Kaip kontroliuoti kosmetikos formulių stabilumą

Emulsija yra termodinamiškai nestabili sistema, o jos gyvavimo trukmė yra ribota. Tai rodo, kad emulsijos stabilumas yra svarbus kosmetikos receptūros sudarytojų klausimas. Komercinės kosmetikos galiojimo laikas turi būti 2-3 metai. Emulsijos galiojimo laikas gali būti apibrėžiamas kaip laikotarpis, kurio reikia, kad emulsija pablogėtų iki vartotojams nepriimtino lygio. Komercinė kosmetika platinama ir saugoma vartotojams užtrunka ilgai. Paprastai kosmetikos galiojimo laikas yra nuo 2 iki 3 metų. Kai kurios šalys reikalauja, kad nereceptinių (nebiržinių) emulsijų, kuriose yra apsaugos nuo saulės medžiagų, stabilumas būtų ilgesnis nei 5 metai. Kadangi laiko matavimas realiuoju laiku užima daug laiko, paprastai kosmetikos įmonės retai atlieka realaus laiko tinkamumo tyrimus, todėl svarbu sukurti bandymus, kurie tiksliai prognozuoja emulsijų galiojimo laiką. Nors šiuo metu yra daug tokių programų, vis dar yra tam tikras atstumas nuo realybės, o tai rodo, kad emulsijos stabilumas nėra paprastas dalykas.

(1) Emulsijos nestabilumo mechanizmas

Kai emulsija yra sena, ji patiria fizinius pokyčius, kad emulsija būtų nestabili. Įskaitant gravitacijos stratifikacijos, flokuliacijos ir disproporcijos poveikį.

Galimas gravitacijos atskyrimo rezultatas yra flokuliacija. Flokuliacija yra sedimentacijos ar stratifikacijos reiškinys. Flokuliacijos metu jis vis dar emulsintas, tačiau turtingas išsklaidytas fazės sluoksnis yra koncentruotas viršutiniame sluoksnyje (O / W emulsijoje) arba apatiniame sluoksnyje (O / W emulsijoje). W/O emulsija). Šių dviejų gravitacijos rūšių sukelti pokyčiai yra grįžtami, o drebulys gali iš naujo išsklaidyti agreguotas medžiagas. Šios sąlygos paklūsta Stokes įstatymui, ty atskyrimo greitis yra proporcingas tankio skirtumui tarp alyvos fazės ir vandens fazės, o nepertraukiamos fazės klampumas yra proporcingas išsklaidytos fazės dalelių dydžiui. Todėl nepertraukiamos fazės klampumo didinimas arba dalelių dydžio sumažinimas naudojant koloidinius malūnus ar homogenizaciją gali padidinti emulsijos stabilumą.

Kai išsklaidyti fazės lašeliai sujungiami ir sujungiami, kad susidarytų didesni lašeliai, atsiranda susivienijimas. Galų gale įvyks fazių atskyrimas. Jei emulsiklio kiekio nepakanka, kad lašeliai būtų maži, bet pakankami, kad būtų išvengta flokuliacijos, arba toliau susijungtų į emulsiją su didesniu dalelių pasiskirstymu, ši situacija vadinama ribota anglimi.

Disproporcijos poveikį sukelia vidinis lašelio slėgis, didesnis už išorinį lašelio slėgį. Ši varomoji jėga sukels cheminių komponentų išsklaidyti iš mažų lašelių didesnių lašelių, arba galbūt į nuolatinę fazę. Kadangi skirtingi aktyviųjų paviršiaus medžiagų sistemos komponentai gali išsklaidyti nuo mažų lašelių iki didelių lašelių skirtingais tempais, dėl to maži lašeliai tampa mažesni, o dideli lašeliai tampa didesni.

(2) Emulsijos stabilumo bandymas

Literatūroje buvo pateikta daug eksperimentinių metodų, kurie prognozuoja emulsijos stabilumą. Tai daugiausia apima pagreitintą bandymą, bandymą realiuoju laiku ir reologinį matavimą.

1. Pagreitintas bandymas

Pagreitintas bandymas yra metodas, pagrįstas apkrovos taikymu sistemai, pvz., temperatūros didinimu arba išcentriniu poveikiu. Bet kokio pagreitinto bandymo būdingas pavojus yra emulsijos sąlygomis, kurios yra daug daugiau nei iš tikrųjų patiriama. Todėl pagreitinti bandymų rezultatai turėtų būti naudojami atsargiai, o išvados turėtų būti lyginamos ir patvirtinamos rezultatais įprastomis laikymo sąlygomis.

Temperatūros paspartintas bandymas naudoja pastovią aukštą temperatūrą,

(pvz., 40 °C arba 48 °C) arba šaldymo-lydymosi ciklas (-15~5°C iki kambario temperatūros). Teorinis aukštos temperatūros pagreitintų bandymų pagrindas yra Arrhenius lygtis, apibūdinanti ryšį tarp cheminės reakcijos greičio konstantos ir temperatūros, ty jei temperatūra pakyla 10 °C, daugumos cheminių reakcijų greitis padvigubėja. Todėl 3 metai 20 °C temperatūroje turėtų būti 4,5 mėnesio 50 °C temperatūroje. Tačiau, kai temperatūra didėja, emulsijos klampumas mažėja ir pasikeičia paviršinio aktyvumo medžiagų tirpumo pusiausvyra. Taip pat gali atsirasti kitų pokyčių, tokių kaip koloidinių kietųjų medžiagų ir polimerų hidratacija, molekulių padalijimas tarp dviejų fazių ir vaškų ar kitų medžiagų lydymasis. Kai kurie pagrindiniai veiksniai, dėl kurių emulsijos yra stabilios, staiga išnyks aukštoje temperatūroje, todėl emulsijos tampa nestabilios.

Pagreitintas testavimas kartais pateikia tam tikrą klaidinančią informaciją. Kai kurios emulsijos, kurios taip pat yra atskirtos aukštoje temperatūroje, gali turėti skirtingą galiojimo laiką kambario temperatūroje. Nejoniniai emulsikliai remiasi jų polioksietileno grupių hidratacija emulsijoms stabilizuoti, o jų pasirinkimas grindžiamas sąsajos charakteristikomis kambario temperatūroje. Esant aukštai temperatūrai, emulsiklių hidratacija tampa mažesnė, o jų HLB vertės yra visiškai skirtingos. Jie gali būti laikomi skirtingų savybių molekulėmis. Kai kuriais atvejais emulsija yra stabilesnė aukštoje temperatūroje nei žemoje temperatūroje. Šiuo atveju, jei išvada daroma tik remiantis aukštos temperatūros pagreitintu bandymu, ji yra ne tik neteisinga, bet ir klaidinanti.

Užšalimo-lydymosi ciklas taip pat padidina emulsijos apkrovą, ir yra keletas būdingų problemų. Užšalimo temperatūroje ledo kristalų susidarymas O/W emulsijose gali pailginti ir suploti alyvos daleles. Be to, emulsiklio lipofilinė dalis praranda sklandumą, o hidrofilinė dalis spontaniškai "dehidratuoja" dėl vandens užšalimo ir kritulių. Jei emulsija "išgydo" prieš susijungimą, emulsija atlaikys bandymą. Jei komponentų ištirpinimo greitis yra lėtas, emulsija yra nestabili, o tai skiriasi nuo proceso, kuris vyksta kambario temperatūroje.

Išcentrinis veiksmas yra dar vienas metodas, kuris naudoja pagreitintą gravitaciją, kad imitacijai būtų taikoma apkrova. Spindulys yra 10cm, o 3750r/min greitis 5h yra lygus 1 metų gravitacijai. Todėl šis metodas gali būti taikomas procesams, kuriuose greitis yra lemiamas flokuliacijai ir stratifikacijai. Kai kurie žmonės naudoja ultracentrifugacijos metodą, kad kiekybiškai nustatytų emulsijos stabilumą. Reikalingas laikas yra trumpesnis nei tradicinio metodo, tačiau reikia daugiau darbo, kad būtų galima ištirti rezultatų ir realaus laiko bandymų koreliaciją ir naudoti koreliaciją emulsijos stabilumui prognozuoti. Ultracentrifugacijos greitis yra iki 25000r/min. Tokiomis greitomis sąlygomis yra skirtumas tarp emulsijos stabilumo ir stabilumo įprastomis sąlygomis; esant tokiam greitam centrifugavimui, lemiamas greičio etapas yra tik susivienijimas, todėl lašeliai ar dalelės Jie greitai kaupiasi, todėl vandens terpė greitai atsiskiria. Įprastomis laikymo sąlygomis atsiranda grįžtamoji flokuliacija ir negrįžtama flokuliacija, kurie abu gali būti lemiamas proceso greičio etapas. Be to, tokios stiprios jėgos taikymas sukels vandeninės fazės skysčio skysčio plėvelės nutekėjimą tarp lašelių ir sukels emulsiklio plėvelės sunaikinimą.

Tik toliau tiriant spartesnio bandymo rezultatų ir rezultatų koreliaciją bendromis laikymo sąlygomis, pagreitintas bandymas gali būti teisingai naudojamas emulsijos stabilumui prognozuoti.