התקדמות מחקר על פעילי שטח שמפו

שמפו הוא מוצר המשמש בחיי היומיום של אנשים כדי להסיר לכלוך מהקרקפת והשיער ולשמור על ניקיון הקרקפת והשיער.המרכיבים העיקריים של השמפו הם פעילי שטח (המכונים פעילי שטח), מעבים, מרככים, חומרים משמרים ועוד. המרכיב החשוב ביותר הוא פעילי שטח.הפונקציות של חומרים פעילי שטח כוללים לא רק ניקוי, הקצף, שליטה בהתנהגות ריאולוגית ועדינות העור, אלא גם משחק תפקיד מפתח בהצקה קטיונית.מכיוון שניתן להטביע את הפולימר הקטיוני על השיער, התהליך קשור קשר הדוק לפעילות פני השטח, ופעילות פני השטח מסייעת גם בשקיעת רכיבים מועילים אחרים (כגון תחליב סיליקון, חומרים פעילים נגד קשקשים).שינוי מערכת פעילי השטח או שינוי רמות האלקטרוליטים תמיד יגרמו לתגובת שרשרת של השפעות פולימר מגניב בשמפו.

1. פעילות שולחן SLES

ל-SLS יש אפקט לחות טוב, יכול לייצר קצף עשיר ונוטה לייצר קצף הבזק.עם זאת, יש לו אינטראקציה חזקה עם חלבונים והוא מאוד מגרה את העור, ולכן הוא משמש לעתים רחוקות כפעילות השטח העיקרית.המרכיב הפעיל העיקרי הנוכחי של שמפו הוא SLES.השפעת הספיחה של SLES על העור והשיער היא כמובן נמוכה מזו של SLS המקבילה.למוצרי SLES עם דרגת אתוקסילציה גבוהה יותר לא תהיה למעשה אפקט ספיחה.בנוסף, הקצף של SLES יש לו יציבות טובה ועמידות חזקה בפני מים קשים.העור, במיוחד הקרום הרירי, הרבה יותר סובלני ל-SLES מאשר ל-SLS.Sodium laureth sulfate ואמוניום laureth sulfate הם שני חומרי השטח SLES הנפוצים ביותר בשוק.מחקר על ידי Long Zhike ואחרים מצא שלאורת' סולפט אמין יש צמיגות קצף גבוהה יותר, יציבות קצף טובה, נפח קצף בינוני, כושר ניקוי טוב ושיער רך יותר לאחר שטיפה, אך מלח אמוניה סולפט סולפט אמוניה יתפרק בתנאים אלקליים, נתרן laureth סולפט, הדורש טווח pH רחב יותר, נמצא בשימוש נרחב יותר, אך הוא גם מגרה יותר ממלחי אמוניום.מספר יחידות האתוקסיות SLES הוא בדרך כלל בין 1 ל-5 יחידות.תוספת של קבוצות אתוקסיות תפחית את ריכוז המיצל הקריטי (CMC) של פעילי שטח סולפט.הירידה הגדולה ביותר ב-CMC מתרחשת לאחר הוספת קבוצת אתוקסית אחת בלבד, בעוד לאחר הוספת 2 עד 4 קבוצות אתוקסיות, הירידה נמוכה בהרבה.ככל שיחידות האתוקסיות עולות, משתפרת התאימות של AES לעור, וכמעט שלא נצפה גירוי בעור ב-SLES המכילה כ-10 יחידות אתוקסיות.עם זאת, הכנסת קבוצות אתוקסיות מגבירה את המסיסות של חומר השטח, מה שמפריע לבניית צמיגות, ולכן צריך למצוא איזון.שמפו מסחרי רבים משתמשים ב-SLES המכיל בממוצע 1 עד 3 יחידות אתוקסיות.

לסיכום, SLES חסכוני בתכשירי שמפו.יש לו לא רק קצף עשיר, עמידות חזקה למים קשים, קל לעבות, ויש לו צניפת קטיונית מהירה, כך שהוא עדיין חומר השטח המרכזי בשמפו הנוכחי. 

2. פעילי שטח של חומצות אמינו

בשנים האחרונות, מכיוון ש-SLES מכיל דיוקסן, הצרכנים פנו למערכות פעילי שטח מתונות יותר, כגון מערכות פעילי שטח של חומצות אמינו, מערכות פעילי שטח של אלקיל גליקוזידים וכו'.

