Şampuan, insanların günlük yaşamında saç derisinden ve saçtan kiri temizlemek ve saç derisini ve saçı temiz tutmak için kullandıkları bir üründür. Şampuanın ana bileşenleri arasında yüzey aktif maddeler (sürfaktanlar olarak anılır), kıvam arttırıcılar, saç kremleri, koruyucular vb. bulunur. En önemli bileşen yüzey aktif maddelerdir. Yüzey aktif maddelerin işlevleri sadece temizleme, köpürtme, reolojik davranışı kontrol etme ve cilt yumuşaklığı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda katyonik flokülasyonda da önemli bir rol oynarlar. Katyonik polimer saça birikebildiği için, bu süreç yüzey aktivitesiyle yakından ilişkilidir ve yüzey aktivitesi ayrıca diğer faydalı bileşenlerin (silikon emülsiyonu, kepek önleyici aktif maddeler gibi) birikmesine de yardımcı olur. Yüzey aktif madde sistemini veya elektrolit seviyelerini değiştirmek, şampuandaki şartlandırma polimeri etkilerinin zincirleme reaksiyonuna neden olur.
1.SLES tablo etkinliği
SLS iyi bir nemlendirici etkiye sahiptir, bol köpük üretir ve hızlı köpük oluşturma eğilimindedir. Bununla birlikte, proteinlerle güçlü etkileşime girer ve cildi oldukça tahriş eder, bu nedenle ana yüzey aktif madde olarak nadiren kullanılır. Şampuanların günümüzdeki ana aktif maddesi SLES'tir. SLES'in cilt ve saç üzerindeki adsorpsiyon etkisi, karşılık gelen SLS'ye göre belirgin şekilde daha düşüktür. Daha yüksek etoksilasyon derecesine sahip SLES ürünlerinin aslında adsorpsiyon etkisi yoktur. Ayrıca, SLES köpüğü iyi bir stabiliteye ve sert suya karşı güçlü bir dirence sahiptir. Cilt, özellikle mukoza zarı, SLS'ye göre SLES'e çok daha toleranslıdır. Sodyum lauret sülfat ve amonyum lauret sülfat, piyasada en yaygın kullanılan iki SLES yüzey aktif maddesidir. Long Zhike ve diğerlerinin araştırmaları, lauret sülfat aminin daha yüksek köpük viskozitesine, iyi köpük stabilitesine, orta düzeyde köpük hacmine, iyi deterjan özelliğine ve yıkama sonrası daha yumuşak saçlara sahip olduğunu bulmuştur. Ancak lauret sülfat amonyum tuzu, alkali koşullar altında amonyak gazına ayrışır, bu nedenle daha geniş bir pH aralığı gerektiren sodyum lauret sülfat daha yaygın olarak kullanılır, ancak amonyum tuzlarından daha tahriş edicidir. SLES etoksi birimlerinin sayısı genellikle 1 ile 5 arasında değişir. Etoksi gruplarının eklenmesi, sülfat yüzey aktif maddelerinin kritik misel konsantrasyonunu (CMC) azaltır. CMC'deki en büyük azalma, yalnızca bir etoksi grubu eklendikten sonra meydana gelirken, 2 ila 4 etoksi grubu eklendikten sonra azalma çok daha düşüktür. Etoksi birimleri arttıkça, AES'nin ciltle uyumluluğu artar ve yaklaşık 10 etoksi birimi içeren SLES'te neredeyse hiç cilt tahrişi gözlenmez. Ancak, etoksi gruplarının eklenmesi yüzey aktif maddenin çözünürlüğünü artırır ve bu da viskozite oluşumunu engeller; bu nedenle bir denge bulunması gerekir. Birçok ticari şampuan, ortalama 1 ila 3 etoksi birimi içeren SLES kullanır.
Özetle, SLES şampuan formülasyonlarında maliyet etkinliği yüksek bir maddedir. Sadece bol köpük üretmekle kalmaz, sert suya karşı güçlü direnç gösterir, kolayca koyulaşır ve hızlı katyonik flokülasyon özelliğine sahiptir; bu nedenle günümüz şampuanlarında hala en çok kullanılan yüzey aktif maddedir.
2. Amino asit yüzey aktif maddeleri
Son yıllarda, SLES'in dioksan içermesi nedeniyle tüketiciler, amino asit yüzey aktif madde sistemleri, alkil glikozit yüzey aktif madde sistemleri vb. gibi daha hafif yüzey aktif madde sistemlerine yönelmiştir.
