Prestazioni del sistema di emulsione O/A: differenza nel comportamento di fase tra l'alchil fosfato e l'emulsionante PEG
La stabilità dell'emulsione dell'emulsione O/A non è un singolo indice di prestazione, ma il risultato della combinazione della struttura molecolare dell'emulsionante, del metodo di adsorbimento interfacciale e dell'organizzazione della fase macroscopica. Attualmente, i principali emulsionanti O/A sul mercato sono principalmente divisi in due categorie, vale a dire gli emulsionanti PEG utilizzati da molti anni e gli emulsionanti alchilfosfato con prestazioni avanzate. Entrambi sembrano essere in grado di ottenere l'effetto di emulsionazione olio-acqua, ma esistono differenze essenziali nell'adsorbimento molecolare, nella formazione del film interfacciale, nella stabilità di fase e nelle prestazioni macroscopiche.
I.La logica fondamentale della stabilità dell'emulsione O/A
Per distinguere le differenze prestazionali tra i due tipi di emulsionanti, dobbiamo prima chiarire la logica fondamentale della stabilità dell'emulsione O/A. Un'emulsione stabile qualificata deve fare affidamento sul supporto completo dell'organizzazione di fase dello strato molecolare, dello strato interfacciale e della macrostruttura. Qualsiasi squilibrio nella struttura di qualsiasi strato porterà al collasso della stabilità complessiva del sistema. Questo è anche il motivo principale per cui il comportamento di fase determina la qualità dell'emulsione.
Il primo strato è lo strato di adsorbimento molecolare, che è la base per la stabilità dell'emulsione. Le molecole dell'emulsionante devono essere adsorbite uniformemente sull'interfaccia olio-acqua. Attraverso la disposizione direzionale dei gruppi idrofili e idrofobi, la tensione dell'interfaccia olio-acqua viene ridotta in modo che il grasso possa essere disperso uniformemente nella fase acquosa. Il secondo strato è lo strato di pellicola interfacciale. Le molecole dell'emulsionante adsorbite si riuniranno per formare una pellicola interfacciale continua, che avvolge le goccioline d'olio per resistere alla collisione e all'aggregazione tra le goccioline d'olio ed evitare agglomerazione e stratificazione. Il terzo strato è una struttura a rete di goccioline macroscopiche, con innumerevoli goccioline d'olio avvolte stabili uniformemente disperse per formare un sistema complessivo regolare e uniforme e, infine, raggiungere stabilità a lungo termine.
Il divario fondamentale tra gli emulsionanti PEG e gli emulsionanti alchilfosfato si riflette nella qualità di stampaggio e nella stabilità di queste strutture a tre strati. Diverse strutture molecolari hanno creato orientamenti dell'interfaccia e forme di organizzazione di fase molto diversi, che determinano anche direttamente la stabilità, la sensazione sulla pelle, la resistenza agli agenti atmosferici e altre proprietà fondamentali dell'emulsione finita. Nella progettazione della formula, una corrispondenza ragionevole degli emulsionanti olio in acqua è la chiave per controllare le prestazioni di base del sistema. La differenza nella selezione dei due tipi di emulsionanti riscriverà direttamente la prestazione complessiva del prodotto finito.
II.Differenze di struttura molecolare
Il comportamento di fase di un emulsionante è essenzialmente determinato dalla sua stessa struttura molecolare. Le caratteristiche dei gruppi molecolari idrofili e idrofobici degli emulsionanti PEG e degli emulsionanti alchilfosfato sono diverse. Il metodo di adsorbimento, la forza legante e la capacità di migrazione all'interfaccia olio-acqua sono molto diversi e alla fine si formano due strutture di membrana interfacciali completamente diverse.
2.1 Emulsionante PEG
Gli emulsionanti PEG come Ceteareth-20 e Steareth-21, comunemente utilizzati nelle formule quotidiane, sono tipici emulsionanti non ionici. Il meccanismo di stabilizzazione centrale si basa sull'idratazione della catena dell'EO. Il segmento della catena del polietilenglicole nella sua struttura molecolare può formare un gran numero di legami idrogeno con le molecole d'acqua, costruire un denso strato idratato sulla superficie delle goccioline di olio e fare affidamento sulla solvatazione per ottenere l'emulsificazione olio-acqua.
Questo metodo di adsorbimento forma uno strato di adsorbimento interfacciale flessibile, caratterizzato da un'elevata attività dinamica. La velocità di scambio delle molecole dell'emulsionante PEG sull'interfaccia è rapida e l'interfaccia può essere riorganizzata rapidamente, il che è adatto alle esigenze di produzione di emulsione rapida ed è adatto per la produzione batch ed efficiente di emulsioni. Tuttavia, anche le carenze sono molto evidenti. La forza strutturale della membrana interfacciale flessibile è limitata, la forza legante delle molecole all'interfaccia è debole e la mobilità interfacciale è elevata, rendendo impossibile la formazione di uno scheletro interfacciale stabile.
Dal punto di vista del comportamento di fase, il sistema O/W costruito dagli emulsionanti PEG è un tipico sistema cinetico stabile, che si basa sul bilanciamento dinamico continuo per mantenere lo stato dell'emulsione, piuttosto che sulla rigida stabilità della struttura stessa. Ciò spiega anche perché molte emulsioni del sistema PEG sono in buone condizioni per la conservazione a breve termine a temperatura ambiente, ma dopo il posizionamento a lungo termine, il riscaldamento o il disturbo da parte di forze esterne, sono soggette a fluttuazioni di stato.
2.2 Emulsionante alchilfosfato
L'emulsionante alchilfosfato rappresentato da potassio potassio cetilfosfato e c20-22 alchilfosfato ha una struttura molecolare unica e doppi vantaggi. Un'estremità è un gruppo di acido fosforico fortemente polare, che può produrre una forte interazione ionica con la fase acquosa e legare saldamente le molecole della fase acquosa. L'altra estremità è una struttura alchilica idrofobica a catena lunga, che può ancorare profondamente la fase oleosa e realizzare il forte legame delle fasi oleosa e acquosa.
Rispetto alla membrana flessibile degli emulsionanti PEG, i fosfati alchilici possono formare una membrana interfacciale semirigida, la forza di legame interfacciale è notevolmente migliorata, la mobilità delle molecole all'interfaccia olio-acqua è significativamente ridotta e la regolarità e la stabilità della struttura interfacciale sono più elevate. La densità apparente molecolare sulla superficie delle goccioline di olio è stata notevolmente aumentata, il che riduce efficacemente l'energia interfacciale complessiva e costruisce una rete interfacciale quasi strutturata. Questa struttura non è rigida e polimerizzato, ma ha sia stabilità che flessibilità, che possono resistere alle interferenze dell'ambiente esterno e garantire la consistenza liscia dell'emulsione una volta applicata.
Basandosi sui vantaggi unici della struttura interfacciale, gli emulsionanti alchilfosfati vengono spesso utilizzati nella formulazione di sistemi di sospensione addensanti. Oltre a garantire la stabilità dell'emulsione, possono anche assistere il sistema nell'addensamento e nella sospensione della polvere e risolvere i problemi di stratificazione dell'emulsione e sedimentazione della polvere in un'unica soluzione. Adatto per prodotti per il trucco e la protezione solare molto richiesti.
III.Organizzazione delle fasi e caratteristiche delle zone di fase
Sulla base delle diverse caratteristiche di formazione del film interfacciale, la morfologia dell'organizzazione delle fasi, l'intervallo delle zone di fase e la resistenza alla deriva di fase dei due tipi di emulsionanti nel sistema O/W sono significativamente differenziati. Questa è anche la fonte principale della differenza di stabilità nella formula. La differenza critica tra i due può essere chiaramente distinta dalla prospettiva del diagramma di fase.
3.1 Sistema emulsionante PEG
La gamma di regioni di fase O/W degli emulsionanti PEG è relativamente ampia e il valore HLB può essere regolato per adattarsi a una varietà di sistemi di grasso e la formula è altamente adattabile, che è anche la ragione principale della sua elevata popolarità. Tuttavia, il difetto di questo sistema è che la stabilità di fase è scarsa ed è sensibile alla temperatura, all'elettrolita e al tempo di conservazione.
3.2 Sistema alchilfosfato
La regione della fase O/W degli emulsionanti alchilfosfato è relativamente concentrata, il che richiede una maggiore precisione del rapporto della formula, ma in cambio di una stabilità di fase estremamente forte. La rete di interfaccia quasi strutturata che costruisce ha una struttura stabile, non è suscettibile ai disturbi della temperatura, dell'elettrolita e delle forze esterne e non vi è quasi alcun problema di deriva di fase.
Quando si utilizza una quantità adeguata di principi attivi liposolubili come l'ascorbile palmitato nel sistema della formula, il sistema alchil fosfato può essere stabilmente compatibile con varie sostanze attive e non ci saranno problemi di demulsificazione del sistema e inattivazione dei componenti ed è adatto per la ricerca, lo sviluppo e la produzione di emulsioni ad alto valore aggiunto.
IV.Confronto delle prestazioni delle applicazioni macro
Le differenze microscopiche di comportamento di fase si rifletteranno infine intuitivamente nelle proprietà macroscopiche dell'emulsione finita, tra cui stabilità della viscosità, struttura della pelle, stabilità della resistenza agli agenti atmosferici e altre dimensioni, e gli scenari applicabili dei due tipi di emulsionanti sono direttamente divisi.
