|
Моностеарат глицерина — смесь моно- и диэфиров глицерина и стеариновой кислоты. По внешнему виду представляет собой однородную белую массу со слабым специфическим запахом. Температура плавления 51—56 °С, кислотное число не более 4, эфирное число 150—165 мг КОН/г. Содержит 35—40% моноэфира и примерно 40% диэфира. Используется в кремах и в средствах по уходу за волосами как структурообразующий и стабилизирующий компонент в количестве 0,5—7,0%. В присутствии анионактивных добавок образуются стабильные высокодисперсные эмульсии типа «масло/вода».
Моноглицериды дистиллированные — глицериновые эфиры стеариновой и пальмитиновой кислот. Содержание моноглицеридов не менее 90%, свободного глицерина не более 1,5%. Кислотное число не более 3 мг КОН/г, температура плавления 65—66 °С. Обладает высокой эмульгирующей способностью, но не является самостоятельным эмульгатором. Стабильные эмульсии образует в присутствии дополнительных ПАВ (анионактивных и неионогенных). Применяют его в концентрации до 5% в кремах и в средствах по уходу за волосами.
Кремофоры марки А — неионогенные эмульгаторы — продукты этоксилирования жирных спиртов (цетилового и стеарилово- го). Кремофор А6 имеет код по INCI Cetheareth-6 (and) Stearyl Alcohol, представляет собой воскоподобный продукт белого цвета. Величина его ГЛБ составляет около 11. Кремофор А25 (по INCI Cetheareth-25) — белый порошок с ГЛБ 16. Оба эмульгатора хорошо растворяются в воде, спирте, жирах и маслах. Плавятся в интервале температур 40—50 °С. Применение этих эмульгаторов в смеси при соотношении 1: 1 позволяет получать стабильные гомогенные эмульсии, причем оба эмульгатора устойчивы против электролитов. Рекомендуемое количество для введения в рецептуру косметических кремов 1—5%.
В настоящее время компании, производящие эмульгаторы для косметических эмульсий, предпочитают создавать высокоэффективные эмульгирующие смеси Такие комплексные эмульгаторы позволяют влиять сразу на несколько параметров эмульсии, и концентрация их в косметической композиции может быть меньше, чем концентрация каждого эмульгатора в отдельности. Весьма эффективным комплексным эмульгатором неионогенного характера для систем «масло/вода» является смесь цетилового спирта С16Н33ОН, этоксилированного цетилового эфира Ceteareth-80 и глицерилстеарата. Такой эмульгатор имеет кислотное число не более 2, число омыления 20—30 мг КОН/г, максимальное содержание свободного глицерина не более 2%. Температура его застывания колеблется от 49 до 55 °С.
ВЫВОДЫ
► Эмульгаторы и/или эмульгирующие смеси обязательно входят в состав косметических кремов эмульсионного типа.
► Они определяют качество крема, однородность его структуры и его стабильность (устойчивость).
Как правило, эмульгаторы относятся к классам сложных эфиров одно- или многоатомных Спиртов и жирных кислот, или к классу высокомолекулярных спиртов, которые ведут себя в дисперсных системах как неионогенные ПАВ.
► Роль эмульгаторов сильно возросла в связи с ростом применения в составе косметических композиций биологически активных веществ. БАВ и специальные добавки оказывают значительное влияние на устойчивость эмульсии и даже могут разрушить ее.
► Эмульгирующие комплексы и смеси отличаются более сложным составом, они состоят из нескольких эмульгаторов и по своей эффективности превосходят отдельные эмульгаторы.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие типы эмульсий бывают? В чем их сходство и различие?
2. Что является дисперсной фазой и дисперсионной средой в прямых эмульсиях? в обратных эмульсиях?
3. Что называется эмульгатором? эмульсификацией?
4. Какие условия необходимо выполнить для получения эмульсии?
5. Существуют ли эмульгаторы, эффективные для получения и прямых, и обратных эмульсий одновременно? Как вы думаете, почему?
6. Перечислите эмульгаторы для обратных эмульсий? В чем их сходство и различие?
7. Приведите примеры эмульгаторов для получения прямых эмульсий. В чем их сходство и различие?
8. Можно ли оксиэтилированный ланолин считать природным эмульгатором? Почему вы так думаете?
