|
В промышленности получают полимеризацией окиси этилена при 100—150 °С под действием гликолей и щелочных катализаторов.
йСН2-СН2 ^ [ сн2 сн2 о ]и
о
Схема процесса получения полиэтиленгликоля
Основная область использования ПЭ1 — это косметические композиции кремов и лосьонов. ПЭГ способствуют увеличению адгезии к коже, придают ощущение гладкости. В кремах для бритья ПЭГ может заменить минеральное масло или ланолин Кроме того, ПЭГ облегчают перемешивание и гомогенизацию композиций.
Полипропиленгликоли [—ОСН2СН(СН3)—]л (ППГ) по своим физико-химическим свойствам близки к ПЭГ. Они представляют собой жидкости, растворимые в воде, если их молекулярная масса не превышает 4000. Получают их реакцией полимеризации окиси пропилена при нагревании до 100—160 °С, в присутствии щелочных катализаторов и гликолей.
![]() | ![]() |
Схема получения полипропиленгликолей
ППГ применяются в лосьонах как смягчающие и защищающие кожу компоненты. В зависимости от молекулярной массы они могут служить гелеобразователями, регуляторами вязкости, эмульгаторами, очищающими компонентами. При высыхании не оставляют следов на коже. Входят в состав дезодорантов, солнцезащитных гелей, декоративной косметики и многих кремов, изготовленных по холодной технологии.
Поливинилпирролидон и его сополимеры — это неионные полимеры, растворимые в воде и в полярных органических жидкостях, например, в спиртах. Молекулярная масса от 10 до 40 тысяч. Температура размягчения составляет 140—160 °С, при температуре выше 160 °С полимер разлагается.
![]() | ![]() |
Схема процесса получения поливинилпирролидона
Поливинилпирролидон (ПВП) хорошо растворим в воде, спирте, хлороформе, ароматических углеводородах Легко образует комплексы со многими красителями, токсинами, лекарственными веществами, совмещается с парфюмерными композициями, не токсичен Получают его радикальной полимеризацией N-винил- пирролидона в массе или в водном растворе.
ПВП и его сополимеры хорошо адсорбируются на волосах, ногтях (на кератине), биологически инертны. Водные растворы поливинилпирролидона устойчивы в присутствии неорганических солей, анионных и катионных полимеров. Поэтому он применяется в составе шампуней, кремов для рук, кремов для бритья, в зубных пастах, в солнцезащитных композициях в количестве до 3%.
ПВП образует плотные прозрачные пленки. В рецептурах декоративной косметики он способствует однородности композиции, предотвращает высыхание. В средствах по уходу за волосами используется для создания защитного покрытия, в красках для волос — как стабилизатор, в лаках для вопос — как фиксатор.
Поливиниловый спирт [—СН2—СН(ОН)—]л (ПВС) относится к термопластичным полимерам с микрокристаллической структурой. Молекулярная масса составляет от 10 до 50 тысяч. Относительная плотность равна 1,29. ПВС растворим в горячей воде, так как большая часть его гидроксильных групп связана между собой водородными связями. Он устойчив в маслах, разбавленных кислотах и щелочах.
ПВС не воздействует на кожу, не субстантивен, поэтому в косметических препаратах выполняет только защитную или загущающую функции.
Полиакриловая кислота и полиакрилаты (или карбомеры, кар- бополы) — полимеры эфиров акриловой кислоты общей формулы [—СН2СН(СООТ?)—]и, где R—Н, н-алкил или щелочной металл. Полиакриловую кислоту получают полимеризацией в водных 25%-ных растворах. Реакция экзотермическая, протекает по радикальному механизму.