Amino asit yüzey aktif maddeleri esas olarak açil glutamat, N-açil sarkosinat, N-metilasil taurat vb. olarak sınıflandırılır.
2.1 Açil glutamat
Asil glutamatlar monosodyum tuzları ve disodyum tuzları olmak üzere ikiye ayrılır. Monosodyum tuzlarının sulu çözeltisi asidik, disodyum tuzlarının sulu çözeltisi ise alkalidir. Asil glutamat yüzey aktif madde sistemi, SLES'e göre daha iyi veya benzer köpürme yeteneği, nemlendirme ve yıkama özelliklerine ve sert suya karşı dirence sahiptir. Son derece güvenlidir, akut cilt tahrişine ve hassasiyetine neden olmaz ve düşük fototoksik etkiye sahiptir. Göz mukozasına tek seferlik tahriş hafiftir ve yaralı cilde (kütlece %5 çözelti) verdiği tahriş suya yakındır. Daha temsili asil glutamat disodyum kokoil glutamattır. Disodyum kokoil glutamat, asil klorürden sonra son derece güvenli doğal hindistan cevizi asidi ve glutamik asitten üretilir. Li Qiang vd. “Silikon İçermeyen Şampuanlarda Disodyum Kokoil Glutamatın Uygulanması Üzerine Araştırma”da, SLES sistemine disodyum kokoil glutamat eklenmesinin sistemin köpürme yeteneğini artırabileceği ve SLES benzeri semptomları azaltabileceği bulunmuştur. Şampuan tahrişini azaltmaktadır. Seyreltme faktörü 10 kat, 20 kat, 30 kat ve 50 kat olduğunda, disodyum kokoil glutamat sistemin pıhtılaşma hızını ve yoğunluğunu etkilememiştir. Seyreltme faktörü 70 kat veya 100 kat olduğunda, pıhtılaşma etkisi daha iyi olur, ancak koyulaştırma daha zordur. Bunun nedeni, disodyum kokoil glutamat molekülünde iki karboksil grubu bulunması ve hidrofilik baş grubunun arayüzde engellenmesidir. Daha büyük alan, daha küçük bir kritik paketleme parametresine neden olur ve yüzey aktif madde kolayca küresel bir şekil alarak solucan benzeri miseller oluşturmayı zorlaştırır ve koyulaştırmayı zorlaştırır.
2.2 N-açil sarkosinat
N-açil sarkosinat, nötr ila zayıf asidik aralıkta ıslatma etkisine, güçlü köpürtme ve stabilizasyon etkilerine sahiptir ve sert su ve elektrolitlere karşı yüksek tolerans gösterir. En temsili örneği sodyum lauroil sarkosinattır. Sodyum lauroil sarkosinat mükemmel temizleme etkisine sahiptir. Doğal laurik asit ve sodyum sarkosinat kaynaklarından ftalizasyon, yoğunlaşma, asitlendirme ve tuz oluşumu olmak üzere dört aşamalı bir reaksiyonla hazırlanan amino asit tipi anyonik bir yüzey aktif maddedir. Sodyum lauroil sarkosinatın köpürtme performansı, köpük hacmi ve köpük giderme performansı, sodyum lauret sülfatınkine yakındır. Bununla birlikte, aynı katyonik polimeri içeren şampuan sisteminde, ikisinin flokülasyon eğrilerinde belirgin bir fark vardır. Köpürtme ve ovma aşamasında, amino asit sistemli şampuan, sülfat sistemli şampuana göre daha düşük ovma kayganlığına sahiptir; Durulama aşamasında, amino asit şampuanının sadece kayganlığı biraz daha düşük olmakla kalmaz, aynı zamanda durulama hızı da sülfat şampuanına göre daha düşüktür. Wang Kuan ve arkadaşları, sodyum lauroil sarkosinat ve iyonik olmayan, anyonik ve zwitteriyonik yüzey aktif maddelerin bileşik sistemini incelemişlerdir. Yüzey aktif madde dozu ve oranı gibi parametreleri değiştirerek, ikili bileşik sistemlerde az miktarda alkil glikozitin sinerjik koyulaştırma sağlayabileceği; üçlü bileşik sistemlerde ise oranın sistemin viskozitesi üzerinde büyük bir etkisi olduğu ve sodyum lauroil sarkosinat, kokamidopropil betain ve alkil glikozitlerin kombinasyonunun daha iyi kendi kendine koyulaştırma etkileri sağlayabileceği bulunmuştur. Amino asit yüzey aktif madde sistemleri bu tür koyulaştırma şemasından ders çıkarabilir.
