Wydajność układu emulsyjnego O/W: Różnica w zachowaniu fazowym pomiędzy fosforanem alkilu i emulgatorem PEG
Stabilność emulgacyjna emulsji O/W nie jest pojedynczym wskaźnikiem wydajności, ale wynikiem połączenia struktury molekularnej emulgatora, metody adsorpcji międzyfazowej i organizacji faz makroskopowych. Obecnie główne emulgatory O/W na rynku dzielą się głównie na dwie kategorie, a mianowicie emulgatory PEG, które są stosowane od wielu lat i emulgatory fosforanu alkilu o zaawansowanych parametrach. Wydaje się, że oba są w stanie osiągnąć efekt olejowo-wodny. emulgowania, ale istnieją zasadnicze różnice w adsorpcji molekularnej, tworzeniu filmu międzyfazowego, stabilności fazowej i działaniu makroskopowym.
I. Podstawowa logika stabilności emulsji O/W
Aby rozróżnić różnice w wydajności między dwoma typami emulgatorów, musimy najpierw wyjaśnić podstawową logikę stabilności emulsji O/W. Kwalifikowana stabilna emulsja musi opierać się na pełnej organizacji fazowej warstwy molekularnej, warstwy międzyfazowej i makrostruktury. Jakakolwiek nierównowaga w strukturze dowolnej warstwy doprowadzi do załamania ogólnej stabilności systemu. Jest to również kluczowy powód, dla którego zachowanie fazowe określa jakość emulsji.
Pierwsza warstwa to molekularna warstwa adsorpcyjna, która jest podstawą stabilności emulsji. Cząsteczki emulgatora muszą być równomiernie zaadsorbowane na granicy faz olej-woda. Dzięki kierunkowemu ułożeniu grup hydrofilowych i hydrofobowych napięcie na granicy faz olej-woda ulega zmniejszeniu, dzięki czemu smar może być równomiernie zdyspergowany w fazie wodnej. Druga warstwa to warstwa folii międzyfazowej. Zaadsorbowane cząsteczki emulgatora zgromadzą się, tworząc ciągłą warstwę międzyfazową, która otula kropelki oleju, aby oprzeć się kolizjom i agregacji pomiędzy kropelkami oleju oraz uniknąć aglomeracji i rozwarstwienia. Trzecia warstwa to makroskopowa struktura sieci kropel, z niezliczonymi stabilnymi owiniętymi kropelkami oleju, równomiernie rozproszonymi, tworząc regularny i jednolity ogólny system, co ostatecznie pozwala osiągnąć długoterminową stabilność.
Różnica w rdzeniu pomiędzy emulgatorami PEG a emulgatorami fosforanu alkilu znajduje odzwierciedlenie w jakości formowania i stabilności tych trójwarstwowych struktur. Różne struktury molekularne stworzyły bardzo różne orientacje powierzchni fazowych i formy organizacji faz, które również bezpośrednio określają stabilność, odczucie na skórze, odporność na warunki atmosferyczne i inne podstawowe właściwości gotowej emulsji. Przy projektowaniu receptury rozsądne dobranie emulgatorów typu olej w wodzie jest kluczem do kontrolowania podstawowej wydajności systemu. Różnica w doborze dwóch rodzajów emulgatorów bezpośrednio przełoży się na kompleksowe działanie gotowego produktu.
II.Różnice w budowie molekularnej
Zachowanie fazowe emulgatora jest zasadniczo określone przez jego własną strukturę molekularną. Charakterystyka molekularnej grupy hydrofilowej i hydrofobowej emulgatorów PEG i emulgatorów fosforanu alkilu jest inna. Metoda adsorpcji, siła wiązania i zdolność migracji na granicy faz olej-woda są bardzo różne i ostatecznie powstają dwie zupełnie różne struktury membran międzyfazowych.
2.1 Emulgator PEG
Emulgatory PEG, takie jak Ceteareth-20 i Steareth-21, które są powszechnie stosowane w codziennych recepturach, są typowymi emulgatorami niejonowymi. Mechanizm stabilizacji rdzenia opiera się na hydratacji łańcucha EO. Segment łańcucha glikolu polietylenowego w swojej strukturze molekularnej może tworzyć dużą liczbę wiązań wodorowych z cząsteczkami wody, budować gęstą uwodnioną warstwę na powierzchni kropelek oleju i polegać na solwatacji w celu uzyskania emulgacji olej-woda.
Ta metoda adsorpcji tworzy elastyczną międzyfazową warstwę adsorpcyjną, która charakteryzuje się dużą aktywnością dynamiczną. Szybkość wymiany cząsteczek emulgatora PEG na granicy faz jest duża, a interfejs można szybko zmienić, co jest odpowiednie dla potrzeb produkcyjnych szybkiej emulgacji i nadaje się do okresowej i wydajnej produkcji emulsji. Jednak wady są również bardzo oczywiste. Wytrzymałość strukturalna elastycznej membrany międzyfazowej jest ograniczona, siła wiązania cząsteczek z powierzchnią międzyfazową jest słaba, a ruchliwość międzyfazowa wysoka, co uniemożliwia utworzenie stabilnego szkieletu międzyfazowego.