п СН2=СН—СООН
Схема процесса получения полиакриловой кислоты
Полиакриловая кислота — бесцветный хрупкий и неплавкий продукт. Для полиакриловой кислоты и ее солей известны фибриллярная и глобулярная структуры. Полиакрилаты — наиболее широко используемые в косметике синтетические полимеры анионного типа. Они применяются в косметике, как в чистом виде, так и в форме солей, сложных эфиров. Полиакрилаты хорошо растворимы в воде. Они легко набухают, поэтому являются хорошими загустителями и гелеобразователями. Для достижения оптимальной степени загущения в косметической композиции необходима их щелочная нейтрализация. Особенно эффективна нейтрализация такими аминокислотами, как глицин, аланин и др. Если это эфиры полиакриловой кислоты, то они растворимы в
своих мономерах, ароматических углеводородах, низшие гомологи — в ацетоне.
Полиакрилаты устойчивы к действию света и кислорода. Их применяют для получения кремов, лосьонов и гелей после бритья, солнцезащитных кремов и лосьонов, кремов-скрабов, масок с минеральными частицами глины, ангицеллюлитных кремов и гелей и т. д. Анионные сополимеры бутилакрилата, этилакрилата и метакриловой кислоты применяют в составе лаков и фиксаторов для волос. Натриевые соли полиакрилатов растворимы в воде и активно используются в декоративной косметике как пленкообразо- ватели и структурообразователи.
Катионные полимеры, используемые в составе кондиционирующих шампуней, бальзамов и лаков для волос, получили общее название поликеартениумы. При взаимодействии этих полимеров с кератином волос облегчается их расчесывание, уменьшается статическое электричество, увеличивается объем волос. Их получают главным образом алкилированием третичных аминов. Четвертичные соединения аммония — твердые гигроскопичные вещества.
Все поликвартениумы содержат функциональную группу —N R\, где R — углеводородный радикал. Благодаря этой полярной группе катионные полимеры растворимы в воде и в других полярных жидкостях.
Элементоорганические полимеры — силиконы [2]
Все больше современных косметических продуктов содержат соединения нового класса — элементорганические полимеры — силиконы. Термин «силиконы» появился в 1901 г., когда была описана группа новых соединений с общей формулой R2SЮ. Эти вещества были идентифицированы как полимеры, в основе которых было повторяющееся звено
СН,
I
—Si-O —
I
СН3 "
Наиболее обычный и известный силикон — иолидиметилси- локсан имеет общую формулу:
сн, Г
Si—О—Si —СН3, где п = 1, 2, 3...
СН3 L сн3
Структурная формула диметикона (полидиметилсипоксана)
Подобные линейные полимеры являются жидкостями даже при высоких значениях степени полимеризации п. Химическая структура силикона достаточно уникальна. Неполярные метальные группы, окружающие главную полярную силоксановую цепь, образуют некое подвижное «облако». Особенности связей Si—О—Si (большое межатомное расстояние, тупой угол связи и низкая энергия вращения) обусловливают высокую гибкость молекул силиконов и возможность разной ориентации в пространстве в зависимости от типа основы, в которую силиконы дс бавлены.
Силиконы не горючи, не токсичны, не имеют запаха. Классические силиконы обладают низким поверхностным натяжением, низкой теплотой испарения и высокой плотностью паров, высокой термической и окислительной стабильностью. Их вязкость практически не зависит от температуры. Они химически инертны, устойчивы к действию УФ-лучей и озона, не являются пищей для микроорганизмов.
Линейные силоксаны (силиконы) были первыми кремнийор- ганическими веществами, которые использовались в косметике. Их вводили в количестве 2—3% в специальные кремы для защиты кожи от вредных воздействий.
Почему же в наше время силиконам оказывается такое предпочтение? Оказалось, что силиконы — эффективные эмоленты, они обладаю г способностью смягчать и увлажнять кожу. Они обеспечивают прекрасные тактильные ощущения, делая продукты ухода за кожей менее жирными и клейкими, улучшают способность косметических композиций к равномерному распределению. Не нарушая процессов водо- и газообмена в коже, силиконы обеспечивают более равномерное распределение на коже биологически активных и защитных веществ, таких как, например, солнцезащитные фильтры и увлажняющие компоненты.
Очень популярны силиконы в косметических средствах по уходу за волосами. При добавлении силиконов в шампуни и кондиционеры они защищают волосы от повреждения, обволакивая их тонкой, не липкой пленкой, облегчают их расчесывание. Волосы становятся «послушными», блестящими, приобретают дополнительный объем.
