Forschungsfortschritte bei Shampoo-Tensiden

Shampoo ist ein Produkt, das im täglichen Leben verwendet wird, um Schmutz von Kopfhaut und Haar zu entfernen und Kopfhaut und Haar sauber zu halten. Die Hauptbestandteile von Shampoo sind Tenside (als Tenside bezeichnet), Verdickungsmittel, Spülungen, Konservierungsmittel usw. Der wichtigste Bestandteil sind Tenside. Zu den Funktionen von Tensiden gehören nicht nur Reinigung, Schaumbildung, Kontrolle des rheologischen Verhaltens und Hautmilde, sondern sie spielen auch eine Schlüsselrolle bei der kationischen Flockung. Da sich das kationische Polymer auf dem Haar ablagern kann, ist der Prozess eng mit der Oberflächenaktivität verbunden, und die Oberflächenaktivität unterstützt auch die Ablagerung anderer nützlicher Komponenten (wie Silikonemulsion, Antischuppenwirkstoffe). Eine Änderung des Tensidsystems oder des Elektrolytspiegels löst immer eine Kettenreaktion von pflegenden Polymereffekten im Shampoo aus.

1.SLES-Tabellenaktivität

SLS hat eine gute feuchtigkeitsspendende Wirkung, kann reichhaltigen Schaum erzeugen und neigt dazu, Schaumbildung zu verursachen. Es interagiert jedoch stark mit Proteinen und ist sehr hautreizend, weshalb es selten als primäres Oberflächenmittel verwendet wird. Der derzeitige Hauptwirkstoff in Shampoos ist SLES. Die Adsorptionswirkung von SLES auf Haut und Haar ist deutlich geringer als die von entsprechendem SLS. SLES-Produkte mit einem höheren Ethoxylierungsgrad haben tatsächlich keine Adsorptionswirkung. Darüber hinaus ist der Schaum von SLES gut stabil und sehr widerstandsfähig gegen hartes Wasser. Die Haut, insbesondere die Schleimhäute, verträgt SLES deutlich besser als SLS. Natriumlaurethsulfat und Ammoniumlaurethsulfat sind die beiden am häufigsten verwendeten SLES-Tenside auf dem Markt. Untersuchungen von Long Zhike und anderen haben ergeben, dass Laurethsulfatamin eine höhere Schaumviskosität, gute Schaumstabilität, ein moderates Schaumvolumen, eine gute Reinigungskraft und weicheres Haar nach dem Waschen aufweist. Laurethsulfatammoniumsalz hingegen dissoziiert unter alkalischen Bedingungen. Daher wird Natriumlaurethsulfat, das einen größeren pH-Bereich erfordert, häufiger verwendet. Es ist jedoch auch reizender als Ammoniumsalze. Die Anzahl der SLES-Ethoxyeinheiten liegt üblicherweise zwischen 1 und 5 Einheiten. Die Zugabe von Ethoxygruppen verringert die kritische Mizellkonzentration (CMC) von Sulfat-Tensiden. Die stärkste Abnahme der CMC tritt nach Zugabe einer einzigen Ethoxygruppe auf, während die Abnahme nach Zugabe von 2 bis 4 Ethoxygruppen viel geringer ist. Mit zunehmender Anzahl von Ethoxyeinheiten verbessert sich die Hautverträglichkeit von AES, und bei SLES mit etwa 10 Ethoxyeinheiten werden nahezu keine Hautreizungen beobachtet. Die Einführung von Ethoxygruppen erhöht jedoch die Löslichkeit des Tensids, was den Viskositätsaufbau behindert. Daher muss ein Gleichgewicht gefunden werden. Viele handelsübliche Shampoos verwenden SLES, das durchschnittlich 1 bis 3 Ethoxyeinheiten enthält.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass SLES in Shampoo-Formulierungen kostengünstig ist. Es bietet nicht nur reichhaltigen Schaum, ist sehr widerstandsfähig gegen hartes Wasser, lässt sich leicht verdicken und weist eine schnelle kationische Flockung auf, sondern ist daher nach wie vor das gängigste Tensid in aktuellen Shampoos. 