פעילי שטח של חומצות אמינו מחולקים בעיקר לאציל גלוטמט, N-acyl sarcosinate, N-methylacyl taurate וכו'.

2.1 אציל גלוטמט

אציל גלוטמטים מחולקים למלחי מונוסודיום ומלחי דינתרן.התמיסה המימית של מלחי מונוסודיום היא חומצית, והתמיסה המימית של מלחי דינתרן היא בסיסית.למערכת פעילי השטח של אציל גלוטמט יש יכולת הקצפה מתאימה, תכונות לחות ושטיפה ועמידות למים קשים טובים יותר או דומים ל-SLES.זה בטוח מאוד, לא יגרום לגירוי חריף ורגישות בעור, ובעל פוטוטוקסיות נמוכה., הגירוי החד-פעמי ברירית העין קל, והגירוי לעור פצוע (חלק המוני 5% תמיסה) קרוב לזה של מים.האציל גלוטמט המייצג יותר הוא דיסודיום קוקויל גלוטמט..דיסודיום קוקויל גלוטמט עשוי מחומצת קוקוס טבעית בטוחה במיוחד וחומצה גלוטמית לאחר אציל כלוריד.Li Qiang et al.נמצא ב"מחקר על יישום דיסודיום קוקויל גלוטמט בשמפו ללא סיליקון" שהוספת דיסודיום קוקויל גלוטמט למערכת SLES יכולה לשפר את יכולת ההקצפה של המערכת ולהפחית תסמינים דמויי SLES.גירוי בשמפו.כאשר מקדם הדילול היה פי 10, פי 20, פי 30 ו-50 פעמים, דיסודיום קוקויל גלוטמט לא השפיע על מהירות הצפצופים ועוצמת המערכת.כאשר מקדם הדילול הוא פי 70 או פי 100, אפקט הצפצופים טוב יותר, אך העיבוי קשה יותר.הסיבה היא שיש שתי קבוצות קרבוקסיל במולקולת דיסודיום קוקויל גלוטמט, וקבוצת הראש ההידרופילי יורטה בממשק.השטח הגדול יותר מביא לפרמטר אריזה קריטי קטן יותר, והחומר הפעיל-השטח מתקבץ בקלות לצורה כדורית, מה שמקשה על יצירת מיצלות דמויי תולעת, ומקשה על עיבוי.

2.2 N-acyl sarcosinate

ל-N-acyl sarcosinate יש אפקט הרטבה בטווח הנייטרלי עד חומצי חלש, בעל השפעות קצף חזקות ומייצבות, ובעל סבילות גבוהה למים קשים ולאלקטרוליטים.המייצג ביותר הוא סודיום lauroyl sarcosinate..ל-sodium lauroyl sarcosinate יש אפקט ניקוי מעולה.זהו חומר פעיל שטח אניוני מסוג חומצת אמינו שהוכן ממקורות טבעיים של חומצה לאורית וסרקוזינאט נתרן באמצעות תגובה בת ארבעה שלבים של פתליזציה, עיבוי, החמצה והיווצרות מלחים.סוֹכֵן.הביצועים של סודיום lauroyl sarcosinate במונחים של ביצועי הקצף, נפח הקצף וביצועי הסרת הקצף קרובים לאלו של סודיום laureth סולפט.עם זאת, במערכת השמפו המכילה את אותו פולימר קטיוני, קיימות עקומות הצניפות של השניים.הבדל ברור.בשלב ההקצפה והשפשוף, לשמפו מערכת חומצות האמינו יש חלקלקות שפשוף נמוכה יותר מאשר מערכת הסולפט;בשלב השטיפה, לא רק החלקה של השטיפה מעט נמוכה יותר, אלא גם מהירות השטיפה של השמפו חומצות אמינו נמוכה מזו של שמפו סולפט.וואנג קואן ואחרים.מצא כי מערכת התרכובות של נתרן lauroyl sarcosinate וחומרי שטח לא-יוניים, אניונים ו-zwitterionic.על ידי שינוי פרמטרים כגון מינון ויחס פעילי שטח, נמצא כי עבור מערכות תרכובות בינאריות, כמות קטנה של אלקיל גליקוזידים יכולה להשיג עיבוי סינרגטי;בעוד שבמערכות תרכובות טרינריות, ליחס יש השפעה רבה על צמיגות המערכת, ביניהן השילוב של סודיום lauroyl sarcosinate, cocamidopropyl betaine ואלקיל גליקוזידים יכול להשיג אפקטים טובים יותר של עיבוי עצמי.מערכות פעילי שטח של חומצות אמינו יכולות ללמוד מסוג זה של ערכת עיבוי.

