Эмульгаторы, их типы, комбинации и эмульсии, теория, опыты, обсуждение. Рейтинг Опции

[Васса]

Эмульгаторы, их типы

За счет чего работает эмульгатор?
В обычных условиях, как мы знаем, масло и вода не смешиваются. Разные по форме и структуре молекулы просто «не любят» друг друга. Недаром существуют такие термины, как гидро- и липофильный (любящий воду или масло), гидро- и липофобный (боящийся воды и масла соответственно). Поэтому сколько не тряси масло с водой, подружиться, т.е. создать устойчивую эмульсию, они не смогут, всегда будут расслаиваться.
На помощь нам в данной ситуации приходят эмульгаторы. Молекулы этих веществ имеют дифильную химическую структуру. Одна часть молекулы имеет гидрофильные полярные группы (ОН), а другая – неполярные длинноцепочечные липофильные радикалы (углеводородная цепь, например, Cn Hm):

Таким образом, эмульгатор оказывается «любим» и водной, и масляной средой. При попадании в водную/масляную среду гидрофильная часть молекулы эмульгатора погружается в воду, а липофильная – в масло, тем самым, уменьшая поверхностное натяжение на границе двух фаз, выступая в роли буфера.

Чтобы произошло эмульгирование воды и масла, необходима определенная концентрация эмульгатора и механическое воздействие (перемешивание). Полярные группы ориентируются к полярной водной среде, а неполярные – к масляной.

При механическом воздействии эмульгаторы создают непрерывную оболочку вокруг водяных / масляных капелек и позволяют таким образом смешаться двум фазам в эмульсию. Одна фаза становится дисперсной средой, а вторая носит название дисперсной фазы.

Окруженные молекулами эмульгатора водяные или масляные капельки носят название мицелл. Мицеллы имеют шарообразную форму, при этом одна часть молекул эмульгатора погружена в ядро – нерастворимую во внешней среде субстанцию, а вторая образует стабилизирующую оболочку, сродную внешней среде. Это не дает капельке соединиться с другими аналогичными капельками, нарушить эмульсию и расслоится по средам.
В прямых мицеллах ядро образовано гидрофобными радикалами (липофильной частью), а гидрофильные группы ориентированы наружу. Данная эмульсия носит название прямой, масло-в-воде (м/в) или oil-in-water (O/W). В этой эмульсии вода является внешней фазой, а масло дисперсной (т.е. заключенной в мицеллы). Такая эмульсия растворима в воде и проводит электрический ток.
Существует второй тип мицелл – обращенные. Они образуются в сильно неполярных средах (масле), когда полярные гидрофильные группы становятся лиофобными («боящийся жидкости») и образуют ядро мицеллы. В результате получаем тип обратной эмульсии, или вода-в-масле (в/м), water-in-oil (W/O). Обратная эмульсия означает, что маленькие капельки воды рассеянны в масляной среде, электрический ток данная эмульсия не проводит и в воде не растворима.

Схематическое изображение:
а - сферическая прямая мицелла (в эмульсиях м/в); б-обращенная мицелла (в эмульсиях в/м).

Гидро-липофильный баланс или кто кого перетянет.
От чего зависит типа образуемой эмульсии? В первую очередь, от эмульгатора, т.к. липофильная и гидрофильная части его молекулы чаще всего имеют неравную величину и силу.

В случае если гидрофильная часть молекулы сильнее, эмульгатор тяготеет к водной среде больше, чем к масляной, и мицеллы «сворачиваются» вокруг более «слабой», липофильной, части молекулы. И наоборот.
Если одна часть молекул имеет одну часть, намного "перевешивающую" другую, то эмульгатора из такого вещества не получится. Молекулы вещества с сильно преобладающей гидрофильной частью полностью переходят с поверхности раздела фаз в воду, а с сильно преобладающей гидрофобной частью - в масло. В итоге необходимого буфера между фазами не получается.

Баланс между действием полярной и неполярной частью молекул характеризует соотношение между двумя частями молекулы или гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ). Система ГЛБ была создана, чтобы оценить относительную полярность веществ. Самые полярные, растворимые в воде вещества имеют значение 20. С уменьшением полярности уменьшается и значение ГЛБ. Наименее полярные и наиболее растворимые в масляной фазе вещества имеют ГЛБ близкое к 0. Согласно введенной Гриффином шкале (1949 и 1954 гг.) эмульгаторы по значению ГЛБ делятся на группы:

Или (разные источники):

