Resumo dos espessantes comumente usados

Os espessantes são a estrutura do esqueleto e a base central de várias formulações cosméticas e são cruciais para a aparência, propriedades reológicas, estabilidade e sensação na pele dos produtos. Selecione espessantes comumente usados ​​e representativos de diferentes tipos, prepare-os em soluções aquosas com diferentes concentrações, teste suas propriedades físicas e químicas, como viscosidade e pH, e use análise descritiva quantitativa para avaliar sua aparência, transparência e múltiplas propriedades da pele e da pele durante e após o uso. Os testes sensoriais foram realizados com base em indicadores sensoriais, e a literatura foi pesquisada para resumir e resumir vários tipos de espessantes, o que poderia fornecer uma certa referência para o design de fórmulas cosméticas.

1. Descrição do espessante

Existem muitas substâncias que podem ser utilizadas como espessantes. Do ponto de vista do peso molecular relativo, existem espessantes de baixo peso molecular e espessantes de alto peso molecular; do ponto de vista dos grupos funcionais, existem eletrólitos, álcoois, amidas, ácidos carboxílicos e ésteres, etc. Os espessantes são classificados de acordo com o método de classificação das matérias-primas cosméticas.

1. Espessante de baixo peso molecular

1.1.1 Sais inorgânicos

O sistema que utiliza sal inorgânico como espessante é geralmente um sistema de solução aquosa de surfactante. O espessante de sal inorgânico mais comumente usado é o cloreto de sódio, que tem um efeito espessante óbvio. Os surfactantes formam micelas em solução aquosa, e a presença de eletrólitos aumenta o número de associações de micelas, levando à transformação de micelas esféricas em micelas em forma de bastonete, aumentando a resistência ao movimento e, assim, aumentando a viscosidade do sistema. Porém, quando o eletrólito é excessivo, afetará a estrutura micelar, reduzirá a resistência ao movimento e reduzirá a viscosidade do sistema, o que é o chamado “salting out”. Portanto, a quantidade de eletrólito adicionado é geralmente de 1% a 2% em massa e funciona em conjunto com outros tipos de espessantes para tornar o sistema mais estável.

1.1.2 Álcoois graxos, ácidos graxos

Álcoois graxos e ácidos graxos são substâncias orgânicas polares. Alguns artigos os consideram surfactantes não iônicos porque possuem grupos lipofílicos e hidrofílicos. A existência de uma pequena quantidade de tais substâncias orgânicas tem um impacto significativo na tensão superficial, no OMC e em outras propriedades do surfactante, e o tamanho do efeito aumenta com o comprimento da cadeia de carbono, geralmente numa relação linear. Seu princípio de ação é que álcoois graxos e ácidos graxos podem inserir (juntar-se) micelas surfactantes para promover a formação de micelas. O efeito da ligação de hidrogênio entre as cabeças polares faz com que as duas moléculas estejam dispostas intimamente na superfície, o que altera muito as propriedades das micelas do surfactante e atinge o efeito de espessamento.

2. Classificação dos espessantes

2.1 SAA não iônico 

2.1.1 Sal inorgânico

Cloreto de sódio, cloreto de potássio, cloreto de amônio, cloreto de monoetanolamina, cloreto de dietanolamina, sulfato de sódio, fosfato de sódio, fosfato dissódico e trifosfato pentassódico, etc.

2.1.2 Álcoois graxos e ácidos graxos

Álcool Laurílico, Álcool Miristílico, Álcool C12-15, Álcool C12-16, Álcool Decílico, Álcool Hexílico, Álcool Octílico, Álcool Cetílico, Álcool Estearílico, Álcool Behenílico, Ácido Láurico, Ácido C18-36, Ácido Linoleico, Ácido Linolênico, Ácido Mirístico , ácido esteárico, ácido beénico, etc.

2.1.3 Alcanolamidas

Coco dietanolamida, coco monoetanolamida, coco monoisopropanolamida, cocamida, lauroil-linoleoil dietanolamida, lauroil-miristoil dietanolamida, isoestearil dietanolamida, dietanolamida linoléica, dietanolamida de cardamomo, monoetanolamida de cardamomo, dietanolamida de óleo, monoetanolamida de palma, monoetanolamida de óleo de rícino, dietanolamida de gergelim, dietanolamida de soja, estearil Dietanolamida, estearina monoetanolamida, estearato de estearil monoetanolamida, estearamida, monoetanolamida de sebo, dietanolamida de gérmen de trigo, PEG (polietilenoglicol) -3 lauramida, PEG-4 oleamida, PEG-50 amida de sebo etc.