4.1 Stabilità della viscosità
Gli emulsionanti PEG stessi non hanno quasi alcuna capacità addensante e la viscosità del sistema dipende dalla regolazione di polimeri e addensanti aggiuntivi e il sistema di viscosità complessivo è passivo e fragile. Allo stesso tempo, il sistema PEG è molto sensibile agli elettroliti. Dopo aver aggiunto minerali e componenti elettrolitici attivi alla formula, è soggetta a improvvisi cali di viscosità, assottigliamento del sistema e scarsa stabilità allo stoccaggio.
Il sistema alchilfosfato ha la capacità di addensarsi attivamente e la regolare struttura di accumulo interfacciale può fornire direttamente supporto alla viscosità del sistema. Non è necessario aggiungere molti addensanti esogeni e la viscosità del sistema è più naturale e stabile. Allo stesso tempo, la sua eccellente tolleranza agli elettroliti può essere adattata a vari additivi, le fluttuazioni della viscosità di conservazione a lungo termine sono minime e il prodotto finito è in uno stato più stabile.
4.2 Prestazioni della struttura della pelle
La lozione del sistema PEG è liscia da applicare e leggera da usare.
La sensazione sulla pelle del sistema alchilfosfato è più vantaggiosa. Basandosi sulla struttura dell'interfaccia semirigida, presenta una texture strutturata e liscia durante l'applicazione, e la texture è uniforme e delicata.
V. Atterraggio di prodotti esclusivi
In considerazione degli attuali punti critici della formulazione delle lozioni di bellezza e per la cura della pelle, due emulsionanti alchilfosfati di grado verde PHSPTER™16PK e PHSPTER™922P, basandosi sui vantaggi del comportamento in fase differenziata, si adattano accuratamente ai diversi scenari di ricerca e sviluppo delle emulsioni O/A, tenendo conto della stabilità, della sensazione sulla pelle e della funzionalità.
5.1PHSPTER™16PK:
L'INCI è chiamato potassio cetil fosfato.
Il suo vantaggio principale è l'eccellente resistenza all'acqua. Dopo che la pellicola si è formata, sulla superficie della pelle può formarsi una pellicola impermeabile uniforme e traspirante, che può migliorare efficacemente la capacità impermeabile della protezione solare e dei prodotti senza trucco di trattenere il trucco ed evitare il problema della sudorazione, del trucco e della protezione solare macchiati d'acqua. Allo stesso tempo, la pelle è estremamente leggera, senza una pellicola pesante ed è adatta per creme per il trucco leggere, creme solari idratanti, lozioni rinfrescanti per la cura della pelle e altri prodotti. Il prodotto ha un'ampia gamma di sistemi di adattamento e la quantità aggiuntiva consigliata della formula è 1-5%.
5.2PHSPTER™922P
L'INCI è denominato c20-22 alchil fosfato, stearil fosfato e alcol Behenyl.
L'aspetto è costituito da particelle bianche. Essendo un sistema emulsionante di tipo scheletro ad alta stabilità, questo prodotto si concentra sull'ottimizzazione della capacità addensante del sistema sulla base del mantenimento di un'eccellente resistenza all'acqua.
Rispetto agli emulsionanti a fosfato singolo e agli emulsionanti PEG, 922P si adatta a scene che coprono prodotti di fascia alta come creme per il trucco ad alta stabilità, filtri solari ad alto ingrandimento e lozioni per il trucco con polvere. Anche il dosaggio raccomandato della formula è dell'1-5%. Ha un'ampia adattabilità e un funzionamento semplice. È la materia prima preferita per le scene di trucco con emulsionante.
VI.Riepilogo della selezione della formula
Nella selezione della formula, se si persegue un'emulsificazione rapida, una consistenza estremamente rinfrescante e leggera e si controlla il costo delle materie prime, lozioni ordinarie per la cura della pelle e lozioni idratanti di base possono scegliere emulsionanti PEG per soddisfare le esigenze di emulsione di base. Tuttavia, se il prodotto necessita di stabilità a lunga durata, trucco waterproof, dispersione uniforme della polvere, resistenza al congelamento-scongelamento alle alte temperature o categorie molto richieste come crema solare, crema per il trucco e lozione per il trucco di fascia alta, alchilfosfato gli emulsionanti sono la scelta migliore.
Tra questi, PHSPTER™16PK è principalmente resistente alla luce e all'acqua, adatto per emulsioni leggere e idratanti di fascia alta, e PHSPTER™922P è principalmente addensante ad alta stabilità, adatto per prodotti per il trucco in polvere, ad alta stabilità e ad alta tenuta. I due prodotti coprono accuratamente le esigenze della formula principale delle emulsioni O/A di fascia alta.