Z punktu widzenia zachowania fazowego układ O/W zbudowany przez emulgatory PEG jest typowym systemem stabilnym kinetycznie, opierającym się na ciągłej równowadze dynamicznej w celu utrzymania stanu emulsji, a nie na sztywnej stabilności samej struktury. To wyjaśnia również, dlaczego wiele emulsji systemu PEG jest w dobrym stanie do krótkotrwałego przechowywania w temperaturze pokojowej, ale po długotrwałym umieszczeniu, nagrzaniu lub zakłóceniu przez siły zewnętrzne są one podatne na wahania stanu.
2.2 Emulgator fosforanu alkilu
Emulgator fosforanu alkilu reprezentowany przez fosforan cetylopotasowo-potasowy i fosforan c20-22 alkilowy ma unikalną strukturę molekularną i podwójne zalety. Jeden koniec to silnie polarna grupa kwasu fosforowego, która może wytwarzać silne oddziaływanie jonowe z fazą wodną i mocno wiązać cząsteczki fazy wodnej. Drugi koniec to hydrofobowa struktura alkilowa o długim łańcuchu, która może głęboko zakotwiczyć fazę olejową i zapewnić silne wiązanie fazy olejowej i wodnej.
W porównaniu z elastyczną membraną emulgatorów PEG, fosforany alkilu mogą tworzyć półsztywną membranę międzyfazową, siła wiązania międzyfazowego jest znacznie poprawiona, ruchliwość cząsteczek na granicy faz olej-woda jest znacznie zmniejszona, a regularność i stabilność struktury międzyfazowej są wyższe. Gęstość nasypowa cząsteczek na powierzchni kropelek oleju została znacznie zwiększona, co skutecznie zmniejsza ogólną energię międzyfazową i buduje quasi-strukturalną sieć międzyfazową. Struktura ta nie jest sztywna i utwardzony, ale ma zarówno stabilność, jak i elastyczność, która jest odporna na zakłócenia ze środowiska zewnętrznego i zapewnia gładką teksturę emulsji po nałożeniu.
Opierając się na unikalnych zaletach struktury międzyfazowej, emulgatory fosforanów alkilowych są często stosowane w formułowaniu zagęszczającego układu zawiesinowego. Osiągając stabilność emulgowania, mogą również wspomagać system w zagęszczaniu i zawieszaniu proszku oraz rozwiązywać problemy rozwarstwiania emulsji i sedymentacji proszku w jednym kroku. Nadaje się do najbardziej wymagających produktów do makijażu i ochrony przeciwsłonecznej.
III.Organizacja faz i charakterystyka stref fazowych
W oparciu o różne właściwości błonotwórcze na granicy faz, morfologia organizacji faz, zakres stref fazowych i odporność na dryft fazowy dwóch typów emulgatorów w układzie O/W są znacząco zróżnicowane. Jest to również podstawowe źródło różnicy w stabilności formuły. Krytyczną różnicę między nimi można wyraźnie rozróżnić z perspektywy diagramu fazowego.
3.1 Układ emulgatora PEG
Zakres obszarów fazy O/W emulgatorów PEG jest stosunkowo szeroki, a wartość HLB można dostosować w celu dostosowania do różnych systemów smarów, a formuła jest wysoce elastyczna, co jest również głównym powodem jego dużej popularności. Jednakże wadą tego systemu jest słaba stabilność fazowa i wrażliwość na temperaturę, elektrolit i czas przechowywania.
3.2 Układ fosforanu alkilu
Obszar fazowy O/W emulgatorów fosforanu alkilu jest stosunkowo stężony, co wymaga większej dokładności stosunku formuły, ale w zamian za wyjątkowo dużą stabilność faz. Budowana przez nią quasi-strukturalna sieć interfejsów ma stabilną strukturę, nie jest podatna na zaburzenia temperatury, elektrolitu i sił zewnętrznych i prawie nie występuje problem dryfu fazowego.
Przy zastosowaniu odpowiedniej ilości rozpuszczalnych w tłuszczach składników aktywnych, takich jak palmitynian askorbylu, w układzie formuły, układ fosforanu alkilu może być stabilnie kompatybilny z różnymi substancjami aktywnymi i nie będzie problemów z demulgacją układu i inaktywacją składników, i nadaje się do badań, rozwoju i produkcji emulsji o wysokiej wartości dodanej.
IV.Porównanie wydajności aplikacji makro
Mikroskopijne różnice w zachowaniu faz zostaną ostatecznie intuicyjnie odzwierciedlone we właściwościach makroskopowych gotowej emulsji, w tym stabilności lepkości, teksturze skórki, stabilności odporności na warunki atmosferyczne i innych wymiarach, a mające zastosowanie scenariusze dla dwóch typów emulgatorów są bezpośrednio podzielone.
4.1 Stabilność lepkości
Same emulgatory PEG prawie nie mają zdolności zagęszczania, a lepkość układu zależy od dostosowania dodatkowych polimerów i zagęstników, a ogólny układ lepkości jest pasywny i kruchy. Jednocześnie układ PEG jest bardzo wrażliwy na elektrolity. Po dodaniu do formuły składników mineralnych i aktywnych elektrolitów, jest ona podatna na nagłe spadki lepkości, rozrzedzenie układu i słabą stabilność podczas przechowywania.
Układ fosforanu alkilu ma zdolność aktywnego zagęszczania, a regularna struktura akumulacji międzyfazowej może bezpośrednio zapewniać wsparcie lepkości dla układu. Nie ma potrzeby dodawania dużej ilości egzogennych zagęstników, a lepkość układu jest bardziej naturalna i stabilna. Jednocześnie jego doskonałą tolerancję na elektrolit można dostosować do różnych dodatków, wahania lepkości przy długotrwałym przechowywaniu są minimalne, a gotowy produkt jest w bardziej stabilnym stanie.
4.2 Wydajność tekstury skóry
Balsam PEG System jest łatwy w aplikacji i lekki w użyciu.
Odczucie na skórze układu fosforanu alkilu jest korzystniejsze. Opierając się na półsztywnej strukturze interfejsu, podczas aplikacji prezentuje strukturalną i gładką teksturę, a tekstura jest jednolita i delikatna.
V. Ekskluzywne lądowanie produktów
Biorąc pod uwagę obecne problemy w recepturach balsamów do pielęgnacji urody i skóry, dwa ekologiczne emulgatory fosforanu alkilu PHSPTER™16PK i PHSPTER™922P, wykorzystując zalety zróżnicowanego zachowania fazowego, dokładnie dostosowują się do różnych scenariuszy badań i rozwoju emulsji O/W, biorąc pod uwagę stabilność, odczucie na skórze i funkcjonalność.
5.1 PHSPTER™16PK:
INCI nazywany jest cetylofosforanem potasu.
Jego podstawową zaletą jest doskonała wodoodporność. Po uformowaniu filmu na powierzchni skóry może wytworzyć się jednolity, oddychający, wodoodporny film, który skutecznie zwiększa wodoodporność kosmetyków z filtrem przeciwsłonecznym i bez makijażu, utrzymując makijaż i unikając problemu pocenia się, zacieków makijażu i filtrów przeciwsłonecznych. Jednocześnie skóra jest niezwykle lekka, bez ciężkiego filmu i nadaje się do lekkich kremów do makijażu, nawilżających filtrów przeciwsłonecznych, odświeżających balsamów do pielęgnacji skóry i innych produktów. Produkt posiada szeroką gamę systemów adaptacyjnych oraz zalecaną ilość dodatku formuły wynosi 1-5%.
5.2 PHSPTER™922P
INCI nazywa się fosforanem c20-22 alkilu i fosforanem stearylu i alkoholem behenylowym.
Wygląd to białe cząsteczki. Jako wysokostabilny szkieletowy system emulgujący, produkt ten skupia się na optymalizacji zdolności zagęszczającej systemu w oparciu o zachowanie doskonałej wodoodporności.
W porównaniu z emulgatorami jednofosforanowymi i emulgatorami PEG, 922P dostosowuje się do scen obejmujących produkty z najwyższej półki, takie jak kremy do makijażu o wysokiej stabilności, filtry przeciwsłoneczne o dużym powiększeniu i płyny do makijażu z pudrem. Zalecane dawkowanie preparatu również wynosi 1-5%. Charakteryzuje się szerokimi możliwościami adaptacji i prostą obsługą. Jest to preferowany surowiec do scen makijażu emulgującego.
VI.Podsumowanie wyboru receptury
Przy wyborze formuły, jeśli zależy Ci na szybkiej emulgacji, wyjątkowo odświeżającej i lekkiej konsystencji oraz kontrolujesz koszty surowców, zwykłe płyny do pielęgnacji skóry i podstawowe płyny nawilżające mogą wybrać emulgatory PEG, aby spełnić podstawowe potrzeby emulgowania. Jeśli jednak produkt wymaga długotrwałej stabilności, wodoodpornego makijażu, jednolitej dyspersji proszku, odporności na zamrażanie i rozmrażanie w wysokiej temperaturze lub kategorii o wysokim popycie, takich jak filtry przeciwsłoneczne, kremy do makijażu i wysokiej klasy balsam do makijażu, emulgatory fosforanu alkilu są najlepszym rozwiązaniem. najlepszy wybór.
Wśród nich PHSPTER™16PK jest głównie lekki i wodoodporny, odpowiedni do lekkich i nawilżających emulsji wysokiej klasy, a PHSPTER™922P to głównie zagęstnik o wysokiej stabilności, odpowiedni do pudrów, produktów do makijażu o wysokiej stabilności i dużej trwałości. Obydwa produkty dokładnie pokrywają podstawowe potrzeby wysokiej klasy emulsji O/W.