2.3 N-Methylacyltaurine

התכונות הפיזיקליות והכימיות של N-methylacyl taurate דומות לאלו של נתרן אלקיל סולפט בעל אותו אורך שרשרת.יש לו גם תכונות קצף טובות ואינו מושפע בקלות מ-pH ומקשיות המים.יש לו תכונות קצף טובות בתחום החומצי החלש, אפילו במים קשים, ולכן יש לו מגוון רחב יותר של שימושים מאשר אלקיל סולפטים, והוא פחות מגרה את העור מאשר N-sodium lauroyl glutamate ונתרן לאוריל פוספט.קרוב ל-SLES, נמוך בהרבה, זהו חומר פעיל שטח עדין בעל גירוי נמוך.המייצג יותר הוא נתרן מתיל קוקויל טאוראט.נתרן מתיל קוקויל טאוראט נוצר על ידי עיבוי של חומצות שומן טבעיות ונתרן מתיל טאוראט.זהו חומר פעיל חומצת אמינו כללית עם קצף עשיר ויציבות קצף טובה.זה בעצם לא מושפע מ-pH ומים.אפקט קשיות.לנתרן מתיל קוקויל טאוראט יש אפקט עיבוי סינרגטי עם פעילי שטח אמפוטריים, במיוחד פעילי שטח אמפוטריים מסוג בטאין.Zheng Xiaomei et al.ב"מחקר על ביצועי היישום של ארבעה חומרים פעילים חומצות אמינו בשמפו" התמקד בנתרן קוקויל גלוטמט, נתרן קוקויל אלאנט, נתרן לאורואיל סרקוזינאט ונתרן לאורואיל אספרטאט.נערך מחקר השוואתי על ביצועי היישום בשמפו.נטילת Sodium laureth sulfate (SLES) כנקודת התייחסות, נדונו ביצועי ההקצפה, יכולת הניקוי, ביצועי העיבוי וביצועי הצפצופים.באמצעות ניסויים, הגיעו למסקנה שביצועי ההקצפה של נתרן קוקויל אלנין ונתרן לאורויל סרקוזינאט טובים במעט מזה של SLES;ליכולת הניקוי של ארבעת פעילי השטח של חומצות אמינו יש הבדל קטן, וכולם מעט טובים יותר מ-SLES;עיבוי הביצועים בדרך כלל נמוכים מ-SLES.על ידי הוספת חומר מעבה כדי להתאים את צמיגות המערכת, ניתן להעלות את הצמיגות של מערכת הנתרן קוקויל אלנין ל-1500 Pa·s, בעוד שהצמיגות של שלוש מערכות חומצות האמינו האחרות עדיין נמוכה מ-1000 Pa·s.עקומות הצניפות של ארבעת פעילי השטח של חומצות האמינו עדינות יותר מאלו של SLES, מה שמצביע על כך ששמפו חומצות האמינו שוטף לאט יותר, בעוד שמערכת הסולפט שוטפת מעט מהר יותר.לסיכום, בעת עיבוי נוסחת השמפו חומצות אמינו, ניתן לשקול הוספת חומרים פעילי שטח לא יוניים להגברת ריכוז המיצל לצורך עיבוי.אתה יכול גם להוסיף מעבים פולימריים כגון PEG-120 מתיל גלוקוז דיולאט.בנוסף, שילוב של מזגנים קטיוניים מתאימים לשיפור יכולת הסירוק עדיין מהווה קושי בסוג זה של ניסוח.

