Leistung des O/W-Emulsionssystems: Unterschied im Phasenverhalten zwischen Alkylphosphat und PEG-Emulgator
Die Emulgierungsstabilität einer O/W-Emulsion ist kein einzelner Leistungsindex, sondern das Ergebnis der Kombination der molekularen Struktur des Emulgators, der Grenzflächenadsorptionsmethode und der makroskopischen Phasenorganisation. Derzeit sind die gängigen O/W-Emulgatoren auf dem Markt hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt, nämlich PEG-Emulgatoren, die seit vielen Jahren verwendet werden, und Alkylphosphat-Emulgatoren mit fortschrittlicher Leistung. Beide scheinen in der Lage zu sein, das zu erreichen Wirkung der Öl-Wasser-Emulgierung, es gibt jedoch wesentliche Unterschiede in der molekularen Adsorption, der Grenzflächenfilmbildung, der Phasenstabilität und der makroskopischen Leistung.
I. Die Kernlogik der O/W-Emulsionsstabilität
Um die Leistungsunterschiede zwischen den beiden Emulgatortypen zu unterscheiden, müssen wir zunächst die Kernlogik der O/W-Emulsionsstabilität klären. Eine qualifizierte stabile Emulsion muss sich auf die vollständige Phasenorganisationsunterstützung der Molekülschicht, der Grenzflächenschicht und der Makrostruktur verlassen. Jedes Ungleichgewicht in der Struktur einer Schicht führt zum Zusammenbruch der Gesamtsystemstabilität. Dies ist auch der wesentliche Grund dafür, dass das Phasenverhalten die Qualität der Emulsion bestimmt.
Die erste Schicht ist die molekulare Adsorptionsschicht, die die Grundlage für die Stabilität der Emulsion bildet. Die Emulgatormoleküle müssen gleichmäßig an der Öl-Wasser-Grenzfläche adsorbiert werden. Durch die gerichtete Anordnung hydrophiler und hydrophober Gruppen wird die Spannung der Öl-Wasser-Grenzfläche verringert, sodass das Fett gleichmäßig in der wässrigen Phase verteilt werden kann. Die zweite Schicht ist die Grenzflächenfilmschicht. Die adsorbierten Emulgatormoleküle sammeln sich und bilden einen kontinuierlichen Grenzflächenfilm, der die Öltröpfchen umhüllt, um der Kollision und Aggregation zwischen den Öltröpfchen zu widerstehen und Agglomeration und Schichtung zu vermeiden. Die dritte Schicht ist eine makroskopische Tröpfchennetzwerkstruktur mit unzähligen stabil umhüllten Öltröpfchen, die gleichmäßig verteilt sind, um ein regelmäßiges und einheitliches Gesamtsystem zu bilden und letztendlich Langzeitstabilität zu erreichen.
Die Kernlücke zwischen PEG-Emulgatoren und Alkylphosphat-Emulgatoren spiegelt sich in der Formqualität und Stabilität dieser dreischichtigen Strukturen wider. Unterschiedliche Molekülstrukturen haben sehr unterschiedliche Grenzflächenorientierungen und Phasenorganisationsformen geschaffen, die auch direkt die Stabilität, das Hautgefühl, die Wetterbeständigkeit und andere Kerneigenschaften der fertigen Emulsion bestimmen. Bei der Rezepturgestaltung ist eine angemessene Abstimmung von Öl-in-Wasser-Emulgatoren der Schlüssel zur Steuerung der Grundleistung des Systems. Der Unterschied in der Auswahl der beiden Emulgatortypen wirkt sich direkt auf die Gesamtleistung des Endprodukts aus.
II.Molekulare Strukturunterschiede
Das Phasenverhalten eines Emulgators wird im Wesentlichen durch seine eigene Molekülstruktur bestimmt. Die molekularen hydrophilen und hydrophoben Gruppeneigenschaften von PEG-Emulgatoren und Alkylphosphat-Emulgatoren sind unterschiedlich. Die Adsorptionsmethode, die Bindungsstärke und die Migrationsfähigkeit an der Öl-Wasser-Grenzfläche sind sehr unterschiedlich, und schließlich bilden sich zwei völlig unterschiedliche Grenzflächenmembranstrukturen.
