващи свойства, следвани от цвитерйонните повърхностноактивни вещества, а APG имат най-лоши пенообразуващи свойства; Шампоаните с анионни повърхностноактивни вещества като основни повърхностноактивни вещества имат очевидна флокулация, докато цвитерйонните повърхностноактивни вещества и APG имат най-лоши пенливи свойства. Не се наблюдава флокулация; по отношение на свойствата за изплакване и разресване на мокра коса, редът от най-добър към най-лош е: APG > аниони > цвитерйони, докато при суха коса свойствата за разресване на шампоаните с аниони и цвитерйони като основни повърхностноактивни вещества са еквивалентни. Шампоанът с APG като основно повърхностноактивно вещество има най-лоши свойства за разресване; тестът с хориоалантоисна мембрана на пилешки ембрион показва, че шампоанът с APG като основно повърхностноактивно вещество е най-мек, докато шампоанът с аниони и цвитерйони като основни повърхностноактивни вещества е най-мек. APG имат ниска CMC и са много ефективни детергенти за липидите на кожата и себума. Следователно, APG действат като основно повърхностноактивно вещество и са склонни да карат косата да се усеща олющена и суха. Въпреки че са нежни към кожата, те могат също така да екстрахират липиди и да увеличат сухотата на кожата. Следователно, когато използвате APG като основно повърхностно активно вещество, трябва да вземете предвид степента, до която те премахват кожните липиди. Към формулата могат да се добавят подходящи овлажнители, за да се предотврати пърхот. За сухота авторът също така счита, че може да се използва като шампоан за контрол на омазняването, само за справка.
В обобщение, настоящата основна рамка за повърхностна активност във формулите на шампоаните все още е доминирана от анионната повърхностна активност, която основно се разделя на две основни системи. Първо, SLES се комбинира с цвитерйонни повърхностноактивни вещества или нейонни повърхностноактивни вещества, за да се намали дразненето. Тази формулна система има богата пяна, лесна е за сгъстяване, има бързо флокулиране на катионни и силиконови маслени балсами и е ниска, така че все още е основната повърхностноактивна система на пазара. Второ, анионните аминокиселинни соли се комбинират с цвитерйонни повърхностноактивни вещества, за да се увеличи пенообразуването, което е гореща точка в развитието на пазара. Този тип формула е мека и има богата пяна. Тъй като обаче формулата на аминокиселинната солна система флокулира и се отмива бавно, косата от този тип продукт е сравнително суха. Нейонните APG се превърнаха в нова посока в разработването на шампоани поради добрата им съвместимост с кожата. Трудността при разработването на този тип формула е да се намерят по-ефективни повърхностноактивни вещества за увеличаване на богатството на пяната и да се добавят подходящи овлажнители за облекчаване на въздействието на APG върху скалпа. Сухи условия.
Време на публикуване: 21 декември 2023 г.