Полімери в косметиці.
Полімери - це речовини, молекули яких містять багато разів повторюються ділянки (мономерні ланки). Молекулярна маса полімерів може досягати декількох мільйонів.
За структурою полімерного ланцюга полімери можуть бути лінійними і розгалуженими. У косметичних виробах частіше використовують лінійні полімери.
У складі косметичних засобів полімери можуть бути загустителями (тобто підвищувати в'язкість композицій), стабілізаторами композиції і пленкообразующими речовинами.
Для загущення косметичних препаратів використовуються полімери з відносно високою молекулярною масою. Полімери, що містять полярні функціональні групи, є хорошими гелеутворювача. Гелі відрізняються тим, що в одній молекулярно пов'язаної рідкому середовищі утворюється просторова структура диспергированного речовини (внаслідок сильної взаємодії макромолекул) за рахунок молекулярних, водневих та інших зв'язків. Полімерні молекули в ході гелеобразования сольватіруются. Формування гелю йде в кілька етапів. Спочатку отримують колоїдний розчин розчиненням полімеру у відповідному розчиннику, при цьому в'язкість дисперсійного середовища підвищується. Виходить золь, для якого характерно те, що колоїдні частинки системи в значній мірі не залежать одне від одного. А для формування тривимірної структури гелю необхідна певна мінімальна концентрація гелеутворювача, при якій золь переходить в гель. Можна помітити перехід золю в гель зі зміни плинності. При підвищенні концентрації гелеутворюючого агента відбувається перехід від рідкої системи (без межі текучості) до напівтвердих станом (з межею плинності, що виявляються після досягнення граничного напруження зсуву). Перехід золь - гель можна ініціювати розведенням дисперсійного середовища, підвищенням температури або додатком чималої сдвигового зусилля.
Плівкоутворювальні речовини, найчастіше, є реакційно здатні олігомери лінійного або розгалуженого будови або полімери з відносно невисокою молекулярною масою. Для них характерна відсутність або слабке набухання в розчиннику, висока в'язкість розчинів, а при висиханні розчинника освіту тонких плівок.
У косметиці застосовується широке коло полімерів, коротка характеристика яких дається нижче:
Поліспирти. Поліспирти (поліол) - це органічна сполука, в молекулі якого міститься більше однієї гідроксильної групи ОН. Етиленгліколь і гліцерин, які мають відповідно дві та три групи ОН, є найпростішими поліспирти. До цієї групи належать також і всі цукру і різні похідні гліколю, такі, як, поліетиленгліколі. У косметиці і для догляду за волоссям поліспирти використовуються в якості зволожувачів.
Високомолекулярні сполуки, неіонні. На основі поліетиленів можливе отримання водостійких гелів, які є основою не дратують, неабразивних кремів і мив проти вугрів. Поліетілен можуть використовуватися спільно з широким колом органічних розчинників. включаючи мінеральні масла, складні ефіри, силікони, забезпечуючи різноманітність гелів, що застосовуються при отриманні туші і тінях для повік.
Являють собою неіоногенні кислородсодержащие високомолекулярні сполуки. Мають молекулярну масу 200-6000. Низькомолекулярні ПЕГ (200-600) - розчинний у воді рідини. Вищі гликоли (3000-6000) - негігроскопічні тверді речовини. Всі вони температурно стійкі у всьому діапазоні рН. Водорозчинні ПЕГ є сумішшю ПЕГ-400 і ПЕГ-3000 в співвідношенні 1: 1.
Основна область використання поліетіленгліколей - композиції кремів і лосьйонів. Сприяють підвищенню адгезії композиції до шкіри, надають шкірі відчуття гладкості. У кремах для гоління ПЕГ-1500 замінює мінеральне масло або ланолін. У декоративній косметиці, ПЕГ 3350, добре сумісний з ефірами целюлози, сприяє диспергированию і стабілізації твердої фази.
За своїми фізико-хімічними властивостями близький до ПЕГ. Використовуються як захисні компоненти в лосьйонах.