2.3 N-Metilasiltaurin
N-metilasil tauratın fiziksel ve kimyasal özellikleri, aynı zincir uzunluğuna sahip sodyum alkil sülfatınkine benzer. Ayrıca iyi köpürme özelliklerine sahiptir ve pH ve su sertliğinden kolayca etkilenmez. Zayıf asidik aralıkta, hatta sert suda bile iyi köpürme özelliklerine sahip olduğundan, alkil sülfatlardan daha geniş bir kullanım alanına sahiptir ve N-sodyum lauroil glutamat ve sodyum lauril fosfattan daha az cilt tahrişine neden olur. SLES'e yakın, hatta ondan çok daha düşük bir tahriş edici özelliğe sahip, düşük tahriş edici, hafif bir yüzey aktif maddedir. Daha temsili olanı sodyum metil kokoil taurattır. Sodyum metil kokoil taurat, doğal kaynaklı yağ asitleri ve sodyum metil tauratın kondenzasyonuyla oluşur. Zengin köpük ve iyi köpük stabilitesine sahip genel bir amino asit yüzey aktif maddesidir. Temel olarak pH ve su sertliğinden etkilenmez. Sodyum metil kokoil taurat, özellikle betain tipi amfoterik yüzey aktif maddelerle sinerjik bir koyulaştırıcı etkiye sahiptir. Zheng Xiaomei ve arkadaşları, "Şampuanlarda Dört Amino Asit Yüzey Aktif Maddesinin Uygulama Performansı Üzerine Araştırma" adlı çalışmalarında sodyum kokoil glutamat, sodyum kokoil alanat, sodyum lauroil sarkosinat ve sodyum lauroil aspartat üzerinde yoğunlaşmış ve şampuanlardaki uygulama performansları üzerine karşılaştırmalı bir çalışma yürütmüştür. Sodyum lauret sülfat (SLES) referans alınarak, köpürme performansı, temizleme yeteneği, koyulaştırma performansı ve flokülasyon performansı tartışılmıştır. Deneyler sonucunda, sodyum kokoil alanin ve sodyum lauroil sarkosinatın köpürme performansının SLES'ten biraz daha iyi olduğu; dört amino asit yüzey aktif maddesinin temizleme yeteneğinde çok az fark olduğu ve hepsinin SLES'ten biraz daha iyi olduğu; koyulaştırma performansının ise genel olarak SLES'ten daha düşük olduğu sonucuna varılmıştır. Sistemin viskozitesini ayarlamak için bir koyulaştırıcı eklenerek, sodyum kokoil alanin sisteminin viskozitesi 1500 Pa·s'ye kadar artırılabilirken, diğer üç amino asit sisteminin viskozitesi hala 1000 Pa·s'nin altındadır. Dört amino asit yüzey aktif maddesinin flokülasyon eğrileri, SLES'inkinden daha yumuşaktır; bu da amino asit şampuanının daha yavaş durulandığını, sülfat sisteminin ise biraz daha hızlı durulandığını gösterir. Özetle, amino asit şampuan formülünü koyulaştırırken, koyulaştırma amacıyla misel konsantrasyonunu artırmak için iyonik olmayan yüzey aktif maddeler eklemeyi düşünebilirsiniz. Ayrıca PEG-120 metilglukoz dioleat gibi polimer koyulaştırıcılar da ekleyebilirsiniz. Ek olarak, bu tür formülasyonlarda taranabilirliği iyileştirmek için uygun katyonik saç kremlerinin hazırlanması hala bir zorluktur.
