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.