2. Aminosäure-Tenside

Da SLES Dioxan enthält, sind die Verbraucher in den letzten Jahren auf mildere Tensidsysteme umgestiegen, beispielsweise auf Aminosäure-Tensidsysteme, Alkylglycosid-Tensidsysteme usw.

Aminosäure-Tenside werden hauptsächlich in Acylglutamat, N-Acylsarcosinat, N-Methylacyltaurat usw. unterteilt.

2.1 Acylglutamat

Acylglutamate werden in Mononatriumsalze und Dinatriumsalze unterteilt. Die wässrige Lösung von Mononatriumsalzen ist sauer, und die wässrige Lösung von Dinatriumsalzen ist alkalisch. Das Acylglutamat-Tensidsystem weist eine geeignete Schaumbildung sowie Befeuchtungs- und Wascheigenschaften und eine Beständigkeit gegen hartes Wasser auf, die besser oder ähnlich der von SLES sind. Es ist sehr sicher, verursacht keine akute Hautreizung oder -sensibilisierung und weist eine geringe Phototoxizität auf. Die einmalige Reizung der Augenschleimhaut ist mild, und die Reizung verletzter Haut (Massenanteil 5 % Lösung) kommt der von Wasser nahe. Das repräsentativere Acylglutamat ist Dinatriumcocoylglutamat. Dinatriumcocoylglutamat wird nach Acylchlorid aus extrem sicherer natürlicher Kokosnusssäure und Glutaminsäure hergestellt. Li Qiang et al. In „Forschungen zur Anwendung von Dinatriumcocoylglutamat in silikonfreien Shampoos“ wurde festgestellt, dass die Zugabe von Dinatriumcocoylglutamat zum SLES-System die Schaumbildung des Systems verbessern und SLES-ähnliche Symptome sowie Reizungen durch das Shampoo verringern kann. Bei Verdünnungen mit dem 10-, 20-, 30- und 50-fachen hatte Dinatriumcocoylglutamat keinen Einfluss auf Geschwindigkeit und Intensität der Flockung des Systems. Bei Verdünnungen mit dem 70- oder 100-fachen ist die Flockung zwar besser, die Verdickung jedoch schwieriger. Der Grund dafür sind zwei Carboxylgruppen im Dinatriumcocoylglutamatmolekül, und die hydrophile Kopfgruppe wird an der Grenzfläche abgefangen. Die größere Fläche führt zu einem kleineren kritischen Packungsparameter, und das Tensid aggregiert leicht zu einer Kugelform, wodurch die Bildung wurmartiger Mizellen und damit die Verdickung erschwert wird.

2.2 N-Acylsarcosinat

N-Acylsarcosinat hat eine benetzende Wirkung im neutralen bis schwach sauren Bereich, ist stark schäumend und stabilisierend und weist eine hohe Toleranz gegenüber hartem Wasser und Elektrolyten auf. Das repräsentativste davon ist Natriumlauroylsarcosinat. Natriumlauroylsarcosinat hat eine ausgezeichnete Reinigungswirkung. Es ist ein anionisches Tensid vom Aminosäuretyp, das aus natürlichen Quellen von Laurinsäure und Natriumsarcosinat durch eine vierstufige Reaktion aus Phthalisierung, Kondensation, Ansäuerung und Salzbildung hergestellt wird. Die Leistung von Natriumlauroylsarcosinat in Bezug auf Schaumleistung, Schaumvolumen und Entschäumungsleistung kommt der von Natriumlaurethsulfat sehr nahe. In dem Shampoosystem mit dem gleichen kationischen Polymer bestehen jedoch deutliche Unterschiede in den Flockungskurven der beiden. In der Schaum- und Reibphase hat das Shampoo mit dem Aminosäuresystem eine geringere Reibglätte als das Sulfatsystem. Beim Spülen ist nicht nur die Glätte beim Spülen etwas geringer, sondern auch die Spülgeschwindigkeit des Aminosäureshampoos geringer als die des Sulfatshampoos. Wang Kuan et al. fanden heraus, dass das Verbindungssystem aus Natriumlauroylsarcosinat und nichtionischen, anionischen und zwitterionischen Tensiden. Durch Veränderung von Parametern wie Tensiddosierung und -verhältnis wurde festgestellt, dass bei binären Verbindungssystemen eine kleine Menge Alkylglycoside eine synergistische Verdickung erzielen kann, während bei ternären Verbindungssystemen das Verhältnis einen großen Einfluss auf die Viskosität des Systems hat. Darunter kann die Kombination von Natriumlauroylsarcosinat, Cocamidopropylbetain und Alkylglycosiden eine bessere selbstverdickende Wirkung erzielen. Aminosäure-Tensidsysteme können von dieser Art von Verdickungsschema lernen.