Эмульсии м/в способны создавать эмульгаторы с ГЛБ больше 6, а лучше 7. Как мы помним, преобладающая часть молекулы (в данном случае гидрофильная) должна быть в большей степени «близка по духу» к дисперсной/непрерывной/внешней фазе, поэтому ГЛБ имеет высокие значения. С ростом содержания воды в эмульсиях м/в необходимо подбирать эмульгаторы с бОльшим ГЛБ.
Для неполярных эмульсий (в/м) применяются эмульгаторы с ГЛБ ниже 6, предпочтительнее менее 5, с преобладающей липофильной частью. При этом условно, чем больший процент масла будет в эмульсии, тем ниже должно быть значение ГЛБ эмульгатора.
Если в молекуле содержится примерно одинаковое количество гидрофильных и липофильных частей, то эмульгатор способен образовывать эмульсии обоих типов. Т.е. многие эмульгаторы с ГЛБ от 5 до 7 будут создавать эмульсии в/м или м/в в соответствии со способом применения и соотношением смешиваемых фаз.

Автор: Тея форум Аромашка

Сообщение отредактировал Васса - 22.12.2009, 18:16

Причина редактирования: добавление статьи

[Malia]

Влияние ПАВ на липидный барьер

Основа косметического средства почти всегда содержит ПАВ, которые оказывают сильное воздействие на структуру эпидермальных липидов. ПАВ встраиваются в липидные пласты таким образом, что их гидрофобные участки располагаются между жирными хвостами липидов, а гидрофильные обращены в водную фазу. Так в бислое появляются поры, стенки которых образованы гидрофильными участками молекул ПАВ. Через эти отверстия, заполненные водой, в более глубокие слои кожи начинают поступать водорастворимые соединения. Опасность ПАВ заключается в том, что они могут проникать к живым клеткам эпидермиса и встраиваться в их оболочки.

Все поверхностно-активные вещества делится на четыре класса: анионоактивные, катионоактивные, неионогенные и амфолитные.

Наиболее выраженным действием обладают анионные ПАВ - соединения, которые в водных растворах диссоциируют с образованием анионов (отрицательно заряженных ионов), обусловливающих поверхностную активность. Это производные карбоновых кислот (мыла), алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты и некоторые другие.

Сходным действием обладают катионные ПАВ, они используются в синтетических моющих средствах с дезинфицирующим действием. В синтетических моющих средствах с дезинфицирующим действием используются четвертичные аммониевые соли первичных, вторичных и третичных аминов, а в последнее время и оксиды аминов.

Эти вещества имеют ограниченное применение в средствах по уходу за кожей.

Для косметических средств в качестве эмульгаторов предпочтительнее неионогенные ПАВ. Неионогенные ПАВ - это соединения, которые растворяются в воде, не ионизируясь. К неионогенным ПАВ относятся:
RO(C2H40)nH - полигликолевые эфиры жирных спиртов;
RCOO(C2H4O)nH - полигликолевые эфиры жирных кислот;
RCONH(C2H40)nH - полигликолевые эфиры амидов жирных кислот;
Кроме указанных имеется множество других неионогенных ПАВ.
По объему производства и потребления неионогенных ПАВ стоят на втором месте после анионоактивных; биоразлагаемость их достигает 100%. Из группы неионогенных ПАВ наиболее заметное влияние на проницаемость эпидермального барьера оказывают полисорбаты и этоксилированные жирные спирты, особенно производные лаурилового спирта.

Амфолитные ПАВ - это соединения, которые в водных растворах ионизируются и ведут себя в зависимости от условий (главным образом от рН среды), т. е. в кислом растворе проявляют свойства катионо-активных, а в щелочном растворе - анионоактивных поверхностно-активных веществ. Амфолитные ПАВ широко применяются в производстве пеномоющих средств и шампуней благодаря их мягкому воздействию на кожу.

Туше Флора, В.С.Шепель, "О применении обратных эмульсий":
"Как упоминалось, наиболее популярны в косметике прямые эмульсии. На их основе создан широкий спектр косметических средств: от питательных кремов до легких дневных кремов, лосьонов и т.д. Кремы на основе прямых эмульсий, как правило, имеют легкую консистенцию, хорошо распределяются по коже и быстро впитываются, не оставляя жирного блеска. Благодаря высокому содержанию воды (до 70%), они восполняют потерю влаги кожей. Из таких систем многие биологически активные и другие добавки быстро проникают в кожу и оказывают свое действие.

Однако в дерматологическом отношении они далеко не всегда безупречны. В случае сухой кожи они могут вызывать ощущение стянутости и шелушение, и даже при нормальной коже длительное их использование может приводить к нарушению барьерных функций. Это связано с тем, что для стабилизации прямых эмульсий приходится включать в состав косметических композиций поверхностно-активные вещества (ПАВ) или их смеси с величиной ГЛБ от 9 до 16, которые серьезно нарушают структуру липидного барьера."

Общая рекомендация для тех случаев, когда наблюдается повышение ТЭПВ: следует обращать особое внимание на эмульгаторы в назначаемом препарате. ПАВ, даже самые «мягкие» и «дерматологически безопасные», тем не менее могут проникать в межклеточные промежутки, встраиваться в липидные пласты и менять их физико-химические характеристики, что, как правило, влечет за собой повышение проницаемости рогового слоя. Особенно чувствительна к действию ПАВ кожа с уже нарушенными барьерными свойствами (вследствие болезни, постоянного воздействия агрессивных веществ, УФ и многих других причин). ПАВ присутствуют практически в каждом креме (эмульсии типа «масло-в-воде» и «вода-в-масле»), где выполняют роль эмульгаторов и энхансеров. Поэтому при высоком показателе ТЭПВ и очень выраженной сухости лучше избегать традиционных эмульсионных кремов и назначать гели, ламеллярные эмульсии, окклюзионные препараты, 100 % масла.
Более подробно об этом вы можете прочитать в книге Елены Эрнандес "Новая косметология"

источник

Катюша: Как прочитала про то что ПАВы (а большинство эмульгаторов- они и есть) при длительном нахождении на коже могут своими моллекулами встраиваться в слои кожи и разрушают липидный барьер- чуть не повыбрасывала их нафик.
Для лица уж давно только гелеобразователями(карбопол, ксантан, гиалуронка), да загустителями (протеины, крахмал и т.п.)пользовалась- жирно мне от эмульгаторов, а вот глазкам как-раз на них обычных (м/в) и делала- и тут в мае обнаружила вертикальные морщинки в уголках глаз и горизонтальную под левым. Грешила на солнышко, а теперь вот думаю, может, еще и этим их спровоцировала- барьер нарушила, а солнышко лишь довершило?
Еленочка, получается, для обезвоженной кожи, безопасны тока гелеобразователи, лецитин, ланолин, да эмульгаторы в/м, либо мучиться в надежде получить в/м/в, а для жирной обезвоженной остаются только гелеобразователи и опять же попытки получить в/м/в, да?!

Елена: Если эмульгатор м/в такой, как глицерилстеарат с добавками, то да, он отчасти анионный. Анионные ПАВ обладают наиболее выраженным действием на липидный барьер (в нехорошем смысле). Кожа под глазами тоненькая, там и сам роговой слой очень тонкий, и липидный барьер, прямо скажем, от природы слабый, и сальных желез не наблюдается, так что вполне эмульсиями м/в можно было повымывать липиды эпидермальные, и теперь может иметь место усиленная потеря воды через нарушенный барьер, и это, в свою очередь, делает морщинки((( глицерилстеаратные эмульсии же и на ощупь при смывании мылкие... что само за себя говорит. Можно попробовать делать лецитиновые эмульсии с большой водной фазой. Вот девочки пролипид ламеллярный осваивают, он полезный тоже. Я на "Аромамасле" в книжечке рецептов описывала эмульсию из лецитина, глицерилстеарата и эмульсионного воска: ну, так скажем, задумывалась она как смешанная, но фиг знает какая получилась. но достаточно водная (внешняя фаза водная - это точно: она у меня приняла воды немеряно в испытаниях), увлажняет и не оставляет мыльного ощущения при смывании.

Взято отсюда:
Ещё немного информации о характеристиках эмульгирующих свойств ПАВ:
+
Жогло Ф.А., Жиросахара

О чем:
•сведения о ПАВах и ГЛБ,
•эфиры сахарозы и высших жирных кислот как ПАВ,
•их эмульгирующие и солюбилизирующие свойства,
•применение в косметике.


Гидратация рогового слоя увеличивает скорость пенетрации большинства ингредиентов. Использование компонентов, которые меняют структуру барьера, улучшает пенетрацию аминокислот и пептидов. Вот некоторые наиболее распространенные примеры веществ-энхансеров: вода, жирные кислоты, спирты (например, этанол), ПАВ (анионные, катионные, неионогенные), амиды (в т.ч. мочевина - компонент NMF), полиолы (глицерин, пропилен гликоль).
Энхансеры, встраиваясь в липидные пласты рогового слоя, нарушают их организацию. Некоторые растворители (например, этанол) и мицеллярные растворы могут экстрагировать липиды из межклеточного пространства, делая роговой слой более проницаемым даже для заряженных молекул - аминокислот и пептидов.
Цитата из статьи