ПОЛЯРНАЯ ОСНОВА Рис. 13. Особенности силиконов: I — неполярные метальные группы образуют «облако», окружающее полярную силоксановую главную цепь; 2 — связь Si—О—Si характеризует большое межатомное расстояние, тупой угол связи и низкая энергия вращения; 3 — гибкость связи Si—О—Si и разная ориентация в пространстве в зависимости от типа основы |
Интересны современные возможности силиконов в декоративной косметике. Они придают изделиям ощущение воздушной легкости и красивый блеск, обеспечивают насыщенный цвет пигментов и их лучшую укрывистость, скользящий эффект при нанесении. Благодаря силиконам средства декоративной косметики цольше сохраняются на коже, обеспечивая приятные ощущения шелковистости и гладкости кожи. Существуют рецептуры губной помады, в которых содержание силиконов достигает 45%.
Свойства некоторых широко применяемых в косметике групп силиконов мы рассмотрим ниже.
Диметиконы (полидиметилсилоксаны) — линейные полимеры, бесцветные прозрачные жидкости без запаха В зависимости от молекулярной массы вязкость диметикона изменяется в широком диапазоне значений. Низкомолекулярные диметиконы хорошо смешиваются с минеральными маслами. В лосьоны, тоники и в косметическое молочко диметикон добавляют в количестве от 0,1 до 0,5%, в составе защитных кремов, средств для загара его содержание может достигать 5%.
Циклометиконы (циклометилсилоксан) — циклические си- локсаны, могут содержать в цикле четыре, пять или шесть атомов кремния. Циклометиконы — летучие прозрачные жидкости без цвета и запаха, не оставляют следов и пятен, снижают липкость косметических продуктов, улучшают характеристики распыления в аэрозолях. Циклометиконы хорошо совместимы с большинством органических растворителей, с восками, глицерином, спиртами и ароматическими углеводородами. Используются в лосьонах и тониках, в средствах для снятия макияжа, в лосьонах до и после бритья, в антиперспирантах, дезодорантах, препаратах для волос в аэрозольной упаковке, масла для ванны и средства для загара.
Средства по уходу за волосами обычно содержат смесь димети- конов и циклометиконов. Циклометикон снижает вязкость композиции, улучшает распределение ее по волосам, а диметикон образует на волосках тонкую пленку, которая придает шелковистость и блеск. Летучесть циклических циклометиконов позволяет использовать их в парфюмерии. Циклометиконы имеют необычно низкую теплоту испарения жидкости, поэтому при испарении они не охлаждают кожу в отличие от других летучих носителей. Так,
СН, сн,
\ /
Si
/ \
CH3XJ V СН3 Si Si
сн,
о о / \ сн3 сн3
сн3 сн3
/снз
О Si
СН3\1 1снз
Si О 3
I.сн,.
сн,
О Si
XSi —СГ^ ХСН, / \ сн3 сн3
СН, | сн. |
\ | / |
. Si |
о п г |
У |
|
О | SL |
сн3\ 1 | 1 ^СН |
Si | о |
CHj-^l |
|
Si | |
1 Чсн. | |
СН,— Si | О |
3 1хо. | -Si'' |
сн3 | / \ |
СН3 СН3 3 Структурные формулы циклометиконов: I — пиклотетрасилоксан; 2 — циклопентасилоксан; 3 — циклогексаси- локсан |
например, для циклопентасилоксана теплота испарения составляет 157 кДж/кг, для циклогексасилоксана 147, для воды 2257, для этанола 840 кДж/кг.
Фенилтриметикон (фепилдиметикон) имеет некоторые преимущества перед метальными силиконами, он хорошо растворим в минеральных маслах, совместим со многими органическими ингредиентами, в частности с УФ-фильтрами. Его применяют в составе кремов, лосьонов, солнцезащитных композиций, дезодорантов и антиперспирантов. Фенилтриметикон имеет высокий показатель преломления, который обеспечивает блеск поверхности, на которую нанесен. Благодаря высокому коэффициенту прелом-
ления (1,460) при смешении фенилтриметикона с пигментами и красителями цвет композиции становится более ярким, насыщенным, приобретает глубину и блеск. Это свойство ф>енилтриметико- нов широко используется при создании губных помад нового поколения. В средствах для волос фенилтриметикон придает им блеск, устраняет липкость композиций.
Алкилметилсилоксаны — группа кремнийорганических соединений, в которых один метальный радикал заменен на длинный алкильный, благодаря чему улучшается совместимость этих силиконов с жирами, восками, маслами. Агрегатное состояние, летучесть и вязкость алкилметилсилоксанов зависят от типа радикала- заместителя. Так, цетилдиметикон (цетилметилсилоксан) — нелетучая жидкость, легко совместимая с органическими соединениями, является хорошим эмолентом и структурообразователем, используется в средствах для кожи и в кремах для бритья. Алкилметилсилоксаны сохраняют все свойства силиконов, но благодаря наличию алкильного радикала легко совмещаются с жирами, маслами и восками.
Стеарилдиметикон, отличающийся одним радикалом, — это уже легкоплавкий косметический воск (?плав= 32 °С), который плавится при контакте с кожей и хорошо увлажняет эпидермис. В большинстве составов, включающих минеральное масло или вазелин, такой косметический воск может заменить часть масляной фазы. Добавка небольшого количества совместимого с ним масла необходима, чтобы избежать кристаллизации воска при охлаждении. Стеарилдиметикон вводят в лосьоны для рук и для тела, в тональные кремы, средства по уходу за лицом, кремы и лосьоны для загара. Воск обычно добавляют в гидрофобную (масляную) фазу в концентрации 1 — 10%.
Силиконовые полиэфиры могут быть как твердыми веществами, так и жидкостями в зависимости от молекулярной массы основной силиконовой цепи, от длины привитой цепи и от природы эфирной группы. Они применяются в качестве эмульгаторов, способствуют пенообразованию, совместимы с водой и спиртом, служат пластификаторами ряда смол. Часто силиконовые полиэфиры вводят в косметические изделия в смеси с другими силиконами, например вместе с диметиконом или с циклометиконами. Наиболее известен диметикон сополиол (иногда диметикон кополиол, что неправильно), который применяется в смеси с циклометиконом и является хорошим эмульгатором.
WWWVWV
—СН2— СН— (EO)„(PO)mOR
Схема строения молекул диметикон сополиола
Аминополидиметилсилоксаны — это силиконы, имеющие в составе молекул аминогруппу. Аминогруппа выполняет несколько функции в средствах для волос: делает их мягкими, придает им блеск и облегчает расчесываемость. Поэтому основное применение аминополидиметилсилоксанов — это кондиционеры для поврежденных волос, шампуни, краски для волос. Они уменьшают липкость косметических ингредиентов, обеспечивают стойкость краски.
Интересную группу представляют собой силиконовые эластомеры. У этих соединений между отдельными силоксановыми цепочками образованы поперечные (перекрестные) связи различной химической природы. Такие эластомеры выпускает компания Dow Corning в виде порошка или суспензии.
Использование эластомеров в косметических изделиях приносит приятные для потребителя тактильные ощущения при их применении: мягкости, шелковистости, гладкости; снижает липкость изделий; обеспечивает загущение композиции.
Следует отметить, что современные силиконы могут применяться как в смываемых, так и в несмываемых косметических продуктах, обеспечивая постоянство их качества.
Совокупность физико-химических характеристик, интересных для косметических изделий, таких как высокая устойчивость силиконов (к действию света, тепла, к окислению), совместимость со многими химическими ингредиентами, стойкость к микробному заражению, а также придание косметическим продуктам приятных тактильных ощущений объясняет широкую популярность силиконов в косметике. Силиконы могут быть использованы в самых различных продуктах косметики, так как в зависимости от строения изменяются их свойства.
ВЫВОДЫ
► В составе косметических средств применяются полимеры как природного, так и синтетического происхождения.