4.9. Пигменты, наполнители и красители
Пигмент • Дисперсная фаза ♦ Дисперсность ♦ Укры-
IV. пигмент • дисперсная фаза • /дисперсность • укры-
> вистость ♦ Цвет • Наполнитель • Структурообразо-
ьатель
Пигменты
Цвет в декоративной косметике крайне важен. Согласно социологическим опросам большинство потребительниц декоративной косметики покупает в первую очередь цвет. Повторная покупка за висит от воспроизводимости желаемого цвета, а это приводит к необходимости точного повторения цвета в процессе получения пигментов, красителей и при изготовлении косметической композиции в целом. Наиболее важным фактором, влияющим на воспроизводимость цвета, является качество применяемых пигментов и красителей.
Пигментами в косметике называют цветные добавки, нерастворимые в той среде, которую они окрашивают. Это твердые вещества разного цвета, природные или полученные синтетическим путем. По происхождению пигменты бывают неорганическими и органическими. Неорганические пигменты — это оксиды, соли или комплексные соединения металлов, высокодисперсные порошки металлов и их сплавов, сажа. Органические пигменты — это нерастворимые формы органических красителей.
В основу классификации неорганических пигментов положены цвет и химический состав. Все пигменты подразделяют на черно-белые, которые называют ахроматическими, и цветные, или хроматические. Цвет пигмента зависит от трех вещей: от источника света, от химической природы и строения пигмента (объекта) и от наблюдателя (субъекта). Классификация неорганических пигментов по цвету представлена в таблице 7.
По химическому составу неорганические пигменты — соли или оксиды металлов, нерастворимые в воде и в органических жидкостях. В качестве пигментов применяют индивидуальные соединения, а также соединения переменного состава. Однако химический состав не дает полной информации о технических свойствах пигментов В зависимости от кристаллической структуры пигментов, которая определяется условиями кристаллизации, одни и те же химические вещества могут иметь различные кристаллические решетки, и поэтому различаться по цвету, показателю преломления, плотности и т. д.
Пигменты | Хроматические | Фиолето вые | темно- фиолетовый кобальт | светло фиолето вый кобальт |
|
|
|
Синие | синий кобальт | ультра марин |
|
|
| ||
Зеленые | m О гм V- и | изум рудная зелень | фосфат хрома | зеленый кобальт |
| ||
Коричне вые | умбра нату ральная . | марган цовая корич невая | кассель ская корич невая | марс коричне вый | | Fe,04 | ||
Красные | ГО О CN г13 Р- | мумия | желез ный сурик |
|
| ||
Желтые | I FeO(OH) | охра | сиена |
|
| ||
Ахроматические | Черные | сажа | черни |
|
|
| |
Серые | Zn пыль | А1 пудра |
|
|
| ||
Белые | ZnO | гм О р | липотон | стеараты Zn, Mg, А1 | I |
Таблица 7 Классификация неорганических пигментов по цвету |
Способы получения пигментов можно разделить на две принципиально разные группы:
1) осаждение кристаллов пигментов из растворов или расплавов (физический процесс);
2) получение пигментов в реакциях разложения, окисления или восстановления (химические процессы).
Кристаллическая структура определяет физико механические свойства пигментов: твердость, хрупкость, прочность. Те, в свою очередь, влияют на условия измельчения и на условия диспергирования пигментов в связующих веществах.
Поверхность пигментов и наполнителей, как правило, отталкивает воду, т. е. является гидрофобной. Большинство пигментов содержит небольшое количество влаги, но она практически не меняет их свойств. Другие же примеси, например водорастворимые соли, оказывают большое влияние на свойства пигментов. Иногда поверхность пигментных частиц специально модифицируют, т. е. осаждают на поверхности частиц адсорбционные слои других химических веществ для улучшения пигментных характеристик или повышения прочности связи со связующими.
Основными характеристиками пигментов являются цвет, укрывистость, красящая способность, дисперсность, кристаллическая структура, смачиваемость, способность к взаимодействию с другими веществами, светостойкость, химическая стойкость и токсичность.