2.1.4 Éteres

Éter cetil polioxietileno (3), éter isocetil polioxietileno (10), éter lauril polioxietileno (3), éter lauril polioxietileno (10), Poloxâmero-n (éter polioxipropileno etoxilado) (n = 105, 124, 185, 237, 238, 338 , 407), etc.

2.1.5 Ésteres

Éster de sebo glicerílico PEG-80, PEC-8PPG (polipropilenoglicol) -3 diisoestearato, palmitato de glicerila hidrogenado PEG-200, PEG-n (n = 6, 8, 12) Cera de abelha, isostearato de PEG -4, PEG-n (n = 3, 4, 8, 150) diestearato, oleato/cocoato de glicerila PEG-18, dioleato de PEG-8, estearato de glicerila PEG-200, PEG-n (n = 28, 200) manteiga de karité glicerila, óleo de rícino hidrogenado PEG-7, Óleo de jojoba PEG-40, laurato de PEG-2, dioleato de metil glicose PEG-120, estearato de pentaeritritol PEG-150, oleato de propilenoglicol PEG-55, triisoestearato de sorbitano PEG-160, estearato de PEG-n (n = 8, 75, 100) , Copolímero PEG-150/Decil/SMDI (Copolímero de Polietileno Glicol-150/Decil/Metacrilato), Copolímero PEG-150/Estearil/SMDI, PEG- 90. Isostearato, Dilaurato de PEG-8PPG-3, Miristato de Cetila, Palmitato de Cetila, C18 -36 ácido etilenoglicol, estearato de pentaeritritol, behenato de pentaeritritol, estearato de propilenoglicol, éster behenílico, éster cetílico, tribohenato de glicerila, trihidroxiestearato de glicerila, etc.

2.1.6 Óxido de amina

Óxido de miristil amina, óxido de isoestearil aminopropil amina, óxido de aminopropil amina de óleo de coco, óxido de aminopropil amina de gérmen de trigo, óxido de aminopropil amina de soja, óxido de lauril amina PEG-3, etc.

2.2 Género SAA

Cetil Betaína, Coco Aminosulfobetaína, etc.

2.3 SAA aniônico

Oleato de potássio, estearato de potássio, etc.

2.4 Polímeros solúveis em água

2.4.1 Celulose

Celulose, goma de celulose, carboximetil hidroxietil celulose, cetil hidroxietil celulose, etil celulose, hidroxietil celulose, hidroxipropil celulose, hidroxipropil metil celulose, formazan celulose base, carboximetil celulose, etc.

2.4.2 Polioxietileno

PEG-n (n=5M, 9M, 23M, 45M, 90M, 160M), etc.

2.4.3 Ácido poliacrílico

Acrilatos/C10-30 alquil acrilato cruzado, acrilatos/cetil etoxi(20) itaconato copolímero, acrilatos/cetil etoxi(20) metil acrilatos copolímero, acrilatos/tetradecil etoxi(25) copolímero acrilato, acrilatos/octadecil etoxil(20) copolímero itaconato, Copolímero de acrilato/octadecano etoxi (20) metacrilato, copolímero de acrilato/ocaril etoxi (50), polímero cruzado de acrilato/VA, PAA (ácido poliacrílico), polímero reticulado de acrilato de sódio/isodecanoato de vinil, carbômero (ácido poliacrílico) e seu sal de sódio, etc. . 

2.4.4 Borracha natural e seus produtos modificados

Ácido algínico e seus sais (amônio, cálcio, potássio), pectina, hialuronato de sódio, goma guar, goma guar catiônica, goma guar hidroxipropil, goma tragacanta, carragenina e seu sal (cálcio, sódio), goma xantana, goma esclerotina, etc.

2.4.5 Polímeros inorgânicos e seus produtos modificados

Silicato de alumínio e magnésio, sílica, silicato de sódio e magnésio, sílica hidratada, montmorilonita, silicato de sódio e magnésio, hectorita, montmorilonita de estearil amônio, hectorita de estearil amônio, sal de amônio quaternário -90 montmorilonita, amônio quaternário -18 montmorilonita, amônio quaternário -18 hectorita, etc. .

2.4.6 Outros

Polímero cruzado de decadieno PVM/MA (polímero reticulado de éter polivinilmetílico/acrilato de metila e decadieno), PVP (polivinilpirrolidona), etc.