2.1 PEG-Emulgator
PEG-Emulgatoren wie Ceteareth-20 und Steareth-21, die üblicherweise in Tagesformeln verwendet werden, sind typische nichtionische Emulgatoren. Der Kernstabilisierungsmechanismus beruht auf der Hydratation der EO-Kette. Das Polyethylenglykol-Kettensegment in seiner Molekülstruktur kann eine große Anzahl von Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen bilden, eine dichte hydratisierte Schicht auf der Oberfläche der Öltröpfchen bilden und auf Solvatation zurückgreifen, um eine Öl-Wasser-Emulgierung zu erreichen.
Diese Adsorptionsmethode bildet eine flexible Grenzflächenadsorptionsschicht, die sich durch eine hohe dynamische Aktivität auszeichnet. Die Austauschgeschwindigkeit der PEG-Emulgatormoleküle an der Grenzfläche ist hoch und die Grenzfläche kann schnell neu angeordnet werden, was für die Produktionsanforderungen einer schnellen Emulgierung geeignet ist und sich für die Batch- und effiziente Emulsionsproduktion eignet. Die Mängel sind jedoch auch sehr offensichtlich. Die strukturelle Festigkeit der flexiblen Grenzflächenmembran ist begrenzt, die Bindungskraft der Moleküle an die Grenzfläche ist schwach und die Grenzflächenmobilität hoch, was die Bildung eines stabilen Grenzflächengerüsts unmöglich macht.
Aus der Perspektive des Phasenverhaltens ist das aus PEG-Emulgatoren aufgebaute O/W-System ein typisches kinetisch stabiles System, das auf einem kontinuierlichen dynamischen Gleichgewicht zur Aufrechterhaltung des Emulsionszustands und nicht auf der starren Stabilität der Struktur selbst beruht. Dies erklärt auch, warum viele PEG-Systememulsionen für eine kurzfristige Lagerung bei Raumtemperatur in einem guten Zustand sind, nach längerer Lagerung, Erwärmung oder Störung durch äußere Kräfte jedoch anfällig für Zustandsschwankungen sind.
2.2 Alkylphosphat-Emulgator
Der durch Kaliumkaliumcetylphosphat und C20-22-Alkylphosphat dargestellte Alkylphosphatemulgator hat eine einzigartige Molekülstruktur und zwei Vorteile. Ein Ende ist eine stark polare Phosphorsäuregruppe, die eine starke ionische Wechselwirkung mit der wässrigen Phase erzeugen und die Moleküle der wässrigen Phase fest binden kann. Das andere Ende ist eine langkettige hydrophobe Alkylstruktur, die die Ölphase tief verankern und die starke Bindung der Öl- und Wasserphasen bewirken kann.
Im Vergleich zur flexiblen Membran von PEG-Emulgatoren können Alkylphosphate eine halbstarre Grenzflächenmembran bilden, die Grenzflächenbindungskraft wird erheblich verbessert, die Beweglichkeit von Molekülen an der Öl-Wasser-Grenzfläche wird erheblich verringert und die Regelmäßigkeit und Stabilität der Grenzflächenstruktur ist höher ausgehärtet, verfügt aber sowohl über Stabilität als auch Flexibilität, die Störungen durch die äußere Umgebung standhalten und beim Auftragen eine glatte Textur der Emulsion gewährleisten kann.
Aufgrund der einzigartigen Vorteile der Grenzflächenstruktur werden Alkylphosphatemulgatoren häufig bei der Formulierung von Verdickungssuspensionssystemen verwendet. Während sie eine Emulgierungsstabilität erreichen, können sie das System auch beim Eindicken und Suspendieren des Pulvers unterstützen und die Probleme der Emulsionsschichtung und Pulversedimentation in einem Schritt lösen. Geeignet für stark beanspruchte Make-up- und Sonnenschutzprodukte.