► Природные белки добавляют в косметические композиции только после их гидролиза, т. е. в форме гидролизатов — смеси низкомолекулярных белков и/или пептидов.
► Роль белков в косметических рецептурах — замена коллагена и эластина кожи или стимулирование их синтеза в клетках кожи Другая важная роль гидролизатов белка — задерживание воды, т. е. они играю! роль увлажняющих компонентов.
► Роль увлажняющих кожу ингредиентов с успехом выполняют полисахариды и их гидролизаты (пектины, декстрины и т. п.).
► Многие полимеры синтетического происхождения для кожи безвредны и бесполезны, но они формируют гелеобразную структуру косметического изделия и придают ему товарный вид.
► В роли пленкообразователя выступают полимеры, добавляемые в тушь для ресниц, лаки для ногтей и для волос. Они образуют покрытие на кожных покровах.
► Элементоорганические полимеры — силиконы — придают кремам и изделиям декоративной косметики «скользящий эффект» и улучшают распределение косметического продукта на коже.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие вещества называются полимерами’ Приведите схему реакции их получения.
2. Какие принципы положены в основу классификации полимеров?
3 Какие природные полимеры используются в косметике?
4 Что называется гидролизатом белка?
5. Какие полисахариды и их производные применяются в косметике?
6. Какие производные целлюлозы применяются в косметике? Какие функции они выполняют в косметических композициях?
7 Перечислите синтетические полимеры, используемые в косметике Какую роль они играют в косметических изделиях?
8 Что такое силиконы? Какие они бывают?
9 Как вы думаете, почему силиконы находят все более широкое применение в косметике?
4.11. Консерванты
ключевые Г\_ Защита от микроорганизмов * Бактерицид • Фунги- слова цид • Синергизм • Безопасность консерванта
Современная косметическая продукция, содержащая большое количество натуральных компонентов, является идеальной средой для питания и размножения разнообразных микроорганизмов, в том числе и болезнетворных. Для микробиологической защиты косметических композиций и для безопасности потребителей косметики в течение всего срока ее годности в состав изделий добавляют специальные вещества — консерванты.
Консерванты, вводимые в состав косметических средств, замедляют рост и развитие бактерий, плесневых грибов и дрожжей, снижают скорость их обмена веществ, либо уничтожат микроорганизмы. При введении консерванта в косметический продукт микроорганизмы могут погибнуть или продолжать расти — результат зависит от концентрации консерванта и времени его действия. На рис. 14 представлена схема динамики изменения числа микроорганизмов в зависимости от времени и концентрации консерванта.
На схеме хорошо видно, что добавление консервантов в косметические продукты имеет смысл только в том случае, если они применяются в достаточной концентрации и на начальной (линейной) стадии размножения микроорганизмов.
Антимикробная активность консервантов определяется их воздействием на ряд процессов в живой клетке микроорганизмов: на механизмы транспорта веществ; на клеточную оболочку или мембрану; на активность ферментов; на синтез белков; на процессы с участием ДНК.
Консервант — крайне важный компонент в косметической композиции, благодаря которому существенно уменьшается риск микробного заражения, способного вызвать порчу косметического изделия, а в ряде случаев — заболевание потребителей. Основная цель
применения консервантов — убивать бактерии, дрожжи и плесневые грибы в изделии, либо замедлять их рост и развитие.
Проблеме микробиологической чистоты в косметике стали уделять пристальное внимание с 50 60-х гг. прошлого века. Но как бы тщательно не готовились косметические изделия, конечный продукт будет содержать некоторое малое количество микробов, которые при определенных благоприятных условиях начнут быстро расти. Воздействие воздуха или солнечного света может вызвать изменения в составе и стабильности косметического препарата. Причиной микробного загрязнения может стать сам потребитель, поскольку микроорганизмы могут попасть в косметический продукт во время его применения. Более того, многие косметические и гигиенические изделия хранятся во влажной, насыщенной паром теплой атмосфере ванных комнат — а это идеальные условия для размножения микроорганизмов.