Основные свойства пигментов
Цвет. Каждый цвет можно охарактеризовать определенной длиной волны у, которая определяет его основной цветовой тон. Однако два тела с одинаковым цветовым тоном могут восприниматься глазом по-разному в зависимости от количества отражаемого ими света. Это означает, что такие тела различаются яркостью. Хроматические цвета одного цветового тона можно расположить в непрерывный ряд, на одном конце которого помещаются очень слабо окрашенные, а на другом — сильно окрашенные цветовые тона. Цвета такого хроматического ряда можно рассматривать как один цвет, разбавленный разным количеством белого или серого цвета. Про цвета такого ряда говорят, что они различаются по чистоте, или насыщенности. Два цвета, у которых цветовой тон, яркость и насыщенность равны, совершенно одинаковы. Таким образом, всякий цвет может быть однозначно охарактеризован по трем основным признакам: цветовому тону, яркости и насыщенности.
Следовательно, цвет пигмента характеризуют тремя параметрами: цветовым тоном — длиной волны, соответствующей максимуму отражаемой пигментом части спектра, насыщенностью — чистотой тона и яркостью — пигмент тем ярче, чем больше света он отражает.
Дисперсность (удельная поверхность). Пигменты — это твердые мелкодисперсные порошки. Большинство технических показателей пигментов зависит от размера их частиц. Величина, обратная линейному размеру частиц, называется дисперсностью. Если размер частиц пигмента маленький, то говорят, что дисперсность порошка высокая. И наоборот, если размер частиц большой, то дисперсность порошка низкая. Для определения дисперсности порошков с частицами неправильной формы пользуются так называемым средним объемно-поверхностным диаметром. Дисперсность пигмента можно также охарактеризовать кривой дифференциального или интегрального распределения частиц по размерам. Эта кривая показывает, какую долю составляют в пигменте частицы каждого размера. Частицы пигментов и наполнителей, применяемых в косметике, имеют средние линейные размеры от 0,1 мкм до 20 мкм. Наиболее дисперсными являются органические пигменты, сажа, железная лазурь. К грубодисперсным пигментам относят охру, мумию, железный сурик. Для каждого пигмента существует свой оптимальный размер частиц. У большинства пигментов средний размер частиц лежит в пределах от 0,5 до 2,0 мкм.
Отношение поверхности всех частиц порошка к их суммарному объему называется Цельной поверхностью. Иногда удельную поверхность определяют как поверхность всех частиц в 1 г порошка пигмента. Для обычных пигментов величина удельной поверхности лежит в пределах от 0,1 до 2,0 г/м2. Знание величины удельной поверхности пигмента, которая определяет площадь взаимодействия с другими веществами в композиции, позволяет правильно составлять рецептуру.
Ситовой анализ используется для грубого разделения порошков на отдельные фракции путем сухого или мокрого просева через сита с разными размерами ячеек. Он позволяет приблизительно оценить количество частиц определенного размера.
Дисперсность — размеры и форма первичных частиц, степень их агрегации и прочность агрегатов — определяет кроющую и красящую способность пигмента. Дисперсность связана с удельной
поверхностью порошка. Чем больше удельная поверхность, тем меньше размер частиц пигмента.
Маслоемкость. Способность пигментов и наполнителей смачиваться полярными или неполярными жидкостями является важной характеристикой пигментов, от которой зависят многие технические свойства, например легкость диспергирования пигментов, агрегативная устойчивость систем, содержащих пигменты и т. д. Большинство пигментов лучше смачиваются неполярными жидкостями, маслом или толуолом. Их называют гидрофобными. Один из основных технических показателей пигментов, непосредственно связанный с их смачиваемостью неполярными жидкостями, — это маслоемкость. Маслоемкость — это количество льняного масла в граммах, необходимое для получения из 100 г пигмента пластичной пасты. С увеличением дисперсности пигментов их маслоемкость заметно возрастает. Поэтому, сопоставляя маслоемкость разных образцов одного пигмента, можно судить об их относительной дисперсности.
Укрывистость. Укрывистостью называют способность пигмента при равномерном нанесении композиции на одноцветную поверхность делать невидимым цвет подложки. Укрывистость выражается в граммах или миллилитрах краски, требуемой для получения равномерного укрывающего слоя единицы поверхности. Обратная величина называется кроющей способностью и измеряется в м2/кг. Кроюшая способность, как правило, определяется в совокупности и белыми частицами наполнителя, и цветными частицами пигмента.
Укрывистость зависит от показателя преломления пигмента. Пигменты, имеющие показатель преломления 1,50—1,65, образуют полупрозрачные, плохо укрывающие подложку пленки. Пигменты с показателем преломления больше 1,65 называют кроющими Повышение дисперсности пигмента (т. е. уменьшение размеров его частиц) увеличивает укрывистость пигмента.
Красящая способность пигмента — это его способность передавать цвет. Ее оценивают визуально или с помощью специальных приборов — колориметров. Определение основано на сравнении оттенка цвета пигмента с эталоном. Высокая красящая способность пигмента позволяет уменьшить его расход.
Токсичность. При производстве косметических препаратов и изделий недопустимо применение токсичных пигментов, таких как свинцовые кроны и белила, медно-мышьяковистые зелени, ртутные пигменты.
выводы
► Пигменты — это, как правило, твердые вещества разного цвета, применяемые в косметических изделиях для придания им необходимого оттенка.
► По происхождению пигменты бывают неорганическими и органическими. По химическому составу неорганические пигменты — это оксиды, соли или комплексные соединения металлов, высокодисперсные порошки металлов и их сплавов, сажа. Органические пигменты — это нерастворимые формы синтетических органических красителей. По цвету пигменты делят на хроматические (желтые, красные, коричневые, синие, зеленые, фиолетовые) и на ахроматические (белые, серые и черные).
► Пигменты характеризуются цветом, дисперностью, удельной поверхностью, маслоемкостью, кроющей способностью и ук- рывистостью. Для производства косметических изделий важны также токсичность пигментов и их красящая способность.
Контрольные вопросы
1. Что такое пигменты?
2. Какие основные характеристики пигментов вы знаете?
3. Как классифицируют неорганические пигменты по цвету? по хими ческом составу?
4. Как получают пигменты?
5. Что такое модификация поверхности пигментов?
6. Какие три признака характеризуют цвет пигмента?
7. Что такое дисперность?
8. Что такое удельная поверхность пигмента?
9. Что называется укрывистостью и кроющей способностью пигментов? В каких единицах они измеряются? Как они связаны между собой?
Белые пигменты
Диоксид титана ТЮ2 — синтетический пигмент белого цвета, выпускаемый в виде порошка. Был открыт в конце 18 в., получил промышленное применение только в начале 20 в. Существует несколько оксидов титана ТЮ, Ti203, ТЮ2, Ti304, Ti03 но только один из них — ТЮ2 — используется в качестве пигмента.
Средний размер его частиц приблизительно 0,2 мкм. Содержание ТЮ2 в пигменте составляет 90—98,5%, остальное — это вводимые для модификации его поверхности добавки: 2nO, AJ203, MgO,
Si02, Sb203, фосфаты, сульфаты и другие неорганические и органические вещества. Существует две кристаллических модификации диоксида титана — рутил и анатаз. В таблице 8 приведены некоторые физико-технические свойства этих модификаций.
Диоксид титана химически инертен, нерастворим в воде, стоек к действию большинства неорганических кислот, бензина и нефти, слабо растворим в растворах щелочей.
Диоксид титана обладает свойствами полупроводника и является УФ-фильтром (см. раздел 4.12). Его фотохимическая активность основана на способности к выделению малых количеств кислорода и обратного его поглощения под действием УФ-облуче- ния. Он обладает прекрасной кроющей способностью.
Диоксид титана получают гидролизом сульфатов титана, которые затем прокаливают при высокой температуре.
Ti(S04)2 + ЗН20 — ТЮ(ОН)2 • Ti(SO„)2 + 2H2S04 Ti0S04 + 2Н20 —- ТЮ(ОН)2 • Ti0S04 + H2S04
TiO(OH)2 • Ti(S04)2 Ti02 +■ S03T + H20
Таблица 8 Физико-технические характеристики кристаллических модификаций ТЮ2
|
В косметическом производстве используется высокоочищен- ный и тонко измельченный оксид титана. В зависимости от конкретных требований его применяют как наполнитель, как пигмент, как фотозащитную добавку в различных изделиях: в пудре, креме, антиперспирантах, лосьонах, губной помаде, тенях для век. Подобно оксиду цинка он имеет хорошую кроющую способность и может отражать ультрафиолетовые лучи. Его применяют в составе пудры в концентрации до 15%, а также вводят в тональные кремы до 10% для получения нужных цветовых оттенков, или в кремы, обладающие маскирующим эффектом (до 3%),
На основе оксида титана получают также перламутровый пигмент — титанированную слюду.
Оксид цинка (белила цинковые) ZnO — рыхлый белый порошок, нерастворимый в воде. Содержание примесей должно быть менее 1%. Оксид цинка обладает хорошей кроющей способностью, маскирует дефекты кожи и частично предохраняет ее от воздействия ультрафиолетового излучения. Оксид цинка также обладает антисептическими свойствами. Он является важной составной частью дневных и защитных кремов, пудры, румян, теней для век, косметических масок, антиперспирантов, депиляториев, кремов для бритья и детской косметики. Его используют в качестве наполнителя в составе пудры. Концентрация в пудрах не превышает 15%.
Оксид цинка был известен уже в 1 в. и применялся как медицинское средство. Использование оксида цинка в качестве пигмента началось в конце 18 в. В зависимости от условий получения цинковые белила содержат от 86 до 99% ZnO и некоторые примеси: оксиды свинца и кадмия, водорастворимые соли, металлический цинк. Оксид цинка имеет чистый белый цвет, при нагревании он становится желтым, но при последующем охлаждении снова становится белым. Оксид цинка растворим в кислотах и щелочах. Устойчив к действию минеральных масел, бензина, керосина, нефти. При хранении на воздухе оксид цинка поглощает углекислый газ и превращается в белый карбонат цинка ZnC03.
Оптимальный размер его частиц составляет 0,4—0,6 мкм. С уменьшением размера частиц растет фотохимическая активность оксида цинка и его кроюшая способность. Путем прессования оксид цинка можно получать в виде гранул или таблеток без применения связующих.
Очищенный оксид цинка получают химическим осаждением гидроксида цинка из растворов хлорида или сульфата цинка. При прокаливании гидроксида цинка образуется оксид цинка и вода.
ZnS04 + 2NH4OH —- Zn(OH)2 + (NH4)2S04 Zn(OH)2 ZnO + H20
Оксид цинка обладает хорошими загущающими свойствами, вяжущим, антисептическим, отбеливающим и защитным действием. Является важной составной частью дневных и защитных кремов, пудры, румян, теней для век, косметических масок, анти перс - пирантов, средств для депиляции, кремов для бритья, детской косметики. Благодаря своей тонкой кристаллической структуре оксид цинка служит надежным физическим фильтром для ультрафиолетовых лучей в солнцезащитных средствах. Применяется также в качестве белого красителя. В таблице 9 приведены некоторые свойства оксида цинка.
Иногда вместо оксида цинка применяют стеарат цинка. Это соль цинка и стеариновой кислоты — вещество белого цвета, нерастворимое в воде, при измельчении дает тонкий порошок, обладающий хорошей кроющей способностью. (Стеарат цинка чаще применяют в косметических рецептурах в качестве эмульгатора, поэтому подробнее о его свойствах см. раздел 4.8.)
Таблица 9 Физико-технические характеристики ZnO
|
Стеараты магния, алюминия - соли соответствующих металлов и стеариновой кислоты. Это порошки белого или кремового цвета, не растворимые в воде и низших спиртах. При нагревании растворяются в маслах. Используются в составе пудры в качестве наполнителя (содержание до 15%) и в косметических кремах в качестве структурообразователя и стабилизатора свойств При физи- ко-химическом определении качества пудры определяют массовую долю стеаратов цинка и магния в пудрах, румянах и тенях для век. Согласно ГОСТу, в компактных изделиях она не должна превышать 11%, а в порошкообразных — 20%.
Липотон впервые был получен в 1853 г. Липотон состоит из эк- вимолярной смеси сульфида цинка ZnS и сульфата бария BaS04. Рентгеноструктурным анализом доказано, что эти вещества не образуют между собой никаких соединений, а существуют в пигменте самостоятельно. Размер частиц липотона — 0,5—1,0 мкм.
Его получают при взаимодействии сульфата цинка и сульфида бария. Для ускорения реакции к реакционной смеси добавляют еще хлорид цинка. Сульфид цинка ZnS образуется в кристаллической форме сфалерита, который нужно перевести в форму вюрци- та, обладающего лучшими пигментными свойствами. Поэтому липотон подвергают термической обработке.
ZnS04 + BaS —*- ZnS + BaS04 ZnS04 + 2 BaS + ZnCl2 —- 2ZnS + BaS04 + BaCl2
ZnS ZnS Сфалерит Вюрцит
Показатель преломления липотона зависит от соотношения в нем компонентов, так как они обладают разными показателями преломления: для ZnS — 2,37; для BaS04 — 1,64. Чем выше содержание ZnS в липотоне, тем выше его укрывистость.
Щелочи на липотон не действуют, неорганические кислоты разлагают сульфид цинка с выделением сероводорода. Крупный недостаток липотона — его чувствительность к свету. Для получения светостойкого липотона в него рекомендуется вводить соединения кобальта. Физико-химические показатели, которым должен соответствовать липотон, приведены в таблице 10.
Таблица 10 Физико-технические характеристики липотона
|
Желтые пигменты
По химическому составу желтые пигменты, применяемые в декоративной косметике, представляют собой моногидрат оксида железа (III) Наибольшее значение имеет моногидрат формулы FeO(OH), обладающий чистым охряно-желтым цветом. Этот пигмент известен под названием желтый железоокисный. Он выпускается различных оттенков. Желтый железоокисный пигмент обладает очень хорошими свойствами: укрывистость его доходит до 10—12 r/м2, т. е. выше, чем у всех желтых пигментов, включая органические, у него высокая свето- и атмосферостофкость, он нерастворим в щелочах, но растворим в минеральных кислотах. При нагревании выше 180—200 °С пигмент начинает терять гид- ратную воду и приобретает красную окраску. Плотность пигмента 3850—3900 кг/м2, маслоемкость 40—60, средний размер частиц 0,2—0,6 мкм, удельная поверхность 11,2 м2/г Получают желтый железоокисный пигмент окислением солей железа (II) пероксидом водорода, кислородом воздуха или нитросоединениями. Во время реакции поддерживают pH 3—4.
2FeS04 + 4NH4OH + H2Oz —*- 2FeO(OH) + 2(NH4),S04 + 2Н30
Желтые природные пигменты представляют собой разновидности бурого железняка, и обладают чистым цветом и мягкой текстурой. Технические свойства желтых природных пигментов тем выше, чем больше в них содержится гидроксида железа (111)
Охра представляет собой природный кристаллический гидроксид железа (III) с примесью глины. По цвету охры делятся на светло-желтые, средне-желтые, золотисто-желтые и темные. В светлых охрах содержание гидроксида железа 12—25%, в средних 25—40%, в золотистых 40—75%. Укрывистость природных охр колеблется в широких пределах, от 25 до 90 г/м2. Термостойкость их невелика: при 150 °С их цвет начинает изменяться и при 250—270 °С они полностью обезвоживаются и превращаются в красно-коричневый оксид железа (III) Маслоемкость охры составляет 25—32.
Красные пигменты
Красные железоокисные пигменты представляют собой по химическому составу оксид железа (III) Ре2Оэ. Это целая группа пигментов буро-красного цвета, оттенки которых изменяются от оранжевого до малинового и пурпурного тонов, и от розового до сиреневого тона в разбеле (10—15 оттенков). По современным представлениям различие в оттенках обусловлено формой и размером частиц. С переходом от светлых оттенков к темным размер частиц возрастает. Для светлых оттенков пигмента размер частиц составляет 0,35—0,45 мкм, для средних 0,5—0,7 мкм, для малиновых 1,0—1,5 мкм, для пурпурных — 2,5 мкм. Форма частиц светлых оттенков — игольчатая, пластинчатая, а форма частиц темных оттенков зернистая. Пригменты на основе y-Fe203 имеют коричневый цвет, плотность 5000 кг/м3, размер частиц 0,2—0,8 мкм.
Получают Fe203 при термическом разложении железного купороса. Реакцию проводят при 700—750 °С Если к реакционной смеси добавить NaCl, оттенок пигмента меняется от синевато-красного до фиолетово-красного в зависимости от количества добавленной соли.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 33 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |