التقدم البحثي على المواد الخافضة للتوتر السطحي بالشامبو

الشامبو هو منتج يستخدم في الحياة اليومية للناس لإزالة الأوساخ من فروة الرأس والشعر والحفاظ على فروة الرأس والشعر نظيفين.المكونات الرئيسية للشامبو هي المواد الخافضة للتوتر السطحي (يشار إليها باسم المواد الخافضة للتوتر السطحي)، والمكثفات، والمكيفات، والمواد الحافظة، وما إلى ذلك. والعنصر الأكثر أهمية هو المواد الخافضة للتوتر السطحي.لا تشمل وظائف المواد الخافضة للتوتر السطحي التنظيف والرغوة والتحكم في السلوك الريولوجي واعتدال الجلد فحسب، بل تلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في التلبد الكاتيوني.نظرًا لأنه يمكن ترسيب البوليمر الكاتيوني على الشعر، فإن العملية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالنشاط السطحي، كما يساعد النشاط السطحي أيضًا على ترسيب المكونات المفيدة الأخرى (مثل مستحلب السيليكون، والمواد النشطة المضادة للقشرة).سيؤدي تغيير نظام الفاعل بالسطح أو تغيير مستويات الإلكتروليت دائمًا إلى حدوث تفاعل متسلسل لتأثيرات البوليمر المرطب في الشامبو.

1.نشاط الجدول SLES

يتمتع SLS بتأثير ترطيب جيد، ويمكن أن ينتج رغوة غنية، ويميل إلى إنتاج رغوة فلاش.ومع ذلك، فهو يتفاعل بشكل قوي مع البروتينات ويسبب تهيجًا شديدًا للجلد، لذلك نادرًا ما يستخدم كنشاط سطحي رئيسي.العنصر النشط الرئيسي الحالي للشامبو هو SLES.من الواضح أن تأثير امتصاص SLES على الجلد والشعر أقل من تأثير SLS المقابل.منتجات SLES ذات درجة أعلى من الإيثوكسيل لن يكون لها في الواقع أي تأثير على الامتزاز.بالإضافة إلى ذلك، فإن رغوة SLES تتمتع بثبات جيد ومقاومة قوية للماء العسر.الجلد، وخاصة الغشاء المخاطي، أكثر تحملاً لـ SLES من SLS.تعد كبريتات لوريث الصوديوم وكبريتات لوريث الأمونيوم من أكثر المواد الخافضة للتوتر السطحي SLES استخدامًا في السوق.وجدت الأبحاث التي أجراها لونج زيك وآخرون أن أمين كبريتات لوريث لديه لزوجة رغوة أعلى، وثبات جيد للرغوة، وحجم رغوة معتدل، ومنظف جيد، وشعر أكثر نعومة بعد الغسيل، ولكن ملح لوريث سلفات الأمونيوم سيتم فصل غاز الأمونيا تحت الظروف القلوية، لذلك لوريث الصوديوم. يتم استخدام الكبريتات، التي تتطلب نطاقًا أوسع من الأس الهيدروجيني، على نطاق أوسع، ولكنها أيضًا أكثر تهيجًا من أملاح الأمونيوم.يتراوح عدد وحدات إيثوكسي SLES عادة بين 1 و 5 وحدات.إضافة مجموعات إيثوكسي سوف يقلل من تركيز المذيلة الحرجة (CMC) من المواد الخافضة للتوتر السطحي كبريتات.يحدث أكبر انخفاض في CMC بعد إضافة مجموعة إيثوكسي واحدة فقط، بينما بعد إضافة 2 إلى 4 مجموعات إيثوكسي، يكون النقصان أقل بكثير.مع زيادة وحدات الإيثوكسي، يتحسن توافق AES مع الجلد، ولم يلاحظ أي تهيج للجلد تقريبًا في SLES التي تحتوي على حوالي 10 وحدات إيثوكسي.ومع ذلك، فإن إدخال مجموعات الإيثوكسي يزيد من قابلية ذوبان المادة الخافضة للتوتر السطحي، مما يعيق بناء اللزوجة، لذلك يجب إيجاد التوازن.تستخدم العديد من أنواع الشامبو التجارية SLES الذي يحتوي في المتوسط ​​على 1 إلى 3 وحدات إيثوكسي.

باختصار، يعتبر SLES فعالاً من حيث التكلفة في تركيبات الشامبو.فهو لا يحتوي فقط على رغوة غنية، ومقاومة قوية للماء العسر، وسهل التكاثف، وله تلبد كاتيوني سريع، لذلك لا يزال هو العامل الخافضة للتوتر السطحي السائد في الشامبو الحالي. 