2.3 N-Methylacyltaurin

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von N-Methylacyltaurat ähneln denen von Natriumalkylsulfat bei gleicher Kettenlänge. Es bildet außerdem gut und wird kaum durch pH-Wert und Wasserhärte beeinflusst. Es bildet selbst in leicht saurem Bereich, auch in hartem Wasser, gute Schaumeigenschaften und ist daher vielseitiger einsetzbar als Alkylsulfate. Die Hautreizung ist geringer als bei N-Natriumlauroylglutamat und Natriumlaurylphosphat. Es ist ein mildes Tensid mit geringer Reizwirkung, ähnlich wie SLES, aber weitaus geringer. Natriummethylcocoyltaurat ist ein typisches Tensid. Natriummethylcocoyltaurat entsteht durch Kondensation von natürlichen Fettsäuren und Natriummethyltaurat. Es ist ein allgemeines Aminosäuretensid mit reichhaltigem Schaum und guter Schaumstabilität. Es wird grundsätzlich nicht durch pH-Wert und Wasserhärte beeinflusst. Natriummethylcocoyltaurat hat eine synergistische Verdickungswirkung mit amphoteren Tensiden, insbesondere mit Betain-artigen amphoteren Tensiden. Zheng Xiaomei et al. untersuchten in ihrer „Studie zur Anwendungsleistung von vier Aminosäuretensiden in Shampoos“ Natriumcocoylglutamat, Natriumcocoylalanat, Natriumlauroylsarcosinat und Natriumlauroylaspartat. Die Anwendungsleistung in Shampoos wurde in einer Vergleichsstudie untersucht. Anhand von Natriumlaurethsulfat (SLES) wurden Schaumbildung, Reinigungskraft, Verdickungsleistung und Flockungsleistung untersucht. Experimente zeigten, dass Natriumcocoylalanin und Natriumlauroylsarcosinat etwas besser schäumen als SLES. Die Reinigungskraft der vier Aminosäuretenside unterscheidet sich kaum und ist allesamt etwas besser als SLES. Die Verdickungsleistung ist im Allgemeinen geringer als bei SLES. Durch Zugabe eines Verdickungsmittels zur Anpassung der Viskosität des Systems lässt sich die Viskosität des Natriumcocoylalanin-Systems auf 1500 Pa·s erhöhen, während die Viskosität der anderen drei Aminosäuresysteme immer noch unter 1000 Pa·s liegt. Die Flockungskurven der vier Aminosäuretenside sind sanfter als die von SLES, was darauf hindeutet, dass das Aminosäureshampoo langsamer ausgespült wird, während das Sulfatsystem etwas schneller ausgespült wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sie beim Verdicken der Aminosäureshampoo-Formel die Zugabe nichtionischer Tenside in Betracht ziehen können, um die Mizellenkonzentration zwecks Verdickung zu erhöhen. Sie können auch Polymerverdicker wie PEG-120-Methylglucosedioleat hinzufügen. Außerdem ist die Einarbeitung geeigneter kationischer Conditioner zur Verbesserung der Kämmbarkeit bei dieser Art von Formulierung immer noch schwierig.