III.Phasenorganisation und Phasenzoneneigenschaften
Basierend auf den unterschiedlichen Filmbildungseigenschaften an der Grenzfläche unterscheiden sich die Phasenorganisationsmorphologie, der Phasenzonenbereich und der Phasendriftwiderstand der beiden Emulgatortypen im O/W-System erheblich. Dies ist auch die Hauptursache für den Stabilitätsunterschied in der Formel. Der entscheidende Unterschied zwischen beiden lässt sich aus der Perspektive des Phasendiagramms deutlich erkennen.
3.1 PEG-Emulgatorsystem
Der Bereich der O/W-Phasenbereiche von PEG-Emulgatoren ist relativ groß, und der HLB-Wert kann angepasst werden, um ihn an eine Vielzahl von Fettsystemen anzupassen, und die Formel ist sehr anpassungsfähig, was auch der Hauptgrund für ihre hohe Beliebtheit ist. Der Nachteil dieses Systems besteht jedoch darin, dass die Phasenstabilität schlecht ist und es empfindlich auf Temperatur, Elektrolyt und Lagerzeit reagiert.
3.2 Alkylphosphatsystem
Der O/W-Phasenbereich von Alkylphosphat-Emulgatoren ist relativ konzentriert, was eine höhere Genauigkeit des Formelverhältnisses erfordert, jedoch im Gegenzug eine extrem hohe Phasenstabilität. Das quasistrukturierte Grenzflächennetzwerk, das es aufbaut, weist eine stabile Struktur auf, ist nicht anfällig für Temperatur-, Elektrolyt- und äußere Kraftstörungen und es gibt nahezu kein Phasendriftproblem.
Bei Verwendung einer angemessenen Menge fettlöslicher Wirkstoffe wie Ascorbylpalmitat im Formelsystem kann das Alkylphosphatsystem stabil mit verschiedenen Wirkstoffen kompatibel sein, es treten keine Probleme bei der Demulgierung des Systems und der Inaktivierung von Komponenten auf und es eignet sich für die Forschung, Entwicklung und Produktion von Emulsionen mit hohem Mehrwert.
IV. Leistungsvergleich von Makroanwendungen
Die mikroskopischen Phasenverhaltensunterschiede werden sich letztendlich intuitiv in den makroskopischen Eigenschaften der fertigen Emulsion widerspiegeln, einschließlich Viskositätsstabilität, Hauttextur, Witterungsbeständigkeitsstabilität und anderen Dimensionen, und die anwendbaren Szenarien der beiden Arten von Emulgatoren werden direkt unterteilt.
4.1 Viskositätsstabilität
PEG-Emulgatoren selbst haben nahezu keine Verdickungsfähigkeit, und die Viskosität des Systems hängt von der Einstellung zusätzlicher Polymere und Verdickungsmittel ab, und das gesamte Viskositätssystem ist passiv und fragil. Gleichzeitig ist das PEG-System sehr empfindlich gegenüber Elektrolyten. Nach der Zugabe von Mineralien und aktiven Elektrolytkomponenten zur Formel besteht die Gefahr eines plötzlichen Viskositätsabfalls, einer Verdünnung des Systems und einer schlechten Lagerstabilität.
Das Alkylphosphatsystem hat die Fähigkeit, sich aktiv zu verdicken, und die regelmäßige Grenzflächenakkumulationsstruktur kann dem System direkt eine Viskositätsunterstützung bieten. Es müssen nicht viele exogene Verdickungsmittel hinzugefügt werden und die Viskosität des Systems ist natürlicher und stabiler. Gleichzeitig kann die hervorragende Elektrolyttoleranz an verschiedene Additive angepasst werden, Schwankungen der Langzeitlagerviskosität sind minimal und das Endprodukt befindet sich in einem stabileren Zustand.
4.2 Leistung der Hautstruktur
Die PEG-Systemlotion lässt sich sanft auftragen und ist leicht anzuwenden.
Das Hautgefühl des Alkylphosphatsystems ist vorteilhafter. Aufgrund der halbstarren Grenzflächenstruktur weist es beim Auftragen eine strukturierte und glatte Textur auf, die gleichmäßig und zart ist.
V.Exklusive Produktlandung
Angesichts der aktuellen Probleme bei der Formulierung von Schönheits- und Hautpflegelotionen passen sich die beiden grünen Alkylphosphatemulgatoren PHSPTER™16PK und PHSPTER™922P, die sich auf die Vorteile eines differenzierten Phasenverhaltens verlassen, genau an verschiedene Szenarien der O/W-Emulsionsforschung und -entwicklung an und berücksichtigen dabei Stabilität, Hautgefühl und Funktionalität.
5.1 PHSPTER™16PK:
INCI heißt Kaliumcetylphosphat.
Sein Hauptvorteil ist die hervorragende Wasserbeständigkeit. Nachdem sich der Film gebildet hat, kann sich auf der Hautoberfläche ein gleichmäßiger und atmungsaktiver wasserfester Film bilden, der die wasserfeste Fähigkeit von Sonnenschutz- und Make-up-freien Produkten, Make-up zu halten, effektiv verbessern und das Problem von Schwitzen, wasserfleckigem Make-up und Sonnenschutzmitteln vermeiden kann. Gleichzeitig fühlt sich die Haut extrem leicht an, ohne einen schweren Film, und eignet sich für leichte Make-up-Cremes, feuchtigkeitsspendende Sonnenschutzmittel, erfrischende Hautpflegelotionen und andere Produkte. Das Produkt verfügt über eine breite Palette von Adaptionssystemen und die empfohlene Zugabemenge von Formel ist 1-5 %.
5.2 PHSPTER™922P
INCI heißt c20-22 Alkylphosphat & Stearylphosphat & Behenylalkohol.
Das Erscheinungsbild besteht aus weißen Partikeln. Als hochstabiles Emulgiersystem vom Gerüsttyp konzentriert sich dieses Produkt auf die Optimierung der Verdickungskapazität des Systems auf der Grundlage der Beibehaltung einer hervorragenden Wasserbeständigkeit.
Im Vergleich zu einzelnen Phosphat-Emulgatoren und PEG-Emulgatoren passt sich 922P an Szenen an, die hochwertige Produkte wie Make-up-Cremes mit hoher Stabilität, Sonnenschutzmittel mit hoher Vergrößerung und Make-up-Lotionen mit Puder abdecken. Die empfohlene Dosierung der Formel beträgt ebenfalls 1-5 %. Es zeichnet sich durch große Anpassungsfähigkeit und einfache Bedienung aus. Es ist der bevorzugte Rohstoff für Emulgator-Make-up-Szenen.
VI.Zusammenfassung der Formelauswahl
Wenn Sie bei der Formelauswahl eine schnelle Emulgierung, eine extrem erfrischende und leichte Textur anstreben und die Kosten für Rohstoffe kontrollieren, können gewöhnliche Hautpflegelotionen und grundlegende Feuchtigkeitslotionen PEG-Emulgatoren wählen, um die grundlegenden Emulgierungsanforderungen zu erfüllen. Wenn das Produkt jedoch langanhaltende Stabilität, wasserfestes Make-up, gleichmäßige Pulverdispersion, Frost-Tau-Beständigkeit bei hohen Temperaturen oder stark nachgefragte Kategorien wie Sonnenschutzmittel, Make-up-Creme und hochwertige Make-up-Lotion benötigt, Alkylphosphat Emulgatoren sind die beste Wahl.
Darunter ist PHSPTER™16PK hauptsächlich licht- und wasserbeständig und eignet sich für leichte und feuchtigkeitsspendende High-End-Emulsionen, und PHSPTER™922P ist hauptsächlich ein hochstabiles Verdickungsmittel, das sich für Puder, hochstabile und gut haltende Make-up-Produkte eignet. Die beiden Produkte decken genau die Kernformelanforderungen hochwertiger O/W-Emulsionen ab.
