Дремук А.П., Махова Н.И., к.х.н. Киенская К.И., д.х.н. Авраменко Г.В.
Российский химико-технологический университет имени Д.И.Менделеева
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ
КОСМЕТИЧЕСКИХ ЭМУЛЬСИЙ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ СМЕСЬЮ НЕИОННОГО И АНИОННОГО ПАВ
Косметические эмульсии, в отличие от нефтяных и пищевых, несмотря на широкое распространение, с точки зрения коллоидной химии изучены слабо. Информацию о новом сырье, рецептурах косметических средств можно найти в специализированных журналах, однако в них практически не отражена научная сторона проблемы устойчивости и обоснованного подбора компонентов. Цель данной работы заключалась в разработке рецептуры косметической эмульсии с учетом некоторых коллоидно-химических закономерностей, т. е. нахождении взаимосвязи между коллоидно-химическими характеристиками исходных компонентов и свойствами конечной композиции.
Модельная система представляла
собой прямую эмульсию, дисперсной фазой которой являлось полярное масло,
стабилизированное смесью анионного (АПАВ) додецилсульфата натрия (Texapon К 12 G, BASF) и неионогенного (НПАВ) каприлил/каприл глюкозида (Plantacare 810 UР,
Cognis) поверхностно-активных веществ. Для достижения необходимой
вязкости и формирования структуры, соответствующей стандартному косметическому
крему, в композицию вводили цетеариловый спирт.
Подбор ПАВ-стабилизаторов
базировался на предположении учета явления синергизма, которое часто
проявляется в смесях [1] и
хорошо заметно на изотермах межфазного натяжения – изотерма смешанного
стабилизатора располагается ниже, чем изотермы индивидуальных соединений (рис.
1). Как видно из рисунка, максимальный синергетический эффект проявляется в
случае пятикратного избытка НПАВ по отношению к АПАВ (кривая 3, рис. 1, соотношение
АПАВ/НПАВ = 1:5). По-видимому,
добавление НПАВ способствует вовлечению АПАВ
в мицеллы, так как объемные глюкозидные фрагменты уменьшают взаимное
электростатическое отталкивание ионогенных групп. Также вполне вероятна
возможность образования водородных связей между гидроксильными группами молекул
НПАВ и сульфатными анионами АПАВ.
Рисунок 1. Изотермы межфазного натяжения на границе водный раствор - масло при различных соотношениях АПАВ/НПАВ
С использованием термодинамического подхода Рубина к описанию смешанных
систем ПАВ [2] был рассчитан состав мицелл в водных растворах на границе с
маслом. Полученные значения параметра взаимодействия βm НПАВ и АПАВ в мицеллах отрицательные
по величине, что свидетельствует о взаимном притяжении разнотипных ПАВ. Максимальное
значение βm = -8.54
соответствует соотношению НПАВ/АПАВ = 5/1.
Большую роль в определении
устойчивости эмульсий играет размер капель: чем он меньше, тем, как правило,
эффективнее стабилизатор. В
зависимости от соотношения ПАВ в системе, размер капель и степень их полидисперсности
заметно различаются. Однако в пятикратном избытке неионногенного ПАВ (а именно
при соотношении 5/1) размер капель не превышает минимальный, а степень
полидисперсности составляет 5.6, что
также меньше, чем при других соотношениях. Таким образом, для получения
модельных эмульсий было выбрано именно это соотношение.
Электрокинетический потенциал капель эмульсии, определенный методом микроэлектрофореза и рассчитанный по уравнению Гельмгольца-Смолуховского, составил ‒ 25 мВ. Такое невысокое значение ζ-потенциала не может обеспечить стабильность эмульсии, т. е. агрегативная устойчивость композиции осуществляется за счет электростатического и адсорбционно-сольватного факторов.
Реологическими исследованиями было установлено, что эмульсия представляет собой псевдопластическую, тиксотропную систему, время полного восстановления структуры в которой близко к 12 часам.
Таким
образом, проведенные исследования позволили подобрать ПАВ-стабилизаторы и
установить основные характеристики модельных косметических эмульсий, которые
можно использовать для создания на их основе антибактериальных косметических
кремов при введении в них гидрозолей оксида цинка и металлического серебра [3].
Литература:
1.
Плетнев М. Ю.
Мицеллообразование и специфические взаимодействия в водных растворах смесей ПАВ
// Успехи коллоидной химии / Под ред. А.И. Русанова.– СПб.: Химия, 1991. – С.
60–82.
2. Holland
P.M., Rubingh D.N. Nonideal multlcomponent mixed micelle model // J. Phys. Chem.
1983. V. 87. № 11. P.1984 – 1190.
3.
Кузовкова А.А.,
Калмыков А.Г., Сигал К.Ю., Чудинова Н.Н., Яровая О.В.,
Киенская
К.И., Авраменко Г.В., Назаров В.В Композиции различного назначения на основе
гидрозолей оксида цинка и металлического серебра // Нанотехнологии и охрана
здоровья. 2012. № 2. Т.4. С. 40 – 47.