2. المواد الخافضة للتوتر السطحي للأحماض الأمينية

في السنوات الأخيرة، نظرًا لاحتواء SLES على الديوكسان، تحول المستهلكون إلى أنظمة الفاعل بالسطح أكثر اعتدالًا، مثل أنظمة الفاعل بالسطح للأحماض الأمينية، وأنظمة الخافض للتوتر السطحي ألكيل جليكوسيد، وما إلى ذلك.

تنقسم المواد الخافضة للتوتر السطحي للأحماض الأمينية بشكل أساسي إلى أسيل جلوتامات، N- أسيل ساركوسينات، N- ميثيل أسيل توريت، إلخ.

2.1 أسيل الغلوتامات

تنقسم أسيل الغلوتامات إلى أملاح أحادية الصوديوم وأملاح ثنائية الصوديوم.المحلول المائي لأملاح أحادي الصوديوم حمضي، والمحلول المائي لأملاح ثنائي الصوديوم قلوي.يتمتع نظام الفاعل بالسطح أسيل جلوتامات بقدرة رغوة مناسبة، وخصائص ترطيب وغسل، ومقاومة للماء العسر أفضل من SLES أو مشابهة لها.إنه آمن للغاية، ولن يسبب تهيجًا وحساسية حادة للجلد، وله سمية ضوئية منخفضة.، تهيج الغشاء المخاطي للعين لمرة واحدة يكون خفيفًا، وتهيج الجلد المصاب (محلول جزء 5٪) قريب من تهيج الماء.الغلوتامات الأسيل الأكثر تمثيلاً هي غلوتامات كوكويل الصوديوم..يتكون غلوتامات كوكويل ثنائي الصوديوم من حمض جوز الهند الطبيعي الآمن للغاية وحمض الجلوتاميك بعد كلوريد الأسيل.لي تشيانغ وآخرون.وجدت في "بحث حول تطبيق غلوتامات كوكويل ثنائي الصوديوم في الشامبو الخالي من السيليكون" أن إضافة غلوتامات كوكويل ثنائي الصوديوم إلى نظام SLES يمكن أن يحسن قدرة الرغوة على النظام ويقلل الأعراض المشابهة لـ SLES.تهيج الشامبو.عندما كان عامل التخفيف 10 مرات، 20 مرة، 30 مرة، و50 مرة، لم يؤثر غلوتامات كوكويل ثنائي الصوديوم على سرعة التلبد وكثافة النظام.عندما يكون عامل التخفيف 70 مرة أو 100 مرة، يكون تأثير التلبد أفضل، ولكن السماكة تكون أكثر صعوبة.والسبب هو أن هناك مجموعتين من الكربوكسيل في جزيء الغلوتامات ثنائي الصوديوم كوكويل، ويتم اعتراض المجموعة الرأسية المحبة للماء عند الواجهة.تؤدي المساحة الأكبر إلى معلمة تعبئة حرجة أصغر، ويتجمع الفاعل بالسطح بسهولة في شكل كروي، مما يجعل من الصعب تكوين مذيلات تشبه الدودة، مما يجعل من الصعب زيادة سماكتها.

2.2 ن-أسيل ساركوسينات

N-acyl sarcosinate له تأثير ترطيب في النطاق المحايد إلى الحمضي الضعيف، وله تأثيرات رغوية ومثبتة قوية، وله قدرة عالية على تحمل الماء العسر والكهارل.والأكثر تمثيلا هو ساركوسينات لورويل الصوديوم..ساركوسينات لوريل الصوديوم له تأثير تنظيف ممتاز.وهو عبارة عن خافض للتوتر السطحي أنيوني من الأحماض الأمينية يتم تحضيره من المصادر الطبيعية لحمض اللوريك وساركوسينات الصوديوم من خلال تفاعل من أربع خطوات يتمثل في الفثاليزية والتكثيف والتحمض وتكوين الملح.عامل.إن أداء ساركوسينات لوريل الصوديوم من حيث أداء الرغوة وحجم الرغوة وأداء إزالة الرغوة قريب من أداء كبريتات لوريث الصوديوم.ومع ذلك، في نظام الشامبو الذي يحتوي على نفس البوليمر الكاتيوني، توجد منحنيات التلبد الخاصة بالاثنين.فرق واضح.في مرحلة الرغوة والفرك، يكون شامبو نظام الأحماض الأمينية أقل انزلاقًا للفرك من نظام الكبريتات؛في مرحلة التنظيف، ليس فقط انزلاق التنظيف أقل قليلاً، ولكن أيضًا سرعة التنظيف لشامبو الأحماض الأمينية أقل من شامبو الكبريتات.وانغ كوان وآخرون.وجد أن النظام المركب من ساركوسينات لوريل الصوديوم والمواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية والأنيونية والزويتيريونية.من خلال تغيير المعلمات مثل جرعة ونسبة الفاعل بالسطح، وجد أنه بالنسبة للأنظمة المركبة الثنائية، يمكن لكمية صغيرة من جليكوسيدات الألكيل تحقيق سماكة تآزرية؛بينما في الأنظمة المركبة الثلاثية، فإن النسبة لها تأثير كبير على لزوجة النظام، ومن بينها مزيج من ساركوسينات لوريل الصوديوم، كوكاميدوبروبيل البيتين وجليكوسيدات الألكيل يمكن أن يحقق تأثيرات أفضل للسماكة الذاتية.يمكن لأنظمة الفاعل بالسطح للأحماض الأمينية أن تتعلم من هذا النوع من مخططات التسميك.

