پیشرفت‌های تحقیقاتی در مورد سورفکتانت‌های شامپو

شامپو محصولی است که در زندگی روزمره مردم برای از بین بردن آلودگی از پوست سر و مو و تمیز نگه داشتن پوست سر و مو استفاده می‌شود. مواد اصلی شامپو، سورفکتانت‌ها (که به عنوان سورفکتانت شناخته می‌شوند)، غلیظ‌کننده‌ها، نرم‌کننده‌ها، نگهدارنده‌ها و غیره هستند. مهم‌ترین ماده تشکیل‌دهنده، سورفکتانت‌ها هستند. عملکرد سورفکتانت‌ها نه تنها شامل تمیز کردن، کف کردن، کنترل رفتار رئولوژیکی و نرمی پوست است، بلکه نقش کلیدی در لخته‌سازی کاتیونی نیز ایفا می‌کند. از آنجا که پلیمر کاتیونی می‌تواند روی مو رسوب کند، این فرآیند ارتباط نزدیکی با فعالیت سطحی دارد و فعالیت سطحی همچنین به رسوب سایر اجزای مفید (مانند امولسیون سیلیکون، مواد فعال ضد شوره) کمک می‌کند. تغییر سیستم سورفکتانت یا تغییر سطح الکترولیت همیشه باعث واکنش زنجیره‌ای از اثرات پلیمرهای حالت‌دهنده در شامپو می‌شود.

فعالیت جدول ۱.SLES

SLS اثر مرطوب‌کنندگی خوبی دارد، می‌تواند کف غنی تولید کند و تمایل به تولید کف فوری دارد. با این حال، تعامل قوی با پروتئین‌ها دارد و برای پوست بسیار تحریک‌کننده است، بنابراین به ندرت به عنوان ماده فعال سطحی اصلی استفاده می‌شود. ماده فعال اصلی فعلی شامپوها SLES است. اثر جذب SLES بر روی پوست و مو به وضوح کمتر از SLS مربوطه است. محصولات SLES با درجه اتوکسیلاسیون بالاتر در واقع هیچ اثر جذبی نخواهند داشت. علاوه بر این، کف SLES پایداری خوبی دارد و مقاومت قوی در برابر آب سخت دارد. پوست، به ویژه غشای مخاطی، نسبت به SLES تحمل بسیار بیشتری نسبت به SLS دارد. سولفات سدیم لورت و سولفات آمونیوم لورت دو سورفکتانت SLES پرکاربرد در بازار هستند. تحقیقات لانگ ژیک و دیگران نشان داد که آمین سولفات لورت ویسکوزیته کف بالاتر، پایداری کف خوب، حجم کف متوسط، شویندگی خوب و موهای نرم‌تری پس از شستشو دارد، اما گاز آمونیاک نمک آمونیوم سولفات لورت در شرایط قلیایی تفکیک می‌شود، بنابراین سدیم لورت سولفات که به محدوده pH وسیع‌تری نیاز دارد، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما نسبت به نمک‌های آمونیوم تحریک‌کننده‌تر نیز هست. تعداد واحدهای اتوکسی SLES معمولاً بین ۱ تا ۵ واحد است. افزودن گروه‌های اتوکسی، غلظت بحرانی میسل (CMC) سورفکتانت‌های سولفات را کاهش می‌دهد. بیشترین کاهش در CMC پس از افزودن تنها یک گروه اتوکسی رخ می‌دهد، در حالی که پس از افزودن ۲ تا ۴ گروه اتوکسی، این کاهش بسیار کمتر است. با افزایش واحدهای اتوکسی، سازگاری AES با پوست بهبود می‌یابد و تقریباً هیچ تحریک پوستی در SLES حاوی حدود ۱۰ واحد اتوکسی مشاهده نمی‌شود. با این حال، معرفی گروه‌های اتوکسی، حلالیت سورفکتانت را افزایش می‌دهد که مانع ایجاد ویسکوزیته می‌شود، بنابراین باید تعادلی برقرار شود. بسیاری از شامپوهای تجاری از SLES حاوی میانگین ۱ تا ۳ واحد اتوکسی استفاده می‌کنند.

به طور خلاصه، SLES در فرمولاسیون شامپو مقرون به صرفه است. این ماده نه تنها کف غنی، مقاومت بالا در برابر آب سخت، غلیظ شدن آسان و لخته شدن کاتیونی سریع دارد، بلکه هنوز هم سورفکتانت اصلی در شامپوهای فعلی است. 

۲. سورفکتانت‌های اسید آمینه

در سال‌های اخیر، به دلیل اینکه SLES حاوی دی‌اکسان است، مصرف‌کنندگان به سیستم‌های سورفکتانت ملایم‌تری مانند سیستم‌های سورفکتانت اسید آمینه، سیستم‌های سورفکتانت آلکیل گلیکوزید و غیره روی آورده‌اند.

سورفکتانت‌های اسید آمینه عمدتاً به آسیل گلوتامات، N-آسیل سارکوزینات، N-متیل آسیل تائورات و غیره تقسیم می‌شوند.

۲.۱ آسیل گلوتامات

آسیل گلوتامات‌ها به نمک‌های مونوسدیم و نمک‌های دی‌سدیم تقسیم می‌شوند. محلول آبی نمک‌های مونوسدیم اسیدی و محلول آبی نمک‌های دی‌سدیم قلیایی است. سیستم سورفکتانت آسیل گلوتامات دارای قابلیت کف‌کنندگی مناسب، خواص مرطوب‌کنندگی و شستشوی مناسب و مقاومت در برابر آب سخت است که بهتر یا مشابه SLES است. بسیار ایمن است، باعث سوزش و حساسیت حاد پوست نمی‌شود و سمیت نوری کمی دارد. سوزش یک‌باره مخاط چشم خفیف است و سوزش پوست آسیب‌دیده (محلول ۵٪ جرمی) نزدیک به آب است. آسیل گلوتامات معرف‌تر، دی‌سدیم کوکویل گلوتامات است. دی‌سدیم کوکویل گلوتامات از اسید نارگیل طبیعی بسیار ایمن و اسید گلوتامیک پس از آسیل کلرید ساخته می‌شود. لی کیانگ و همکاران. در «تحقیقات در مورد کاربرد دی‌سدیم کوکویل گلوتامات در شامپوهای بدون سیلیکون» مشخص شد که افزودن دی‌سدیم کوکویل گلوتامات به سیستم SLES می‌تواند توانایی کف‌سازی سیستم را بهبود بخشد و علائم شبیه SLES را کاهش دهد. سوزش شامپو. وقتی ضریب رقت 10 برابر، 20 برابر، 30 برابر و 50 برابر بود، دی‌سدیم کوکویل گلوتامات بر سرعت و شدت لخته‌سازی سیستم تأثیری نداشت. وقتی ضریب رقت 70 برابر یا 100 برابر باشد، اثر لخته‌سازی بهتر است، اما غلیظ‌سازی دشوارتر است. دلیل آن این است که دو گروه کربوکسیل در مولکول دی‌سدیم کوکویل گلوتامات وجود دارد و گروه سر آبدوست در سطح مشترک قرار می‌گیرد. مساحت بزرگتر منجر به پارامتر بسته‌بندی بحرانی کوچکتر می‌شود و سورفکتانت به راحتی به شکل کروی جمع می‌شود و تشکیل میسل‌های کرم‌مانند را دشوار می‌کند و غلیظ‌سازی آن را دشوار می‌سازد.

۲.۲ N-آسیل سارکوزینات

N-آسیل سارکوزینات در محدوده خنثی تا اسیدی ضعیف اثر مرطوب‌کنندگی دارد، اثرات کف‌کنندگی و تثبیت‌کنندگی قوی دارد و تحمل بالایی در برابر آب سخت و الکترولیت‌ها دارد. سدیم لوریل سارکوزینات، نماینده‌ترین نمونه آن است. سدیم لوریل سارکوزینات اثر پاک‌کنندگی عالی دارد. این یک سورفکتانت آنیونی از نوع اسید آمینه است که از منابع طبیعی اسید لوریک و سدیم سارکوزینات از طریق واکنش چهار مرحله‌ای فتالیزاسیون، تراکم، اسیدی شدن و تشکیل نمک تهیه می‌شود. عملکرد سدیم لوریل سارکوزینات از نظر عملکرد کف‌کنندگی، حجم کف و عملکرد کف‌زدایی نزدیک به سدیم لورت سولفات است. با این حال، در سیستم شامپو حاوی همان پلیمر کاتیونی، منحنی‌های لخته‌سازی این دو تفاوت آشکاری دارند. در مرحله کف کردن و مالش، شامپوی سیستم اسید آمینه نسبت به سیستم سولفات، لغزندگی مالشی کمتری دارد. در مرحله شستشو، نه تنها لغزندگی شستشو کمی کمتر است، بلکه سرعت شستشو در شامپوی آمینو اسید نیز کمتر از شامپوی سولفات است. وانگ کوان و همکارانش دریافتند که سیستم ترکیبی سدیم لوریل سارکوزینات و سورفکتانت‌های غیر یونی، آنیونی و زویتریونیک. با تغییر پارامترهایی مانند دوز و نسبت سورفکتانت، مشخص شد که برای سیستم‌های ترکیبی دوتایی، مقدار کمی از آلکیل گلیکوزیدها می‌تواند به غلظت‌دهی سینرژیک دست یابد. در حالی که در سیستم‌های ترکیبی سه‌تایی، نسبت تأثیر زیادی بر ویسکوزیته سیستم دارد، که در این میان ترکیب سدیم لوریل سارکوزینات، کوکامیدوپروپیل بتائین و آلکیل گلیکوزیدها می‌تواند به اثرات خود-غلظت‌دهی بهتری دست یابد. سیستم‌های سورفکتانت آمینو اسید می‌توانند از این نوع طرح غلظت‌دهی الگو بگیرند.

۲.۳ N-متیل آسیل تائورین

خواص فیزیکی و شیمیایی N-متیل آسیل تورات مشابه سدیم آلکیل سولفات با طول زنجیره یکسان است. همچنین دارای خواص کف کنندگی خوبی است و به راحتی تحت تأثیر pH و سختی آب قرار نمی‌گیرد. در محدوده اسیدی ضعیف، حتی در آب سخت، خواص کف کنندگی خوبی دارد، بنابراین طیف وسیع‌تری از کاربردها را نسبت به آلکیل سولفات‌ها دارد و نسبت به N-سدیم لوریل گلوتامات و سدیم لوریل فسفات، پوست را کمتر تحریک می‌کند. نزدیک به SLES، بسیار پایین‌تر از آن، یک سورفکتانت ملایم با تحریک کم است. نمونه بارزتر آن سدیم متیل کوکویل تورات است. سدیم متیل کوکویل تورات از طریق تراکم اسیدهای چرب مشتق شده طبیعی و سدیم متیل تورات تشکیل می‌شود. این یک سورفکتانت اسید آمینه عمومی با کف غنی و پایداری کف خوب است. اساساً تحت تأثیر pH و آب قرار نمی‌گیرد. اثر سختی. سدیم متیل کوکویل تائورات اثر غلظت دهندگی سینرژیک با سورفکتانت‌های آمفوتریک، به ویژه سورفکتانت‌های آمفوتریک نوع بتائین، دارد. ژنگ شیائومی و همکارانش در «تحقیقات در مورد عملکرد کاربردی چهار سورفکتانت اسید آمینه در شامپوها» بر سدیم کوکویل گلوتامات، سدیم کوکویل آلانات، سدیم لوریل سارکوزینات و سدیم لوریل آسپارتات تمرکز کردند. یک مطالعه مقایسه‌ای در مورد عملکرد کاربردی در شامپو انجام شد. با در نظر گرفتن سدیم لوریل سولفات (SLES) به عنوان مرجع، عملکرد کف‌کنندگی، توانایی تمیزکنندگی، عملکرد غلظت دهندگی و عملکرد لخته‌سازی مورد بحث قرار گرفت. از طریق آزمایش‌ها، نتیجه گرفته شد که عملکرد کف‌کنندگی سدیم کوکویل آلانین و سدیم لوریل سارکوزینات کمی بهتر از SLES است. توانایی تمیزکنندگی چهار سورفکتانت اسید آمینه تفاوت کمی دارد و همه آنها کمی بهتر از SLES هستند. عملکرد غلظت دهندگی به طور کلی کمتر از SLES است. با افزودن یک غلیظ‌کننده برای تنظیم ویسکوزیته سیستم، می‌توان ویسکوزیته سیستم کوکویل آلانین سدیم را تا ۱۵۰۰ پاسکال ثانیه افزایش داد، در حالی که ویسکوزیته سه سیستم اسید آمینه دیگر هنوز کمتر از ۱۰۰۰ پاسکال ثانیه است. منحنی‌های لخته‌سازی چهار سورفکتانت اسید آمینه ملایم‌تر از SLES هستند، که نشان می‌دهد شامپو اسید آمینه کندتر شسته می‌شود، در حالی که سیستم سولفات کمی سریع‌تر شسته می‌شود. به طور خلاصه، هنگام غلیظ کردن فرمول شامپو اسید آمینه، می‌توانید اضافه کردن سورفکتانت‌های غیر یونی را برای افزایش غلظت میسل به منظور غلیظ شدن در نظر بگیرید. همچنین می‌توانید غلیظ‌کننده‌های پلیمری مانند PEG-120 متیل گلوکز دی اولئات را اضافه کنید. علاوه بر این، ترکیب کاندیشنرهای کاتیونی مناسب برای بهبود شانه‌پذیری هنوز در این نوع فرمولاسیون دشوار است.

۳. سورفکتانت‌های آلکیل گلیکوزید غیر یونی

علاوه بر سورفکتانت‌های اسید آمینه، سورفکتانت‌های آلکیل گلیکوزید غیر یونی (APG) در سال‌های اخیر به دلیل تحریک کم، سازگاری با محیط زیست و سازگاری خوب با پوست، توجه گسترده‌ای را به خود جلب کرده‌اند. APGهای غیر یونی در ترکیب با سورفکتانت‌هایی مانند سولفات‌های پلی اتر الکل چرب (SLES)، دافعه الکترواستاتیکی گروه‌های آنیونی SLES را کاهش می‌دهند و در نتیجه میسل‌های بزرگی با ساختار میله‌ای شکل تشکیل می‌دهند. چنین میسل‌هایی کمتر به پوست نفوذ می‌کنند. این امر باعث کاهش تعامل با پروتئین‌های پوست و در نتیجه تحریک می‌شود. فو یانلینگ و همکارانش دریافتند که SLES به عنوان سورفکتانت آنیونی، کوکامیدوپروپیل بتائین و سدیم لوروآمفواستات به عنوان سورفکتانت‌های زویتریونیک و دسیل گلوکوزید و کوکوئیل گلوکوزید به عنوان سورفکتانت‌های غیر یونی استفاده شده‌اند. عوامل فعال، پس از آزمایش، سورفکتانت‌های آنیونی بهترین خواص کف‌کنندگی و پس از آن سورفکتانت‌های زویتریونیک را دارند و APGها بدترین خواص کف‌کنندگی را دارند. شامپوهایی که سورفکتانت‌های آنیونی به عنوان عوامل فعال سطحی اصلی دارند، لخته‌سازی واضحی دارند، در حالی که سورفکتانت‌های زویتریونیک و APGها بدترین خواص کف‌کنندگی را دارند. هیچ لخته‌سازی رخ نداد؛ از نظر آبکشی و خواص شانه کردن موهای خیس، ترتیب از بهترین به بدترین به این صورت است: APGها > آنیون‌ها > زویتریونیک‌ها، در حالی که در موهای خشک، خواص شانه کردن شامپوهایی که آنیون‌ها و زویتریون‌ها به عنوان سورفکتانت‌های اصلی هستند، معادل است. شامپویی که APGها به عنوان سورفکتانت اصلی دارند، بدترین خواص شانه کردن را دارد. آزمایش غشای کوریوآلانتوئیک جنین مرغ نشان می‌دهد که شامپویی که APGها به عنوان سورفکتانت اصلی دارند، ملایم‌ترین است، در حالی که شامپویی که آنیون‌ها و زویتریون‌ها به عنوان سورفکتانت‌های اصلی هستند، ملایم‌ترین است. APGها CMC پایینی دارند و شوینده‌های بسیار موثری برای پوست و لیپیدهای سبوم هستند. بنابراین، APGها به عنوان سورفکتانت اصلی عمل می‌کنند و تمایل دارند موها را لخت و خشک کنند. اگرچه آنها برای پوست ملایم هستند، اما می‌توانند لیپیدها را نیز استخراج کرده و خشکی پوست را افزایش دهند. بنابراین، هنگام استفاده از APGها به عنوان سورفکتانت اصلی، باید میزان حذف لیپیدهای پوست توسط آنها را در نظر بگیرید. می‌توان مرطوب‌کننده‌های مناسب را برای جلوگیری از شوره سر به فرمول اضافه کرد. برای خشکی، نویسنده همچنین معتقد است که می‌توان از آن به عنوان یک شامپوی کنترل‌کننده چربی استفاده کرد، فقط برای مرجع.

به طور خلاصه، چارچوب اصلی فعلی فعالیت سطحی در فرمول‌های شامپو هنوز تحت سلطه فعالیت سطحی آنیونی است که اساساً به دو سیستم اصلی تقسیم می‌شود. اول، SLES با سورفکتانت‌های زویتریونیک یا سورفکتانت‌های غیر یونی ترکیب می‌شود تا سوزش آن کاهش یابد. این سیستم فرمول دارای کف غنی، غلیظ شدن آسان و لخته شدن سریع نرم‌کننده‌های روغنی کاتیونی و سیلیکونی و هزینه کم است، بنابراین هنوز سیستم سورفکتانت اصلی در بازار است. دوم، نمک‌های اسید آمینه آنیونی با سورفکتانت‌های زویتریونیک ترکیب می‌شوند تا عملکرد کف‌کنندگی را افزایش دهند که نقطه داغی در توسعه بازار است. این نوع محصول فرمول ملایم است و کف غنی دارد. با این حال، از آنجا که فرمول سیستم نمک اسید آمینه به آرامی لخته و شسته می‌شود، موی این نوع محصول نسبتاً خشک است. APG های غیر یونی به دلیل سازگاری خوب با پوست، به جهت جدیدی در توسعه شامپو تبدیل شده‌اند. دشواری در توسعه این نوع فرمول، یافتن سورفکتانت‌های کارآمدتر برای افزایش غنای کف آن و افزودن مرطوب‌کننده‌های مناسب برای کاهش تأثیر APG ها بر روی پوست سر است. شرایط خشک.