3. Nichtionische Alkylglycosid-Tenside

Neben Aminosäuretensiden haben in den letzten Jahren nichtionische Alkylglykosid-Tenside (APGs) aufgrund ihrer geringen Reizung, Umweltfreundlichkeit und guten Hautverträglichkeit große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. In Kombination mit Tensiden wie Fettalkoholpolyethersulfaten (SLES) verringern nichtionische APGs die elektrostatische Abstoßung der anionischen Gruppen von SLES und bilden so große Mizellen mit stäbchenförmiger Struktur. Solche Mizellen dringen weniger wahrscheinlich in die Haut ein. Dies verringert die Wechselwirkung mit Hautproteinen und die daraus resultierende Reizung. Fu Yanling et al. fanden heraus, dass SLES als anionisches Tensid verwendet wurde, Cocamidopropylbetain und Natriumlauroamphoacetat als zwitterionische Tenside und Decylglucosid und Cocoylglucosid als nichtionische Tenside. Bei den Wirkstoffen zeigten Tests, dass anionische Tenside die besten Schaumeigenschaften hatten, gefolgt von zwitterionischen Tensiden, und APGs die schlechtesten. Shampoos mit anionischen Tensiden als hauptsächlichen oberflächenaktiven Stoffen weisen eine deutliche Ausflockung auf, während zwitterionische Tenside und APGs die schlechtesten Schaumeigenschaften aufweisen. Es trat keine Ausflockung auf; in Bezug auf die Ausspül- und Kämmeigenschaften im nassen Haar ist die Reihenfolge von gut bis schlecht: APGs > Anionen > Zwitterionen, während in trockenem Haar die Kämmeigenschaften von Shampoos mit Anionen und Zwitterionen als hauptsächlichen Tensiden gleichwertig sind., das Shampoo mit APGs als hauptsächlichen Tensid hat die schlechtesten Kämmeigenschaften; der Chorioallantoismembrantest mit Hühnerembryos zeigt, dass das Shampoo mit APGs als hauptsächlichen Tensid am mildesten ist, während das Shampoo mit Anionen und Zwitterionen als hauptsächlichen Tensiden am mildesten ist. ziemlich. APGs haben einen niedrigen CMC und sind sehr wirksame Reinigungsmittel für Haut und Talglipide. Daher wirken APGs als hauptsächliche Tenside und neigen dazu, das Haar ausgetrocknet und ausgelaugt erscheinen zu lassen. Obwohl sie sanft zur Haut sind, können sie auch Lipide extrahieren und die Haut trockener machen. Daher muss bei der Verwendung von APGs als Haupttensid darauf geachtet werden, inwieweit sie Hautlipide entfernen. Um Schuppen vorzubeugen, können der Formel geeignete Feuchtigkeitsspender zugesetzt werden. Bei Trockenheit empfiehlt der Autor, es auch als fettregulierendes Shampoo zu verwenden (nur als Referenz).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Oberflächenaktivität von Shampoos derzeit noch hauptsächlich von anionischen Tensiden bestimmt wird, die sich grundsätzlich in zwei Hauptsysteme unterteilen. Erstens wird SLES mit zwitterionischen oder nichtionischen Tensiden kombiniert, um die Reizwirkung zu verringern. Dieses Formelsystem erzeugt reichhaltigen Schaum, lässt sich leicht verdicken, weist eine schnelle Flockung von kationischen und Silikonöl-Conditionern auf und ist kostengünstig, sodass es nach wie vor das gängigste Tensidsystem auf dem Markt ist. Zweitens werden anionische Aminosäuresalze mit zwitterionischen Tensiden kombiniert, um die Schaumbildung zu verbessern, was ein wichtiger Aspekt der Marktentwicklung ist. Diese Art von Formelprodukt ist mild und erzeugt reichhaltigen Schaum. Da die Formel des Aminosäuresalzsystems jedoch langsam flockt und ausgespült wird, trocknet das Haar bei Verwendung dieses Produkts relativ stark aus. Nichtionische APGs haben aufgrund ihrer guten Hautverträglichkeit eine neue Richtung in der Shampoo-Entwicklung eingeschlagen. Die Schwierigkeit bei der Entwicklung dieser Art von Formel besteht darin, wirksamere Tenside zu finden, um die Schaumbildung zu verstärken, und geeignete Feuchtigkeitsspender hinzuzufügen, um die Auswirkungen der APGs auf die Kopfhaut zu mildern. Trockene Bedingungen.