2.5 Surfactantes 

2.5.1 Alcanolamidas

O mais comumente usado é a dietanolamida de coco. As alcanolamidas são compatíveis com eletrólitos para espessamento e proporcionam os melhores resultados. Alcanolamidas

O mecanismo de espessamento é a interação com micelas de surfactantes aniônicos para formar um fluido não newtoniano. Várias alcanolamidas apresentam grandes diferenças de desempenho e seus efeitos também são diferentes quando usados ​​isoladamente ou em combinação. Alguns artigos relatam as propriedades espessantes e espumantes de diferentes alcanolamidas. Recentemente, foi relatado que as alcanolamidas apresentam o risco potencial de produzir nitrosaminas cancerígenas quando são transformadas em cosméticos. Entre as impurezas das alcanolamidas estão as aminas livres, que são fontes potenciais de nitrosaminas. Atualmente não há opinião oficial da indústria de cuidados pessoais sobre a proibição das alcanolamidas em cosméticos.

2.5.2 Éteres

Na formulação com álcool graxo polioxietileno éter sulfato (AES) como principal substância ativa, geralmente apenas sais inorgânicos podem ser utilizados para ajustar a viscosidade adequada. Estudos demonstraram que isso se deve à presença de etoxilatos de álcoois graxos não sulfatados no AES, que contribuem significativamente para o espessamento da solução surfactante. Uma pesquisa aprofundada descobriu que: o grau médio de etoxilação é de cerca de 3EO ou 10EO para desempenhar o melhor papel. Além disso, o efeito espessante dos etoxilatos de álcoois graxos tem muito a ver com a amplitude de distribuição dos álcoois não reagidos e homólogos contidos em seus produtos. Quando a distribuição dos homólogos é mais ampla, o efeito espessante do produto é fraco, e quanto mais estreita for a distribuição dos homólogos, maior será o efeito espessante que pode ser obtido.

2.5.3 Ésteres

Os espessantes mais comumente usados ​​são os ésteres. Recentemente, o diisoestearato de PEG-8PPG-3, o diisoestearato de PEG-90 e o dilaurato de PEG-8PPG-3 foram relatados no exterior. Este tipo de espessante pertence ao espessante não iônico, utilizado principalmente em sistemas de solução aquosa de surfactante. Esses espessantes não são facilmente hidrolisados ​​e possuem viscosidade estável em uma ampla faixa de pH e temperatura. Atualmente o mais comumente utilizado é o diestearato de PEG-150. Os ésteres usados ​​como espessantes geralmente têm pesos moleculares relativamente grandes, portanto possuem algumas propriedades de compostos poliméricos. O mecanismo de espessamento se deve à formação de uma rede tridimensional de hidratação na fase aquosa, incorporando assim micelas surfactantes. Tais compostos atuam como emolientes e hidratantes além de serem utilizados como espessantes em cosméticos.

2.5.4 Óxidos de amina

O óxido de amina é uma espécie de surfactante não iônico polar, que se caracteriza por: em solução aquosa, devido à diferença no valor do pH da solução, apresenta propriedades não iônicas, podendo também apresentar fortes propriedades iônicas. Em condições neutras ou alcalinas, ou seja, quando o pH é maior ou igual a 7, o óxido de amina existe como um hidrato não ionizado em solução aquosa, apresentando não ionicidade. Em solução ácida, apresenta fraca cationicidade. Quando o pH da solução é inferior a 3, a cationicidade do óxido de amina é particularmente óbvia, por isso pode funcionar bem com surfactantes catiônicos, aniônicos, não iônicos e zwitteriônicos sob diferentes condições. Boa compatibilidade e mostra efeito sinérgico. O óxido de amina é um espessante eficaz. Quando o pH é 6,4-7,5, o óxido de alquil dimetil amina pode fazer com que a viscosidade do composto atinja 13,5 Pa.s-18 Pa.s, enquanto as aminas de alquil amidopropil dimetil óxido podem aumentar a viscosidade do composto até 34 Pa.s-49 Pa.s, e adicionar sal a este último não reduzirá a viscosidade.

2.5.5 Outros

Uma pequena quantidade de betaínas e sabões também podem ser usados ​​como espessantes (ver Tabela 1). Seu mecanismo de espessamento é semelhante ao de outras moléculas pequenas, e todas elas alcançam o efeito de espessamento interagindo com micelas tensoativas. Os sabonetes podem ser usados ​​para espessar cosméticos em bastão, e a betaína é usada principalmente em sistemas de água surfactante.