2.3 ن- ميثيل أسيل تورين

تتشابه الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ N-methylacyl taurate مع خصائص كبريتات ألكيل الصوديوم بنفس طول السلسلة.كما أنه يتمتع بخصائص رغوية جيدة ولا يتأثر بسهولة بدرجة الحموضة وصلابة الماء.له خصائص رغوية جيدة في النطاق الحمضي الضعيف، حتى في الماء العسر، لذلك له نطاق استخدامات أوسع من كبريتات الألكيل، وهو أقل تهيجًا للجلد من N-sodium lauroyl glutamate وsodium lauryl phosphate.على مقربة من، أقل بكثير من SLES، فهو مادة خافضة للتوتر السطحي منخفضة التهيج.والأكثر تمثيلا هو توريت كوكويل الصوديوم ميثيل.يتم تشكيل تورات كوكويل ميثيل الصوديوم عن طريق تكثيف الأحماض الدهنية المشتقة بشكل طبيعي وتورات ميثيل الصوديوم.وهو عبارة عن خافض للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية المعممة مع رغوة غنية وثبات جيد للرغوة.لا يتأثر بشكل أساسي بدرجة الحموضة والماء.تأثير الصلابة.توريت كوكويل ميثيل الصوديوم له تأثير سماكة تآزري مع المواد الخافضة للتوتر السطحي، وخاصة المواد الخافضة للتوتر السطحي من النوع البيتين.تشنغ شياومي وآخرون.في "بحث عن أداء تطبيق أربعة مواد خافضة للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية في الشامبو" ركز على جلوتامات كوكويل الصوديوم، وألانات كوكويل الصوديوم، ولوريل ساركوسينات الصوديوم، ولوريل أسبارتات الصوديوم.أجريت دراسة مقارنة على أداء التطبيق في الشامبو.وبأخذ كبريتات لوريث الصوديوم (SLES) كمرجع، تمت مناقشة أداء الرغوة وإمكانية التنظيف وأداء السماكة وأداء التلبد.من خلال التجارب، تم التوصل إلى أن أداء رغوة الصوديوم كوكويل ألانين والصوديوم لوريل ساركوسينات أفضل قليلاً من أداء SLES؛قدرة التنظيف للأحماض الأمينية الأربعة الخافضة للتوتر السطحي لها اختلاف بسيط، وكلها أفضل قليلاً من SLES؛أداء السماكة أقل بشكل عام من SLES.عن طريق إضافة مكثف لضبط لزوجة النظام، يمكن زيادة لزوجة نظام كوكويل ألانين الصوديوم إلى 1500 Pa·s، بينما لا تزال لزوجة أنظمة الأحماض الأمينية الثلاثة الأخرى أقل من 1000 Pa·s.إن منحنيات التلبد الخاصة بالأحماض الأمينية الأربعة الخافضة للتوتر السطحي ألطف من تلك الموجودة في SLES، مما يشير إلى أن شامبو الأحماض الأمينية يتدفق بشكل أبطأ، بينما يتدفق نظام الكبريتات بشكل أسرع قليلاً.باختصار، عند زيادة سماكة تركيبة شامبو الأحماض الأمينية، يمكنك التفكير في إضافة مواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية لزيادة تركيز المذيلة لغرض التكثيف.يمكنك أيضًا إضافة مكثفات البوليمر مثل PEG-120 ميثيل الجلوكوز.بالإضافة إلى ذلك، فإن تركيب مكيفات كاتيونية مناسبة لتحسين قابلية الخلط لا يزال يمثل صعوبة في هذا النوع من الصياغة.