3. İyonik olmayan alkil glikozit yüzey aktif maddeler
Amino asit yüzey aktif maddelerine ek olarak, iyonik olmayan alkil glikozit yüzey aktif maddeler (APG'ler), düşük tahriş edici özellikleri, çevre dostu olmaları ve ciltle iyi uyumlulukları nedeniyle son yıllarda geniş ilgi görmüştür. Yağ alkolü polieter sülfatlar (SLES) gibi yüzey aktif maddelerle birleştirildiğinde, iyonik olmayan APG'ler, SLES'in anyonik gruplarının elektrostatik itmesini azaltarak çubuk benzeri bir yapıya sahip büyük miseller oluşturur. Bu tür misellerin cilde nüfuz etme olasılığı daha düşüktür. Bu da cilt proteinleriyle etkileşimi ve sonuç olarak tahrişi azaltır. Fu Yanling ve arkadaşları, anyonik yüzey aktif madde olarak SLES, zwitteriyonik yüzey aktif madde olarak kokamidopropil betain ve sodyum lauroamfoasetat, iyonik olmayan yüzey aktif madde olarak desil glukozit ve kokoil glukozit kullanıldığını bulmuşlardır. Aktif maddeler üzerinde yapılan testlerde, anyonik yüzey aktif maddelerin en iyi köpürme özelliklerine sahip olduğu, bunu zwitteriyonik yüzey aktif maddelerin izlediği ve APG'lerin en kötü köpürme özelliklerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Ana yüzey aktif madde olarak anyonik yüzey aktif maddeler içeren şampuanlarda belirgin topaklanma görülürken, zwitteriyonik yüzey aktif maddeler ve APG'ler en kötü köpürme özelliklerine sahiptir. Topaklanma oluşmamıştır; durulama ve ıslak saç tarama özellikleri açısından en iyiden en kötüye sıralama şu şekildedir: APG'ler > anyonlar > zwitteriyonikler; kuru saçta ise ana yüzey aktif madde olarak anyon ve zwitteriyon içeren şampuanların tarama özellikleri eşittir. Ana yüzey aktif madde olarak APG içeren şampuan en kötü tarama özelliklerine sahiptir; tavuk embriyosu koryoallantoik membran testi, ana yüzey aktif madde olarak APG içeren şampuanın en yumuşak olduğunu gösterirken, ana yüzey aktif madde olarak anyon ve zwitteriyon içeren şampuanlar da oldukça yumuşaktır. APG'ler düşük CMC'ye sahiptir ve cilt ve sebum lipidleri için çok etkili deterjanlardır. Bu nedenle, APG'ler ana yüzey aktif madde olarak görev yapar ve saçı kuru ve yıpranmış hissettirme eğilimindedir. Cilde nazik olsalar da, lipidleri de emebilirler ve cildin kuruluğunu artırabilirler. Bu nedenle, APG'leri ana yüzey aktif madde olarak kullanırken, cilt lipidlerini ne kadar uzaklaştırdıklarını dikkate almanız gerekir. Kepeği önlemek için formüle uygun nemlendiriciler eklenebilir. Kuruluk için, yazarın belirttiğine göre, yağ kontrolü sağlayan bir şampuan olarak da kullanılabilir (sadece referans amaçlı).
Özetle, şampuan formüllerindeki yüzey aktivitesinin mevcut ana çerçevesi hala anyonik yüzey aktivitesi tarafından domine edilmektedir ve temelde iki ana sisteme ayrılır. Birincisi, SLES, tahrişi azaltmak için zwitteriyonik veya noniyonik yüzey aktif maddelerle birleştirilir. Bu formül sistemi bol köpük verir, kolayca koyulaşır, katyonik ve silikon yağı saç kremlerinin hızlı topaklaşmasına neden olur ve düşük maliyetlidir, bu nedenle hala piyasadaki ana akım yüzey aktif madde sistemidir. İkincisi, anyonik amino asit tuzları, köpürme performansını artırmak için zwitteriyonik yüzey aktif maddelerle birleştirilir ve bu, pazar gelişiminde önemli bir noktadır. Bu tür formül ürünü yumuşaktır ve bol köpük verir. Bununla birlikte, amino asit tuzu sistemi formülü topaklaşma ve durulama yavaş olduğu için, bu tür ürünün saçı nispeten kurudur. Noniyonik APG'ler, ciltle iyi uyumlulukları nedeniyle şampuan geliştirmede yeni bir yön haline gelmiştir. Bu tür bir formülün geliştirilmesindeki zorluk, köpük yoğunluğunu artırmak için daha etkili yüzey aktif maddeler bulmak ve APG'lerin kuru saç derisi üzerindeki etkisini hafifletmek için uygun nemlendiriciler eklemektir.
Yayın tarihi: 21 Aralık 2023