3. פעילי שטח אלקיל גליקוזיד לא יוניוניים

בנוסף לחומרי שטח פעילי חומצות אמינו, חומרים פעילים אלקיל גליקוזיד לא-יוניים (APG) משכו תשומת לב נרחבת בשנים האחרונות בשל גירוי נמוך, ידידותיות לסביבה ותאימות טובה לעור.בשילוב עם חומרים פעילי שטח כגון פוליאתרים סולפטים אלכוהוליים שומניים (SLES), APGs לא יוניים מפחיתים את הדחייה האלקטרוסטטית של הקבוצות האניוניות של SLES, ובכך יוצרים מיצלות גדולות עם מבנה דמוי מוט.מיצלות כאלה נוטות פחות לחדור לתוך העור.זה מפחית את האינטראקציה עם חלבוני העור והגירוי הנובע מכך.Fu Yanling et al.מצא ש-SLES שימש כפעיל שטח אניוני, cocamidopropyl betaine ו-sodium lauroamphoacetate שימשו כפעילי שטח דוטריוניים, ו-decyl glucoside ו- cocoyl glucoside שימשו כפעילי שטח לא יוניים.חומרים פעילים, לאחר בדיקה, לחומרי שטח אניונים יש את תכונות ההקצפה הטובות ביותר, ואחריהם לחומרי שטח ה-zwitterionic, ול-APGs יש את תכונות ההקצפה הגרוע ביותר;לשמפו עם חומרים פעילי שטח אניונים כחומרי השטח הפעילים העיקריים יש פקקולציה ברורה, בעוד שפעילי שטח זוויטריוניים ו-APGs הם בעלי תכונות ההקצפה הגרועות ביותר.לא התרחשה זרימה;מבחינת תכונות שטיפה וסירוק שיער רטוב, הסדר מהטוב לגרוע ביותר הוא: APGs > אניונים > zwitterionics, בעוד בשיער יבש, תכונות הסירוק של שמפו עם אניונים ו-zwitterions כחומרי שטח עיקריים שוות ערך., לשמפו עם APGs כחומר השטח העיקרי יש את תכונות הסירוק הגרוע ביותר;בדיקת הממברנה הכוריואלנטואית של עוברי עוף מראה שהשמפו עם APGs כחומר השטח העיקרי הוא המתון ביותר, בעוד השמפו עם אניונים ו-zwitterions כחומרי השטח העיקריים הוא המתון ביותר.דַי.ל-APGs יש CMC נמוך והם חומרי ניקוי יעילים מאוד עבור שומנים בעור ושומנים.לכן, APGs פועלים כחומר השטח העיקרי ונוטים לגרום לשיער להרגיש מופשט ויבש.למרות שהם עדינים לעור, הם יכולים גם לחלץ שומנים ולהגביר את יובש העור.לכן, כאשר משתמשים ב-APGs כחומר השטח העיקרי, אתה צריך לשקול את המידה שבה הם מסירים שומנים בעור.ניתן להוסיף לפורמולה קרמי לחות מתאימים למניעת קשקשים.עבור יובש, המחבר גם סבור שזה יכול לשמש כשמפו לשלוט בשמן, לעיון בלבד.

לסיכום, המסגרת העיקרית הנוכחית של פעילות פני השטח בפורמולות שמפו עדיין נשלטת על ידי פעילות פני השטח האניונית, המחולקת בעצם לשתי מערכות עיקריות.ראשית, SLES משולב עם פעילי שטח זוויטריוניים או פעילי שטח לא-יוניים כדי להפחית את הגירוי שלו.מערכת פורמולה זו בעלת קצף עשיר, קלה לעיבוי, ובעלת זרימה מהירה של מרככי שמן קטיוניים וסיליקון ובעלות נמוכה, כך שזו עדיין מערכת פעילי השטח המרכזית בשוק.שנית, מלחי חומצות אמינו אניוניות משולבים עם חומרים פעילי שטח דווטריוניים כדי להגביר את ביצועי ההקצפה, שהיא נקודה חמה בפיתוח השוק.סוג זה של מוצר פורמולה עדין ובעל קצף עשיר.עם זאת, מכיוון שנוסחת מערכת המלחים של חומצות אמינו מתנקזת ושוטפת לאט, השיער של סוג זה של מוצר יבש יחסית..APGs לא-יוניים הפכו לכיוון חדש בפיתוח שמפו בשל תאימותם הטובה לעור.הקושי בפיתוח פורמולה מסוג זה הוא למצוא חומרים פעילי שטח יעילים יותר כדי להגביר את עושר הקצף שלו, ולהוסיף קרמי לחות מתאימים כדי להקל על ההשפעה של APGs על הקרקפת.תנאים יבשים.