2.6 Espessante de polímero solúvel em água

Os sistemas espessados ​​com muitos espessantes poliméricos não são afetados pelo pH da solução ou pela concentração de eletrólitos. Além disso, os espessantes poliméricos precisam de menos quantidade para atingir a viscosidade necessária. Por exemplo, um produto requer um espessante surfactante como a dietanolamida de óleo de coco com uma fração de massa de 3,0%. Para obter o mesmo efeito, basta apenas 0,5% de fibra de polímero simples. A maioria dos compostos poliméricos solúveis em água não são usados ​​apenas como espessantes na indústria cosmética, mas também como agentes de suspensão, dispersantes e agentes de modelagem.

2.6.1 Éter de Celulose

O éter de celulose é um espessante muito eficaz em sistemas à base de água e é amplamente utilizado em diversas áreas da cosmética. A celulose é uma matéria orgânica natural, que contém unidades repetidas de glicosídeo, e cada unidade de glicosídeo contém 3 grupos hidroxila, através dos quais vários derivados podem ser formados. Os espessantes celulósicos engrossam através de longas cadeias de hidratação, e o sistema espessado com celulose exibe morfologia reológica pseudoplástica óbvia. A fração de massa geral de uso é de cerca de 1%.

2.6.2 Ácido poliacrílico

Já se passaram 40 anos desde que a Coodrich introduziu o Carbomer934 no mercado em 1953, e agora há mais opções para esta série de espessantes (ver Tabela 1). Existem dois mecanismos de espessamento dos espessantes de ácido poliacrílico, nomeadamente espessamento de neutralização e espessamento de ligações de hidrogênio. Neutralização e espessamento consistem em neutralizar o espessante ácido poliacrílico para ionizar suas moléculas e gerar cargas negativas ao longo da cadeia principal do polímero. A repulsão entre as cargas do mesmo sexo faz com que as moléculas se endireitem e se abram para formar uma rede. A estrutura consegue o efeito de espessamento; espessamento de ligação de hidrogênio é que o espessante de ácido poliacrílico é primeiro combinado com água para formar uma molécula de hidratação e depois combinado com um doador de hidroxila com uma fração de massa de 10%-20% (como ter 5 ou mais grupos etoxi) Não iônico surfactantes) combinados para desembaraçar as moléculas encaracoladas no sistema aquoso para formar uma estrutura de rede para obter um efeito de espessamento. Diferentes valores de pH, diferentes neutralizadores e a presença de sais solúveis têm grande influência na viscosidade do sistema espessante. Quando o valor do pH é inferior a 5, a viscosidade aumenta com o aumento do valor do pH; quando o valor do pH é 5-10, a viscosidade permanece quase inalterada; mas à medida que o valor do pH continua a aumentar, a eficiência do espessamento diminuirá novamente. Os íons monovalentes apenas reduzem a eficiência de espessamento do sistema, enquanto os íons divalentes ou trivalentes podem não apenas diluir o sistema, mas também produzir precipitados insolúveis quando o conteúdo é suficiente.

2.6.3 Borracha natural e seus produtos modificados

A borracha natural inclui principalmente colágeno e polissacarídeos, mas a goma natural usada como espessante é principalmente polissacarídeos (ver Tabela 1). O mecanismo de espessamento consiste em formar uma estrutura de rede de hidratação tridimensional através da interação de três grupos hidroxila na unidade polissacarídica com moléculas de água, de modo a obter o efeito de espessamento. As formas reológicas de suas soluções aquosas são principalmente fluidos não newtonianos, mas as propriedades reológicas de algumas soluções diluídas são próximas às dos fluidos newtonianos. Seu efeito espessante está geralmente relacionado ao valor do pH, temperatura, concentração e presença de outros solutos no sistema. Este é um espessante muito eficaz e a dosagem geral é de 0,1% a 1,0%.

2.6.4 Polímeros inorgânicos e seus produtos modificados

Os espessantes poliméricos inorgânicos geralmente têm uma estrutura em camadas de três camadas ou uma estrutura em rede expandida. Os dois tipos mais úteis comercialmente são a montmorilonita e a hectorita. O mecanismo de espessamento é que quando o polímero inorgânico é disperso em água, os íons metálicos nele contidos se difundem do wafer, à medida que a hidratação prossegue, ele incha e, finalmente, os cristais lamelares são completamente separados, resultando na formação de estrutura lamelar aniônica lamelar cristais. e íons metálicos em uma suspensão coloidal transparente. Neste caso, a lamela tem carga superficial negativa e seus cantos são carregados devido aos planos de fratura da rede.