El champú es un producto de uso diario para eliminar la suciedad del cuero cabelludo y el cabello, y mantenerlos limpios. Sus principales ingredientes son tensioactivos, espesantes, acondicionadores, conservantes, etc. El ingrediente más importante son los tensioactivos. Sus funciones incluyen no solo la limpieza, la formación de espuma, el control del comportamiento reológico y la suavidad para la piel, sino también su papel fundamental en la floculación catiónica. Dado que el polímero catiónico se deposita en el cabello, este proceso está estrechamente relacionado con la actividad superficial, la cual también favorece la deposición de otros componentes beneficiosos (como la emulsión de silicona y los principios activos anticaspa). Modificar el sistema de tensioactivos o los niveles de electrolitos siempre desencadena una reacción en cadena de los efectos acondicionadores del polímero en el champú.
1. Actividad de la tabla SLES
El SLS tiene un buen efecto hidratante, puede producir abundante espuma y tiende a generar espuma rápida. Sin embargo, tiene una fuerte interacción con las proteínas y es altamente irritante para la piel, por lo que rara vez se usa como actividad superficial principal. El ingrediente activo principal actual de los champús es el SLES. El efecto de adsorción del SLES sobre la piel y el cabello es notablemente menor que el del SLS. Los productos con SLES con un mayor grado de etoxilación prácticamente no tienen efecto de adsorción. Además, la espuma de SLES tiene buena estabilidad y una fuerte resistencia al agua dura. La piel, especialmente la membrana mucosa, tolera mucho mejor el SLES que el SLS. El lauril éter sulfato de sodio y el lauril éter sulfato de amonio son los dos tensioactivos SLES más utilizados en el mercado. La investigación de Long Zhike y otros encontró que el lauril sulfato de amina tiene mayor viscosidad de espuma, buena estabilidad de espuma, volumen de espuma moderado, buena detergencia y cabello más suave después del lavado, pero el lauril sulfato de amonio El gas amoníaco se disocia en condiciones alcalinas, por lo que el lauril sulfato de sodio, que requiere un rango de pH más amplio, es más utilizado, pero también es más irritante que las sales de amonio. El número de unidades etoxi de SLES suele estar entre 1 y 5 unidades. La adición de grupos etoxi reducirá la concentración micelar crítica (CMC) de los surfactantes de sulfato. La mayor disminución en la CMC ocurre después de agregar solo un grupo etoxi, mientras que después de agregar de 2 a 4 grupos etoxi, la disminución es mucho menor. A medida que aumentan las unidades etoxi, la compatibilidad del AES con la piel mejora, y casi no se observa irritación de la piel en SLES que contiene alrededor de 10 unidades etoxi. Sin embargo, la introducción de grupos etoxi aumenta la solubilidad del surfactante, lo que dificulta el aumento de la viscosidad, por lo que es necesario encontrar un equilibrio. Muchos champús comerciales utilizan SLES, que contiene un promedio de 1 a 3 unidades de etoxi.
En resumen, el SLES es rentable en las formulaciones de champú. No solo produce abundante espuma y tiene una gran resistencia al agua dura, sino que también es fácil de espesar y presenta una rápida floculación catiónica, por lo que sigue siendo el tensioactivo más utilizado en los champús actuales.
2. Tensioactivos de aminoácidos
En los últimos años, debido a que el SLES contiene dioxano, los consumidores han optado por sistemas de tensioactivos más suaves, como los sistemas de tensioactivos de aminoácidos, los sistemas de tensioactivos de alquil glicósidos, etc.
Los tensioactivos de aminoácidos se dividen principalmente en acil glutamato, N-acil sarcosinato, N-metilacil taurato, etc.
2.1 Acil glutamato
Los glutamatos de acilo se dividen en sales monosódicas y disódicas. La solución acuosa de sales monosódicas es ácida, y la solución acuosa de sales disódicas es alcalina. El sistema surfactante de glutamato de acilo tiene una capacidad espumante, humectación y propiedades de lavado adecuadas, y resistencia al agua dura que son mejores o similares a las del SLES. Es altamente seguro, no causará irritación ni sensibilización cutánea aguda, y tiene baja fototoxicidad. La irritación única de la mucosa ocular es leve, y la irritación de la piel lesionada (solución de fracción de masa al 5%) es cercana a la del agua. El glutamato de acilo más representativo es el cocoil glutamato disódico. El cocoil glutamato disódico se elabora a partir de ácido de coco natural extremadamente seguro y ácido glutámico después del cloruro de acilo. Li Qiang et al. Se encontró en “Investigación sobre la aplicación de glutamato de cocoilo disódico en champús sin silicona” que agregar glutamato de cocoilo disódico al sistema SLES puede mejorar la capacidad de formación de espuma del sistema y reducir los síntomas similares al SLES. Irritación del champú. Cuando el factor de dilución fue de 10, 20, 30 y 50 veces, el glutamato de cocoilo disódico no afectó la velocidad e intensidad de floculación del sistema. Cuando el factor de dilución es de 70 o 100 veces, el efecto de floculación es mejor, pero el espesamiento es más difícil. La razón es que hay dos grupos carboxilo en la molécula de glutamato de cocoilo disódico, y el grupo de cabeza hidrófilo se intercepta en la interfaz. El área más grande da como resultado un parámetro de empaquetamiento crítico más pequeño, y el surfactante agrega fácilmente en una forma esférica, lo que hace que sea difícil formar micelas en forma de gusano, lo que hace que sea difícil espesar.