Ефіри поліетиленгліколю служать основою для різних кремів і косметичного молочка, а також емульгаторами лаків, стабілізаторами суспензій і розчинників.
Неіоногенні високомолекулярні речовини. Отримують сополимеризацией оксидів етилену і пропилену. Залежно від складу розчинні у воді або органічних розчинниках. Гідрофільно-ліпофільний баланс регулюється варіюванням мономерного складу. Залежно від молекулярної маси використовується в якості гелеутворювача, регулятора в'язкості, емульгатора, що очищає компонента. При висиханні на шкірі не залишає слідів. Входять до складу дезодорантів, сонцезахисних гелів і кремів, композицій декоративної косметики, а також кремів, виготовлених по холодній технології або містять перекис водню.
Поліакрилати (карбомер, карбопол і ін.)
Найбільш широко використовуються синтетичні полімери анионного типу. Добре розчинні у воді. Легко набухають, з підвищеними показниками ступеня набухання. Є хорошими загустителями і гелеутворювача. Дуже широкий асортимент. При їх використанні необхідна лужна нейтралізація для досягнення оптимуму загущающей і гелірующей здатності.
На ринку представлені представники таких полімерів: карбопол, пемулен, карбомер, арістофлекс.
Дія Карбопол: загущення, суспендування, стабілізація емульсій.
Полімер карбопол набухають приблизно в 1000 разів після нейтралізації в воді.
Якщо порівнювати це полімер з іншими полімерами, такими як КМЦ, ДЕЦ, то можна сказати, що при більш низькій концентрації Карбопол досягається більше в'язкість.
Реологія гелів карбопол: Незначне або повна відсутність тиксотропії, дуже висока величина опору течією при низьких концентраціях, дуже значне зниження сдвигового вчив, що приводить до розрідження системи.
Полімери карбопол бувають марки ETD і Ультрез.
Карбопол ультрез новіший, і переваги перед іншими полімерами: широкий спектр застосування, висока ефективність, чудова прозорість, що не липкий на дотик. При порівнянні Карбопол ультрез з ЕТД йде звичайно в сторону ультрез. Застосовується в лосьйонах, кремах для рук і тіла, кондиціонуючі крему для укладання волосся, гелі для волосся, що розпилюються гелі.
Однак карбопол марки ЕТД може застосовуватися в шампунях, гелях для душу, рідке милах. Забезпечує стабільність в умовах заморожування \ відтавання, стійкість піни, плинність, модифікація в'язкості (альтернатива солі, загущающих незвичайні системи ПАР, що не загущувальну солями, постійна в часі в'язкість), шампуні 2 в 1 (запобігає відшаровування силіконів і інших кондиціонерів), суспензія активних і допоміжних речовин, поліпшені на дотик.
Полімери карбопол - пемулен
Високомолекулярні зшиті сополімери С10-С30 алкілакрілатов
Пемулен TR-1, стійкість емульсії, низькі рівні масла (1-3%), середня в'язкість, необхідну кількість 0,2-0.4%
Пемулен TR-2, стійкість емульсії, високі рівні масла (30-65%), низькі в'язкості, що розпилюються продукти, необхідну кількість (0.15-0.3%).
Переваги пемулена: універсальна емульгування, нагрівання не потрібно - можлива холодна емульгування, знижений подразнюючий ефект, ефективний при низькій концентрації 0.1-0.4%, стійкі, що не розшаровуються емульсії, можна емульгувати велику кількість масла до 70%, можливо виготовляти розпорошуються продукти.
Застосування: Водостійкі сонцезахисні засоби, креми і лосьйони, що розпилюються зволожувачі, ліпосомальні емульсії.
Сополимер амоній акрілолдіметілтаурата / внілпірролідон
Синтетичний полімер, який використовується в якості желатірующего кошти для водних систем і як покращувача консистенції, згущувача для емульсій типу «масло у воді». Полімер попередньо нейтралізований, зручний у використанні і дає склади з відмінним опором зсуву, що забезпечує надзвичайну стабільність навіть при відсутності додаткового емульгатора. Емульсії отримані за допомогою арістофлекс забезпечують відмінне розрідження після зсуву і в'язко-еластичні властивості. Крім реологічних аспектів, склади містять арістофлекс, відрізняються відмінними сенсорними властивостями (приємне відчуття на шкірі, низька злипання і липкість). Емульсії типу «масло у воді» можуть бути легко виготовлені навіть при низькому рН, що дозволяє вводити речовини, такі як альфа-гідроксикислоти. Володіє хорошою сумісністю з органічними розчинниками і стійкістю до УФ випромінювання.
У засобах особистого догляду використовується зазвичай в концентрації 0.5 - 1.2%
Однак такий полімер непридатний для згущення шампунів, гелів для душу та інших систем, що містять велику кількість солі.
Використовувати арістофлекс найкраще в діапазоні рН від 4 до 9. При рН> 9 буде виділятися аміак, так як арістофлекс це солі амонію.
Численна група високомолекулярних сполук, одержуваних шляхом переробки природного полімеру - целлолози: натрієва сіль карбоксиметилцелюлози, метилцелюлоза (МЦ), гідроксиетил (ДЕЦ) - і гідроксипропілцелюлоза (ГПЦ).
натрієва сіль карбоксиметилцелюлози - Сіль слабкої карбонової кислоти, аніонний поліелектроліт, добре розчинний у воді. Крім води може розчинятися в 50% розчині етилового спирту і 40% розчині ацетону. В'язкість розчинів NaКМЦ сильно залежить від рН середовища. При низьких значеннях рН, дисоціація карбоксильних груп пригнічена, макромолекули згорнуті в клубки і в'язкість не дуже велика. У міру зростання рН макромолекули збільшуються в розмірах, що супроводжується відповідним підвищенням в'язкості розчинів, максимум припадає на значення рН 6-9.
Водні розчини NaКМЦ мають високу в'язкість і псевдопластичні рідини. Добре поєднується з різними водорозчинними продуктами - казеїном, крохмалем, жлатіном, пектин, гліцерином, деякими гликолями. А також володіє значною стійкістю до дії мікроорганізмів.
Широко використовується в композиціях зубних паст, є диспергаторів і стабілізатором в декоративній косметиці.
Слабокислотні поліелектроліт. За властивостями близький до ДЕЦ. Володіє підвищеною розчинністю в багатьох органічних розчинниках. Використовується в парфумерних композиціях, освіжувачі шкіри і засобах після гоління.
метилцелюлоза (МЦ) та гідроксипропілметилцелюлоза (ГПМЦ)
Неіонні ефіри целюлози. Розчинні у воді і багатьох органічних розчинниках. Атакож розчиняється в мурашиної, молочної кислотах. При підвищенні температури в'язкість розчинів МЦ ументшается. Використовуються в засобах по догляду за шкірою і в декоративній косметиці як стабілізатори і пленкообразователи.
Целюлоза мікрокристалічна (МКЦ)
Являє собою високодисперсний порошок, легко набухає у водному середовищі з утворенням гелю. Використовуються при отриманні пресованих і порошкоподібних косметичних форм. Легко пресуються без додавання масел і воску.
Загальна назва природних високомолекулярних сполук: траганта, гуара, альгинатов. У композиції забезпечують м'яке ковзання і миючий дію. Здатні з білками утворювати м'які гелі. Використовуються в качетсве загущающих і стабілізуючого компонента в лосьйонах, кремах, лібрікантах, тонуючих і глиняних масках.
Високомолекулярний полісахарид, витягнутий з бактерій Xanthomonas campestris. Будова молекули ксантану ідентично будовою целюлози. Добре розчиняється у воді. В'язкість розчинів не залежить від рН і температури впливу. Широко використовується в косметиці.
Полісахарид - що складається з глюкози, виділяється з клітинної стінки дріжджів Saccharomyces cerevisiae. Глюкан активує макрофаги, зв'язуючись з відповідним рецептором на їх поверхні. Активовані макрофаги є першою ланкою в каскаді імунних реакцій. Вони не тільки прибирають чужорідні тіла, але і продукують цитокіни, які є регуляторами імунної системи. Активація імунної системи глюканом неспецифічна. Це послужило підставою використовувати глюкан як в профілактичних цілях, так і в якості допоміжного лікарського засобу. Введення в складі косметичних засобів бета-глюкана запускає місцеву імунну ракции, яка полягає в активації шкірних макрофагів - клітин Лангерганса. У сонцезахисних засобах глюкани виступають як УФ-фільтри. Також глюкани виступають як гелеобразующіе.
Гіалуронова кислота і солі
Відноситься до небілковим мукополісахаридів, які є структурирующими речовинами в основному речовині дерми. Використання ГК як зволожувача засноване на її пластифицирующей здатності на колаген, здатності сповільнювати перетворення розчинного колагену в нерозчинний. Гіалуронова кислота характеризується молекулярно-масовим розподілом. Низькомолекулярна фракція характеризується хорошим зволожуючим ефектом, тоді як високомолекулярна фракція сприяє утриманню вологи на поверхні шкіри ( «молекулярна губка») Гіалуронова кислота полегшує трансепідермальних перенесення речовин. Використовується в складі кремів і лосьйонів.
ГК сумісна з багатьма біологічними активними добавками, нерідко підвищуючи їх ефективність. Так, для обробки сухої шкіри, що в'яне з успіхом використовують гель з ДНК, що складається з 0,1-1% солі ДНК, 1-3% гідрофільного полімеру і води.
В основному ГК застосовують у складі косметичних композицій для посилення обмінних процесів і прискорення репаративної регенерації тканин, для захисту шкірних покривів від пошкоджень. ГК будь-якого молекулярного ваги стимулює розподіл і диференціювання клітин шкіри. Так для підтримки тонусу старіючої шкіри і профілактики морщінообразованія використовують природну фракцію ГК. стабілізатор і воду. Ефективні кремові композиції, до складу яких входять фракції гиалуроната натрію з молекулярною масою 100-200 кДа. Для запобігання утворенню зморшок, підвищення тургору шкіри застосовують фракції ГК з молекулярної масою 50-800 кДа. А для харчування, росту волосся і профілактики облисіння використовують низькомолекулярну ГК 1-9 кДа. ГК знайшла своє застосування і в засобах для автозасмаги.
Всі види крохмалю складаються з двох типів полімерів α-D-глюкози: амілози і амілопектину. Амилоза в основному є лінійним полімером з молекурним вагою приблизно 1х10 5 Дальтон. Амілопектин є сильно розгалужений полімер з високою молекулярною вагою близько 1х10 7 Дальтон. Як амилоза, так і амилопектин містять у своїй структурі велику кількість гідроксильних груп, між якими утворюються водневі зв'язку. Водневі зв'язки роблять визначальний вплив на властивості і відповідно можливі області застосування крохмалю. Більшість видів крохмалю містять 20-30% амілози і 70-80% амілопектину. В даний час отримані гібридні види крохмалю, містять 100% амілопектину, а також види, в яких кількість амілози істотно збільшено. Гібридні види крохмалю більш стабільні в колоїдних дисперсіях, а також більш схильні до геле- і плівкоутворення. Міцне зв'язування водневої зв'язком гранули крохмалю не розчиняються у воді при температурі нижче 60 о С. Нагрівання природного крохмалю до 100 С в воді призводить до розриву водневих зв'язків, що супроводжується набуханням гранул і розчиненням крохмалю.
Існує два види модифікації крохмалю: хімічний та фізичний.
Фізичне модифікування головним чином впливає на структуру гранул, роблячи крохмаль розчинним в холодній воді.
Алюміній-октенілсукцінат крохмалю (Dry Flo Plus) (гідрофобномодіфіцірованний) покращує естетичне сприйняття різних косметичних композицій для догляду за шкірою і декоративної косметики, порошків, косметичних олівців.