3. المواد الخافضة للتوتر السطحي ألكيل جليكوسيد غير الأيونية

بالإضافة إلى المواد الخافضة للتوتر السطحي من الأحماض الأمينية، فقد جذبت المواد الخافضة للتوتر السطحي ألكيل جليكوسيد غير الأيونية (APGs) اهتمامًا واسع النطاق في السنوات الأخيرة بسبب انخفاض تهيجها، وملاءمتها للبيئة، وتوافقها الجيد مع الجلد.بالاشتراك مع المواد الخافضة للتوتر السطحي مثل كبريتات بولي إيثر الكحول الدهنية (SLES)، تقلل APGs غير الأيونية من التنافر الكهروستاتيكي للمجموعات الأنيونية من SLES، وبالتالي تشكل مذيلات كبيرة ذات هيكل يشبه القضيب.من غير المرجح أن تخترق هذه المذيلات الجلد.وهذا يقلل من التفاعل مع بروتينات الجلد والتهيج الناتج.فو يانلينغ وآخرون.وجد أنه تم استخدام SLES كمادة خافضة للتوتر السطحي أنيونية، وتم استخدام بيتين كوكاميدوبروبيل ولوروا أمفواسيتات الصوديوم كمواد خافضة للتوتر السطحي زويتيريونية، وتم استخدام ديسيل جلوكوسيد وجلوكوزيد كوكويل كمواد خافضة للتوتر السطحي غير أيونية.العوامل النشطة، بعد الاختبار، تتمتع المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية بأفضل خصائص الرغوة، تليها المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية، وتتميز APGs بأسوأ خصائص الرغوة؛الشامبو الذي يحتوي على المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية باعتبارها العوامل النشطة السطحية الرئيسية له تلبد واضح، في حين أن المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية وAPGs لها أسوأ خصائص الرغوة.لم يحدث التلبد.من حيث خصائص الشطف وتمشيط الشعر المبلل، فإن الترتيب من الأفضل إلى الأسوأ هو: APGs > الأنيونات > zwitterionics، بينما في الشعر الجاف، فإن خصائص تمشيط الشامبو مع الأنيونات و zwitterions كمواد خافضة للتوتر السطحي الرئيسية متساوية.، الشامبو الذي يحتوي على APGs باعتباره العامل السطحي الرئيسي لديه أسوأ خصائص تمشيط؛يُظهر اختبار الغشاء المشيمائي لجنين الدجاج أن الشامبو الذي يحتوي على APGs باعتباره المادة الخافضة للتوتر السطحي الرئيسي هو الأكثر اعتدالًا، في حين أن الشامبو الذي يحتوي على الأنيونات والزويتريونات باعتبارها المواد الخافضة للتوتر السطحي الرئيسية هو الأكثر اعتدالًا.تمامًا.تحتوي APGs على نسبة CMC منخفضة وهي منظفات فعالة جدًا للبشرة والدهون الدهنية.لذلك، تعمل APGs كعامل خافض للتوتر السطحي الرئيسي وتميل إلى جعل الشعر يبدو جافًا ومجردًا.على الرغم من أنها لطيفة على الجلد، إلا أنها يمكنها أيضًا استخراج الدهون وزيادة جفاف الجلد.لذلك، عند استخدام APGs باعتبارها المادة الخافضة للتوتر السطحي الرئيسية، عليك أن تأخذ في الاعتبار مدى قدرتها على إزالة دهون الجلد.يمكن إضافة المرطبات المناسبة إلى التركيبة لمنع القشرة.بالنسبة للجفاف، يرى المؤلف أيضًا أنه يمكن استخدامه كشامبو للتحكم في الزيت، كمرجع فقط.

باختصار، لا يزال النشاط السطحي الأنيوني يهيمن على الإطار الرئيسي الحالي للنشاط السطحي في تركيبات الشامبو، والذي ينقسم بشكل أساسي إلى نظامين رئيسيين.أولاً، يتم دمج SLES مع المواد الخافضة للتوتر السطحي zwitterionic أو المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية لتقليل تهيجها.يحتوي نظام التركيبة هذا على رغوة غنية، ومن السهل تكثيفها، وله تلبد سريع لمكيفات زيت الكاتيونيك والسيليكون وتكلفة منخفضة، لذلك لا يزال هو نظام الفاعل بالسطح السائد في السوق.ثانيًا، يتم دمج أملاح الأحماض الأمينية الأنيونية مع المواد الخافضة للتوتر السطحي zwitterionic لزيادة أداء الرغوة، وهو ما يمثل نقطة ساخنة في تطوير السوق.هذا النوع من منتجات التركيبة خفيف ويحتوي على رغوة غنية.ومع ذلك، نظرًا لأن تركيبة نظام ملح الأحماض الأمينية تتلبد وتتدفق ببطء، فإن شعر هذا النوع من المنتجات يكون جافًا نسبيًا..أصبحت APGs غير الأيونية اتجاهًا جديدًا في تطوير الشامبو نظرًا لتوافقها الجيد مع الجلد.تكمن صعوبة تطوير هذا النوع من التركيبة في العثور على مواد خافضة للتوتر السطحي أكثر كفاءة لزيادة ثراء الرغوة وإضافة مرطبات مناسبة للتخفيف من تأثير APGs على فروة الرأس.الظروف الجافة.