Применение консервантов (при условии, что их выбор для данного косметического изделия сделан правильно), позволяет успешно бороться с бактериями, дрожжами, плесенью и контролировать эффективность косметических средств в течение всего срока годности изделия. Природа и концентрация консервантов должны соответствовать составу композиции.
Антимикробное действие консервантов усиливается с ростом их концентрации в косметическом изделии. Но при этом одновременно возрастает опасность раздражения кожи и возникновения аллергии. Сочетание этих факторов приводит к тому, что для каждого изделия технологи косметического производства подбирают оптимальную концентрацию одного или нескольких консервантов. Использование смеси разных консервантов часто оказывается эффективнее, чем применение каждого консерванта по отдельности. Усиление действия одного консерванта другим консервантом называют синергетическим эффектом.
Активность консервантов может уменьшаться в присутствии других веществ. Например, консерванты, содержащие в молекуле бензольное кольцо, инактивируются в присутствии этоксилиро- ванных эфиров жирных кислот или метилцеллюлозы.
Консерванты добавляют в косметические композиции в таких количествах, чтобы они не оказывали неблагоприятного воздействия на клетки человека, но были эффективны против микроорганизмов Безопасность и эффективность консервантов тщательно проверяется и строго регламентируется контролирующими организациями.
В России в настоящее время микробиологические показатет готовой продукции регулируются требованиями СанПиН 1.2.681—9' «Гигиенические требования к производству и безопасности парфюмерно-косметической продукции» (табл. 14).
Таблица 14 Микробиологические показатели безопасности парфюмерно-косметической продукции, принятые в России
|
'КОЕ — колониеобразующие единицы. |
За годы использования консервантов и изучения их действия на микроорганизмы технологами были выработаны правила их применения. Например, при изготовлении шампуней, гелей для душа, пен для ванн и других композиций, содержащих большое количество воды, необходимо тщательно следить за подготовкой воды и применять консерванты широкого спектра действия. Хотя в водной среде преобладают грамотрицательные бактерии, но часто встречаются дрожжи, плесень, грибы. Возможна также обсеме- ненность растительных экстрактов, применяемых в таких моющих средствах. Если в рецептуре моющего средства есть красители, то не рекомендуется вводить в качестве консерванта формальдегид, так как возможно изменение окраски готового изделия. Технологи должны тщательно следить за тем, чтобы при совмещении ингредиентов рецептуры не образовывались вредные вещества, например нитрозоамины. Поэтому, если в рецептуре присутствует три- этаноламин, диэтаноламин, амиды, то не рекомендуется вводить консерванты бронопол, или бронидокс, чтобы избежать образования канцерогенных нитрозоаминов. Следует помнить, что кремы, содержащие бронопол, при хранении могут пожелтеть.
В композиции на жировой основе вместо консервантов рекомендуется вводить антиоксиданты, которые препятствуют окислению жиров и восков и появлению окисных соединений, пригодных в пищу микроорганизмам. Кремы, содержащие большое количество натуральных экстрактов и питательных вешеств, должны быть защищены консервантами в большей степени, чем композиции, построенные на основе минеральных компонентов. Солнцезащитные средства, которые могут подвергаться воздействию солнечных лучей и тепла в течение длительного времени, требуют самой серьезной защиты от микроорганизмов.
Классификация консервантов
Консерванты относятся к разным классам химических соединений, они имеют разное химическое строение и свойства. К консервантам предъявляют ряд требований:
♦ широкий спектр активности (против 1рамположительных и грамогрицательных бактерий, плесневых грибов и дрожжей);
♦ достаточно высокая скорость уничтожения микроорганизмов; эффективность на протяжении всего срока хранения продукта;
♦ безопасность использования с точки зрения физиологии человека;
♦ совместимость со всеми сырьевыми ингредиентами рецептуры и материалом упаковки;
♦ отсутствие цвета и запаха, консервант не должен также влиять на органолептические свойства изделия;
♦ хорошая растворимость в воде; эффективность в широком диапазоне pH
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 32 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |