Шампунь — это средство, используемое людьми в повседневной жизни для удаления загрязнений с кожи головы и волос, а также для поддержания чистоты кожи головы и волос. Основными ингредиентами шампуня являются поверхностно-активные вещества (обозначаемые как ПАВ), загустители, кондиционеры, консерванты и т. д. Наиболее важным ингредиентом являются ПАВ. Функции ПАВ включают не только очищение, пенообразование, регулирование реологических свойств и мягкое воздействие на кожу, но и ключевую роль в катионной флокуляции. Поскольку катионный полимер может осаждать на волосах, этот процесс тесно связан с поверхностной активностью, а поверхностная активность также способствует осаждению других полезных компонентов (таких как силиконовая эмульсия, активные вещества против перхоти). Изменение системы ПАВ или изменение уровня электролитов всегда вызывает цепную реакцию кондиционирующего действия полимеров в шампуне.
1. Действия с таблицей SLES
SLS обладает хорошим увлажняющим эффектом, способен образовывать обильную пену и склонен к быстрому пенообразованию. Однако он сильно взаимодействует с белками и вызывает сильное раздражение кожи, поэтому редко используется в качестве основного поверхностно-активного вещества. В настоящее время основным активным ингредиентом шампуней является SLES. Адсорбционный эффект SLES на коже и волосах значительно ниже, чем у соответствующего SLS. Продукты на основе SLES с более высокой степенью этоксилирования фактически не обладают адсорбционным эффектом. Кроме того, пена, образующаяся при использовании SLES, обладает хорошей стабильностью и высокой устойчивостью к жесткой воде. Кожа, особенно слизистые оболочки, гораздо лучше переносит SLES, чем SLS. Лауретсульфат натрия и лауретсульфат аммония являются двумя наиболее широко используемыми поверхностно-активными веществами на основе SLES на рынке. Исследования Лонга Чжике и других показали, что лауретсульфат амина обладает более высокой вязкостью пены, хорошей стабильностью пены, умеренным объемом пенообразования, хорошими моющими свойствами и более мягкими волосами после мытья, но лауретсульфат аммония (аммиачная соль) диссоциирует в щелочных условиях, поэтому лауретсульфат натрия, требующий более широкого диапазона pH, используется шире, но он также более раздражающий, чем аммониевые соли. Количество этоксигрупп в SLES обычно составляет от 1 до 5. Добавление этоксигрупп снижает критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) сульфатных поверхностно-активных веществ. Наибольшее снижение ККМ происходит после добавления только одной этоксигруппы, тогда как после добавления от 2 до 4 этоксигрупп снижение значительно меньше. По мере увеличения количества этоксигрупп улучшается совместимость AES с кожей, и практически не наблюдается раздражения кожи при использовании SLES, содержащего около 10 этоксигрупп. Однако введение этоксигрупп увеличивает растворимость поверхностно-активного вещества, что препятствует повышению вязкости, поэтому необходимо найти баланс. Во многих коммерческих шампунях используется SLES, содержащий в среднем от 1 до 3 этоксигрупп.
В заключение, SLES является экономически эффективным средством в рецептурах шампуней. Он не только обладает обильной пеной, высокой устойчивостью к жесткой воде, легко загущается и быстро образует катионные хлопья, но и остается основным поверхностно-активным веществом в современных шампунях.
2. Аминокислотные поверхностно-активные вещества
В последние годы, поскольку SLES содержит диоксан, потребители перешли на более мягкие системы поверхностно-активных веществ, такие как системы на основе аминокислот, системы на основе алкилгликозидов и т. д.
Аминокислотные поверхностно-активные вещества в основном делятся на ацилглутамат, N-ацилсаркозинат, N-метилацилтаурат и др.
2.1 Ацилглутамат
Ацилглутаматы делятся на мононатриевые и динатриевые соли. Водный раствор мононатриевых солей имеет кислую реакцию, а водный раствор динатриевых солей — щелочную. Система поверхностно-активных веществ на основе ацилглутаматов обладает соответствующими пенообразующими, увлажняющими и моющими свойствами, а также устойчивостью к жесткой воде, превосходящей или аналогичной SLES. Она очень безопасна, не вызывает острого раздражения и сенсибилизации кожи и обладает низкой фототоксичностью. Однократное раздражение слизистой оболочки глаза незначительно, а раздражение поврежденной кожи (массовая доля 5% раствора) близко к раздражению воды. Наиболее представительным ацилглутаматом является динатриевый кокоилглутамат. Динатриевый кокоилглутамат получают из чрезвычайно безопасной натуральной кокосовой кислоты и глутаминовой кислоты после ацилхлорида. Ли Цян и др. В исследовании «Применение динатрия кокоилглутамата в шампунях без силикона» было установлено, что добавление динатрия кокоилглутамата в систему SLES улучшает пенообразующую способность системы и уменьшает симптомы, подобные раздражению от шампуня. При коэффициенте разбавления 10, 20, 30 и 50 раз динатрий кокоилглутамат не влиял на скорость и интенсивность флокуляции системы. При коэффициенте разбавления 70 или 100 раз эффект флокуляции лучше, но загустение затруднено. Причина в том, что в молекуле динатрия кокоилглутамата присутствуют две карбоксильные группы, и гидрофильная головная группа находится на границе раздела фаз. Большая площадь поверхности приводит к меньшему критическому параметру упаковки, и поверхностно-активное вещество легко агрегируется в сферическую форму, что затрудняет образование червеобразных мицелл и, следовательно, загустение.
2.2 N-ацилсаркозинат
N-ацилсаркозинат обладает смачивающим эффектом в нейтральном и слабокислом диапазоне, сильным пенообразующим и стабилизирующим действием, а также высокой устойчивостью к жесткой воде и электролитам. Наиболее представительным является лауроилсаркозинат натрия. Лауроилсаркозинат натрия обладает превосходным очищающим эффектом. Это анионный поверхностно-активный агент аминокислотного типа, получаемый из природных источников лауриновой кислоты и саркозината натрия посредством четырехстадийной реакции фтализации, конденсации, подкисления и образования солей. Эффективность лауроилсаркозината натрия по пенообразующим свойствам, объему пены и пеногасящим свойствам близка к эффективности лауретсульфата натрия. Однако в шампуневой системе, содержащей тот же катионный полимер, кривые флокуляции у двух систем имеют существенные различия. На стадии пенообразования и растирания шампунь на основе аминокислоты обладает меньшей скользкостью при растирании, чем шампунь на основе сульфата. На стадии промывки не только скользкость при промывке немного ниже, но и скорость промывки аминокислотного шампуня ниже, чем у сульфатного шампуня. Ван Куан и др. обнаружили, что в составной системе, состоящей из лауроилсаркозината натрия и неионогенных, анионных и цвиттерионных поверхностно-активных веществ, при изменении таких параметров, как дозировка и соотношение поверхностно-активных веществ, было установлено, что для бинарных составных систем небольшое количество алкилгликозидов может обеспечить синергетическое загущение; в то время как в тройных составных системах соотношение оказывает большое влияние на вязкость системы, при этом комбинация лауроилсаркозината натрия, кокамидопропилбетаина и алкилгликозидов может обеспечить лучший эффект самозагущения. Аминокислотные поверхностно-активные вещества могут перенять этот тип схемы загущения.
2.3 N-метилацилтаурин
Физические и химические свойства N-метилацилтаурата аналогичны свойствам алкилсульфата натрия с той же длиной цепи. Он также обладает хорошими пенообразующими свойствами и не подвержен влиянию pH и жесткости воды. Он хорошо пенится в слабокислом диапазоне, даже в жесткой воде, поэтому имеет более широкий спектр применения, чем алкилсульфаты, и менее раздражает кожу, чем N-лауроилглутамат натрия и лаурилфосфат натрия. Близкий к SLES, но значительно меньший по содержанию активных веществ, он является мягким и малораздражающим поверхностно-активным веществом. Более представительным является метил кокоилтаурат натрия. Метил кокоилтаурат натрия образуется в результате конденсации природных жирных кислот и метилтаурата натрия. Это обобщенное аминокислотное поверхностно-активное вещество с обильной пеной и хорошей пеностойкостью. Практически не подвержен влиянию pH и жесткости воды. Метил кокоил таурат натрия обладает синергетическим загущающим эффектом с амфотерными поверхностно-активными веществами, особенно с амфотерными поверхностно-активными веществами бетаинового типа. Чжэн Сяомэй и др. в работе «Исследование эффективности применения четырех аминокислотных поверхностно-активных веществ в шампунях» сосредоточились на кокоилглутамате натрия, кокоилаланате натрия, лауроилсаркозинате натрия и лауроиласпартате натрия. Было проведено сравнительное исследование эффективности применения в шампунях. На примере лауретсульфата натрия (SLES) были рассмотрены пенообразующие свойства, очищающие свойства, загущающие свойства и флокуляционные свойства. В результате экспериментов было установлено, что пенообразующие свойства кокоилаланина натрия и лауроилсаркозината натрия немного лучше, чем у SLES; очищающие свойства четырех аминокислотных поверхностно-активных веществ мало различаются, и все они немного лучше, чем у SLES; загущающие свойства, как правило, ниже, чем у SLES. Добавление загустителя для регулирования вязкости системы позволяет увеличить вязкость системы кокоилаланина натрия до 1500 Па·с, в то время как вязкость остальных трех аминокислотных систем остается ниже 1000 Па·с. Кривые флокуляции четырех аминокислотных поверхностно-активных веществ более пологие, чем у SLES, что указывает на более медленное смывание аминокислотного шампуня, в то время как сульфатная система смывает немного быстрее. В целом, при загущении формулы аминокислотного шампуня можно рассмотреть добавление неионогенных поверхностно-активных веществ для увеличения концентрации мицелл с целью загущения. Также можно добавлять полимерные загустители, такие как ПЭГ-120 метилглюкозодиолеат. Кроме того, подбор соответствующих катионных кондиционеров для улучшения расчесываемости по-прежнему остается сложной задачей в этом типе рецептур.