2.2 N-acil sarcosinato
El N-acil sarcosinato tiene un efecto humectante en el rango neutro a ligeramente ácido, tiene fuertes efectos espumantes y estabilizantes, y tiene una alta tolerancia al agua dura y a los electrolitos. El más representativo es el lauroil sarcosinato de sodio. El lauroil sarcosinato de sodio tiene un excelente efecto de limpieza. Es un surfactante aniónico de tipo aminoácido preparado a partir de fuentes naturales de ácido láurico y sarcosinato de sodio a través de una reacción de cuatro pasos de ftalización, condensación, acidificación y formación de sal. agente. El rendimiento del lauroil sarcosinato de sodio en términos de rendimiento de espuma, volumen de espuma y rendimiento desespumante es cercano al del lauril sulfato de sodio. Sin embargo, en el sistema de champú que contiene el mismo polímero catiónico, las curvas de floculación de los dos tienen una diferencia obvia. En la etapa de espumado y frotamiento, el champú del sistema de aminoácidos tiene una menor resbaladiza de frotamiento que el sistema de sulfato; En la etapa de enjuague, no solo la lubricidad del enjuague es ligeramente menor, sino que también la velocidad de enjuague del champú de aminoácidos es menor que la del champú de sulfatos. Wang Kuan et al. encontraron que el sistema compuesto de lauroil sarcosinato de sodio y surfactantes no iónicos, aniónicos y zwitteriónicos. Al cambiar parámetros como la dosis y la proporción del surfactante, se encontró que para sistemas compuestos binarios, una pequeña cantidad de alquil glucósidos puede lograr un espesamiento sinérgico; mientras que en sistemas compuestos ternarios, la proporción tiene un gran impacto en la viscosidad del sistema, entre los cuales la combinación de lauroil sarcosinato de sodio, cocamidopropil betaína y alquil glucósidos puede lograr mejores efectos de autoespesamiento. Los sistemas de surfactantes de aminoácidos pueden aprender de este tipo de esquema de espesamiento.
2.3 N-metilacilturina
Las propiedades físicas y químicas del N-metilacil taurato son similares a las del alquil sulfato de sodio con la misma longitud de cadena. También posee buenas propiedades espumantes y no se ve afectado fácilmente por el pH ni la dureza del agua. Presenta buenas propiedades espumantes en el rango ligeramente ácido, incluso en agua dura, por lo que tiene un rango de usos más amplio que los alquil sulfatos, y es menos irritante para la piel que el N-lauroil glutamato de sodio y el lauril fosfato de sodio. Cerca, pero mucho menos irritante que el SLES, es un surfactante suave y de baja irritación. El surfactante más representativo es el metil cocoil taurato de sodio. El metil cocoil taurato de sodio se forma por la condensación de ácidos grasos derivados naturalmente y metil taurato de sodio. Es un surfactante de aminoácidos generalizado con abundante espuma y buena estabilidad de la misma. Básicamente no se ve afectado por el pH ni la dureza del agua. El metil cocoil taurato de sodio tiene un efecto espesante sinérgico con surfactantes anfotéricos, especialmente con surfactantes anfotéricos de tipo betaína. Zheng Xiaomei et al. en “Investigación sobre el rendimiento de aplicación de cuatro tensioactivos de aminoácidos en champús” se centraron en el cocoil glutamato de sodio, el cocoil alanato de sodio, el lauroil sarcosinato de sodio y el lauroil aspartato de sodio. Se realizó un estudio comparativo sobre el rendimiento de aplicación en champú. Tomando el lauril éter sulfato de sodio (SLES) como referencia, se discutieron el rendimiento de espuma, la capacidad de limpieza, el rendimiento de espesamiento y el rendimiento de floculación. A través de experimentos, se concluyó que el rendimiento de espuma del cocoil alanina de sodio y el lauroil sarcosinato de sodio es ligeramente mejor que el del SLES; la capacidad de limpieza de los cuatro tensioactivos de aminoácidos tiene poca diferencia, y todos son ligeramente mejores que el SLES; el rendimiento de espesamiento es generalmente menor que el del SLES. Al agregar un espesante para ajustar la viscosidad del sistema, la viscosidad del sistema de cocoil alanina de sodio puede aumentar a 1500 Pa·s, mientras que la viscosidad de los otros tres sistemas de aminoácidos sigue siendo inferior a 1000 Pa·s. Las curvas de floculación de los cuatro tensioactivos de aminoácidos son más suaves que las del SLES, lo que indica que el champú de aminoácidos se enjuaga más lentamente, mientras que el sistema de sulfatos se enjuaga ligeramente más rápido. En resumen, al espesar la fórmula del champú de aminoácidos, se puede considerar agregar tensioactivos no iónicos para aumentar la concentración de micelas con el fin de espesar. También se pueden agregar espesantes poliméricos como el dioleato de metilglucosa PEG-120. Además, la formulación de acondicionadores catiónicos adecuados para mejorar la peinabilidad sigue siendo una dificultad en este tipo de formulación.
3. Tensioactivos alquil glicósidos no iónicos
Además de los surfactantes de aminoácidos, los surfactantes de alquil glucósidos no iónicos (APG) han atraído una gran atención en los últimos años debido a su baja irritación, respeto al medio ambiente y buena compatibilidad con la piel. Combinados con surfactantes como los sulfatos de poliéter de alcohol graso (SLES), los APG no iónicos reducen la repulsión electrostática de los grupos aniónicos del SLES, formando así micelas grandes con una estructura en forma de varilla. Estas micelas tienen menos probabilidades de penetrar en la piel. Esto reduce la interacción con las proteínas de la piel y la irritación resultante. Fu Yanling et al. encontraron que el SLES se usó como surfactante aniónico, la cocamidopropil betaína y el lauroanfoacetato de sodio se usaron como surfactantes zwitteriónicos, y el decil glucósido y el cocoil glucósido se usaron como surfactantes no iónicos. Agentes activos, después de las pruebas, los surfactantes aniónicos tienen las mejores propiedades espumantes, seguidos de los surfactantes zwitteriónicos, y los APG tienen las peores propiedades espumantes; Los champús con tensioactivos aniónicos como principales agentes activos de superficie tienen floculación evidente, mientras que los tensioactivos zwitteriónicos y los APG tienen las peores propiedades espumantes. No se produjo floculación; en términos de enjuague y propiedades de peinado del cabello mojado, el orden de mejor a peor es: APG > aniones > zwitteriónicos, mientras que en cabello seco, las propiedades de peinado de los champús con aniones y zwitteriones como principales tensioactivos son equivalentes. , el champú con APG como principal tensioactivo tiene las peores propiedades de peinado; la prueba de membrana corioalantoidea de embrión de pollo muestra que el champú con APG como principal tensioactivo es el más suave, mientras que el champú con aniones y zwitteriones como principales tensioactivos es el más suave. bastante. Los APG tienen una CMC baja y son detergentes muy eficaces para los lípidos de la piel y el sebo. Por lo tanto, los APG actúan como el principal tensioactivo y tienden a hacer que el cabello se sienta desprovisto y seco. Aunque son suaves con la piel, también pueden extraer lípidos y aumentar la sequedad. Por lo tanto, al usar APG como tensioactivo principal, es necesario considerar la cantidad de lípidos que eliminan de la piel. Se pueden añadir humectantes adecuados a la fórmula para prevenir la caspa. Para la sequedad, el autor también sugiere usarlo como champú para controlar la grasa, solo como referencia.
En resumen, el marco principal actual de actividad superficial en las fórmulas de champú sigue estando dominado por la actividad superficial aniónica, que se divide básicamente en dos sistemas principales. Primero, el SLES se combina con tensioactivos zwitteriónicos o no iónicos para reducir la irritación. Este sistema de fórmula produce abundante espuma, es fácil de espesar y tiene una rápida floculación de acondicionadores catiónicos y de aceite de silicona, además de ser de bajo costo, por lo que sigue siendo el sistema de tensioactivos predominante en el mercado. Segundo, las sales de aminoácidos aniónicas se combinan con tensioactivos zwitteriónicos para aumentar el rendimiento de la espuma, lo que representa un punto clave en el desarrollo del mercado. Este tipo de fórmula es suave y produce abundante espuma. Sin embargo, debido a que la fórmula del sistema de sales de aminoácidos flocula y se enjuaga lentamente, el cabello con este tipo de producto tiende a resecarse. Los APG no iónicos se han convertido en una nueva dirección en el desarrollo de champús debido a su buena compatibilidad con la piel. La dificultad en el desarrollo de este tipo de fórmula radica en encontrar tensioactivos más eficaces para aumentar la riqueza de su espuma y añadir humectantes adecuados para mitigar el impacto de los APG en el cuero cabelludo. Condiciones secas.
Fecha de publicación: 21 de diciembre de 2023