3. Неионогенные алкилгликозидные поверхностно-активные вещества
Помимо аминокислотных поверхностно-активных веществ, в последние годы широкое внимание привлекают неионогенные алкилгликозидные поверхностно-активные вещества (АПГ) благодаря их низкой раздражающей способности, экологичности и хорошей совместимости с кожей. В сочетании с поверхностно-активными веществами, такими как полиэфирсульфаты жирных спиртов (SLES), неионогенные АПГ уменьшают электростатическое отталкивание анионных групп SLES, образуя крупные мицеллы стержневидной структуры. Такие мицеллы с меньшей вероятностью проникают в кожу. Это снижает взаимодействие с белками кожи и, как следствие, раздражение. Фу Яньлин и др. обнаружили, что SLES использовался в качестве анионного поверхностно-активного вещества, кокамидопропилбетаин и лауроамфоацетат натрия — в качестве цвиттерионных поверхностно-активных веществ, а децилглюкозид и кокоилглюкозид — в качестве неионогенных поверхностно-активных веществ. После тестирования активных веществ наилучшие пенообразующие свойства показали анионные поверхностно-активные вещества, за ними следуют цвиттерионные поверхностно-активные вещества, а наихудшие — АПГ. Шампуни с анионными поверхностно-активными веществами в качестве основных поверхностно-активных веществ демонстрируют явную флокуляцию, в то время как цвиттерионные поверхностно-активные вещества и АПГ обладают наихудшими пенообразующими свойствами. Флокуляции не наблюдалось; с точки зрения смывания и расчесывания влажных волос порядок от лучшего к худшему следующий: АПГ > анионы > цвиттерионные, тогда как на сухих волосах свойства расчесывания шампуней с анионами и цвиттерионами в качестве основных поверхностно-активных веществ эквивалентны. Шампунь с АПГ в качестве основного поверхностно-активного вещества имеет наихудшие свойства расчесывания; тест на хориоаллантоидной мембране куриного эмбриона показывает, что шампунь с АПГ в качестве основного поверхностно-активного вещества является самым мягким, в то время как шампунь с анионами и цвиттерионами в качестве основных поверхностно-активных веществ является самым мягким. АПГ имеют низкую КМК и являются очень эффективными моющими средствами для липидов кожи и кожного сала. Поэтому АПГ действуют как основное поверхностно-активное вещество и, как правило, делают волосы сухими и обезвоженными. Хотя они бережно воздействуют на кожу, они также могут вытягивать липиды и усиливать сухость кожи. Поэтому при использовании АПГ в качестве основного поверхностно-активного вещества необходимо учитывать степень удаления липидов из кожи. Для предотвращения перхоти в формулу можно добавить соответствующие увлажняющие компоненты. Что касается сухости, автор также считает, что его можно использовать в качестве шампуня для контроля жирности кожи, но это лишь рекомендация.
В целом, в настоящее время основная структура поверхностной активности в формулах шампуней по-прежнему доминируется анионной поверхностной активностью, которая в основном делится на две основные системы. Во-первых, SLES сочетается с цвиттерионными или неионогенными поверхностно-активными веществами для снижения раздражающего действия. Эта формула обеспечивает обильную пену, легко загущается, обладает быстрой флокуляцией катионных и силиконовых масляных кондиционеров и низкой стоимостью, поэтому она по-прежнему является основной системой поверхностно-активных веществ на рынке. Во-вторых, анионные аминокислотные соли сочетаются с цвиттерионными поверхностно-активными веществами для повышения пенообразующих свойств, что является перспективным направлением развития рынка. Этот тип формулы обеспечивает мягкое воздействие и обильную пену. Однако, поскольку формулы на основе аминокислотных солей медленно флокулируют и вымываются, волосы, использующие этот тип продукта, относительно сухие. Неионогенные APG стали новым направлением в разработке шампуней благодаря своей хорошей совместимости с кожей. Сложность разработки такой формулы заключается в поиске более эффективных поверхностно-активных веществ для увеличения пенообразования, а также в добавлении подходящих увлажняющих компонентов для смягчения воздействия APG на кожу головы. Сухие условия.
Дата публикации: 21 декабря 2023 г.